汽車塑料件設(shè)計(jì)要求

1、汽車塑料產(chǎn)品結(jié)汽車塑料產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則及精度構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則及精度形狀和結(jié)構(gòu)的簡化壁厚均一避免應(yīng)力集中加強(qiáng)剛度的設(shè)計(jì)抗變形設(shè)計(jì)注塑件的精度一、 形狀和結(jié)構(gòu)的簡化產(chǎn)品形狀和結(jié)構(gòu)復(fù)雜模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性增加模具制造的難度產(chǎn)品性能不穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)成本產(chǎn)品形狀和結(jié)構(gòu)簡單熔體充模也就越容易質(zhì)量就越有保證有利于成型加工；節(jié)約原材料，降低成本；簡潔、美觀；理想的產(chǎn)品簡潔化設(shè)計(jì)基本原則：簡化設(shè)計(jì)的一些建議和提示（1） 結(jié)構(gòu)簡單，形狀對稱，避免不規(guī)則的幾何圖形；結(jié)構(gòu)簡單容易成型對稱設(shè)計(jì)（2） 產(chǎn)品側(cè)孔和側(cè)壁內(nèi)表面的凹凸形狀成型困難，需要在產(chǎn)品成型后進(jìn)行二次加工，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)避免。設(shè)計(jì)改進(jìn)避免側(cè)向抽芯（3） 尺寸設(shè)計(jì)

2、要考慮成型的可能性，不同的成型工藝對制件的尺寸設(shè)計(jì)，包括尺寸大小，尺寸變化會(huì)有一定的限制。二、壁厚均一的設(shè)計(jì)原則 在確定壁厚尺寸時(shí)，壁厚均一是一個(gè)重要原則。該原則主要是從工藝角度以及由工藝導(dǎo)致的質(zhì)量方面的問題而提出來的。均勻的壁厚可使制件在成型過程中，熔體流動(dòng)性均衡，冷卻均衡。壁薄部位在冷卻收縮上的差異，會(huì)產(chǎn)生一定的收縮應(yīng)力，內(nèi)應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致制件在短期之內(nèi)或經(jīng)過一個(gè)較長時(shí)期之后發(fā)生翹曲變形。 塑料件最通用料厚是2.5mm，大件適當(dāng)增加，小件減小，強(qiáng)烈建議通過增加翻邊及加強(qiáng)筋的方式而不是增加料厚來保證零件強(qiáng)度； PP塑料的壁厚范圍是0.63.5mm。壁厚不均勻造成制件翹曲變形不均勻壁厚部位設(shè)置圓孔，

3、由于收縮不均勻，難以成為正圓。壁厚不均勻時(shí)常用處理辦法（1）厚薄交接處的平穩(wěn)過渡，當(dāng)制件厚度不可避免需設(shè)計(jì)成不一致時(shí)，在厚薄交接處應(yīng)逐漸過渡，避免突變，厚度比例變化在一合適的范圍（一般不超過3：1）。壁厚過渡形式（a）為階梯式過渡，應(yīng)盡力避免；（b）為錐形過渡，比較好；（c）是圓弧過渡，應(yīng)是最好的。（2）將尖角改為圓角處理，兩個(gè)壁厚相同的壁面成直角的連接，破壞了壁厚均一的原則。轉(zhuǎn)角處的最大厚度是壁厚的1.4倍，如果將內(nèi)角處理成圓角而外角仍是直角，則在轉(zhuǎn)角處的最大厚度（W）可增加到壁厚的1.6-1.7 倍。正確的設(shè)計(jì)應(yīng)是內(nèi)外角均進(jìn)行圓角處理，以確保壁厚均勻。圓角處理還可避免應(yīng)力集中，以及改善塑料

4、成型時(shí)熔體的流動(dòng)性和成型性。（3）厚壁部位減薄，使厚壁趨于一致，壁厚差異大的制件可通過增設(shè)工藝孔、開槽或設(shè)置加強(qiáng)筋的方式，使厚壁部位減薄，厚薄趨于一致。厚壁減薄開槽設(shè)置加強(qiáng)筋三、避免應(yīng)力集中 對制件上有孔洞、切口、拐角等幾何不連續(xù)部位施加一定的力，在這個(gè)部位的斷面上將產(chǎn)生遠(yuǎn)比給予的表觀應(yīng)力大得多的應(yīng)力，這個(gè)現(xiàn)象稱為應(yīng)力集中。局部產(chǎn)生的很大應(yīng)力對于表現(xiàn)應(yīng)力之比為應(yīng)力集中系數(shù)。 后果：塑料是對缺口和尖角之類比較敏感的材料，在應(yīng)力作用下，這些部位會(huì)逐漸產(chǎn)生微細(xì)裂紋，隨后逐步擴(kuò)展到大的裂紋，而裂紋的不斷延伸終將導(dǎo)致制件的損壞。避免應(yīng)力集中應(yīng)作為一條基本的準(zhǔn)則 避免應(yīng)力集中最直接最有效的方法就是在拐角、

5、棱邊、凹槽燈等輪廓過渡與厚薄交接處采用圓弧過渡。圖中曲線表明，半徑R 與壁厚T之比，即R/T 在0.6 以后，曲線趨于平緩，由此可知，內(nèi)圓角之半徑應(yīng)至少為壁厚的一半，最好為壁厚的0.6-0.75。根據(jù)不同的壁厚和圓角半徑對應(yīng)的應(yīng)力集中系數(shù),得出應(yīng)力集中系數(shù)與半徑R 與壁厚T之比的關(guān)系 四、加強(qiáng)剛度的設(shè)計(jì)引起變形、翹曲、蠕變外載和自重剛性不足加強(qiáng)剛度材料形狀和結(jié)構(gòu)幾何形狀的改變加強(qiáng)筋嵌件的加強(qiáng)作用（1）幾何形狀的改變 薄殼狀的平板制件，將其表面設(shè)計(jì)成波紋形、瓦楞形、拱形、球形、拋物面，其剛性比同樣重量的平板要高得多（2）加強(qiáng)筋的設(shè)計(jì)和運(yùn)用通過加強(qiáng)筋提高軸套扭轉(zhuǎn)剛性和彎曲剛性容器沿口部位的設(shè)計(jì)起到

6、了邊緣增強(qiáng)的作用，實(shí)質(zhì)上這種突變的邊緣可以看作是加強(qiáng)筋的變異。（3）嵌件的加強(qiáng)作用 在制件中設(shè)置金屬嵌件，可以提高塑料制件局部或整體的強(qiáng)度。如汽車方向盤、活動(dòng)手柄、塑料門窗框、帶有金屬嵌件的塑料齒輪等。（4）結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，有幾種結(jié)構(gòu)具有比較高的剛性/質(zhì)量比。 蜂窩夾層結(jié)構(gòu)：剛性的設(shè)計(jì)效果好，缺點(diǎn)是工藝上比較復(fù)雜，成本和價(jià)格較高?？谧中谓Y(jié)構(gòu)、T 形結(jié)構(gòu)以及工字梁結(jié)構(gòu)，與矩形截面的實(shí)心結(jié)構(gòu)比較，這種結(jié)構(gòu)既能節(jié)省材料，又不降低剛性。圓錐體結(jié)構(gòu)，相對圓柱體結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)能承受很大的壓縮載荷，彎曲穩(wěn)定性好。結(jié)構(gòu)泡沫：具有致密表皮層和呈微孔結(jié)構(gòu)的芯部，這種結(jié)構(gòu)具有高的比強(qiáng)度，可應(yīng)用在受力結(jié)構(gòu)

7、中。雙壁結(jié)構(gòu)，有不少工藝可成型具有雙壁結(jié)構(gòu)的制件，這種結(jié)構(gòu)的制件有較高的剛性、沖擊韌性和抗彎能力。五、抗變形設(shè)計(jì)由制件的內(nèi)應(yīng)力引起的翹曲變形由熱效應(yīng)引起的熱變形。兩種能引起制件變形的情況（一）由內(nèi)應(yīng)力引起的制件變形 這種變形由制件內(nèi)的內(nèi)應(yīng)力所導(dǎo)致。 通常不均勻的內(nèi)應(yīng)力分布是翹曲變形的主要原因，而內(nèi)應(yīng)力的不均勻分布則可能是加工條件（如溫度、壓力的不均勻分布，收縮率的各向異性等）、材料組成（結(jié)晶型材料的百年形傾向較大）、模具結(jié)構(gòu)（特別是澆口設(shè)計(jì)）和制品形狀共同作用的結(jié)果。防止變形的措施 前述的避免應(yīng)力集中以及剛性設(shè)計(jì)的一些措施，也都有助于防止或者降低制件的變形。此外，設(shè)計(jì)時(shí)考慮防止產(chǎn)品變形，在形狀

8、上進(jìn)行規(guī)避。矩形的薄壁容器的側(cè)壁容易發(fā)生內(nèi)凹變形，為此可將側(cè)壁設(shè)計(jì)得稍微外凸一些深度較淺的盒類制品，為避免翹曲變形，可將其底邊設(shè)計(jì)成倒角形狀因壁厚不同，壁厚處的塑料完全固化后，會(huì)對先行固化的薄壁部位施以拉力，導(dǎo)致制件出現(xiàn)變形（a）采用均勻壁厚的辦法；（b）采用增加筋的高度的辦法。采用加強(qiáng)筋來防止框形結(jié)構(gòu)變形U 形注塑件由于熔體流動(dòng)過程中熱擴(kuò)散不均，引起直角方向上的收縮，因而會(huì)產(chǎn)生如圖（a）所示的翹曲變形。解決這種現(xiàn)象的辦法除設(shè)加強(qiáng)筋之外也可如（b）所示，在直角部位開一小槽。（二）抗熱變形設(shè)計(jì) 溫度對制件的影響與材料的耐熱性直接有關(guān)。 當(dāng)材料確定之后，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采取各種有效措施，來減少和避

9、免溫度對制品使用性能的影響，延長產(chǎn)品的使用壽命。避免受熱部位過熱導(dǎo)致變形的幾種設(shè)計(jì)方案 使產(chǎn)品中的零部件與熱源保持有一段距離。 在塑料部件與發(fā)熱體之間，設(shè)置像鋁箔之類反射性能好的反射體，可以減少熱量的吸收。 可采用對流的設(shè)計(jì)。在適當(dāng)部位設(shè)計(jì)格柵或開設(shè)不同形狀的散熱窗口，也有利于熱量的散發(fā)。 在用于溫度過高的部位時(shí)，應(yīng)采用熱導(dǎo)率低的隔熱材料進(jìn)行隔熱。六、注塑件的精度1、影響因素 材料模具塑件結(jié)構(gòu)工藝使用 材料 注塑模塑的塑料在高溫高壓的熔融狀態(tài)下充模流動(dòng)。常見的各種熔體溫度為170-300。然后被冷卻固化，通常脫模溫度在20-100。 下表 列出了常用的注射塑料的成型收縮率。 用無機(jī)填料填充、用

10、玻璃纖維增強(qiáng)的塑料有較低的成型收縮率。模具 對于小尺寸的塑料件，模具的制造誤差占塑料公差的1/3。 與模具上運(yùn)動(dòng)的零件有關(guān)的塑件尺寸，其精度較低。 模具上澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)不當(dāng)，會(huì)使成型塑件的收縮不均勻。 脫模系統(tǒng)的作用力不當(dāng)，會(huì)使被頂出塑件變形。塑件結(jié)構(gòu) 塑料件壁厚均勻一致，形體又對稱，可使塑件收縮均衡。提高塑料件的剛性，如加強(qiáng)筋的合理設(shè)置或采用金屬嵌件，能減小塑件翹曲變形，都有利于提高塑件精度。工藝 注射周期各階段的溫度、壓力和時(shí)間會(huì)影響塑件的收縮、取向和殘余應(yīng)力，存在對于塑件精度要求的最佳工藝。保證注塑件精度更重要的是工藝參數(shù)的穩(wěn)定性。成型條件波動(dòng)所造成的誤差占塑件公差的1/3。使用

11、 塑料材料對時(shí)間、溫度、濕度和環(huán)境條件的敏感性，在注射成型制品長期使用后，會(huì)有顯現(xiàn)。注塑件的尺寸和形位精度的穩(wěn)定性差。2、模塑塑料件尺寸公差 工程塑料模塑塑料件尺寸公差 標(biāo)準(zhǔn)GB/T14486-93，模塑尺寸公差代號(hào)為MT。公差等級分為七級。 該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了熱固性和熱塑性工程塑料模塑塑料件的尺寸公差。 它適用于注塑、壓塑、傳遞和澆鑄成型的工程塑料模塑的塑料件，不適用于擠塑成型、吹塑成型、燒結(jié)和泡沫制品。 此標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定公差，基本尺寸的上、下偏差可根據(jù)工程的實(shí)際需要分配。 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了模塑收縮率VS,在常溫下模塑件與所用模具相應(yīng)尺寸的差，同模具相應(yīng)尺寸之比，以百分?jǐn)?shù)表示。 LF模塑成型后標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下放置

12、24h 后的塑料件尺寸，mm; LW 模具的相應(yīng)尺寸，mm; 標(biāo)準(zhǔn)對成型模塑尺寸分成兩類： 不受模具活動(dòng)部分影響的尺寸a，如圖所示，它是指在同一動(dòng)?；蚨５牧慵谐尚偷某叽纭?受模具活動(dòng)部分影響的尺寸 b，如圖所示，它是指可活動(dòng)的模具零件共同作用所構(gòu)成的尺寸。例如壁厚和底厚尺寸；受動(dòng)模零件、定模零件和滑塊共同影響的尺寸。塑料件連接結(jié)構(gòu)塑料件的螺釘連接1：簧片螺母連接，應(yīng)用于板類零件與塑料件之間的連接；板類零件與塑料件之間大量使用簧片螺母連接塑料件的螺釘連接2：塑料螺母連接；應(yīng)用于板類零件與鈑金件之間的連接。（鈑金件方孔開口7*7）板類零件與鈑金件之間大量使用塑料螺母連接塑料件的螺釘連接3：自攻螺釘柱及螺釘沉臺(tái)的連接；應(yīng)用于機(jī)殼類塑料件之間的連接；機(jī)殼類塑