模具設(shè)計(jì)十大絕招

1、模具設(shè)計(jì)絕招一、壁厚 盡需要多，盡可能少在工程塑料零件的設(shè)計(jì)中，經(jīng)驗(yàn)表明，有一些設(shè)計(jì)要點(diǎn)要經(jīng)常考慮，因此可將這些要點(diǎn)提煉為簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)指南。這些要點(diǎn)之一就是的設(shè)計(jì)。對(duì)零件質(zhì)量有重要影響。對(duì)特殊零件標(biāo)準(zhǔn)的影響改變一個(gè)零件的，對(duì)以下主要性能將有顯著影響： § 零件重量 § 在模塑中可得到的流動(dòng)長(zhǎng)度 § 零件的生產(chǎn)周期 § 模塑零件的剛性 § 公差 § 零件質(zhì)量，如表面光潔度、翹曲和空隙 流程與的比率在設(shè)計(jì)的最初階段，有必要考慮一下所用材料是否可以得到所要求。流程與的比率對(duì)注塑工藝中模腔填充有很大影響。如果在注塑工藝中，要得到流程長(zhǎng)、而薄，則

2、聚合物應(yīng)具有相當(dāng)?shù)牡腿廴谡扯龋ㄒ子诹鲃?dòng)熔解）是非常必要的。為了深入了解聚合物熔化時(shí)的流動(dòng)性能，可以使用一種特殊的模具來(lái)測(cè)定流程。撓曲模量與的函數(shù)關(guān)系一塊平板的抗撓剛度由材料特有的彈性模數(shù)和該塊版的橫截面的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量所決定。如果未經(jīng)任何考證就自動(dòng)增加以改進(jìn)塑料制品的剛性，通常會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)嚴(yán)重問(wèn)題，對(duì)結(jié)晶材料尤為如此。對(duì)玻璃纖維增強(qiáng)材料，改變也會(huì)影響玻璃纖維的取向?？拷＞弑诿妫w維按照流體流動(dòng)方向取向。而在模具壁面橫截面的中央部位，纖維取向混亂，從而導(dǎo)致出現(xiàn)湍流。對(duì)于玻纖增強(qiáng)塑料，有一個(gè)可精確區(qū)分出制品剛度的邊界區(qū)，這個(gè)邊界區(qū)將隨而減少。這就解釋了為什么當(dāng)增加則撓曲模量將減低。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條(3,2

3、 mm)所確定的強(qiáng)度值不能直接用來(lái)確定，否則將產(chǎn)生偏差，為估計(jì)出制品的性能，有必要使用安全系數(shù)。所以說(shuō)，如果不考慮后果就增加，將使材料和生產(chǎn)成本增加，而剛性并未有增加。是否要增加？增加不僅決定了機(jī)械性能，還將決定成品的質(zhì)量。在塑料零件的設(shè)計(jì)中，很重要的一點(diǎn)是盡量使均勻。同一種零件的不同可引起零件的不同收縮性，根據(jù)零件剛性不同，這將導(dǎo)致嚴(yán)重的翹曲和尺寸精度問(wèn)題。為取得均勻的，模制品的厚壁部分應(yīng)設(shè)置模心。此舉可防止形成空隙，并減少內(nèi)部壓力，從而使扭曲變形減至最小。零件中形成的空隙和微孔，將使橫截面變窄，內(nèi)應(yīng)力升高，有時(shí)還存在切口效應(yīng)，從而大大降低其機(jī)械性能。二、材料選擇 正確的選擇一般來(lái)說(shuō)，并沒(méi)有

4、不好的材料，只有在特定的領(lǐng)域使用了錯(cuò)誤的材料。因此，設(shè)計(jì)者必須要徹底了解各種可供選擇的材料的性能，并仔細(xì)測(cè)試這些材料，研究其與各種因素對(duì)成型加工制品性能的影響。傳統(tǒng)的熱塑性材料在注射成型中最常用的是熱塑性塑料。它又可分為無(wú)定型塑料和半結(jié)晶性塑料。這兩類材料在分子結(jié)構(gòu)和受結(jié)晶化影響的性能上有明顯不同。一般來(lái)說(shuō)，半結(jié)晶性熱塑性塑料主要用于機(jī)械強(qiáng)度高的部件，而無(wú)定型熱塑性塑料由于不易彎曲，則常被應(yīng)用于外殼。填料和增強(qiáng)材料熱塑性塑料備有未增強(qiáng)、玻璃纖維增強(qiáng)、礦物及玻璃體填充等種類產(chǎn)品。玻璃纖維主要用于增加強(qiáng)度、堅(jiān)固度和提高應(yīng)用溫度；礦物和玻纖則具較低的增強(qiáng)效果，主要用于減少翹曲。玻璃纖維會(huì)影響到成型加

5、工，尤其會(huì)對(duì)部件產(chǎn)生收縮和翹曲性。所以，玻璃纖維增強(qiáng)材料不能被未增強(qiáng)熱塑性塑料或低含量增強(qiáng)材料來(lái)替代，而不會(huì)有尺寸改變。玻璃纖維的取向由流動(dòng)方向決定，這將引起部件機(jī)械強(qiáng)度的變化。為了論證這些影響，從注射成型片的橫向和縱向截取了10個(gè)測(cè)試條，并在同一個(gè)拉力測(cè)試儀上對(duì)它們的機(jī)械性能進(jìn)行了比較。對(duì)添加了30玻璃纖維增強(qiáng)的熱塑性聚酯樹(shù)脂，其橫向的拉伸強(qiáng)度比縱向（流動(dòng)方向）低了32，撓曲模量和沖擊強(qiáng)度分別減少了43和53。在綜合考慮安全因素的強(qiáng)度計(jì)算中，應(yīng)注意到這些損失。在一些熱塑性塑料中加入了一系列增強(qiáng)材料、填料和改性劑來(lái)改變它們的性質(zhì)。在中，由這些添加劑產(chǎn)生的性能變化必須認(rèn)真地從手冊(cè)或數(shù)據(jù)庫(kù)(如Ca

6、mpus)中查閱，更好的是聽(tīng)取原材料制造廠家的專家的技術(shù)建議。濕度的影響一些熱塑性材料，特別是PA6和PA66，吸濕性很強(qiáng)。這可能會(huì)對(duì)它們 的機(jī)械性能和尺寸穩(wěn)定性產(chǎn)生較大的影響。在進(jìn)行時(shí)，應(yīng)特別注意這種性能。其他挑選準(zhǔn)則一些要求與加工注意事項(xiàng)和裝配有關(guān)。研究將幾種不同功能集中于一個(gè)部件也很重要，這可以節(jié)約昂貴的裝配費(fèi)用。這個(gè)準(zhǔn)則對(duì)計(jì)算生產(chǎn)成本非常有益。在價(jià)格計(jì)算中可以看出，不但應(yīng)考慮原材料的價(jià)格，還應(yīng)注意，有高性能(剛性，韌性)的材料可以使壁厚更薄，從而縮短生產(chǎn)周期。因此，列出所有的標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)它們進(jìn)行系統(tǒng)性評(píng)估是很重要的。 三、公差 隱含的成本要素注射成型制品不可能具有機(jī)械加工制品一樣的。雖然

7、大多數(shù)人都意識(shí)到這一點(diǎn)，但還是常常被指定到無(wú)法達(dá)到的，或使具成本效益的生產(chǎn)變得不可能。和它們的成本含意A注射成型一般分為3種質(zhì)量等級(jí)，即一般用途的注射成型、技術(shù)注射成型和高精度注射成型。DIN16901標(biāo)準(zhǔn)指出，它們是根據(jù)在容許范圍內(nèi)（范圍1和2 ）注射成型制品的和尺寸來(lái)劃分的。 § 一般用途的注射成型要求低水平的質(zhì)量控制，其特點(diǎn)是低的退貨率和快的生產(chǎn)周期。 § 技術(shù)注射成型會(huì)比較昂貴，因?yàn)樗鼘?duì)模具和生產(chǎn)過(guò)程有更高的要求，要求頻繁的質(zhì)量檢查，因而增加了退貨率。 § 第三種，即高精度的注射成型，要求精確的模具、最佳的生產(chǎn)條件和100連續(xù)的生產(chǎn)監(jiān)控。這將影響生產(chǎn)周期，

8、增加單位生產(chǎn)成本和質(zhì)量控制成本。 設(shè)計(jì)者在決定注射模具制品的成本方面起了關(guān)鍵作用，他們必須確定商業(yè)上可行的，選定的雖然不必盡可能的嚴(yán)格，但必須足夠嚴(yán)格。商業(yè)上可接受的產(chǎn)品一般是，產(chǎn)品與標(biāo)準(zhǔn)尺寸的偏差不高于0.25-0.3%，但這還需要與應(yīng)用時(shí)的具體要求相結(jié)合來(lái)判斷。 熱塑性塑料一般具有高的延展性和彈性，不需要象具有高剛性、低延展性和低彈性的金屬一樣指定嚴(yán)格的范圍。影響的因素為了不對(duì)塑料部件制定過(guò)分嚴(yán)格的范圍，必須要注意一些影響注射成型制品尺寸準(zhǔn)確性的因素模具制造的必須相對(duì)嚴(yán)格地遵守。設(shè)計(jì)者應(yīng)切記，脫模斜度的重要性在于它能使脫模容易及防翹曲一個(gè)與相關(guān)的問(wèn)題是，當(dāng)成型品是由不同材料或不同壁厚制成。

9、模后收縮值與方向和厚度相關(guān)。玻璃增強(qiáng)材料的這一性質(zhì)更明顯。玻璃纖維的取向性可在水平方向和垂直方向產(chǎn)生具有顯著性差異的收縮，從而導(dǎo)致尺寸不準(zhǔn)確。塑料制品的幾何形狀對(duì)收縮也有影響，進(jìn)而影響到如果復(fù)雜的成型加工對(duì)的要求非常嚴(yán)格，必須要獲得模具原型有關(guān)收縮值和翹曲行為的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。生產(chǎn)和使用因?yàn)闊崴苄运芰鲜苁褂脳l件的影響，因而決定它只需要生產(chǎn)還是同時(shí)需要使用非常重要。例如，熱塑性塑料的熱膨脹性可能比金屬的高10倍，一些塑料（如尼龍）的吸水性對(duì)制品使用的可靠性產(chǎn)生非常重要的影響。使用半結(jié)晶性塑料時(shí)，必須考慮模后收縮。這種現(xiàn)象主要受注射成型的加工條件影響，可導(dǎo)致制品在脫模后發(fā)生尺寸變化。脫模后不必馬上進(jìn)行質(zhì)

10、量控制。DIN16901標(biāo)準(zhǔn)指出，需要在標(biāo)準(zhǔn)氣候條件（23，50相對(duì)濕度）下儲(chǔ)存16h后或在適當(dāng)?shù)念A(yù)處理后才可進(jìn)行質(zhì)量控制。建議DIN16901中指定的可作為塑料制品成本有效生產(chǎn)的下限，現(xiàn)代化的注射成型機(jī)器的技術(shù)使我們可以獲得比該標(biāo)準(zhǔn)中指定的數(shù)值更精確的。對(duì)高精度的注射成型，因?yàn)镈IN16901已不再適用，各個(gè)工業(yè)部門已經(jīng)制定出了各自的表，。在任何時(shí)候，如果需要確定精確的，一定要與注塑廠或材料供應(yīng)商協(xié)商，以確定所需是否在技術(shù)上可行、商業(yè)上適用。四、基本裝配技術(shù) 最佳裝配技術(shù) 第一部分一些被所有設(shè)計(jì)師認(rèn)可的簡(jiǎn)單裝配技術(shù)如卡扣裝配、壓機(jī)裝配和螺紋裝配等，以其簡(jiǎn)便、快速地裝配組件可大大地節(jié)約生產(chǎn)成本

11、。 裝配技術(shù)分為“分離”和“集成”兩種類型。以下各項(xiàng)歸入集成裝配工藝。 § 焊接 § 固定 § 粘接 § 嵌入技術(shù) § 90度角卡扣 分離裝配包括： § 小于90度角卡扣 § 螺扣裝配 § 中心裝配 § 壓機(jī)裝配 卡扣裝配設(shè)計(jì)卡扣裝配的最大優(yōu)勢(shì)是不需要增加額外裝配部件。塑料加工中最通用的卡扣類型有：§ 倒鉤型卡扣 § 圓柱形卡扣 § 球座型卡扣 在所有這些卡扣設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者必須確保配件的幾何尺寸，避免應(yīng)力松弛引起裝配部件松動(dòng)?；驹O(shè)計(jì)原理卡扣裝配的設(shè)計(jì)取決于使用的材料容許的變

12、形。舉個(gè)例子，由于聚酰胺在干燥狀態(tài)下比常規(guī)狀態(tài)下能容許的變形更低，有必要加倍注意這種材料的應(yīng)用，玻璃纖維含量對(duì)材料的所允許變形也有很大的影響，因此對(duì)倒鉤允許的傾斜度也有影響。在倒鉤型卡扣裝配中，尖的倒鉤尖端可以減小倒鉤變形時(shí)的應(yīng)力，這種設(shè)計(jì)能夠使應(yīng)力在整個(gè)倒鉤彎桿部分均勻分散。倒鉤基部的應(yīng)力集中相對(duì)減小。裝配壓力也有相當(dāng)程度的減少。 忽略了倒鉤底部與構(gòu)件主體之間連接處的曲率半徑應(yīng)該足夠大的問(wèn)題，通常導(dǎo)致出現(xiàn)脆弱點(diǎn)。原則上說(shuō)，應(yīng)該提供足夠大的曲率半徑來(lái)避免壓力集中。經(jīng)常將圓柱或球孔型卡扣裝配系統(tǒng)開(kāi)槽，使其裝配起來(lái)更加方便，因此，槽尾不得設(shè)計(jì)成尖狀的邊緣。壓件裝配壓件裝配可以使塑料組件在最低的成本

13、下進(jìn)行高強(qiáng)度裝配。例如對(duì)卡扣裝配來(lái)說(shuō)，由于應(yīng)力松弛，高壓裝配的拉力強(qiáng)度隨著時(shí)間的流逝而減少。設(shè)計(jì)計(jì)算必須把它考慮進(jìn)去。另外，必須作使用溫度周期變化的試驗(yàn)，以保證設(shè)計(jì)的可行性。螺紋裝配螺紋裝配由分離型、組合型螺桿或整體螺桿嵌件的運(yùn)用組成。 材料的撓曲模量給螺件的合理裝配提供了指導(dǎo)。 例如， 帶螺紋的螺絲的彎曲模量可以達(dá)到2800Mpa。如果需要使用公制的螺絲，或者螺紋裝配需要多次來(lái)完成，這就需要采用 金屬的細(xì)紋嵌件。 為了避免不合格組件的產(chǎn)生，確保正確的軸套尺寸是關(guān)鍵的一環(huán)。螺件制造商可在這方面提出不少建議。由于產(chǎn)生的壓力會(huì)使螺母口張開(kāi)，原則上應(yīng)避免塑料裝配中使用帶有錐形埋頭釘?shù)穆萁z。這種額外的

14、壓力帶來(lái)一種可能的后果，就是螺母的熔接痕處容易開(kāi)裂。五、焊接技術(shù) 最佳裝配技術(shù)-第二部分除了在本系列第7部分中所描述的裝配技術(shù)外，塑料零件連接中還可以使用許多其他不同的焊接方法。為確保低成本、有效功能設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)的早期階段，十分有必要選擇一種適宜的焊接方法，并對(duì)所需連接幾何形狀給予充分考慮。 對(duì)不用其他裝配零件而永久性聯(lián)結(jié)的塑料零件的裝配可采用焊接方法。焊接方法的選擇依據(jù)以下幾種標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)模塑零件的幾何形狀，所使用的原料, 成本、總生產(chǎn)周期的綜合因素，裝配部位所要求的機(jī)械性能和外觀質(zhì)量。不同焊接方法大規(guī)模生產(chǎn)中，有許多不同的廉價(jià)的焊接方法。最常用的塑料工程零件的焊接方法有：§ 高溫工

15、具焊接 § 旋轉(zhuǎn)焊接 § 振動(dòng)焊接 § 超聲焊接 其他方法有：§ 高頻焊接 § 感應(yīng)焊接 § 熱氣焊接 還有一些新的方法正在開(kāi)發(fā)中（例如激光焊接），但尚未在工業(yè)中獲得廣泛使用。在所有方法中，都要使用加熱（使塑料表面融化再粘接）和加壓。通常通過(guò)接觸或輻射發(fā)熱、內(nèi)部或外部摩擦發(fā)熱，或用電加熱等方式提供熱量。選擇合適方法為得到高質(zhì)量、重復(fù)性好的焊接質(zhì)量，需要選擇一種合適的焊接方法，以使焊接參數(shù)最優(yōu)化，并確保需要焊接的零件設(shè)計(jì)正確，與所選用的焊接方法相匹配。焊機(jī)制造商不僅要提供標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，還要提供適合各種各樣焊接任務(wù)的特殊焊接設(shè)備。在決定選用某

16、種焊接方法前，與設(shè)備制造商或樹(shù)脂供應(yīng)商進(jìn)行商議探討是十分明智的選擇。不同的焊接特點(diǎn)從理論上講，所有熱塑性塑料都是可以焊接的。但是有時(shí)塑料的焊接性能相當(dāng)不同。非晶態(tài)聚合物和半結(jié)晶聚合物不能焊接在一起。由于水氣會(huì)影響焊接質(zhì)量，所以尼龍等吸水性塑料焊接前需要預(yù)先干燥。為使焊接質(zhì)量最好，尼龍零件最好注塑后立即焊接，或焊接前將之放在干燥環(huán)境中。玻璃纖維和穩(wěn)定劑等樹(shù)脂添加劑同樣會(huì)影響焊接質(zhì)量。選擇適宜的工藝參數(shù)和零件設(shè)計(jì)，未增強(qiáng)塑料的焊接裝配件的強(qiáng)度可以和其原料相媲美。對(duì)于玻璃纖維增強(qiáng)塑料而言，在焊接區(qū)域上，由于纖維分離和再取向使得強(qiáng)度減弱，這一點(diǎn)在設(shè)計(jì)中必須予以考慮。正確的焊接設(shè)計(jì)高質(zhì)量焊接的基本保證在

17、于焊接剖面的正確設(shè)計(jì)。如果對(duì)焊接區(qū)域外觀有特殊審美要求，則需要考慮特殊幾何形狀。給出通過(guò)凹槽以吸收多余材料，從而避免飛邊。薄壁零件設(shè)計(jì)時(shí)需要在零件雙方之間加入一個(gè)導(dǎo)槽，這樣，當(dāng)使用一定的焊接壓力時(shí)，零件壁不會(huì)移動(dòng)而偏離預(yù)定位置。超聲焊接的特點(diǎn)半結(jié)晶聚合物熔點(diǎn)變化劇烈，當(dāng)加熱時(shí)，聚合物瞬間從固相轉(zhuǎn)變成液相。因此，對(duì)半結(jié)晶塑料的超聲焊接中，最好使用剪切焊接。由于非晶態(tài)塑料有一個(gè)軟化范圍，所以非晶態(tài)塑料的焊接設(shè)計(jì)相對(duì)次要些。給出近聲場(chǎng)和遠(yuǎn)聲場(chǎng)焊接方法的示意圖。靠著接觸點(diǎn)之間距離的不同，超聲波將擺動(dòng)傳至工件內(nèi)，并使接觸面間粘合連接起來(lái)。總的說(shuō)來(lái)，近聲場(chǎng)焊接對(duì)所有塑料都會(huì)有很好的效果。對(duì)于低彈模數(shù)塑料的

18、焊接最好采用近聲場(chǎng)焊接方法。六、加強(qiáng)肋 理想的設(shè)計(jì)為了克服壁厚大可能引起的問(wèn)題，使用是一種可減少壁厚并能增加剛性的有效方法。 一般來(lái)說(shuō)，部件的剛性可用以下方法增強(qiáng)§ 增加壁厚； § 增大彈性模量（如加大增強(qiáng)纖維的含量）； § 設(shè)計(jì)中考慮。 如果設(shè)計(jì)用的材料不能滿足所需剛性，則應(yīng)選擇具有更大彈性模量的材料。簡(jiǎn)單的方法是增加塑料中增強(qiáng)纖維的含量。但是，在特定壁厚下，這種方法僅能使剛性呈線性增長(zhǎng)。更有效的方法是使用經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)的。由于慣性力矩增大，部件的剛性便會(huì)增大。在優(yōu)化的尺寸時(shí)，不但要考慮工程設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)考慮的問(wèn)題，還應(yīng)考慮與生產(chǎn)和外觀有關(guān)的技術(shù)問(wèn)題。優(yōu)化的尺寸大的慣性

19、力矩可很容易地通過(guò)設(shè)置又厚又高的來(lái)實(shí)現(xiàn)。但是對(duì)熱塑性工程塑料，這種方法常會(huì)產(chǎn)生制品表面凹痕、內(nèi)部空洞和翹曲等問(wèn)題。而且，如果的高度過(guò)高，在負(fù)荷下結(jié)構(gòu)將有可能膨脹。出于這種考慮，必須在合理比例內(nèi)保持的尺寸（為確保帶的制品容易頂出，必須設(shè)計(jì)一個(gè)適當(dāng)?shù)拿撃ｅF度防止材料堆積對(duì)于表面要求非常高的組件，如汽車輪蓋，的尺寸是非常重要的。正確的設(shè)計(jì)可以減少組件形成表面凹痕的可能，以提高組件的質(zhì)量。的底部的材料積聚在的圓中。這個(gè)圓的大小與的尺寸相關(guān)，應(yīng)該越小越好，這樣才能減小或避免凹痕。如果圓太大，可能會(huì)形成內(nèi)部空洞，制品的機(jī)械性能將會(huì)非常差。減少底部的應(yīng)力如果給一個(gè)有的組件以負(fù)載，則的底部可能會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力。在這

20、一部位如果沒(méi)有圓弧，可能會(huì)產(chǎn)生非常高的應(yīng)力集中，通常會(huì)導(dǎo)致組件的斷裂和報(bào)廢。補(bǔ)救措施是建立一個(gè)半徑足夠大的圓弧，使肋底部建立更好的應(yīng)力分布。但如果圓弧半徑太大，也會(huì)增大上文提及的圓的直徑，而導(dǎo)致上文已經(jīng)提及的問(wèn)題。在塑料設(shè)計(jì)中，十字結(jié)構(gòu)是最好的，因?yàn)樗軕?yīng)付許多不同的負(fù)荷排列變化。正確設(shè)計(jì)的可承受預(yù)期應(yīng)力的十字結(jié)構(gòu)，可以確保在整個(gè)制品上的應(yīng)力均勻分布。在的十字交叉處形成的節(jié)點(diǎn)代表材料的積聚，但可以將節(jié)點(diǎn)中心挖空,以防止產(chǎn)生問(wèn)題。還必須注意，不要在交叉處和組件的邊相交的地方形成材料積聚。七、節(jié)約成本設(shè)計(jì) 低成本設(shè)計(jì)價(jià)格是一個(gè)設(shè)計(jì)要素設(shè)計(jì)者對(duì)塑料零部件最終的成本負(fù)有大部分的責(zé)任。他的決策預(yù)先決定了

21、生產(chǎn)、模具制作和組裝的成本。后期的修正和優(yōu)化通常是昂貴和不可行的。原材料性能影響成本充分發(fā)揮塑料原材料特性的優(yōu)勢(shì)，在許多方面可以節(jié)約成本。 § 多功能一體化設(shè)計(jì)將幾種功能匯集在一個(gè)零部件上，可減少零件數(shù)量。 § 運(yùn)用低成本組裝技術(shù)卡扣，焊接裝置，固定裝置，雙料注塑技術(shù)等。 § 利用自潤(rùn)滑特性減少對(duì)額外和持續(xù)潤(rùn)滑油的需要 § 免卻表面處理程序塑料能著色、耐化學(xué)品和耐腐蝕、電器及熱絕緣等性質(zhì)。 § 結(jié)核作用同系列的原材料有不同的結(jié)晶周期，這是因?yàn)榻Y(jié)核劑在熔融冷卻階段產(chǎn)生加速結(jié)晶效果。 成品設(shè)計(jì)影響成本除了以上提到的，注意以下各點(diǎn)能夠進(jìn)一步節(jié)約成本。

22、 § 壁厚 優(yōu)化壁厚分配可以影響原料成本，節(jié)省生產(chǎn)時(shí)間。 § 模具雙面模具可以減少對(duì)開(kāi)數(shù)量。 § 公差要求過(guò)高的公差會(huì)增大產(chǎn)品的不合格率和質(zhì)量管理成本。 § 原料采用低變形聚合物來(lái)減少翹曲變形問(wèn)題（如在玻纖材料中加入適量礦物），選擇快定型或快固化原料可以減少成型周期和冷卻時(shí)間， 按生產(chǎn)各步驟成本比較當(dāng)注塑零件從注射機(jī)中脫出時(shí)，應(yīng)立即準(zhǔn)備裝配，不需要任何額外的處理。如果需要進(jìn)行后處理，總體塑料成本則經(jīng)?？蓵?huì)相等于金屬成本。設(shè)計(jì)決定生產(chǎn)成本壁厚的增加并不總能增大強(qiáng)度，卻意味著生產(chǎn)和原料成本的增加。半結(jié)晶性熱塑性塑料在 固化時(shí)容積會(huì)有很大收縮。在保壓階段，這種

23、收縮必須由連續(xù)的熔融進(jìn)料來(lái)補(bǔ)償。每毫米壁厚的保壓時(shí)間大約為：§ 聚甲醛樹(shù)脂：8秒 § 非增強(qiáng)聚酰胺66：45秒 § 增強(qiáng)聚酰胺66：23秒（用于高達(dá)3毫米壁厚） 典型應(yīng)用舉例金屬設(shè)計(jì)必須進(jìn)行機(jī)械加工，并經(jīng)常通過(guò)許多裝配環(huán)節(jié)，才能完成單一部件，與之相反，塑料加工科技則能提供可觀的成本節(jié)約機(jī)會(huì)。牽引棒、彈簧、鋸齒、卡扣和軸承都為一次注射成型。而同樣的金屬設(shè)計(jì)則需要不少于5個(gè)獨(dú)立元件來(lái)組裝，并且當(dāng)軸桿與活塞連接時(shí)，還需要潤(rùn)滑。實(shí)際上，在這一環(huán)節(jié)使用聚甲醛樹(shù)脂便可以不用另加潤(rùn)滑劑。電線纜扣設(shè)計(jì)中是將卡扣配合活接鉸的設(shè)計(jì)，將生產(chǎn)成本降低及令裝配更容易，若使用比較脆性材料，則

24、可用另一卡扣來(lái)取替活接鉸設(shè)計(jì)便可。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)者有必要規(guī)定模腔的設(shè)計(jì)。他要決定頂出裝置和所需模具活動(dòng)塊的數(shù)量。通過(guò)巧妙的排列，可以用模芯來(lái)代替活動(dòng)塊。八、澆口的位置 正確的澆口位置錯(cuò)誤地選擇澆口體系的類型和，除了會(huì)引起加工問(wèn)題，還會(huì)對(duì)塑料制品的質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響。因而，設(shè)計(jì)部門決不能低估澆口位置的重要性。 設(shè)計(jì)者不但要進(jìn)行塑料制品的設(shè)計(jì)計(jì)算，還必須特別注意模具的澆口設(shè)計(jì)。他們必須選擇正確的澆口體系以及澆點(diǎn)的數(shù)目和位置。澆口的類型和位置不同都將對(duì)制品的質(zhì)量產(chǎn)生較大的影響。澆口位置的選擇將決定塑料制品以下性質(zhì)：§ 填充行為 § 制品的最終尺寸（公差） § 收縮行

25、為，翹曲 § 機(jī)械性能水平 § 表面質(zhì)量（外觀） 如果設(shè)計(jì)者選擇了錯(cuò)誤的澆口，成型加工時(shí)幾乎不可能從優(yōu)化加工參數(shù)來(lái)矯正由此產(chǎn)生的后果。制品在不同方向上的性能測(cè)定在注射成型過(guò)程中，長(zhǎng)鏈的塑料分子、纖維填料和增強(qiáng)材料的取向主要由熔融塑料的流動(dòng)方向決定，這導(dǎo)致了部件性能對(duì)方向的相關(guān)性（各向異性）。例如，流動(dòng)方向上的伸展性能比垂直方向上的伸展性能要好得多。含有纖維增強(qiáng)材料的部件所受到的影響比不含纖維增強(qiáng)材料的部件要大得多。纖維的取向也引起部件在水平和垂直方向上的收縮差異，這將異致部件發(fā)生翹曲。由于熔合線和空氣存集引起部件質(zhì)量下降當(dāng)模具中2條或更多的熔流會(huì)聚到一起時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生熔合線。

26、例如，在熔體需要流經(jīng)嵌件，或制品同時(shí)在幾點(diǎn)進(jìn)行澆注時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)熔合線。而且，同一制品中不同的壁厚可能導(dǎo)致熔體前方分離，從而產(chǎn)生熔合線。當(dāng)應(yīng)從模具中排除的空氣被熔體封閉在模具中無(wú)法溢出時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生空氣存集（出現(xiàn)氣泡）。熔合線和空氣存集通常被作為表面缺陷的表現(xiàn)。除了會(huì)使表面難看外，它們還會(huì)明顯降低受影響區(qū)域的機(jī)械性能，特別是沖擊強(qiáng)度。熔合線引起的強(qiáng)度降低澆口位置選擇不當(dāng)引起的不利后果因?yàn)闈部诔Ａ粝旅黠@痕跡，因而不能設(shè)置在對(duì)外觀表面要求高的區(qū)域。在任何一澆口區(qū)域都會(huì)產(chǎn)生高壓力（剪切），將明顯降低塑料樹(shù)脂的性能。不含增強(qiáng)材料的塑料的熔合線質(zhì)量明顯高于含增強(qiáng)材料塑料的熔合線質(zhì)量。熔合線區(qū)域的質(zhì)量衰減因子

27、與填料和增強(qiáng)材料的類型和含量有很大關(guān)系，加工助劑、阻燃劑等添加劑都對(duì)熔合線質(zhì)量有不利的影響。因而，很難評(píng)估這些因子對(duì)部件的最終強(qiáng)度的影響有多大。而且，熔合線區(qū)域在張力下有高的承載能力并不意味著它的耐沖擊能力或耐疲勞能力好。由于含有纖維增強(qiáng)材料，熔合線區(qū)域的纖維的排列方向與流動(dòng)方向垂直。這將明顯降低部件在這一點(diǎn)的機(jī)械性能。正確的澆口位置復(fù)雜的模具不可能沒(méi)有熔合線。如果不能減少熔合線的數(shù)目，就應(yīng)根據(jù)表面質(zhì)量和機(jī)械強(qiáng)度考慮將它們?cè)O(shè)置在模具不重要的位置。這可以通過(guò)改變澆口位置或增大/降低部件的壁厚來(lái)實(shí)現(xiàn)。基本設(shè)計(jì)原則： § 不要將澆口置于高壓力區(qū)域 § 盡量避免或減少熔合線

28、67; 盡量使熔合線遠(yuǎn)離高壓力區(qū)域 § 對(duì)于增強(qiáng)型塑料，澆口位置決定零件的翹曲性能 § 提供足夠的排氣口以避免空氣存集 九、設(shè)計(jì)核對(duì)表新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)或產(chǎn)品改善的目標(biāo)是使產(chǎn)品有優(yōu)良的表現(xiàn)，而同時(shí)獲得低的生產(chǎn)成本。這里，設(shè)計(jì)任務(wù)主要是指原料的選擇，適合加工過(guò)程的選擇，強(qiáng)度計(jì)算和模具設(shè)計(jì)。 只有全盤考慮這些步驟，并有系統(tǒng)化的跟進(jìn)，才能生產(chǎn)出高質(zhì)量的、具商業(yè)效益的模具。設(shè)計(jì)部門經(jīng)常只是探求實(shí)用性的解決方案。然而，必須強(qiáng)調(diào)的是，塑料的實(shí)用性和成本效率不是必然的，設(shè)計(jì)者必須非常注重開(kāi)發(fā)原料和加工過(guò)程的正確解決方案。 塑料性質(zhì)并非永恒不變的塑料的性質(zhì)受使用環(huán)境、加工過(guò)程、模具設(shè)計(jì)和

29、操作條件的影響。塑料性質(zhì)由實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下的測(cè)試得到。測(cè)試圖由具有優(yōu)化參數(shù)的高光度模具，在規(guī)定壓力的標(biāo)準(zhǔn)條件下檢測(cè)產(chǎn)生的。然而，實(shí)際上，塑料不可能恰好在這樣的條件下生產(chǎn)，在使用中也不可能正好在同樣的壓力下。因此，在推出任何塑料設(shè)計(jì)方案的時(shí)候，其精確的要求和界定條件必須仔細(xì)地分析和羅列出來(lái)，設(shè)計(jì)核對(duì)表在這方面可以提供有用的幫助。樣品的生產(chǎn)開(kāi)發(fā)一種產(chǎn)品，從設(shè)計(jì)階段到市場(chǎng)準(zhǔn)備階段，有必要準(zhǔn)備樣品來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)和修正。要確保樣品的生產(chǎn)方法廣泛適用于量產(chǎn)方案。部分注塑成型的樣品也要由注塑模具來(lái)制造。如果沒(méi)有模具可以適用，就有必要使用近似的材料或片材，切割加工成為測(cè)試樣品。但是，總是存在這樣那樣的問(wèn)題，原因如下：

30、 § 無(wú)法考察注塑成型部件的焊接線的影響。 § 與注塑成型部分相比，有時(shí)候，機(jī)械加工中產(chǎn)生的凹槽會(huì)降低構(gòu)件的強(qiáng)度性質(zhì)。 § 由于結(jié)晶度高，擠塑棒材和片材的強(qiáng)度和硬度高于注塑部件。 § 無(wú)法考察纖維取向作用的影響。 由擠出材料制成的用于電燈開(kāi)關(guān)的樣品，可以承受180000次周期性應(yīng)力。而同樣情況下，注塑部件在80000次之后就出現(xiàn)了疲勞破壞。這種差異是由于在注塑過(guò)程中晶體結(jié)構(gòu)的不同所造成的。樣品模具目前生產(chǎn)樣品的模具，都是通過(guò)簡(jiǎn)單的機(jī)械加工或運(yùn)用低成本材料（如鋁或銅為原料）制作而成。然而，需要注意的是，對(duì)生產(chǎn)來(lái)說(shuō)非常重要的參數(shù)如溫度、壓力等，不能以這樣的模

31、具作代表。另外，它們不同的冷卻性質(zhì)又導(dǎo)致了不同的收縮和熱變表現(xiàn)?，F(xiàn)在推薦的是使用高硬度鋼材制造模具，而模具以單模穴排列設(shè)計(jì)便可。檢測(cè)設(shè)計(jì)隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的發(fā)展，有時(shí)候，在早期工藝階段，就會(huì)將設(shè)計(jì)和加工過(guò)程中的潛在弊端鑒別出來(lái)，如強(qiáng)度分析和流程分析所進(jìn)行的那樣。然而，這些模擬分析并不可能完全確保最終產(chǎn)品在實(shí)際操作下的性能和質(zhì)量。只有對(duì)實(shí)際操作條件下的樣品檢測(cè)，才可能提供最可靠的信息。這種檢測(cè)是獲得更高質(zhì)量和功能的產(chǎn)品不可忽視的必要條件。如果現(xiàn)實(shí)的樣品檢測(cè)存在困難，也可以進(jìn)行模擬條件的檢測(cè)。然而，這種測(cè)試的價(jià)值依賴于對(duì)操作條件模擬的代表性。以耗時(shí)的測(cè)試來(lái)推斷塑料成品在機(jī)械應(yīng)力和熱量的影響下的長(zhǎng)期性能是不可行，也不經(jīng)濟(jì)的。另一方面，在苛刻條件下進(jìn)行加快老化測(cè)試作為長(zhǎng)期性能預(yù)測(cè)也不一定確實(shí)可信，應(yīng)該更為注意。塑料在長(zhǎng)期壓力測(cè)試下，和在短期的快速測(cè)試下，其性能也會(huì)完全不同。創(chuàng)新意念許多不同的工業(yè)應(yīng)用表明，塑料工業(yè)的未來(lái)是光明的。如果能巧妙的利用聚合物的原料性能，就會(huì)生產(chǎn)出多功能的產(chǎn)品，會(huì)比以往的設(shè)計(jì)有更好的商業(yè)和功能價(jià)值。現(xiàn)今的設(shè)計(jì)需要日益復(fù)雜的幾何學(xué)