結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)熱塑性塑料部件設(shè)計(jì)

1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)熱塑性塑料部件設(shè)計(jì)2u壁厚均一的設(shè)計(jì)原則壁厚均一的設(shè)計(jì)原則u避免應(yīng)力集中避免應(yīng)力集中u圓角圓角u加強(qiáng)剛度設(shè)計(jì)加強(qiáng)剛度設(shè)計(jì)u加強(qiáng)筋及其設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋及其設(shè)計(jì)u孔孔u(yù)塑料結(jié)構(gòu)與機(jī)械運(yùn)動(dòng)塑料結(jié)構(gòu)與機(jī)械運(yùn)動(dòng)u制品的側(cè)凸凹制品的側(cè)凸凹u塑料制品中的嵌件塑料制品中的嵌件u脫模斜度脫模斜度u塑料件的回收塑料件的回收u塑料制品的尺寸公差塑料制品的尺寸公差3壁厚的選擇u描述描述 壁厚過小時(shí)，流動(dòng)阻力大，大型復(fù)雜的制品就難以充滿型腔。制件壁厚的最小尺寸應(yīng)當(dāng)滿足以下幾個(gè)方面的要求： 具有足夠的強(qiáng)度和剛度；脫模時(shí)能經(jīng)受脫模機(jī)構(gòu)的沖擊和震動(dòng)；裝配時(shí)能承受緊固力。 一般塑料加工廠都規(guī)定有最小壁厚值，因塑料品種、牌號(hào)及

2、制品大小的不同而有所差異。壁厚過大不僅浪費(fèi)原料，對(duì)熱固性塑料成型加工來說，還增加了模壓的時(shí)間，并且容易造成固化不完全；而對(duì)熱塑性塑料來說，則增加了冷卻時(shí)間（根據(jù)經(jīng)驗(yàn)推算，制品厚度增加一倍，冷卻時(shí)間將增加四倍）。另外還會(huì)影響產(chǎn)品的質(zhì)量，比如容易產(chǎn)生氣泡、縮孔、翹曲等缺陷。確定合適的制品壁厚是制品設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一確定合適的制品壁厚是制品設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一4壁厚的選擇u描述描述 （DDS推薦壁厚）推薦壁厚） 一般我們中控面板塑料件通用的料厚2.5mm, 以下是壁厚選擇的參考，一般我們經(jīng)常使用的abs pc/abs pc 這些材料選用厚度從不等 根據(jù)產(chǎn)品大小功能而定，（一般產(chǎn)品越大，壁厚會(huì)相應(yīng)厚一點(diǎn)

3、）其他的參考附件。5壁厚均一的設(shè)計(jì)原則u描述描述 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。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，由于收縮不均勻，難以成為正圓6u壁厚不均勻時(shí)常用處理辦法 厚薄交接處的平穩(wěn)過度，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)逐漸過度，避免突變，厚薄交接處的平穩(wěn)過度，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)逐漸過度，避免突變，厚度比例變化在一合適的范

4、圍（一般不超過厚度比例變化在一合適的范圍（一般不超過3:1）（a）為階梯式過渡，應(yīng)盡力避免（b）為錐形過渡，比較好（c）圓弧過渡，是最好的選擇壁厚均一的設(shè)計(jì)原則7壁厚均一的設(shè)計(jì)原則u厚壁減薄 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。（參考下面圖片）壁部位減薄，厚薄趨于一致。（參考下面圖片）厚壁減薄8u開槽開槽u設(shè)置加強(qiáng)筋設(shè)置加強(qiáng)筋壁厚均一的設(shè)計(jì)原則9避免應(yīng)力集中u描述描述 對(duì)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

5、，在這個(gè)部位的斷面上將產(chǎn)生遠(yuǎn)比給與的表現(xiàn)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(duì)于表現(xiàn)應(yīng)力之比為應(yīng)力集中系數(shù)）。u后果后果 塑料是對(duì)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)的裂紋，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。u建議建議 避免應(yīng)力集中最直接最有效的方法就是在拐角，棱邊等輪廓過渡與厚薄交接處采用圓弧過渡。避免應(yīng)力集中最直接最有效的方法就是在拐角，棱邊等輪廓過渡與厚薄交接處采用圓弧過渡。 如圖（1），轉(zhuǎn)角為直角，轉(zhuǎn)角處的最大厚度是壁厚的倍，這樣就破壞了壁厚均一的原則 如圖（2），只是將內(nèi)角處理成圓角，轉(zhuǎn)角處的最大厚度為壁

6、厚的倍同樣不符合壁厚均一的原則 如圖（3）， 內(nèi)外都處理為圓角，確保壁厚均勻。圓角處理還可以避免應(yīng)力集中，以及改善塑料成型時(shí)熔體的流動(dòng)性和成型性。10圓角u描述描述 制品的兩相交平面之間盡可能以圓弧過渡，避免因銳角而造成應(yīng)力集中等弊病。u圓角的作用圓角的作用 分散載荷，增強(qiáng)及充分發(fā)揮制品的機(jī)械強(qiáng)度。改善塑料熔體的流動(dòng)性，便于充滿與脫模，消除壁部轉(zhuǎn)折處的凹陷等缺陷。便于模具的機(jī)械加工和熱處理，從而提高模具的使用壽命。11圓角u圓角與壁厚的關(guān)系圓角與壁厚的關(guān)系 根據(jù)不同的壁厚和圓角半徑對(duì)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（如下圖）P施加的載荷， R圓角半徑，T壁厚圖中曲線

7、表明，半徑R與壁厚T之比，即R/T在以后，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，按照DDS的建議，圓角為壁厚的12加強(qiáng)剛度的設(shè)計(jì)u描述描述 普通的平板制件，將其表面設(shè)計(jì)成波紋形，瓦楞形，拱形，球形等其剛性比同樣重量的平板要高得多13加強(qiáng)筋u描述描述 注塑件的筋是很有用的結(jié)構(gòu)，它可以提高零件的剛度和強(qiáng)度，防止制件變形，為零件裝配提供連接與定位。節(jié)約塑料用量，減輕重量，降低成本可克服制品壁厚差帶來的應(yīng)力不均所造成的制品歪扭變形便于塑料熔體的流動(dòng)，在塑料制品本體某些壁部薄處為熔體的充滿提供通道。14加強(qiáng)筋u采用多筋條的方式采用多筋條的方式 用高度較低，數(shù)量稍多的筋代替高度較高的單一

8、加強(qiáng)筋，避免后筋底冷卻收縮時(shí)產(chǎn)生表面凹陷（縮水痕跡）15加強(qiáng)筋u筋的尺寸標(biāo)準(zhǔn)筋的尺寸標(biāo)準(zhǔn)我們的產(chǎn)品屬于熱塑性產(chǎn)品熱塑性塑料是指在特定的溫度范圍內(nèi),能反復(fù)加熱軟化和冷卻變硬的塑料(如:ABS、PP、POM、PC、PS、PVC、PA、PMMA等),它可以再回收利用熱固性塑料是指受熱后成為不熔的物質(zhì),再次受熱不再具有可塑性且不能再回收利用的塑料(如:酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、氨基樹脂、聚胺酯、發(fā)泡聚苯乙烯等)A 制品壁厚（肋的根部厚度）C高度（如果制品要求高增加肋的條數(shù)）D 2B（間距，根部厚度的2倍）E-取值不能超過0.3（超過這個(gè)度數(shù)出現(xiàn)縮水痕跡幾率上漲），為了防止筋的根部產(chǎn)生應(yīng)力開裂，會(huì)在根部倒圓角

9、F-筋的拔模角1.5-216筋的設(shè)計(jì)u筋的布置方向最好與熔料的充填方向一致筋的布置方向最好與熔料的充填方向一致u位于制品內(nèi)壁的凸臺(tái)不要太靠近內(nèi)壁，避免凸臺(tái)局部熔體充填不足位于制品內(nèi)壁的凸臺(tái)不要太靠近內(nèi)壁，避免凸臺(tái)局部熔體充填不足17支柱u描述描述提供連接和定位的功能另外支柱高度一般不要超過支柱直徑的兩倍半支柱的高度超過的時(shí)候，為加強(qiáng)支柱的強(qiáng)度，可在支柱連上加強(qiáng)筋，做結(jié)構(gòu)加強(qiáng)之用。18支柱u支柱靠近外壁的基本設(shè)計(jì)支柱靠近外壁的基本設(shè)計(jì)提供連接和定位的功能A= 壁厚B= 圓孔的根部直徑*A (根部孔壁厚度)*B(加強(qiáng)筋的高度)E=1到2（拔模角度）半徑 （倒角）G=DH=0.8A(靠墻壁端筋的寬度

10、)I=A/4（筋與墻壁的倒角）J=2B(圓孔的高度)K=J max or 0.3mm*J MIN(筋的寬度)（非靠墻壁端筋的寬度）19支柱u支柱遠(yuǎn)離外壁的基本設(shè)計(jì)支柱遠(yuǎn)離外壁的基本設(shè)計(jì)提供連接和定位的功能A= 壁厚B= 圓孔的根部直徑*A (根部孔壁厚度)D=2B(圓孔的高度)E=1到2（拔模角度）半徑 （倒角）*D MAX （加強(qiáng)筋高度）H=GMAX 0.3GMIN(加強(qiáng)筋寬度)I=0.8*A（筋的厚度）20孔u(yù)描述描述孔的形式很多，主要可分為圓形孔和非圓形孔兩大類u沉頭沉頭自攻螺紋孔，沉頭螺釘孔的錐面孔，為防止孔表面破裂，錐面始端距表面應(yīng)不小于0.5mm.而且沉頭對(duì)于打螺絲有導(dǎo)向的作用，防

11、止“吱吱”聲的產(chǎn)生。21孔u(yù)孔的設(shè)計(jì)要點(diǎn)孔的設(shè)計(jì)要點(diǎn)孔與孔的中心距與邊距一般應(yīng)大于孔徑（兩種中的小孔）的2倍 ，最小應(yīng)不小于3mm（DDS）孔中心至邊緣的距離為孔徑的3倍，最小應(yīng)不小于3mm（DDS）D-孔徑 S 3=D (孔間距) S2=D（孔壁距） S1=2D(孔邊距) t-壁厚13222孔u(yù)盲孔成型盲孔成型u圖（圖（a）盲孔模塑的地步厚度最小為1/6的孔徑，不然會(huì)底部膨脹u圖（圖（b）A-孔徑B=A,當(dāng)A=1.5mm . B=2A ,當(dāng)C=Bu圖（圖（c）0.13mm 厚度（考慮塑模的靈活性）23孔u(yù)通孔通孔通孔過長時(shí)改為階梯孔或者盲孔24塑料結(jié)構(gòu)與機(jī)械運(yùn)動(dòng)u塑料間產(chǎn)生塑料間產(chǎn)生“吱吱吱

12、吱”聲的原因聲的原因以塑料制件為例，塑料制件在裝配及后續(xù)使用過程中的按壓，震動(dòng)等常常會(huì)由于制件表面的相互摩擦，制件表面的摩擦引起了制件之間的粘滑運(yùn)動(dòng)，而這種粘滑現(xiàn)象正是“吱吱”聲的罪魁禍?zhǔn)?。從本質(zhì)上來看，粘滑現(xiàn)象是相對(duì)滑動(dòng)物體之間的一種自激跳躍運(yùn)動(dòng)，纖維間相對(duì)低速滑移時(shí)，會(huì)發(fā)生時(shí)而保持不動(dòng)（粘），纖維產(chǎn)生變形或同向移動(dòng)：時(shí)而又相對(duì)快速滑移（滑），物體表面的動(dòng)靜摩擦系數(shù)差異過大，并且動(dòng)摩擦系數(shù)隨運(yùn)動(dòng)速度增加而降低的負(fù)阻尼現(xiàn)象，導(dǎo)致物體在相對(duì)滑動(dòng)中速度隨時(shí)間呈現(xiàn)鋸齒狀的波動(dòng)（圖2），從而產(chǎn)生了擾人的“吱吱吱”的噪音。簡單來說就是降低制件之間的摩擦可以降低“吱吱” 聲25塑料結(jié)構(gòu)與機(jī)械運(yùn)動(dòng)u不同塑料

13、的摩擦系數(shù)不同塑料的摩擦系數(shù)我們一般運(yùn)用到的 ABS & PC 材料摩擦系數(shù)都很高，所以一般我們產(chǎn)品產(chǎn)生噪音的risk也很高。一些高分子材料天生就是自潤滑的小能手，比如聚四氟乙烯（PTFE）、超高分量聚乙烯（UHMWPE）等，此類聚合物摩擦系數(shù)很低，PTFE是目前摩擦系數(shù)最低的聚合物，其摩擦系數(shù)低至。降噪PC/ABS亦可以從阻尼思路出發(fā)，通過添加具有阻尼特性的橡膠或嵌段共聚物等方式實(shí)現(xiàn)的降噪效果。26制品的側(cè)凸凹u描述描述制品側(cè)壁上局部的凸出或凹陷部分稱為側(cè)凸凹。u側(cè)凸凹制品成型中的不利點(diǎn)側(cè)凸凹制品成型中的不利點(diǎn)（1）模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需采用對(duì)開式型腔，伸縮式型芯，側(cè)向軸芯等結(jié)構(gòu)。（2）模

14、具制造費(fèi)用加大，制造周期加長。（3）制品模塑周期加長，生產(chǎn)成本增加。（4）模具分型面縫隙溢料機(jī)會(huì)增多，制品的飛邊大。27制品的側(cè)凸凹u側(cè)凹凸的設(shè)計(jì)與成型方法側(cè)凹凸的設(shè)計(jì)與成型方法制品形狀成型準(zhǔn)則：各部分都能順利地，簡單地從塑模中取出來，力求避免帶有側(cè)軸芯機(jī)構(gòu)成型的側(cè)凸凹形狀。28制品的側(cè)凸凹u消除制品側(cè)凹凸消除制品側(cè)凹凸u采用拼合及活動(dòng)型芯成型側(cè)凹凸采用拼合及活動(dòng)型芯成型側(cè)凹凸29塑料制品中的嵌件u描述描述塑料成型過程中所埋入的或成型后壓入的螺栓，接線柱等金屬或其它材質(zhì)零件，統(tǒng)稱為塑料制品的嵌件。嵌件可增加制品局部的強(qiáng)度，硬度，耐磨性，導(dǎo)電性等，或者是增加制品尺寸及形狀的穩(wěn)定性，或者是降低塑料

15、的消耗。嵌件的材料有金屬玻璃、木材和已成型的塑料等，其小金屆嵌件用得最為普遍。鑲件是組成模具的零件；嵌件是放在模具里的金屬或是其它材質(zhì)的產(chǎn)品，最終于模具生產(chǎn)出來的產(chǎn)品結(jié)合在一起鑲件嵌件30塑料制品中的嵌件u金屬嵌件設(shè)計(jì)的基本原則金屬嵌件設(shè)計(jì)的基本原則為便于在模具中安放與定位，嵌件安放在模具中的部分應(yīng)設(shè)計(jì)成圓柱形,因?yàn)槟＞呒庸A孔最容易。嵌件至少要嵌入模穴嵌件嵌入到模穴后至少要保留1/6嵌件直徑的厚度。嵌件不能有尖角，避免應(yīng)力集中引起的破壞，盡可能采用圓形或?qū)ΨQ形狀的嵌件，保證收縮均勻。嵌件部分應(yīng)該預(yù)加熱在molding之前。31脫模斜度u描述描述為便于脫模，塑料制品壁在出模方向上應(yīng)具有傾斜角度

16、u脫模斜度確定要點(diǎn)脫模斜度確定要點(diǎn)制品精度要求越高，脫模斜度應(yīng)越小 ，一般我們的產(chǎn)品13尺寸大的制品，應(yīng)采用較小的脫模斜度。制品形狀復(fù)雜不易脫模的，應(yīng)選用較大的斜度。制品收縮率大，斜度也應(yīng)加大增強(qiáng)塑料宜選大斜度，含有自潤滑劑的塑料可用小斜度。制品壁厚大，斜度也應(yīng)大一般情況下脫模斜度，可不受制品公差帶的限制，高精度塑料制品的脫模斜度則應(yīng)當(dāng)在公差帶內(nèi)。32塑料件的回收u雕刻材料屬性在零件上雕刻材料屬性在零件上塑料件上應(yīng)當(dāng)留有適當(dāng)?shù)目障兑眠m當(dāng)?shù)姆?hào)表明所用材料屬性以便辨識(shí)以及回收利用時(shí)的區(qū)分。一些參考標(biāo)記見附件33塑料件的回收u雕刻屬性雕刻屬性雕刻的字符高度建議是，通常是沒有拔模需求的，或者選擇1的拔模角度。u其他其他或者可以選擇以下陷下去的方式34塑料制品尺寸公差u尺寸精度的組成及影響因素尺寸精度的組成及影響因素制品尺寸誤差構(gòu)成：a=b +c +d +e式中 a-制品總的成型誤差 b-塑料收縮率波動(dòng)所引起的制品誤差 c-模具成型零件制造精度所引起的制品誤差 d-模具磨損后所引起的制品誤差 e-模具安裝，配合間隙所引起的制品誤差一般有一般有b=1/3a c=1/3a d=1/6a35u影響制品尺寸精度的因素影響制品尺寸精度的因素成型材料。影響制品尺寸精度的材料方面的因素有收縮率波動(dòng)值，原料水分及揮發(fā)物含量，原料的配制工藝，原料的生產(chǎn)批號(hào)，分子量分