塑料制件的設(shè)計(jì)

1、2.5 2.5 嵌件、塑料螺紋等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)嵌件、塑料螺紋等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 2.1 塑件設(shè)計(jì)原則塑件設(shè)計(jì)原則第第2 2章章 塑料制件的設(shè)計(jì)塑料制件的設(shè)計(jì)2.2 2.2 尺寸精度與表面質(zhì)量尺寸精度與表面質(zhì)量2.3 2.3 塑件形狀設(shè)計(jì)塑件形狀設(shè)計(jì)2.4 2.4 塑件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)塑件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 內(nèi)容簡(jiǎn)介：內(nèi)容簡(jiǎn)介： 本章主要講述塑件形狀設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)實(shí)例；脫模斜度的確定；塑件壁厚的設(shè)計(jì)及壁厚均勻性；塑件的支承面、塑件上的孔、嵌件、文字、凸凹紋的設(shè)計(jì)；塑件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)示例；塑件的尺寸精度和表面粗糙度的確定。 第第2 2章章 塑料制件的設(shè)計(jì)塑料制件的設(shè)計(jì) 塑件設(shè)計(jì)原則塑件設(shè)計(jì)原則:滿足使用要求和外觀要求針對(duì)不同物理

2、性能揚(yáng)長(zhǎng)避短便于成型加工盡量簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)2.2.1 2.2.1 尺寸精度尺寸精度2.2.2 2.2.2 尺寸精度的確定尺寸精度的確定2.2.3 2.2.3 表面質(zhì)量表面質(zhì)量2.2 尺寸精度與表面質(zhì)量尺寸精度與表面質(zhì)量2.2.1 2.2.1 尺寸精度尺寸精度1、塑件尺寸塑件尺寸概念 塑件尺寸塑件的總體尺寸。 2、塑料制品總體尺寸受限制的主要因素主要因素： *塑料的流動(dòng)性 *成型設(shè)備的能力2.2 尺寸精度與表面質(zhì)量尺寸精度與表面質(zhì)量 2.2 尺寸精度與表面質(zhì)量尺寸精度與表面質(zhì)量 影響塑件尺寸精度的因素：影響塑件尺寸精度的因素： 1、模具制造的精度，約為1/3。 2、成型時(shí)工藝條件的變化，約為1/3

3、。 3、模具磨損及收縮率的波動(dòng)。 具體來說，對(duì)于小尺寸制品，模具制造誤差對(duì)尺寸精度影響最大；而大尺寸制品則收縮波動(dòng)為主要。2.2.2 2.2.2 尺寸精度的確定尺寸精度的確定表32是模塑件尺寸公差國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T144861993），表33是常用塑料材料的公差等級(jí)選用。將表32和表33結(jié)合起來使用，先查表33，根據(jù)模塑件的材料品種及用要求選定塑件的尺寸精度等級(jí)，再從表32中查取塑件尺寸公差。然后根據(jù)需要進(jìn)行上、下偏差分配。如基孔制的孔可取表中數(shù)值冠以(+)號(hào)，如基軸制的軸可取表中數(shù)值冠以(-)號(hào)，其余情況則根據(jù)材料特性和配合性質(zhì)進(jìn)行分配。2.2 尺寸精度與表面質(zhì)量尺寸精度與表面質(zhì)量2.2.3

4、 2.2.3 表面質(zhì)量表面質(zhì)量1、塑件制品的表面質(zhì)量要求: 表面粗糙度要求。 表面光澤性、色彩均勻性要求。 云紋、冷疤、表面縮陷程度要求。 熔結(jié)痕、毛刺、拼接縫及推桿痕跡等缺陷的要求。2.2 尺寸精度與表面質(zhì)量尺寸精度與表面質(zhì)量2.2 尺寸精度與表面質(zhì)量尺寸精度與表面質(zhì)量2.2.3 2.2.3 表面質(zhì)量表面質(zhì)量 2、模具表面粗糙度要求 一般，型腔表面粗糙度要求達(dá)0.2-0.4mm，模具表面粗糙度要比塑件的要求低模具表面粗糙度要比塑件的要求低1 12 2級(jí)。級(jí)。 透明制品型腔和型芯粗糙度一致。 非透明制品的隱蔽面可取較大粗糙度，即型芯表面相對(duì)型腔表面略為粗糙。 設(shè)計(jì)塑件的內(nèi)外表面形狀要盡量避免側(cè)

5、凹結(jié)構(gòu)，以避免模具采用側(cè)向分型和側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，否則因設(shè)置這些機(jī)構(gòu)而使模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜.不但模具的制造成本提高，而且還會(huì)在塑件上留下分型面線痕，增加了去除飛邊的后加工的困難。 以成型側(cè)孔和凸凹結(jié)構(gòu)為例。比較兩種方案，從而選擇優(yōu)良的設(shè)計(jì)方案。2.3.1 2.3.1 側(cè)凹與側(cè)凸側(cè)凹與側(cè)凸2.3 2.3 塑件形狀設(shè)計(jì)塑件形狀設(shè)計(jì)圖2-1a所示塑件在取出模具前，必須先由抽芯機(jī)構(gòu)抽出側(cè)型芯，然后才能，取出模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜。圖2-1b側(cè)孔形式，無需側(cè)向型芯，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。圖2-2a所示塑件的內(nèi)側(cè)有凸起，需采用由側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的組合式型芯，模具制造困難。圖2-2b避免了組合式型芯，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。圖2-1具有側(cè)孔的塑

6、件圖2-2塑件內(nèi)側(cè)表面形狀改進(jìn)aabb2.3 2.3 塑件形狀設(shè)計(jì)塑件形狀設(shè)計(jì)圖2-3、2-4的圖a形式需要側(cè)抽芯，圖b形式不需側(cè)型芯。aabb圖2-3取消塑件上不必要的側(cè)凹結(jié)構(gòu)圖2-4無需采用側(cè)向抽芯結(jié)構(gòu)成型的孔結(jié)構(gòu)2.3 2.3 形狀和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形狀和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 當(dāng)塑件的內(nèi)外側(cè)凹陷較淺，同時(shí)成型塑件的塑料為聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛這類仍帶有足夠彈性的塑料時(shí)，模具可采取強(qiáng)制脫模。 為使強(qiáng)制脫模時(shí)的脫模阻力不要過大引起塑件損壞和變形，塑件側(cè)凹深度必須在要求的合理范圍內(nèi)，見圖2 25 5下面的說明(公式)，同時(shí)還要重視將凹凸起伏處設(shè)計(jì)為圓角或斜面過渡結(jié)構(gòu)。2.3 2.3 形狀和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形狀和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2

7、.3.2 2.3.2 強(qiáng)制脫模強(qiáng)制脫模圖25 可強(qiáng)制脫模的淺側(cè)凹結(jié)構(gòu)a)(A-B)100%/B5%b) (A-B)100%/C5%2.3 2.3 塑件形狀設(shè)計(jì)塑件形狀設(shè)計(jì)2.4 2.4 塑件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)塑件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.4.1 2.4.1 脫模斜度設(shè)計(jì)脫模斜度設(shè)計(jì)2.4.2 2.4.2 塑件壁厚設(shè)計(jì)塑件壁厚設(shè)計(jì)2.4.3 2.4.3 設(shè)置加強(qiáng)筋設(shè)置加強(qiáng)筋2.4.4 2.4.4 增加剛性減少變形的其他措施增加剛性減少變形的其他措施2.4.5 2.4.5 塑件支承面的設(shè)計(jì)塑件支承面的設(shè)計(jì)2.4.6 2.4.6 塑件圓角的設(shè)計(jì)塑件圓角的設(shè)計(jì)2.4.7 2.4.7 塑件孔的設(shè)計(jì)塑件孔的設(shè)計(jì)2.4.8 2.4

8、.8 采用型芯拼合復(fù)雜型孔采用型芯拼合復(fù)雜型孔 2.4.1 2.4.1 脫模斜度脫模斜度 為便于塑件從模腔中脫出，在平行于脫模方向的塑件表面上，必須設(shè)有一定的斜度，此斜度稱為脫模斜度。 斜度留取方向，對(duì)于塑件內(nèi)表面是以小端為基準(zhǔn)(即保證徑向基本尺寸)，斜度向擴(kuò)大方向取，塑件外表面則應(yīng)以大端為基準(zhǔn)(保證徑向基本尺寸)，斜度向縮小方向取，如圖2-6所示。 圖圖2 26 6 塑件上斜度留取方向塑件上斜度留取方向 設(shè)計(jì)塑件時(shí)如果未注明斜度，模具設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮脫模斜度。模具上脫模斜度留取方向是： 型芯是以小端為基準(zhǔn)，向擴(kuò)大方向取。 型腔是以大端為基準(zhǔn)，向縮小方向取。 這樣規(guī)定斜度方向有利于型芯和型腔徑向

9、尺寸修整。斜度大小應(yīng)在塑件徑向尺寸公差范圍內(nèi)選取。當(dāng)塑件尺寸精度與脫模斜度無關(guān)時(shí)，應(yīng)盡量地選取較大的脫模斜度。當(dāng)塑件尺寸精度要求嚴(yán)格時(shí)，可以在其尺寸公差范圍內(nèi)確定較為適當(dāng)?shù)拿撃Ｐ倍取?塑件內(nèi)表面的脫模斜度應(yīng)大于其外表面的脫模斜度。 開模脫出塑件時(shí)，希望塑件留在有脫模裝置 的模具一側(cè)。要求塑件留在型芯上，則該塑件 內(nèi)表面脫模斜度應(yīng)比其外表面小。反之，若要 求塑件留在型腔內(nèi)，則其外表面的脫模斜度應(yīng)小于其內(nèi)表面的脫模斜度。 塑件上脫模斜度可以用線性尺寸、角度、比例等三種方式來標(biāo)注,如圖2-7所示。 脫模斜度的推薦值可供設(shè)計(jì)塑件時(shí)參考。 圖圖2 27 7 脫模斜度的標(biāo)注脫模斜度的標(biāo)注 返回 2.4.2

10、 2.4.2 壁厚及壁厚均勻性壁厚及壁厚均勻性 在滿足工作要求和工藝要求的前提下，塑件壁厚設(shè)計(jì)應(yīng)遵循如下兩項(xiàng)基本原則： 盡量減小壁厚；盡量減小壁厚；減小壁厚不僅可以節(jié)約材料，節(jié)約能源，也可以縮短成型周期，也有利于獲得質(zhì)量較優(yōu)的塑件。塑件允許的最小壁厚與塑塑件允許的最小壁厚與塑料品種和塑件尺寸有關(guān)。料品種和塑件尺寸有關(guān)。 盡可能保持壁厚均勻。盡可能保持壁厚均勻。 塑件壁厚不均勻時(shí)，成型中各部分所需冷卻時(shí)間不同，收縮率也不同，容易造成塑件的內(nèi)應(yīng)力和翹曲變形，因此設(shè)計(jì)塑件時(shí)應(yīng)盡可能減小各部分的壁厚差別，一般情況下應(yīng)使壁厚差別保持在30以內(nèi)。 對(duì)于由于塑件結(jié)構(gòu)所造成的壁厚差別過大情況，可采取如下兩種方

11、法減小壁厚差： (1)可將塑件過厚部分挖空，如圖2-8所示。 (2)可將塑件分解，即將一個(gè)塑件設(shè)計(jì)為兩個(gè)塑件，在不得已時(shí)采用這種方法。 返回圖圖2 28 8 挖空塑件過厚部分使壁厚均勻挖空塑件過厚部分使壁厚均勻 此外，必須指出壁厚與流程有著密切關(guān)系。所謂流程是指熔體從澆口流向型腔各部分的距離。實(shí)驗(yàn)證明，在一定條件下，流程與制品壁厚成直線關(guān)系。制品壁厚愈厚，所容許的流程愈長(zhǎng)；反之，制品壁厚愈薄，所容許的流程愈短。 如果不能滿足要求，則需增大壁厚或增設(shè)澆口及改變澆口位置，以滿足模塑要求。 7 . 0)8 . 0100(+=LS制件最小壁厚與流程之間關(guān)系： 6 . 0)5 . 0100(LS9 .

12、0)1.2100(LS返回 2.4.3 2.4.3 設(shè)置加強(qiáng)筋設(shè)置加強(qiáng)筋 塑件上增設(shè)加強(qiáng)筋是為了在不增加塑件壁厚的情況下增加塑件的剛性，防止塑件變形。 對(duì)加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)的基本要求是 1)1)筋條方向應(yīng)不妨礙脫模，筋本身應(yīng)帶有大于塑筋條方向應(yīng)不妨礙脫模，筋本身應(yīng)帶有大于塑件主體部分的脫模斜度，筋的設(shè)置不應(yīng)使塑件壁件主體部分的脫模斜度，筋的設(shè)置不應(yīng)使塑件壁厚不均勻性明顯增加。厚不均勻性明顯增加。圖2-9 2) 2)塑件上筋條方向也不應(yīng)妨礙塑料充模時(shí)的流動(dòng)塑件上筋條方向也不應(yīng)妨礙塑料充模時(shí)的流動(dòng)和塑料收縮。和塑料收縮。圖2-10圖中2-9(a)的設(shè)計(jì)方案較好，而2-9(b)所示方案會(huì)使筋底與塑件主體連接

13、部位壁厚增加過多，因而不可取。 返回圖圖2 29 9 加強(qiáng)筋尺寸加強(qiáng)筋尺寸圖2-10是對(duì)同一塑件端部筋條設(shè)計(jì)的兩種方案比較，方案(a)較好，方案(b)不可取，因?yàn)榉桨?b)中的筋條妨礙了塑料收縮，會(huì)造成塑件內(nèi)應(yīng)力并引起塑件翹曲，固中箭頭所示方向?yàn)樗芰鲜湛s方向。 返回圖圖2 21010 筋的方向應(yīng)不妨礙塑料收縮筋的方向應(yīng)不妨礙塑料收縮 除加強(qiáng)筋外，針對(duì)塑件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，還可采取其它增加塑件剛度的方法，如盒蓋、罩殼、容器等塑件，可采用拱形增加剛度，如圖2-11所示。對(duì)于表面較大的塑件，可采用拱形、彎折形或波紋形壁面增加剛度，如圖2-12所示。 薄壁容器上口邊緣可采用各種彎邊，不僅使邊緣剛度增加，也增加

14、了塑件的美感，如圖2-13所示。2.4.4 2.4.4 增加剛性減少變形的其他措施增加剛性減少變形的其他措施圖圖2 21111 盒蓋、容器等塑件采用拱形設(shè)計(jì)盒蓋、容器等塑件采用拱形設(shè)計(jì)返回圖圖2 21212 大表面容器、罩殼增加剛度的設(shè)計(jì)大表面容器、罩殼增加剛度的設(shè)計(jì)返回圖圖2 21313 容器邊緣采用彎邊增加剛度容器邊緣采用彎邊增加剛度返回2.4.5 2.4.5 塑件的支承面塑件的支承面 當(dāng)采用塑件的整個(gè)底平面作為支承面時(shí)，應(yīng)將塑件底面設(shè)計(jì)成凹形或設(shè)置加強(qiáng)筋，這樣不僅可提高塑件的基面效果，而且還可以延長(zhǎng)塑件的使用壽命，如圖2-14（b）、（c）所示，支承面設(shè)置加強(qiáng)筋的，筋的端部應(yīng)低于支承面約

15、0.5毫米左右，如圖2-15。圖圖2 21414 塑件的支承面塑件的支承面 返回0.512圖圖2 21515 支承面上加強(qiáng)筋的設(shè)計(jì)支承面上加強(qiáng)筋的設(shè)計(jì) 2.4.6 2.4.6 塑件圓角的設(shè)計(jì)塑件圓角的設(shè)計(jì) 為了使熔料易于流動(dòng)和避免應(yīng)力集中，應(yīng)在轉(zhuǎn)角處加設(shè)圓角R。圖2-16表示R/A與應(yīng)力集中之間的關(guān)系。 在給塑件內(nèi)外表面的拐角處設(shè)計(jì)圓角時(shí)，應(yīng)象圖2-17所示那樣確定內(nèi)外圓角半徑，以保證塑件壁厚均勻一致。 圖圖2 21616 RTRT與應(yīng)力集中的關(guān)系與應(yīng)力集中的關(guān)系返回圖圖2 21717 圓角圓角R R 返回 2.4.7 2.4.7 塑件上的孔塑件上的孔 1.相鄰兩孔之間和孔與邊緣之間的距離，通

16、常應(yīng)等于或大于孔的直徑，如圖2-17所示 。 2.通孔可用一端固定的單一成型桿圖2-18(a)或各端分別固定的對(duì)頭成型桿圖2-18(b)來成型；固定用孔因承受較大負(fù)荷，可設(shè)計(jì)周邊增厚來加強(qiáng)，如圖2-19所示 。 3.盲孔則用一端支承的成型桿來成型，但在成型過程中，由于物料流動(dòng)產(chǎn)生的不平衡壓力，容易使成型芯折斷或彎曲，所以，盲孔的深度(即成型桿的成型長(zhǎng)度)取決于孔的直徑。對(duì)于注射和壓注成型，孔深不得大于孔徑的倍；對(duì)于壓縮成型，平行與施壓方向的孔深度為孔徑的倍。圖圖2 21717 塑件上的孔距設(shè)計(jì)塑件上的孔距設(shè)計(jì)返回 返回返回圖圖2 21818 通孔的成型通孔的成型圖圖2-192-19孔邊增厚加強(qiáng)

17、孔邊增厚加強(qiáng)a)b)返回圖圖2 22020 細(xì)長(zhǎng)型芯的支撐細(xì)長(zhǎng)型芯的支撐 對(duì)于細(xì)長(zhǎng)型芯,為防止其彎曲變形，在不影響塑件的條件下，可在塑件的下方設(shè)支承柱來支撐。如圖2-20所示。返回 圖2-21用拼合型芯成型復(fù)雜孔2.4.8 2.4.8 采用型芯拼合復(fù)雜型孔采用型芯拼合復(fù)雜型孔返回2.5.1 2.5.1 帶嵌件塑件設(shè)計(jì)帶嵌件塑件設(shè)計(jì)2.5.32.5.3 塑料齒輪的設(shè)計(jì)塑料齒輪的設(shè)計(jì) 2.5 2.5 嵌件、螺紋等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)嵌件、螺紋等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.5.22.5.2 模塑螺紋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模塑螺紋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.5.42.5.4 塑料塑料鉸鏈鉸鏈的設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì) 2.5.52.5.5 標(biāo)記、符號(hào)、圖案、文字標(biāo)記

18、、符號(hào)、圖案、文字2.5.1 帶嵌件塑件的設(shè)計(jì) 1、塑件中鑲?cè)肭都哪康摹⑺芗需側(cè)肭都哪康模涸黾泳植繌?qiáng)度、硬度、耐磨、導(dǎo)磁、導(dǎo)電性能，加強(qiáng)塑件尺寸精度和形狀的穩(wěn)定性，起裝飾作用等。2、金屬嵌件的種類和形式金屬嵌件的種類和形式： 為了在塑件內(nèi)牢固嵌定而不致被拔脫，其表面必須加工成溝槽或滾花，或制成多種特殊形狀。圖2-22中所示就是幾種金屬嵌件的例子。3、嵌件結(jié)構(gòu)有柱狀、針桿狀、片狀和框架等如圖嵌件結(jié)構(gòu)有柱狀、針桿狀、片狀和框架等如圖2-22-23 3所示。所示。返回 圖2-22嵌件示例圖2-23 嵌件的結(jié)構(gòu)形式返回金屬嵌件設(shè)計(jì)的基本原則如下：金屬嵌件設(shè)計(jì)的基本原則如下：1金屬嵌件嵌入部分的周

19、邊應(yīng)有倒角，以減少周圍塑料冷卻時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力集中；2嵌件設(shè)在塑件上的凸起部位時(shí)，嵌入深度應(yīng)大于凸起部位的高度，以保證塑件的機(jī)械強(qiáng)度；3內(nèi)、外螺紋嵌件的高度應(yīng)低于型腔的成型高度0.05毫米，以免壓壞嵌件和模腔；4外螺紋嵌件應(yīng)在無螺紋部分與模具配合，否則熔融物料滲入螺紋部分.嵌件在模內(nèi)的固定部分應(yīng)采用三級(jí)精度間隙配合，以保證定位準(zhǔn)確，防止溢料； 6嵌件高度不應(yīng)超過其直徑的兩倍，高度應(yīng)有公差，如圖2-24。返回 圖2-24嵌件的高度h=2d1、塑件上螺紋成型可用以下三種成型方法 模具成型 機(jī)械加工制作 在塑件內(nèi)部鑲嵌金屬螺紋構(gòu)件。2、模塑螺紋的性能特點(diǎn)： 模塑螺紋強(qiáng)度較差，一般宜設(shè)計(jì)為粗牙螺紋。 模塑

20、螺紋的精度不高，一般低于GB3級(jí)。2.5.2 2.5.2 模塑螺紋的特點(diǎn)模塑螺紋的特點(diǎn)由模具的螺紋成型機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)獲得三種結(jié)構(gòu)型式的模塑螺紋。它們是整圓型螺紋、對(duì)拼型螺紋和間斷型螺紋。整圓螺紋是由完整的螺紋型腔或螺紋型腔或螺紋型芯成型出來，螺紋表面光滑無痕，塑件脫離模具時(shí)，模具螺紋成型零件需做旋轉(zhuǎn)脫離動(dòng)作；對(duì)拼螺紋是由兩瓣螺紋型成型的，塑件表面在兩瓣型腔拼合初呈現(xiàn)出一道線痕（分型線），兩瓣型腔分離塑件即可脫出模具；間斷螺紋為螺紋在周向上斷離為幾截，有斷為兩截、三截、四截等。內(nèi)螺紋斷為兩截時(shí)，用內(nèi)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)可快速完成塑件脫模動(dòng)作。 將外螺紋斷為若干截的目的主要是為了減少螺紋副間的結(jié)合面，提高旋合性。 模塑螺紋起止端不能設(shè)計(jì)退刀槽，也不宜用過渡錐面結(jié)構(gòu)。這一點(diǎn)與金屬螺紋件的要求不同。模塑螺紋起止端應(yīng)設(shè)計(jì)為圓臺(tái)即圓柱結(jié)構(gòu)，以提高該處螺紋強(qiáng)度并使得模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 。abc2.5.3 2.5.3 塑料齒輪的設(shè)計(jì)塑料齒輪的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)避免模塑、裝配和使用塑料齒輪時(shí)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力或應(yīng)