塑料第一章-塑料與塑料制品課件

1、第一章塑料與塑料制品第一節(jié)塑料成型基礎(chǔ)第二節(jié)塑料制品造型設(shè)計(jì)第三節(jié)塑件組合設(shè)計(jì)第一節(jié)塑料成型基礎(chǔ)一、塑料的一般特性二、塑料的分類三、常用10種塑料的特點(diǎn)、性能與應(yīng)用四、常用助劑的特點(diǎn)、性能與應(yīng)用一、塑料的一般特性1.質(zhì)輕2.優(yōu)異的電絕緣性能3.化學(xué)穩(wěn)定性好4.減振、消作用強(qiáng)5.隔熱性能好6.力學(xué)強(qiáng)度范圍寬7.耐磨性能好8.透光性及其防護(hù)性能良好二、塑料的分類1.單組分塑料和多組分塑料2.按樹脂的名稱命名塑料3.按塑料材料受熱后的性能表現(xiàn)不同分類4.按用途分，有通用塑料、工程塑料和特種塑料5.按塑料半制品或制品分類有以下幾種6.按成型方法分主要有以下幾種：3.按塑料材料受熱后的性能表現(xiàn)不同分類(

2、1)熱塑性塑料熱塑性塑料能反復(fù)加熱軟化和反復(fù)冷卻硬化的塑料，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等。(2)熱固性塑料熱固性塑料為經(jīng)加熱或其他方法固化時(shí)，變成不溶解、不熔化產(chǎn)物的塑料，如酚醛塑料、脲醛塑料等。4.按用途分，有通用塑料、工程塑料和特種塑料(1)通用塑料一般指產(chǎn)量大、用途廣、成型好價(jià)廉的塑料，如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、酚醛等塑料。(2)工程塑料一般說來，工程塑料指凡是可以作為工程材料的塑料或者說凡是可以作為結(jié)構(gòu)材料的塑料，并有良好力學(xué)性能和尺寸穩(wěn)定性，能在高、低溫下仍具有優(yōu)良性能的塑料，如聚酰胺、聚砜、聚碳酸脂等。(3)特種塑料一般指具有特種功能(如耐熱、自潤滑)、可應(yīng)用于特殊要求

3、的塑料，如氟塑料、有機(jī)硅塑料等。5.按塑料半制品或制品分類有以下幾種(1)模塑料它主要由熱固性樹脂和填料等經(jīng)充分混合、輥壓、粉碎而成，如酚醛塑料模塑粉等。(2)增強(qiáng)塑料它是指組分中含有高強(qiáng)度纖維，使某些力學(xué)性能比原來樹脂有較大提高的塑料。(3)微孔塑料它也稱發(fā)泡塑料、泡沫塑料，整體內(nèi)因存大量相互連通或不連通的小孔穴而降低了密度的塑料。(4)單絲其強(qiáng)度足以在工業(yè)紡織操作中用作紗或在其他應(yīng)用中作為實(shí)體的單根長絲。(5)其他塑料其他塑料如塑料薄膜、管材、片材、板材、人造革、異型材及各種模塑制品。6.按成型方法分主要有以下幾種：(1)模壓塑料供壓塑用的樹脂混合料，如一般樹脂混合料。(2)層合塑料它是指

4、用或不用粘結(jié)劑，借加熱、加壓把相同或不同材料的兩層或多層結(jié)合為整體的塑料材料。(3)注塑、擠出和吹塑塑料一般指能在機(jī)筒溫度下熔融流動(dòng)、在模具中迅速硬化的塑料，如一般熱塑性塑料。(4)鑄塑塑料它能在無壓或稍加壓力情況下，傾注于模具中并能硬化為一定形狀制品的液態(tài)樹脂混合料，如單體澆注尼龍等。(5)反應(yīng)注塑模塑料一般指液態(tài)原材料，加壓注入模腔內(nèi)，使其反應(yīng)固化為成品，如聚氨酯類。三、常用10種塑料的特點(diǎn)、性能與應(yīng)用(一)聚乙烯(PE)(二)聚丙烯(PP)(三)聚氯乙烯(PVC)(四)聚苯乙烯(PS)(五)丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂(ABS)(六)聚碳酸酯(PC)(七)聚酰胺(PA)(八)聚甲醛(POM

5、)(九)聚四氟乙烯(PTFE)(十)酚醛樹脂(熱固性塑料)(PF)(一)聚乙烯(PE)1.聚乙烯的性能2.聚乙烯的應(yīng)用1.聚乙烯的性能(1)聚乙烯的力學(xué)性能在聚乙烯的力學(xué)性能各項(xiàng)指標(biāo)中，除沖擊強(qiáng)度較高外，其他力學(xué)性能絕對值在塑料材料中都是較低的。(2)聚乙烯的熱性能聚乙烯受熱后，隨著溫度的升高，結(jié)晶部分逐漸減少而無定形部分逐漸增多。(3)聚乙烯的電性能聚乙烯本身無極性，決定了它有優(yōu)異的介電及電絕緣性。(4)聚乙烯化學(xué)性能(4)聚乙烯化學(xué)性能1)透氣性。聚合物材料的透氣性是由溶解和擴(kuò)散兩個(gè)過程引起的。 2)化學(xué)穩(wěn)定性好。聚乙烯是非極性結(jié)晶聚合物，具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性。 3)可溶性差。聚乙烯內(nèi)聚能

6、密度在塑料材料中屬于較低者，它的溶解度參數(shù)(值)約為16.5(J/cm3)1/2。 4)耐老化性。在大氣、陽光和氧的作用下會發(fā)生老化，具體表現(xiàn)為伸長率和耐寒性降低，力學(xué)性能和電性能下降，并逐漸變脆，產(chǎn)生裂紋，最終喪失其使用性能。(二)聚丙烯(PP)聚丙烯在常溫下為白色蠟狀固體，外觀與高密度聚乙烯相似，但比高密度聚乙烯輕，透明，無臭無味無毒，密度為0.900.91g/cm3，是現(xiàn)有塑料中最輕的一種。1.聚丙烯的性能2.聚丙烯的應(yīng)用1.聚丙烯的性能(1)聚丙烯的力學(xué)性能聚丙烯在室溫以上有較好的沖擊性能，但由于它本身分子結(jié)構(gòu)的規(guī)整度很高，其低溫沖擊強(qiáng)度較聚乙烯低。(2)聚丙烯的熱性能聚丙烯的熔融溫度

7、比聚乙烯約提高4050，一般約在164170。(3)聚丙烯的電性能聚丙烯是屬于非極性聚合物，具有優(yōu)良的電絕緣性，并因其吸水率小于0.01%，它的電絕緣性不受環(huán)境濕度的影響。(4)聚丙烯的化學(xué)性能(4)聚丙烯的化學(xué)性能1)氧化與老化。聚丙烯易受空氣中氧氣的氧化。盡管它們在氮?dú)獾榷栊詺怏w環(huán)境中有較高的熱穩(wěn)定性，但當(dāng)暴露在大氣中，特別是受到光和熱的作用時(shí)，它們的性質(zhì)就逐漸變壞。 2)耐化學(xué)藥品性。聚丙烯具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性，除強(qiáng)氧化劑、濃硫酸、濃硝酸、硫酸與鉻酸混酸等對它有侵蝕作用外，其他試劑對聚丙烯無作用。(三)聚氯乙烯(PVC)1.性能2.聚氯乙烯的應(yīng)用1.性能(1)聚氯乙烯的力學(xué)性能由于聚氯乙

8、烯是極性聚合物，其固體表現(xiàn)出良好的力學(xué)性能，但它力學(xué)性能的數(shù)值主要取決于分子量的大小和所添加塑料助劑的種類及數(shù)量，尤其是增塑劑的加入，它不但能提高聚氯乙烯的流動(dòng)性，降低塑化溫度，而且使其變軟。(2)聚氯乙烯的熱性能聚氯乙烯是無定形聚合物，它的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度一般為80，8085開始軟化，完全流動(dòng)時(shí)的溫度約是140，這時(shí)的聚合物開始明顯分解。(3)聚氯乙烯的電性能聚氯乙烯具有較好的電性能，是體積電阻和擊穿電壓較高、介電損耗較小的電絕緣材料之一，其電絕緣性可與硬橡膠媲美。(4)聚氯乙烯的耐化學(xué)試劑及耐溶劑性聚氯乙烯的耐化學(xué)腐蝕性比較優(yōu)異，除濃硫酸、濃硝酸對它有損害外，其他大多為數(shù)無機(jī)酸、堿類、無機(jī)鹽

9、類、過氧化物等對聚氯乙烯無侵蝕作用，可以作為防腐材料。(四)聚苯乙烯(PS)1.聚苯乙烯的性能2.聚苯乙烯的應(yīng)用1.聚苯乙烯的性能(1)聚苯乙烯的力學(xué)性能聚苯乙烯屬于硬而脆的材料，拉伸、彎曲等常規(guī)力學(xué)性能皆高于聚烯烴，但韌性卻明顯低于聚烯烴，拉伸時(shí)無屈服現(xiàn)象。(2)聚苯乙烯的熱性能聚苯乙烯屬于弱極性聚合物，分子間作用力較小，耐熱性較差，其負(fù)荷變形溫度為7090，制品的最高連續(xù)使用溫度與承載的大小和時(shí)間有關(guān)，一般為6080，聚苯乙烯的脆化溫度為-30。(3)聚苯乙烯的電性能聚苯乙烯的體積電阻率和表面電阻率高，分別為10161018cm與10151018，介電耗角正切極低，在60Hz時(shí)約為(16)

10、10-4，并且不受頻率和環(huán)境溫度影響，是優(yōu)異的電絕緣材料。1.聚苯乙烯的性能(4)聚苯乙烯的化學(xué)性能聚苯乙烯可耐某些礦物油、有機(jī)酸、堿、鹽、低級醇及它們的水溶液，但易受許多烴類、酮類、高級脂肪酸酯等侵蝕而軟化，可溶于芳烴如苯、甲苯、乙苯、苯乙烯單體、氯化烴，四氯化碳、氯仿、二氯甲烷、氯苯、酮類，酯類如乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯和某些植物油中。(五)丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂(ABS)1. ABS的性能2. ABS塑料的應(yīng)用1. ABS的性能(1)ABS的力學(xué)性能ABS具有優(yōu)秀的力學(xué)性能，其沖擊強(qiáng)度極好，可在低溫下使用；即使ABS制品被破壞也只能是拉伸破壞而不會是沖擊破壞。(2)ABS的熱學(xué)性

11、能ABS的耐熱性一般，在1.86MPa壓力下的熱變形溫度為85左右，制品經(jīng)過退火處理還可提高10左右；大多數(shù)ABS在-40時(shí)仍具有一定的沖擊強(qiáng)度，表現(xiàn)出韌性，可在-4085的溫度范圍內(nèi)使用。(3)ABS的化學(xué)性能ABS能耐水、無機(jī)鹽、堿及弱酸和稀酸，但不耐氧化性酸，如濃硫酸、濃硝酸；大多數(shù)烴類和醇類、礦物油、植物油等化學(xué)介質(zhì)與ABS長期接觸時(shí)會引起應(yīng)力開裂，但對無應(yīng)力制品影響不大；酮、醛、酯及氯代烴會使ABS熔解或形成乳濁液。 (4)ABS的電性能ABS具有良好的電性能，可以作為要求不很嚴(yán)格的電絕緣材料使用(六)聚碳酸酯(PC)1.聚碳酸酯的性能2.聚碳酸酯的應(yīng)用1.聚碳酸酯的性能(1)聚碳酸

12、酯的力學(xué)性能PC具有的力學(xué)性能十分優(yōu)良，具有剛而韌的優(yōu)點(diǎn)。(2)聚碳酸酯的熱學(xué)性能PC的耐高低溫性好，可在-130130溫度范圍內(nèi)使用；熱變形溫度可達(dá)130140，不能承受較大的載荷。(3)聚碳酸酯的化學(xué)性能PC對熱、氧、大氣和紫外線均有良好的穩(wěn)定性。(七)聚酰胺(PA)1.聚酰胺的性能2.聚酰胺的應(yīng)用1.聚酰胺的性能(1)聚酰胺的力學(xué)性能PA在室溫下的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度都較高，但沖擊強(qiáng)度不如聚碳酸酯和聚甲醛高；隨溫度和濕度的升高，拉伸強(qiáng)度急劇下降，而沖擊強(qiáng)度則明顯提高。(2)聚酰胺的熱性能PA的熔融溫度范圍窄，具有較明晰的熔點(diǎn)，通常在180280之間，隨著品種和結(jié)構(gòu)的不同而異。(3)聚酰胺的

13、化學(xué)性能PA在室溫下耐稀酸、弱堿和大多數(shù)鹽類，但強(qiáng)酸、較高濃度的酸及強(qiáng)氧化劑會使其明顯受到侵蝕，在較高溫度下發(fā)生破壞。(4)聚酰胺的電性能各種PA的電性能在干態(tài)時(shí)基本相同，具有較高的電阻值，但隨著溫度和吸水率的增加有明顯降低。1.聚酰胺的性能(5)聚酰胺的環(huán)境性能PA的耐候性一般，制品在室內(nèi)或不受陽光照射的地方使用，其性能隨時(shí)間的延長變化不大，但直接暴露在大氣中則易于老化，導(dǎo)致制品表面變色，力學(xué)性能下降。(八)聚甲醛(POM)1.聚甲醛的性能2.聚甲醛的應(yīng)用1.聚甲醛的性能(1)聚甲醛的力學(xué)性能POM具有較高的拉伸模量。(2)聚甲醛的熱學(xué)性能POM具有較高的熱變形溫度，它屬于熱敏性聚合物，在成

14、型溫度下的熱穩(wěn)定性差，易分解，一般加入0.1%雙氰胺和0.5%抗氧劑2246作為穩(wěn)定劑。(3)聚甲醛的化學(xué)性能POM具有能耐許多種有機(jī)溶劑的功能，對油脂類(汽油、潤滑油)有較好的穩(wěn)定性。(4)聚甲醛的電性能POM的電絕緣性能較好，它的電性能在較寬的頻率和溫度范圍內(nèi)變化很小，溫度對其也沒有顯著的影響。(5)POM的環(huán)境性能POM的耐溶劑性良好，它可以耐烴類、醇類、醛類、醚類、汽油、潤滑油及弱堿，而且可以在高溫下保持當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)穩(wěn)定性。(九)聚四氟乙烯(PTFE)(1)聚四氟乙烯主要性能聚四氟乙烯主要的特性是具有優(yōu)異的耐熱性，聚四氟乙烯長期使用溫度為-250260；聚四氟乙烯的化學(xué)穩(wěn)定性特別突出，無論

15、是強(qiáng)酸、強(qiáng)堿及各種氧化劑等腐蝕性很強(qiáng)的介質(zhì)對它都毫無作用，甚至沸騰的“王水”和原子工業(yè)中用的強(qiáng)腐蝕劑五氟化鈉對它也不起作用。(2)聚四氟乙烯成型性能聚四氟乙烯成型困難，是熱敏性塑料，極易分解，分解時(shí)產(chǎn)生腐蝕性氣體，有毒，必須嚴(yán)格控制成型溫度。(九)聚四氟乙烯(PTFE)(3)聚四氟乙烯的應(yīng)用由于聚四氟乙烯具有一系列獨(dú)特的性能，有些則是工程中其他塑料無法相比的，因而在科研、國防和其他工業(yè)部門占有重要的地位，如機(jī)械設(shè)備中傳動(dòng)軸油封、軸承、活塞桿、活塞環(huán)，電子設(shè)備中的高頻和超高頻絕緣材料，洲際導(dǎo)彈點(diǎn)火導(dǎo)線的絕緣，化工設(shè)備中的襯里、管道、閥門、泵體等都可用它制造。(十)酚醛樹脂(熱固性塑料)(PF)1

16、.酚醛樹脂主要性能2.酚醛塑料種類及用途3.酚醛塑料的成型性能2.酚醛塑料種類及用途(1)酚醛塑料粉(又稱電木粉或膠木粉)這種塑料是以木粉等為填料加上固化劑(常用六次甲基四胺)、促進(jìn)劑、潤滑劑、著色劑等制成。(2)纖維狀酚醛塑料它是在酚醛樹脂中加入纖維狀填料，使之成為具有很高沖擊強(qiáng)度的塑料。(3)層狀酚醛塑料這種塑料是各種片狀填料經(jīng)過浸漬酚醛樹脂溶液制成的。3.酚醛塑料的成型性能酚醛塑料目前是以壓縮模塑為主，還可采用擠出、層壓、注射等成型方法生產(chǎn)塑料制品。其成型性較好，但應(yīng)注意預(yù)熱和排氣，以去除塑料中的水分和揮發(fā)物以及固化過程產(chǎn)生的水、氨等副產(chǎn)物。還應(yīng)注意模具溫度的控制，以保證塑料制品的成型及

17、其質(zhì)量。四、常用助劑的特點(diǎn)、性能與應(yīng)用(一)增塑劑增塑劑是為了改善聚合物成型時(shí)的流動(dòng)性能和增進(jìn)制件的柔順性所添加的助劑。它能降低聚合物分子之間的作用力，因而被稱為增塑劑，這種作用就稱為增塑作用。(二)穩(wěn)定劑(三)填料(填充劑)(四)增強(qiáng)劑(五)色料(著色劑)(六)潤滑劑(七)其他主要助劑(八)特殊助劑(一)增塑劑圖1-1聚合物增塑示意圖1聚合物分子2增塑劑分子3增塑劑與聚合物分子的聯(lián)結(jié)點(diǎn)增塑的機(jī)理可用圖1-1來說明。聚合物大分子鏈以次階力的形式形成的聯(lián)結(jié)點(diǎn)在分子熱運(yùn)動(dòng)中呈解而復(fù)結(jié)的動(dòng)平衡，而聚合物整體具有剛性。加入增塑劑后，增塑劑分子“插入”聚合物分子之間，并與它們的活性中心形成解而復(fù)結(jié)的動(dòng)平

18、衡。相對地說，原來的“聚合物-聚合物”聯(lián)結(jié)點(diǎn)，由于“增塑劑-聚合物”聯(lián)結(jié)點(diǎn)的介入而減少。因此，分子間的作用力降低，導(dǎo)致聚合物性能的變化。(二)穩(wěn)定劑 阻止延緩塑料變質(zhì)的物質(zhì)稱為穩(wěn)定劑。其添加的目的是制止或抑制聚合物因受外界因素(光、熱、霉菌等)影響所引起的破壞作用，因此，有熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、抗氧劑等，以滿足工程應(yīng)用的需要。但如果按穩(wěn)定劑的作用原理來分類，則有紫外線抗御劑、抗氧劑、轉(zhuǎn)變降解催化劑的物質(zhì)和去除活性中心的物質(zhì)4類。(三)填料(填充劑)表1-1常用的填料及其作用填料一般是粉末狀物質(zhì)，對聚合物呈惰性。它的加入是為了改善塑料的成型性能，提高制件的使用性能，賦予塑料新的特性，同時(shí)降低塑料成

19、本(含量可達(dá)近40%)。常用的填料及其作用見表1-1所列。(四)增強(qiáng)劑 加入聚合物中的纖維類材料以使其力學(xué)性能得到加強(qiáng)而稱之為增強(qiáng)劑。實(shí)際上它也是一種填料，往往用于熱固性塑料，近年來也在熱塑性塑料中廣泛地應(yīng)用，但對成型性能和設(shè)備磨蝕大。主要使用的增強(qiáng)劑是玻璃纖維及其織物。由于玻璃纖維是由玻璃制成，其許多物理、化學(xué)性能與玻璃完全相同，而強(qiáng)度要比玻璃高得多，這是因?yàn)椴ＡЮ杉?xì)絲后，內(nèi)部細(xì)微裂紋大為減少。玻璃纖維的耐熱溫度高達(dá)300，線膨脹系數(shù)為4.810-6，熱導(dǎo)率又小，因此能提高耐熱、絕熱性能；而且抗腐蝕性能(除氯氟酸和熱的濃磷酸外)、電絕緣性能也都很好。此外，木材、紙、石棉、棉麻和合成纖維也用

20、作增強(qiáng)劑。為滿足某些尖端技術(shù)的需要(如宇航、火箭、原子能方面)，也使用耐高溫、高強(qiáng)度的特種玻璃纖維和無機(jī)材料為增強(qiáng)劑。(五)色料(著色劑) 色料賦予塑料以色彩或特殊的光學(xué)性能，不僅能使制件鮮艷、美觀，有時(shí)也能改善制件的耐候性。給予色彩的色料主要有顏料(無機(jī)物、有機(jī)物)和染料；給予特殊光學(xué)性能的有金屬絮片，珠光、磷光、熒光色料等。一般要求色料性能穩(wěn)定，不分解，易擴(kuò)散，耐光和耐候性優(yōu)良，不發(fā)生從制件內(nèi)部向表層析出、移向與其接觸的其他物質(zhì)的遷移現(xiàn)象。(六)潤滑劑 為改善塑料熔體的流動(dòng)性能，減少、避免對成型設(shè)備的摩擦、磨損和粘附，以及改進(jìn)制品的表面粗糙度而加入的一類助劑稱為潤滑劑。潤滑劑分為內(nèi)、外兩類

21、。前者在聚合物中具有限量的相溶性，主要作用是減少聚合物分子的內(nèi)摩擦；后者與聚合物的相溶性很低，能保留在塑料熔體的表面以降低與成型設(shè)備間的摩擦。(七)其他主要助劑 防靜電劑、阻燃劑、驅(qū)避劑等助劑也是塑料組成中不可缺少的成分。通常塑料在成型過程中與模具或設(shè)備表面間都有靜電荷積蓄(在后繼的加工或傳輸中還有可能增強(qiáng))。攜帶靜電表面容易吸塵，過強(qiáng)時(shí)會危擊人身，甚至引起火災(zāi)。于是，為使制件表面具有導(dǎo)電的分子層消除帶靜電現(xiàn)象而采用防靜電劑。而驅(qū)避劑的添加是為了抵御、避免和消滅制件在儲運(yùn)，使用中可能遭受鼠、蟲、菌等的侵蝕。對熱固性塑料而言，有時(shí)需加交聯(lián)劑(硬化劑)，使樹脂分子向三維發(fā)展并逐漸構(gòu)成巨型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

22、(八)特殊助劑 在某些場合，為使塑料制件能夠滿足特殊需要而加入一些特殊用途助劑。最典型的一種是發(fā)泡塑料制件中的發(fā)泡劑。第二節(jié)塑料制品造型設(shè)計(jì)一、塑料制品的設(shè)計(jì)原則和方法二、注塑制品的細(xì)部設(shè)計(jì)三、塑件的孔與凸凹設(shè)計(jì)四、塑件螺紋的設(shè)計(jì)五、嵌件模塑制品一、塑料制品的設(shè)計(jì)原則和方法(一)擬定設(shè)計(jì)方案(二)塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(三)生產(chǎn)準(zhǔn)備和定型(一)擬定設(shè)計(jì)方案1)明確塑件設(shè)計(jì)任務(wù)。2)調(diào)研并收集有關(guān)資料。3)選擇合適的塑料材料。4)確定塑件的加工方法。5)對塑件進(jìn)行失效分析。(二)塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.造型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(三)生產(chǎn)準(zhǔn)備和定型在塑件的設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮以下5個(gè)方面。 1)為

23、了保證塑件在使用過程中的功能和性能，在塑件設(shè)計(jì)時(shí)，要對塑件進(jìn)行必要的失效分析及計(jì)算校核。2)在保證塑件的功能和性能前提下，正確選擇材料。3)大多數(shù)塑件經(jīng)加熱后固化定型，在塑件設(shè)計(jì)時(shí)，一定要考慮聚合物的流變過程和形態(tài)變化對塑件影響。4)許多塑件是各種裝置和設(shè)備中的配件或組合件，它的設(shè)計(jì)應(yīng)統(tǒng)一在整機(jī)產(chǎn)品之中。5)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化是塑件設(shè)計(jì)在工業(yè)發(fā)展中的水平體現(xiàn)，所以在設(shè)計(jì)中要充分體現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。二、注塑制品的細(xì)部設(shè)計(jì)(一)分模線位置的確定(二)塑件的尺寸精度(三)塑件的壁厚(四)塑件的圓角和圓角半徑(五)塑件的加強(qiáng)肋和凸臺(六)塑件的角撐(七)塑件的脫模斜度(八)塑件的頂出部位(一)分模線位置的

24、確定圖1-2分模線位置的選擇為了將塑件和澆注系統(tǒng)凝料等從密閉的模具內(nèi)取出，或?yàn)榱税卜徘都瑢⒛＞哌m當(dāng)?shù)胤殖蓛蓚€(gè)或若干個(gè)主要部分，這些可以分離部分的接合縫，稱為分模線。杯形或圓筒形制品的分模線應(yīng)選擇在圓筒或杯的口緣部位，這個(gè)部位上的飛邊去除后，留下的分模線痕印對制品外觀不會產(chǎn)生影響，如圖1-2a所示。若將分模線選在圓柱面上，其飛邊去除后，留下的分模線痕印，直接影響到制品的外觀。如圖1-2b所示，由于模具分模線處制品的壁面太薄，去除薄壁面上的飛邊后，易引起制品壁面裂紋和碎裂。(一)分模線位置的確定常用的幾種制品口緣形式及分模線位置的選擇如下：1.標(biāo)準(zhǔn)形口緣 如圖1-3a所示，模塑制品口緣的頂面為平

25、面形式，模具分模線位于制品口緣頂面，這種形式既簡單而又常用。2.加強(qiáng)形口緣 如圖1-3b所示，模塑制品口緣的頂面為平面形式，口緣處壁厚略大于制品本體壁厚，形成外翻形式，提高了制品口緣的強(qiáng)度和實(shí)用性。注射模具分模線位于口緣頂面。這種口緣形式適合于盆、桶類塑料制品。3.圓弧形口緣如圖1-3c所示，模塑制品口緣頂部為圓弧形面，其圓弧直徑略大于制品壁厚，口緣內(nèi)側(cè)圓弧面與制品壁面以圓弧相接。這種形式的口緣，注射模具分模線應(yīng)選擇在制品口緣圓弧的直徑位置。圓弧形口緣適合于飲料杯類塑料制品。4.半圓形口緣 如圖1-3d所示，模塑制品口緣頂部為圓弧形面，圓弧直徑等于制品壁厚，口緣內(nèi)、外側(cè)圓弧面與制品壁面相切，稱

26、為半圓形口緣。注射模具分模線位于制品口緣圓弧直徑位置。圖1-3注射模塑制品口緣形式與分模線位置a)標(biāo)準(zhǔn)形口緣b)加強(qiáng)形口緣c)圓弧形口緣d)半圓形口緣(一)分模線位置的確定(二)塑件的尺寸精度1.影響塑料模塑制品尺寸精度的因素2.模塑塑件尺寸公差1.影響塑料模塑制品尺寸精度的因素(1)塑料塑料注射模塑在高溫高壓的熔融狀態(tài)下流動(dòng)，充滿型腔。(2)塑件的結(jié)構(gòu)合理設(shè)置加強(qiáng)肋可提高塑件的剛性。(3)塑料模具對于小尺寸的塑件，模具的制造誤差占塑件公差的1/3。(4)加工工藝注射周期各階段的溫度、壓力和時(shí)間都會影響塑件的收縮、取向和殘余應(yīng)力。(1)塑料表1-2常用塑料的成型收縮率范圍表1-2列出了常用的注

27、射塑料的成型收縮率。成型收縮率越大，其收縮率的波動(dòng)范圍也越大。2.模塑塑件尺寸公差表1-3常用塑件公差等級和選用(GB/T 144861993)塑件的公差等級可按表1-3選用。2.模塑塑件尺寸公差表1-3常用塑件公差等級和選用(GB/T 144861993) 表1-4將塑件標(biāo)準(zhǔn)分成7個(gè)精度等級，MTI級精度較高，一般不采用。表1-4只列出公差值，基本尺寸的上、下偏差可根據(jù)工程的實(shí)際需要分配。表1-4還分別給出了受模具活動(dòng)部分影響的尺寸公差值和不受模具活動(dòng)部分影響的尺寸公差值。應(yīng)該指出，對于塑件上孔的公差可采用基孔制，可取表中數(shù)值冠以(+)號。對于塑件上軸的公差可采用基軸制，可取表中數(shù)值冠以(-

28、)號。2.模塑塑件尺寸公差2.模塑塑件尺寸公差表1-4工程塑料模塑塑件尺寸公差(GB/T 144861993)2.模塑塑件尺寸公差表1-4工程塑料模塑塑件尺寸公差(GB/T 144861993)2.模塑塑件尺寸公差表1-4工程塑料模塑塑件尺寸公差(GB/T 144861993)(三)塑件的壁厚圖1-4塑料模塑制品壁厚的設(shè)計(jì)模塑制品的壁厚應(yīng)滿足強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)、重量、剛度及裝配等各項(xiàng)要求。如圖1-4所示，當(dāng)制品冷卻時(shí)，由于制品壁厚不均勻，導(dǎo)致薄壁部分的冷卻速度快于壁厚部分，使制品脫模后厚壁部分產(chǎn)生縮痕和翹曲。為解決制品壁厚不均勻的問題，設(shè)計(jì)時(shí)可考慮壁厚部分局部挖空或在壁面交界處逐步過渡，使制品的壁厚盡

29、可以均勻一致。(三)塑件的壁厚圖1-5塑料模塑制品避免壁厚不均勻的設(shè)計(jì)形式圖1-5所示為塑料模塑制品避免壁厚不均勻的設(shè)計(jì)形式。(三)塑件的壁厚表1-5熱固性塑件的壁厚推薦值(單位：mm)表1-5、表1-6分別是熱固性塑料與熱塑性塑料壁厚的推薦值。(三)塑件的壁厚表1-6熱塑性塑件的壁厚推薦值(單位：mm)圖1-6部分組合制品(三)塑件的壁厚像手柄、把手這樣壁面特別厚實(shí)或?qū)嵭臄嗝嬷破?，由于模塑周期長，模塑困難，此類制品可設(shè)計(jì)成刨分兩半組合成型的形式，如圖1-6所示。(四)塑件的圓角和圓角半徑圖1-7塑料制品圓角的設(shè)計(jì)圖1-7所示為塑件圓角形狀設(shè)計(jì)。塑件內(nèi)、外角均設(shè)計(jì)成圓角。塑件外圓角由型腔圓角成

30、型。型腔角若為直角，在角頂處會造成熔體不能流入的封閉區(qū)域，致使塑件外圓角處產(chǎn)生凹痕。(四)塑件的圓角和圓角半徑圖1-8塑料模塑制品圓角半徑塑件內(nèi)、外圓角半徑一般不小于制品壁厚的1/4，如圖1-8a、b所示。塑件上凸臺或筋與底面相交的地方應(yīng)為圓角，該圓角稱為內(nèi)圓角，一般內(nèi)圓角半徑不小于0.70.8mm，最小內(nèi)圓角半徑不小于0.25mm，如圖1-8c所示。塑件圓角半徑應(yīng)盡可能增大，以提高塑件和模具的強(qiáng)度，使塑件的造型更富有流線型，圓角內(nèi)積灰也易清除。如圖1-8d所示。(五)塑件的加強(qiáng)肋和凸臺圖1-9注塑件上加強(qiáng)肋為了確保塑件的強(qiáng)度和剛度而又不至于使制品的壁厚過大，可在塑件適當(dāng)?shù)奈恢蒙显O(shè)置加強(qiáng)肋。設(shè)

31、置加強(qiáng)肋，形狀一定要正確。一般肋的高度不超過5a，肋的根部厚度不超過0.75a。如果肋的根部過厚會在塑件外表面產(chǎn)生凹陷，在材料中央產(chǎn)生真空泡，如圖1-9所示。(五)塑件的加強(qiáng)肋和凸臺圖1-10加強(qiáng)肋的合理布置為減少塑料在局部匯集過多而形成凹陷和真空泡的可能，加強(qiáng)肋的分布應(yīng)該相互錯(cuò)開，盡量避免兩條肋十字相匯，如圖1-10所示。(五)塑件的加強(qiáng)肋和凸臺圖1-11多肋板加強(qiáng)肋結(jié)構(gòu)尺寸對于有并列多條肋板 框式結(jié)構(gòu)的塑件，其尺寸比例應(yīng)按圖1-11所示設(shè)計(jì)。圖中兩肋板之間距離d至少是2.5a。這種結(jié)構(gòu)猶如中空的矩形截面梁，用料雖不多，但有較大的抗彎截面系數(shù)，能承受一定的彎曲負(fù)載。(五)塑件的加強(qiáng)肋和凸臺圖

32、1-12凸臺的結(jié)構(gòu)尺寸當(dāng)塑件要與其他零件裝配連接時(shí)，為能承受較大的緊固力，常要在塑件壁上設(shè)計(jì)柱狀凸臺。若將其設(shè)計(jì)為圖1-12、圖1-13、圖1-14結(jié)構(gòu)，這樣可以改善對凸臺的充模。(五)塑件的加強(qiáng)肋和凸臺圖1-13圓角上的凸臺結(jié)構(gòu)(五)塑件的加強(qiáng)肋和凸臺圖1-14通孔與不通孔的凸臺結(jié)構(gòu)圖1-15塑料模塑制品角撐的設(shè)計(jì)尺寸(六)塑件的角撐通常通過采取增加角撐的個(gè)數(shù)，減小角撐間距的方法來增強(qiáng)角撐的作用，其設(shè)計(jì)及尺寸如圖1-15所示。(七)塑件的脫模斜度表1-7塑件的脫模斜度脫模斜度的大小與塑料的收縮率、塑件的形狀、塑件的壁厚及部位有關(guān)。常用塑件的脫模斜度見表1-7。(七)塑件的脫模斜度圖1-16注

33、塑件的脫模斜度圖1-16a所示為模塑制品壁面的脫模斜度。制品內(nèi)、外壁面都應(yīng)有脫模斜度。如圖1-16b所示，若只有內(nèi)壁面有脫模斜度，脫模時(shí)制品將粘附在凹模表面。如圖1-16c所示，若只有外壁面有脫模斜度，脫模時(shí)制品將粘附在凸模表面。如圖1-16d所示，模塑制品上布置平行于模具啟閉方向肋的壁面應(yīng)有脫模斜度。(七)塑件的脫模斜度在確定脫模斜度過程中，要注意考慮三方面的關(guān)系。 1)在必須保證塑件尺寸精度和制品有特殊要求時(shí)，脫模斜度造成的制品尺寸誤差必須限制在該尺寸精度的公差之內(nèi)和滿足特殊要求。2)為避免或減小脫模力過大而損傷注塑件，對于收縮較大、形狀復(fù)雜、型芯包緊面積較大的塑件，應(yīng)該考慮較大的脫模斜度

34、。3)為使注塑開模后，塑件留在動(dòng)模一側(cè)的型芯上，可以考慮塑件的內(nèi)表面取較小的脫模斜度。 當(dāng)塑件需從模具中取出時(shí)，常有制品粘附在模具動(dòng)模上的現(xiàn)象。模具脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)必須根據(jù)塑件形狀、不同的模具結(jié)構(gòu)與不同的模塑方法選擇合適的推頂部位。塑件頂出脫模要求頂出力在制品上分布均勻，頂出面要盡可能大，頂出部位盡量靠近型芯等，以免造成塑件變形、碎裂。(八)塑件的頂出部位三、塑件的孔與凸凹設(shè)計(jì)(一)塑件的孔的設(shè)計(jì)(二)塑件凸凹設(shè)計(jì)(一)塑件的孔的設(shè)計(jì)圖1-17孔的凸邊塑件上常見的孔有通孔、不通孔、形狀復(fù)雜的孔等。這些孔均應(yīng)設(shè)置在不易削弱塑件強(qiáng)度的地方?？字g和孔與邊緣之間均應(yīng)有足夠的距離(一般應(yīng)大于孔徑)。塑件

35、上固定用孔和其他受力孔的周圍可設(shè)計(jì)一凸邊來加強(qiáng)，如圖1-17所示。(一)塑件的孔的設(shè)計(jì)圖1-18通孔的成型通孔的成型方法如圖1-18所示。圖1-18a由一端固定的型芯來成型，此時(shí)在孔的一端有不易修整的飛邊，由于型芯僅一端支撐，如孔深型芯較長時(shí)，型芯容易產(chǎn)生彎曲變形。圖1-18b由兩個(gè)一端分別固定的型芯來成型，同樣在兩型芯對接處有飛邊，而且修整比前一種成型方法困難。由于兩段孔同軸度度不易保證，此時(shí)應(yīng)將其中一個(gè)型芯設(shè)計(jì)成比另一個(gè)大0.51mm，這樣即使同軸度稍有超差，也不至引起安裝和使用上的困難。這種成型方法因型芯較短，增加了型芯的穩(wěn)定性。圖1-18c由一端固定，另一端導(dǎo)向支撐的型芯來成型，這樣，

36、型芯有較好的強(qiáng)度和剛性，從而保證同軸。(一)塑件的孔的設(shè)計(jì)圖1-19防止型芯變形的支承柱為防止型芯彎曲，在塑芯下面應(yīng)設(shè)置支承柱，如圖1-19所示，支承柱的形狀將要復(fù)制在塑件上。(一)塑件的孔的設(shè)計(jì)圖1-20形狀復(fù)雜的孔的成型有的斜孔或形狀復(fù)雜的孔，可采用拼合的型芯來成型，以避免側(cè)面抽芯，簡化模具結(jié)構(gòu)，如圖1-20所示。(二)塑件凸凹設(shè)計(jì)圖1-21塑料模塑制品成型凸凹的形式塑料模塑制品壁面上局部凸起或凹缺部分稱為凸凹，凸凹分為內(nèi)凸、外凸、環(huán)形凹槽和側(cè)向內(nèi)凹等。圖1-21為塑料模塑制品成型凸凹的形式。 圖1-21a所示為制品上環(huán)形內(nèi)凸。這是一種較難成型的凸凹形式。一般無特殊使用功能，應(yīng)盡量避免。環(huán)

37、形內(nèi)凸采用伸縮式凸模成型，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作麻煩。圖1-21b所示為制品上環(huán)形外凸。它采用對開式凹模成型，模塑后分離凹模取出制品，對開式凹模成型，模具分模線增加，分模線縫溢料，在制品上產(chǎn)生溢邊，去除溢邊，制品上留下兩條對稱的分模線跡印，影響制品外觀。圖1-21c所示為模塑制品上環(huán)形凹模。環(huán)形凹模成型類似環(huán)形外凸。圖1-21d為模塑制品上側(cè)向內(nèi)凹。側(cè)向內(nèi)凹相當(dāng)于側(cè)面非圓形孔，其成型方法類似于垂直孔的成型，使用模具側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)或滑塊。(二)塑件凸凹設(shè)計(jì)(二)塑件凸凹設(shè)計(jì)圖1-22特殊形式凸凹的設(shè)計(jì)及模具結(jié)構(gòu)通過圖1-22所示介紹幾種模塑制品上特殊形式凸凹的設(shè)計(jì)及模具結(jié)構(gòu)。 圖1-22a所示為模塑制

38、品側(cè)壁上內(nèi)凸，模具結(jié)構(gòu)采用移動(dòng)滑竿，滑竿沿模具啟閉方向移動(dòng)，滑竿即是內(nèi)凸型塊又是制品脫模頂桿，凸模上開設(shè)滑槽，與滑竿相配。這是一種簡單而又巧妙的內(nèi)凸設(shè)計(jì)形式和成型方法，但是制品底面上多一個(gè)與內(nèi)凸相同尺寸的孔。圖1-22b所示為模塑制品上平行通孔中環(huán)形內(nèi)凸，成型通孔型芯采用分式，凹模和凹模上各支承固定一根型芯，閉模時(shí)兩型芯拼合為一，啟模時(shí)分離，方便地頂出制品。該成型方法具有模具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便的優(yōu)點(diǎn)，但是兩根型芯的拼合縫隙溶體易溢入產(chǎn)生溢邊，孔中溢邊去除困難。圖1-22c所示為模塑制品內(nèi)凹，采用偏置頂桿成型，項(xiàng)桿上部為內(nèi)凸型塊，頂桿下部與脫模板相連，頂桿上、下部軸線偏置一定距離，凸模上開有頂桿

39、滑槽。啟模時(shí)，凹模移動(dòng)，制品留在凸模上，頂桿隨凸模移動(dòng)觸碰頂出機(jī)構(gòu)，頂桿上移并偏移，頂出制品脫離凸模并使內(nèi)凸型塊分離。(二)塑件凸凹設(shè)計(jì)四、塑件螺紋的設(shè)計(jì)螺紋是用于塑料制品的緊固或與裝配零件聯(lián)接的一種常見形式。制品外表面上的螺紋稱為外螺紋，制品內(nèi)表面上的螺紋稱為內(nèi)螺紋。(一)塑件獲得螺紋的方法(二)塑件螺紋的結(jié)構(gòu)方式及其應(yīng)用(三)塑件成型螺紋的方法(四)塑件成型螺紋的設(shè)計(jì)(五)螺紋塑件脫模方法(六)塑件的攻螺紋設(shè)計(jì)(一)塑件獲得螺紋的方法1.絲錐加工絲錐有手工和機(jī)用兩種。通常加工直徑為252mm的粗牙標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)螺紋。攻螺紋是在制品的孔中進(jìn)行，制品的孔可以是成孔或鉆孔，孔徑稍大于絲錐的根徑，孔徑和絲

40、錐外徑可通過手冊查得，兩者關(guān)系可表示為由于是塑料，特別是熱塑性塑料，具有較大的回彈性，這樣，絲錐直徑應(yīng)比要求的螺紋直徑大0.05mm。 2.車削加工用螺紋車刀在車床上加工，能加工標(biāo)準(zhǔn)、矩形、梯形等內(nèi)、外螺紋，在車床上更適合于加工大螺距、高精度的螺紋。車削加工外螺紋，由于塑料的塑性大，圓柱直徑在規(guī)定的尺寸外的一定范圍內(nèi)，作少量放大，而后經(jīng)尺寸縮小修整，直至達(dá)到要求。采用這種方法可減小螺紋表面粗糙度值，提高尺寸精度。3.螺紋圓板牙加工用螺紋圓板牙加工粗牙外螺紋，可加工螺紋的直徑為152mm。 4.銑削加工用螺紋銑刀在銑床上銑削加工外螺紋，銑削加工外螺紋的圓柱直徑，類似車削加工螺紋，作少量放大。5.

41、成形螺紋塑料模塑制品，利用模具中螺紋型芯或螺紋型環(huán)，一次成型獲得內(nèi)螺紋或外螺紋。6.螺紋嵌件金屬螺紋零件置于模具型腔中，使之成為塑料模塑制品不可拆卸的組成部分。 7.其他方法 利用超聲波能將金屬螺紋零件插入塑料制品的孔中，或用粘結(jié)劑粘結(jié)在制品的孔中，成為不可拆卸的螺紋聯(lián)接或緊固零件。(一)塑件獲得螺紋的方法(二)塑件螺紋的結(jié)構(gòu)方式及其應(yīng)用圖1-23塑料制品使用的螺紋結(jié)構(gòu)形式塑料制品上使用的螺紋結(jié)構(gòu)形式有6種，如圖1-23所示。下面僅介紹常用的4種螺紋。(二)塑件螺紋的結(jié)構(gòu)方式及其應(yīng)用(1)標(biāo)準(zhǔn)螺紋標(biāo)準(zhǔn)螺紋具有快速、易裝等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于塑料制品的緊固和聯(lián)接。(2)梯形螺紋梯形螺紋類似矩形螺紋，具

42、有聯(lián)接強(qiáng)度高的特點(diǎn)，但是成型或車削加工梯形螺紋比矩形螺紋容易，適合聯(lián)接強(qiáng)度要求高的塑料制品，如塑料離心泵泵殼內(nèi)螺紋。(3)方形螺紋方形螺紋具有聯(lián)接強(qiáng)度高的特點(diǎn)，適合于聯(lián)接強(qiáng)度要求高的塑料制品，如塑料管件聯(lián)接螺紋。(4)鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋類似矩形螺紋的效果，沿螺紋軸線方向產(chǎn)生特別高的應(yīng)力。圖1-24螺紋型芯成型內(nèi)螺紋(三)塑件成型螺紋的方法為使塑件上螺孔的螺紋直徑不致崩裂或變形，應(yīng)使螺孔始端有一深度為0.20.8mm的臺階孔，如圖1-24所示。圖1-25螺紋型環(huán)成型外螺紋(三)塑件成型螺紋的方法螺紋末端也不宜延長到與垂直底面相接處，通常留有不小于0.2mm的距離。塑件上的外螺紋始端也應(yīng)下降0.

43、2mm以上，末端應(yīng)留有0.2mm，如圖1-25所示。螺紋的始端和末端均不應(yīng)突然開始和結(jié)束，而應(yīng)有過渡部分L。其部分的數(shù)值選擇見表1-8。表1-8塑件螺紋上的始末部分尺寸(三)塑件成型螺紋的方法(四)塑件成型螺紋的設(shè)計(jì)圖1-26成型外螺紋的不合理設(shè)計(jì)加工螺紋的方法很多，但塑料模塑制品成型螺紋的結(jié)構(gòu)不同于其他方法加工的螺紋。圖1-26所示則為不合理螺紋的設(shè)計(jì)。圖中外螺紋頭部和末端不應(yīng)有傾斜邊緣，原因在于外螺紋利用螺紋型環(huán)成型，傾斜邊緣對應(yīng)型環(huán)中傾斜突邊。銳邊是薄弱環(huán)節(jié)，而且影響了模具的壽命。正確的成型外螺紋設(shè)計(jì)應(yīng)如圖1-25所示。外螺紋末端有一凸臺，凸臺直徑稍大于螺紋外徑。正確的成型內(nèi)螺紋設(shè)計(jì)應(yīng)如

44、圖1-24所示。要使內(nèi)螺紋末端無螺紋，柱面直徑應(yīng)小于內(nèi)螺紋內(nèi)徑。(五)螺紋塑件脫模方法圖1-27螺紋模塑制品剝離取出如圖1-27a所示，成型內(nèi)螺紋模塑制品脫模、啟模，制品隨動(dòng)模后退，脫件板頂推制品頂面，制品從螺紋型芯上強(qiáng)制剝離，完成脫模。圖1-27螺紋模塑制品剝離取出如圖1-27b所示，成型外螺紋模塑制品脫模、啟模，制品隨動(dòng)模后退，抽出型芯，頂桿頂推制品底部，制品入外螺紋型環(huán)中強(qiáng)制剝離，完成脫模。(五)螺紋塑件脫模方法圖1-28伸縮式螺紋型芯伸縮式型芯是一種新型獨(dú)特的成型內(nèi)螺紋或內(nèi)凹的型芯形式，它是由部分型芯套、襯套和芯桿組成，它既是型芯又是脫模機(jī)構(gòu)。圖1-28a所示為其閉模狀態(tài)，芯桿前移，型

45、芯套張開。圖1-28b為型芯套和襯套分離，型芯套自由狀態(tài)呈收縮形。啟模，芯桿后退，模塑制品借助脫件板頂推制品脫模。(六)塑件的攻螺紋設(shè)計(jì)圖1-29攻螺紋孔的結(jié)構(gòu)形式圖1-29a、b所示為攻螺紋孔的結(jié)構(gòu)形式?？卓阱F角為120，這樣可避免絲錐碰碎孔口邊緣。圖1-29c所示為制品上用于沉頭螺釘固定或邊接的螺孔結(jié)構(gòu)形式?？卓诔F角外，還增加螺釘凹臺，凹臺尺寸按螺釘圖1-29攻螺紋孔的結(jié)構(gòu)形式頭尺寸設(shè)計(jì)。圖1-29d所示為通孔攻螺紋的結(jié)構(gòu)形式，通孔攻螺紋切屑從孔底排出，不通孔攻螺紋須不斷取出絲錐排除切屑。五、嵌件模塑制品(一)金屬嵌件的形式(二)嵌件與塑件的設(shè)計(jì)(三)塑件中嵌件的位置(四)嵌件周圍塑料裂

46、紋(五)熱插嵌件(一)金屬嵌件的形式圖1-30金屬嵌件的形式a）內(nèi)螺紋不通孔陰嵌件 b）內(nèi)螺紋通孔陰嵌件 c）內(nèi)螺紋帶凹臺不通孔陰嵌件d）內(nèi)螺紋不通孔螺栓形陽嵌件 e）單端孔陽嵌件 f）雙端孔陽嵌件 g）鉚釘陽嵌件h）雙線外螺紋陽嵌件 i）內(nèi)螺紋不通孔雙凸臺陽嵌件 j）凹槽陽嵌件 k）板或嵌件 l）帶孔拱形嵌件 m）桿形陽嵌件圖1-30為金屬嵌件的不同結(jié)構(gòu)形式。(二)嵌件與塑件的設(shè)計(jì)1.嵌件的形狀和表面應(yīng)設(shè)計(jì)成適當(dāng)?shù)姆轄?.嵌件在模具內(nèi)要可靠定位3.使用支撐防止嵌件歪斜4.金屬嵌件周圍的塑料要有足夠厚度1.嵌件的形狀和表面應(yīng)設(shè)計(jì)成適當(dāng)?shù)姆轄?1)圓柱表面滾花交叉滾花的連接效果比直紋滾花好。

47、如圖1-31a所示。 (2)開槽可在圓柱表面開圓環(huán)槽，但周向易松動(dòng)，如圖1-31b所示。(3)切口和沖孔對于片條嵌件，可沖壓切口或孔作伏陷物，如圖1-31c所示。(4)壓扁和彎折對于細(xì)的圓條嵌件，可局部壓扁，也可折彎，如圖1-31d所示。圖1-31嵌件上的伏陷狀1.嵌件的形狀和表面應(yīng)設(shè)計(jì)成適當(dāng)?shù)姆轄?.嵌件在模具內(nèi)要可靠定位圖1-32圓柱螺釘嵌件在模內(nèi)的定位方式嵌件要在動(dòng)模的合模運(yùn)動(dòng)中不產(chǎn)生松動(dòng)，在高壓熔體沖壓下不偏移、不漏料。圖1-32所示的螺釘嵌件，模具上的圓柱孔與螺桿嵌件上軸段有H9f9配合的定位尺寸。圖1-32a、b所示，若螺桿嵌件的軸線方向定位有偏差，熔料有溢入螺紋的可能。圖1-3

48、2c所示，圖上軸線方向有凸肩定位，熔料不會溢入螺紋。圖1-33螺母套嵌件在模內(nèi)的定位方式a)不通孔螺母 b）通孔螺母 2.嵌件在模具內(nèi)要可靠定位如圖1-33a所示，螺母嵌件為不通孔，嵌件插入模具上的定位芯棒。若為通孔，這就要用可拆卸的螺釘芯棒，在模外旋入螺母嵌件，然后一起定位到模具上，如圖1-33b所示。3.使用支撐防止嵌件歪斜圖1-34對嵌件的支撐為防止柱狀嵌件被高壓熔體壓歪，嵌件高度h不宜超過直徑d 的二倍。必要時(shí)給以支撐，如圖1-34所示。對面積較大的片狀嵌件以及對全埋在塑件中的嵌件，如汽車方向盤，都要用支撐。4.金屬嵌件周圍的塑料要有足夠厚度表1-9金屬嵌件周圍塑料層的最小壁厚(單位：

49、mm)由于金屬與塑料的線膨脹系數(shù)等熱性能差異較大，在冷卻固化后嵌件周圍的塑料有較大的殘余應(yīng)力，嵌件周圍同時(shí)存在熔合縫，這樣降低了制品的力學(xué)性能。因此，金屬嵌件周圍的塑料要有足夠的厚度。表1-9所列為推薦值。(三)塑件中嵌件的位置圖1-35嵌件底面離制品壁面的距離嵌件在模塑制品中的位置直接關(guān)系到制品外觀、強(qiáng)度及使用性能等。因此，在設(shè)計(jì)嵌件模塑制品時(shí)必須考慮嵌件在制品中的合適位置。嵌件底面離制品壁面的距離，如圖1-35所示。若嵌件底面緊挨制品壁面，型腔中熔體冷卻凝固或固化產(chǎn)生收縮，將引起制品壁面波紋形縮痕，影響制品的外觀。解決的方法是設(shè)計(jì)制品和嵌件時(shí)應(yīng)考慮嵌件底部制品壁面最小厚度T，一般TD/6(

50、嵌件外徑)。(三)塑件中嵌件的位置圖1-36邊緣、凸臺和受力嵌件的設(shè)計(jì)在模塑制品邊緣的嵌件，若嵌件離制品壁面很近，要考慮到嵌件外伸部分插入凸模定位孔中的位置。當(dāng)孔壁離凸模表面距離太小時(shí)，會引起孔口附近模具邊緣損壞。為避免這一缺陷，嵌件離制品壁面內(nèi)側(cè)的距離應(yīng)大于0.5mm，如圖1-36a所示。凸臺中嵌件如圖1-36b所示。此類嵌件應(yīng)伸到凸臺底部。嵌件底部為球頭，以避免制品中局部應(yīng)力集中。凸臺還應(yīng)增設(shè)加強(qiáng)肋。受力嵌件如圖1-36c所示。制品中嵌件承受的應(yīng)力超過塑料材料的強(qiáng)度，設(shè)計(jì)制品應(yīng)考慮使嵌件受力而嵌件周圍塑料不受力。金屬板用螺釘緊固在塑料制品上，為使擰緊螺釘產(chǎn)生的壓縮力直接作用在嵌件凸臺上，金

51、屬板上孔徑應(yīng)小于嵌件凸臺外徑。表1-10不同直徑金屬嵌件周圍最小壁厚設(shè)計(jì)推薦值(單位：mm)(四)嵌件周圍塑料裂紋對于多數(shù)嵌件的模塑制品，嵌件的周圍應(yīng)有足夠的厚度。若壁面太薄，易引起裂紋。表1-10列出了常用塑料制品中金屬嵌件周圍最小壁厚尺寸。圖1-37不合理的嵌件形式和位置引起制品裂紋(四)嵌件周圍塑料裂紋在制件中，盡量不使用帶銳邊的嵌件如方形、矩形或六邊形斷面，因?yàn)橹破分星都J邊附近易產(chǎn)生局部應(yīng)力集中，而使塑料裂紋，如圖1-37a所示。熱固性塑料模塑制品同一斷面上相鄰兩嵌件之間的最小距離應(yīng)大于4mm。若相鄰兩嵌件離得太近，易引起嵌件之間塑料裂紋。若嵌件用于傳導(dǎo)電流，裂紋會引起短路，如圖1-

52、37b所示。金屬嵌件用作制品凸臺支撐，嵌件周圍凸臺最小壁厚尺寸按表1-10數(shù)據(jù)確定，如圖1-37c、d所示。(五)熱插嵌件圖1-38熱插嵌件熱嵌件是利用模塑制品出模瞬時(shí)塑料的彈性膨脹和冷卻收縮將嵌件插入并固定在制品成型孔中，熱插嵌件操作簡單。熱插嵌件必須正確確定塑料的彈性膨脹量，不使其起出彈性變形范圍，否則會引起嵌件周圍塑料開裂。這樣，模塑制品上熱插嵌件用成型孔及嵌件直徑公差必須嚴(yán)格控制。圖1-38b所示為成型孔直徑公差通過型芯直徑公差來保證。熱插嵌件表面的直條滾花是用來提高嵌件在制品孔中的握固強(qiáng)度。若使用過程中發(fā)生嵌件脫落可使用粘結(jié)劑粘結(jié)，如圖1-38a所示。第三節(jié)塑件組合設(shè)計(jì)一、塑件的可拆

53、聯(lián)接二、塑件的不可拆聯(lián)接一、塑件的可拆聯(lián)接(一)彈性聯(lián)接塑料的彈性聯(lián)接是利用各種塑料良好的彈性或柔軟可塑性來實(shí)現(xiàn)的聯(lián)接。采用這種方式可以設(shè)計(jì)出輕巧實(shí)用的塑料件聯(lián)接。 (二)螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接是使用最廣泛的可拆聯(lián)接方式。(一)彈性聯(lián)接1.彈性卡夾聯(lián)接塑件的卡夾聯(lián)接是利用塑料的彈性變形，實(shí)現(xiàn)兩種零件快裝和速拆的一種聯(lián)接方法。 2.扣環(huán)和卡固聯(lián)接利用塑料的彈性與塑料變形，可用來制成多種多樣的扣環(huán)和卡固聯(lián)接。1.彈性卡夾聯(lián)接圖1-39懸臂彈性卡夾的工作過程a）裝配時(shí)推入 b）裝或卸時(shí)的彎曲變形 c）拆卸方向圖1-39所示為懸臂彈性卡夾的工作過程。1.彈性卡夾聯(lián)接圖1-4090回程角的自鎖懸臂卡夾的拆卸圖

54、1-40為90回程角的自鎖懸臂卡夾的拆卸。1.彈性卡夾聯(lián)接圖1-41強(qiáng)制脫模成型彈性卡夾上的凸起卡夾聯(lián)接零件用注射模成型制造，為此，應(yīng)盡量避免側(cè)向分型或抽芯，特別要避免內(nèi)抽芯。利用塑料的柔性進(jìn)行強(qiáng)制脫模是常用的方法，但只適用于凸起高度較小的場合，如圖1-41所示。1.彈性卡夾聯(lián)接圖1-42利用模具的脫模推出桿夾成型凸起利用模具的脫模推出桿來成型凸起，是最常用的辦法，如圖1-42所示。2.扣環(huán)和卡固聯(lián)接(1)夾環(huán)聯(lián)接夾環(huán)提供了柔性的、沒有裝配軸線的聯(lián)接，一般用于柔性塑件的聯(lián)接，允許兩聯(lián)接件能多方向地自由彎折，如圖1-43所示。(2)搭扣聯(lián)接軟塑料與硬塑料制成的搭扣，廣泛用于塑料布或片材的搭接。按

55、搭扣和孔眼的幾何特征大致可分為圓扣、插頭扣和帶扣3種聯(lián)接，如圖1-44所示。(3)捆扎聯(lián)接一些標(biāo)簽和導(dǎo)線的捆扎，要求聯(lián)接速度快，牢固可靠。常用的是富有彈性的聚酰胺模塑的帶繩。如圖1-45所示，采用帶斜度的棘齒和球等結(jié)構(gòu)，在捆扎后被反向阻塞而鎖扣。(4)旋轉(zhuǎn)卡夾聯(lián)接圖1-46所示是旋轉(zhuǎn)卡夾聯(lián)接。圖1-46a、c所示是凸起的導(dǎo)向，讓相配塑件在旋轉(zhuǎn)中鍵入凹槽，而成為聯(lián)接。圖1-46b為卡口燈泡插座式結(jié)構(gòu)，無需考慮導(dǎo)角和回程角。用壓縮彈簧來幫助夾緊，裝拆方便。圖1-46d結(jié)構(gòu)是先讓左耳壓在板下，強(qiáng)制讓右耳先配進(jìn)。在彈性變形下旋轉(zhuǎn)180，再讓左耳也配進(jìn)缺口，轉(zhuǎn)動(dòng)后使缺口嵌進(jìn)前面的凸耳。從而使板不能旋轉(zhuǎn)又

56、卡在兩側(cè)耳之下。(5)嵌入夾固圖1-47是常用的塑料彈性支承夾固剛性圓軸的結(jié)構(gòu)。圖1-47a的結(jié)構(gòu)，由于懸臂長度較短，圓軸的裝卸力較大，可能導(dǎo)致塑料支承折裂。圖1-47b結(jié)構(gòu)的懸臂有效長度增加，減小了裝卸力，但裝配力和拆卸力是相等的。圖1-47c的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使裝配推力小于拆卸力，圓軸受到較大彈性夾固力。圖1-43夾環(huán)聯(lián)接(1)夾環(huán)聯(lián)接圖1-44搭扣聯(lián)接a)圓扣b)插頭扣c)帶扣(2)搭扣聯(lián)接(3)捆扎聯(lián)接圖1-45捆扎聯(lián)接a)斜面棘齒帶b)球珠帶c)錐形棘齒帶d)捆袋棘齒扣圖1-46旋轉(zhuǎn)卡夾聯(lián)接(4)旋轉(zhuǎn)卡夾聯(lián)接(5)嵌入夾固圖1-47懸臂的幾何設(shè)計(jì)控制裝配力和拆卸力(二)螺紋聯(lián)接1.螺栓聯(lián)接

57、螺栓聯(lián)接的結(jié)構(gòu)形式有兩種。第一種是螺栓頭和螺母暴露在塑料件的表面上。塑件上預(yù)制通孔，裝配方便，尤其便于自動(dòng)裝配。第二種是埋藏式結(jié)構(gòu)。對于塑料注射件，應(yīng)用較多的是后一種方式。將螺栓頭和螺母置于預(yù)制的凹坑內(nèi)，這樣可使塑料制品表面平整，便于外觀裝飾美化。 2.自攻螺釘1.螺栓聯(lián)接圖1-48塑料板和金屬板的螺栓聯(lián)接設(shè)計(jì)螺栓聯(lián)接不同材料的盤和片材時(shí)，要考慮不同的熱膨脹特性，如圖1-48所示。圖1-48a中的孔與螺栓間的間隙太小，被聯(lián)接的金屬件和塑料件被嚴(yán)格地約束，無伸縮和位移的余地。聯(lián)接件容易產(chǎn)生彎曲變形和引發(fā)內(nèi)應(yīng)力。圖1-48b采用較大的裝配孔，并添加金屬套筒于塑料件的孔中。這樣允許熱補(bǔ)償和位移，使兩

58、聯(lián)接件容易對準(zhǔn)，且能平整地聯(lián)接。圖1-48c所示開了腰形槽，使聯(lián)接件在一個(gè)方向可調(diào)整移位。在圖1-48d中，兩聯(lián)接件之間加裝彈墊片，可補(bǔ)償壓縮負(fù)載，耐久地保持夾緊力。 圖1-48e是對熱膨脹較大的塑料件用大間隙的裝配孔，這樣兩個(gè)被聯(lián)接件的對準(zhǔn)誤差會很大。圖1-48f為采用彈簧墊圈，實(shí)現(xiàn)軸向壓縮負(fù)載的補(bǔ)償。1.螺栓聯(lián)接圖1-49塑料殼體間螺栓聯(lián)接的設(shè)計(jì)a)錯(cuò)誤b)正確塑料殼體聯(lián)接時(shí)，不但要設(shè)置支承座，而且在支承面之間留一定間隙，如圖1-49所示。圖1-49a是無支承柱的錯(cuò)誤設(shè)計(jì)。在螺栓緊固力作用下，殼體會產(chǎn)生很大的變形和偏移。圖1-49b是正確的設(shè)計(jì)。讓支承柱在進(jìn)入壓縮前，殼體可利用外側(cè)定位槽調(diào)

59、整接觸對準(zhǔn)狀態(tài)。在螺母緊旋壓緊后，螺栓受到拉力，支承柱受壓縮力。因此，殼體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)有足夠的壁厚和支承，保證在壓縮下裝配件的穩(wěn)定性。螺栓與裝配孔之間一般有0.25mm內(nèi)徑間隙。2.自攻螺釘(1) 螺紋成形自攻螺釘螺紋成形自攻螺釘旋入塑料孔中，孔壁塑料受擠壓產(chǎn)生塑性變形而形成內(nèi)螺紋。(2)螺紋切削自攻螺釘螺紋切削自攻螺釘前部有排屑槽，螺釘旋入塑料孔中，切屑沿排屑槽排出，孔壁被切制出內(nèi)螺紋，它類似螺紋絲錐。圖1-50螺紋成形自攻螺釘結(jié)構(gòu)形式及緊固方法(1) 螺紋成形自攻螺釘 圖1-50a所示為各種螺紋成形自攻螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式?！癇”型螺紋成形自攻螺釘，它是一種鈍頭、錐形間隔螺牙快速旋入自攻螺釘。

60、“BP”型螺紋成形自攻螺釘，它與“B”型螺釘結(jié)構(gòu)基本相似，不同之處是螺釘頭是為45角的無螺紋錐體，錐體頭有助于對準(zhǔn)裝配孔。 “U”型螺紋成形自攻螺釘，這是一種鈍頭、多線螺紋自攻螺釘，適合不拆卸的永久性緊固，被緊固塑料件的孔壁厚度應(yīng)大于螺釘直徑?！癓”螺紋成形自攻螺釘，它是一種適用于尼龍件緊固的專用自攻螺釘，螺釘具有螺紋成形和螺紋切削相結(jié)合的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。螺釘頭為錐體削去部分而形成刃口，螺紋從頭部延續(xù)至整個(gè)螺釘。 圖1-50b所示為螺紋成形自攻螺釘緊固方法。塑料件的成型孔或鉆孔的孔口應(yīng)倒角，方便螺釘入孔和避免螺紋不同心，還能防止螺釘入孔時(shí)劃傷塑料件表面。(1) 螺紋成形自攻螺釘圖1-51螺紋切削自攻