第3章塑料制品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課件

第二章塑料制品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本章重點(diǎn):1.塑料制品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要原則及主要參數(shù)2.影響塑料制品尺寸精度的因素3.塑料制品的結(jié)構(gòu)與模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)系第二章塑料制品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總體原則：

在滿足使用要求的前提下，制品結(jié)構(gòu)要符合注塑成型工藝、外觀要人性化。

（模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便）塑件的工藝性

——是塑件對(duì)成型加工的適應(yīng)性.塑件工藝性設(shè)計(jì)包括

:塑料材料選擇、尺寸精度和表面粗糙度、塑件結(jié)構(gòu).塑件工藝性設(shè)計(jì)的特點(diǎn)：應(yīng)當(dāng)滿足使用性能和成形工藝的要求，力求做到

結(jié)構(gòu)合理、造型美觀、便于制造。一、塑件材料的選擇:塑料的選材包括：選定塑料基體聚合物（樹脂）種類、塑料具體牌號(hào)、添加劑種類與用量等。塑料原料選擇方法：

①使用環(huán)境(不同的溫度、濕度及介質(zhì)條件、不同的受力類型選擇不同的塑料);②按用途進(jìn)行分類（按應(yīng)用領(lǐng)域、功能）。二、塑料制品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)塑件的形狀：1.塑件上要盡量減少側(cè)孔、側(cè)凸和側(cè)凹；1.塑件上要盡量減少側(cè)孔、側(cè)凸和側(cè)凹；圖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1b側(cè)孔形式，無(wú)需側(cè)向型芯，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單圖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2b避免了組合式型芯，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。圖1.具有側(cè)孔的塑件圖2.塑件內(nèi)側(cè)表面形狀改進(jìn)abab1.塑件上要盡量減少側(cè)孔、側(cè)凸和側(cè)凹；圖3、4的圖a形式需要側(cè)抽芯，圖b形式不需側(cè)型芯。圖3.取消塑件上不必要的側(cè)凹結(jié)構(gòu)圖4.無(wú)需采用側(cè)向抽芯結(jié)構(gòu)成型的孔結(jié)構(gòu)二、塑料制品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.塑件必須有一個(gè)有利于保證其外觀質(zhì)量的結(jié)構(gòu)；二、塑料制品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要：

脫模斜度、壁厚、加強(qiáng)筋、圓角、孔、支撐面、裝飾標(biāo)志、嵌件、分型面、強(qiáng)制脫模等。1.脫模斜度：減小開模力和脫模力。當(dāng)塑件成型后因塑料收縮而包緊型芯，若塑件外形較復(fù)雜時(shí)，塑件的多個(gè)面與型芯緊貼，從而脫模阻力較大。為防止脫模時(shí)塑件的表面被檫傷和推頂變形，需設(shè)脫模斜度。一般來(lái)說(shuō)，塑件高度在25mm以下者可不考慮脫模斜度。但是，如果塑件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，即使脫模高度僅幾毫米，也必須認(rèn)真設(shè)計(jì)脫模斜度。1.脫模斜度：減小開模力和脫模力。為了便于塑件脫模，防止脫模時(shí)擦傷塑件，必須在塑件內(nèi)外表面脫模方向上留有足夠的斜度α，在模具上稱為脫模斜度。大?。喝Q制品壁厚、收縮率、形狀和部位。30’-1o30’考慮留模：內(nèi)外表面斜度應(yīng)不同。

脫模斜度A設(shè)計(jì)原則：⑴.熱塑性塑料件脫模斜度取0.5°-1.5°。

熱固性酚醛壓塑件取0.5°-1.0°。⑵.塑件內(nèi)孔的脫模斜度以小端為準(zhǔn)，符合圖樣要求，斜度由擴(kuò)大方向得到；外形以大端為準(zhǔn)，符合圖樣要求，斜度由縮小方向得到。⑶.塑料收縮率大，塑件壁厚大則脫模斜度取大些。⑷.對(duì)塑件高度或深度較大的尺寸，應(yīng)取較小的脫模斜度。A和塑件的高度相關(guān)；h=(0,50)mm A=1/30～1/35h=[50,100]mm A=1/35～1/60h>100mm A=1/60(5).動(dòng)模側(cè)的A

<定模側(cè)的A

脫模斜度A：脫模斜度方向外形以大端為基準(zhǔn)，斜度由縮小方向取得；內(nèi)形以小端為基準(zhǔn)，斜度由擴(kuò)大方向取得。脫模斜度A：脫模斜度表示方法：另外:?100/102脫模斜度A：脫模斜度設(shè)計(jì)要點(diǎn)：塑件形狀復(fù)雜不易脫模，選用較大斜度；塑件精度高，采用較小脫模斜度；尺寸高的塑件，采用較小脫模斜度；收縮率大，斜度加大；從留模方位考慮:留在型芯，內(nèi)表面脫模斜度﹤外表面留在型腔，外表面脫模斜度﹤內(nèi)表面

2、壁厚：常用：2-4mm（最小：0.25，最大：8-10）

原則：1、滿足裝配使用收力要求要求下,取小壁厚；2、脫模頂出時(shí)零件不變形；3、滿足成型時(shí)熔體充模所需的壁厚；

4、厚度應(yīng)均勻一致。否則制品成型收縮不均，易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致制品開裂、變形。厚薄適中均勻壁厚

塑件的最小壁厚應(yīng)滿足的條件：*保證塑件的使用時(shí)的強(qiáng)度和剛度。*使塑料熔體充滿整個(gè)型腔。

塑件壁厚過(guò)小，則塑料充模流動(dòng)的阻力很大，對(duì)于形狀復(fù)雜或大型塑件成型較困難。塑件壁厚過(guò)大，則不但浪費(fèi)塑料原料，而且還給成型帶來(lái)困難，尤其降低了塑件的生產(chǎn)率，還給塑件帶來(lái)內(nèi)部氣孔、外部凹陷等缺陷。所以正確設(shè)計(jì)塑件的壁厚非常重要。壁厚取值應(yīng)當(dāng)合理。壁厚均勻：壁厚均勻：壁厚不均勻：圖.采用加強(qiáng)筋改善壁厚壁厚不均勻的過(guò)渡方法：

3.加強(qiáng)筋：作用：1、使制品在不增加厚度的情況下，滿足強(qiáng)度和剛度增加的要求。（增大壁厚：厚度不均勻，會(huì)引起縮坑和內(nèi)部氣孔）

2、防止制品翹曲變形。

設(shè)計(jì)原則：

1、厚度小于壁厚t（否則：根部?jī)?nèi)陷）

2、高度不宜太高，應(yīng)低于支撐面0.6-0.8mm

3、間距（2-3）t

4、方向應(yīng)該與熔體流動(dòng)方向一致（減小流動(dòng)阻力）5、拔模角度0.5-1.5°﹙最小0.5,通常﹙0.5-0.7﹚t﹚加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)要點(diǎn)：1.加強(qiáng)筋的底部與壁連接應(yīng)圓弧過(guò)渡，以防外力作用時(shí)，產(chǎn)生應(yīng)力集中而被破壞。2.平板類零件加強(qiáng)筋方向與料流方向平行加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)要點(diǎn)：3.4.加強(qiáng)筋厚度小于制品壁厚加強(qiáng)筋與支承面間留有間隙間距（2-3）t加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)要點(diǎn)：增加剛性減少變形的其他措施:①將薄殼狀的塑件設(shè)計(jì)為球面，拱曲面等，可以有效地增加剛性、減少變形。增加剛性減少變形的其他措施:②薄壁容器的沿口是強(qiáng)度、剛性薄弱處賜于開裂變形損壞，故應(yīng)按照下圖所示方法來(lái)給予加強(qiáng)。③當(dāng)塑件較大、較高時(shí)，可在其內(nèi)壁及外壁設(shè)計(jì)縱向圓柱、溝槽或波紋狀形式的增強(qiáng)結(jié)構(gòu)。加強(qiáng)筋與支承:一般筋的壁厚為主體厚的0.4倍，最大不超過(guò)0.6倍。筋之間的間距大于4t，筋的高度低于3t，如圖6-1。在提高零件強(qiáng)度的方法中，一般加筋，不增加壁厚，如圖6-1所示。螺釘柱子的筋取至少低于柱子端面1.0mm，筋至少需要低于零件表面，或分型面1.0mm。多條筋相交，要注意相交帶來(lái)的壁厚不均勻性問(wèn)題。4.圓角：作用:⑴避免產(chǎn)生應(yīng)力集中。⑵提高了塑件強(qiáng)度。⑶利于塑料的充模流動(dòng)。⑷塑件對(duì)應(yīng)模具型腔部位設(shè)計(jì)成圓角，可以使模具在淬火和使用時(shí)不致因應(yīng)力集中而開裂，提高模具的堅(jiān)固性。

圓角可避免應(yīng)力集中，提高制件強(qiáng)度；圓角可有利于充模和脫模。4.圓角：大?。?/p>

外圓角：R=1.5t;內(nèi)圓角：r=0.5t4.圓角：5.孔：⑴塑件的孔三種成型加工方法：直接模塑出來(lái)；模塑成盲孔再鉆通孔；塑件成型后再鉆孔。當(dāng)通孔孔徑﹤1.5mm，由于型芯易彎曲折斷，不適于模塑成型。肓孔的深度：h﹤（3～5）d

d﹤1.5mm時(shí)，h﹤3d①通孔:成型通孔時(shí)型芯的這三種結(jié)構(gòu)形式，是根據(jù)通孔大小和深度的具體情況從而滿足型芯足夠的抗彎能力的需要出發(fā)而設(shè)計(jì)。如圖.圖.通孔的成型方法通孔：成型方法：1、通孔：通孔:√×√×通孔:×√②盲孔：

盲孔：盲孔只能用一端固定的型芯來(lái)成型。為避免型芯彎曲，對(duì)于注射和壓注成型，孔深不得大于孔徑的４倍；對(duì)于壓縮成型，平行與施壓方向的孔深度為孔徑的２倍．

5.孔：形狀：1、簡(jiǎn)單容易成型（防止側(cè)向抽芯發(fā)生P245）

2、緊固孔、收力孔應(yīng)以凸臺(tái)加強(qiáng)（P243）

尺寸：注意孔徑與孔間距、孔邊距、孔深的關(guān)系

P242孔：形狀：1、簡(jiǎn)單容易成型（防止側(cè)向抽芯發(fā)生）

圖用拼合型芯成型復(fù)雜孔孔：形狀：2、緊固孔、收力孔應(yīng)以凸臺(tái)加強(qiáng)（P243）3、側(cè)向固定孔形式：a、c正確，b不正確孔：形狀：注意孔徑與孔間距、孔邊距、孔深的關(guān)系孔：成型方法：③、異形孔：孔：成型方法：④、強(qiáng)制脫模孔：﹙PE，PP可強(qiáng)制脫模，強(qiáng)制脫模量一般不超過(guò)型芯的最大截面積5%。﹚

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(guò)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6下面的說(shuō)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(guò)渡結(jié)構(gòu)圖6可強(qiáng)制脫模的淺側(cè)凹結(jié)構(gòu)a)(A-B)×100%/B≤5%b)(A-B)×100%/C≤5%ab6.支撐面：不宜采用整個(gè)底面做支撐面。（原因：制品稍微變形就不平整）

應(yīng)該采用：邊框或底腳（三點(diǎn)、四點(diǎn)支撐）。7.塑件的角撐:角撐——塑件上邊角的支撐部分T——制品壁厚D＝TC＝2TA＝0.8TB＝2A8.塑件上的螺紋:1.塑件中的螺紋可用模塑方法成型出來(lái)，或切削方法獲得。經(jīng)常拆裝或受力大的螺紋，要采用金屬螺紋嵌件來(lái)成型。2.不常拆卸的、d=2.5～6mm采用自攻螺紋;3.螺紋始端和末端應(yīng)有圓臺(tái),螺牙始末端應(yīng)用過(guò)渡臺(tái)階。（原因:塑料螺紋強(qiáng)的強(qiáng)度差,最外圈容易變形或崩裂.）塑件上螺紋成型可用以下三種成型方法:①模具成型②機(jī)械加工制作③在塑件內(nèi)部鑲嵌金屬螺紋構(gòu)件。模塑螺紋的性能特點(diǎn)：①模塑螺紋強(qiáng)度較差，一般宜設(shè)計(jì)為粗牙螺紋。②模塑螺紋的精度不高，一般低于GB3級(jí)。自攻螺釘對(duì)應(yīng)的塑料件孔徑:自攻螺釘對(duì)應(yīng)的塑料件孔徑自攻螺釘規(guī)格ST2.9ST3.5ST4.2ST4.8ST5.5ST6.3塑料件孔徑2.32.83.64.14.85.8塑件上的螺紋:由模具的注塑成型螺紋時(shí)對(duì)應(yīng)兩種結(jié)構(gòu)型式的模塑螺紋:它們是整圓型螺紋、對(duì)拼型螺紋。

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(lái)，螺紋表面光滑無(wú)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；塑件上的螺紋:模塑螺紋起止端不能設(shè)計(jì)退刀槽，也不宜用過(guò)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.9.裝飾標(biāo)志：凸字；凹字；凹坑凸字。標(biāo)志、花紋（凸起，方便加工）塑膠件的表面處理序號(hào)種類工藝實(shí)質(zhì)表面效果注意事項(xiàng)1塑膠原生光面模具型腔表面拋光塑膠表面光滑，光亮。模具表面尺寸精度越高，表面光潔度越高，零件的光澤越均勻。2塑膠原生紋面對(duì)模具表面拋光的基礎(chǔ)上再飾紋塑膠表面呈現(xiàn)微小的紋理，同時(shí)表面有不同的光澤狀態(tài)。蝕紋板分為光紋，半光紋，亞光紋；粗紋一般不與噴油聯(lián)用；蝕紋板越細(xì)越不耐刮花；亞光紋易刮花。3塑膠表面噴油對(duì)塑膠表面進(jìn)行噴涂處理能得到不同的顏色，不同的光澤狀態(tài)，不同的手感，不同的耐磨程度的表面。噴漆有亮光效果和亞光效果，噴漆能明顯提高塑料件表面的外觀檔次，但是，成本也隨之增加很多。4塑膠表面絲印，移印對(duì)塑膠零件表面局部印刷能印字、圖案，能有不同的顏色狀態(tài)。其效果主要取決于油墨及顏色；5塑膠表面真空鍍真空鍍能有不同的顏色，不同的光澤狀態(tài)，能制作半透的燈鏡或燈板。光澤性取決于塑膠的原生狀態(tài)；顏色取決于真空鍍本身；真空鍍的產(chǎn)品不耐磨，一般要在真空鍍后噴UV提高耐磨性。6塑膠表面電鍍塑膠電鍍能有不同的顏色，不同的光澤，但不能制作半透的。光澤性取決于塑膠的原生狀態(tài)；顏色取決于電鍍本身；電鍍產(chǎn)品本身耐磨性好；有些塑膠原料不能電鍍10.嵌件：①塑件中鑲?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嵌件結(jié)構(gòu)有柱狀、針桿狀、片狀和框架等如圖所示。圖.嵌件的結(jié)構(gòu)形式10.嵌件設(shè)計(jì)的要點(diǎn)：①、嵌件周圍的塑料層厚度不宜太簿，否則易開裂。具體：

嵌件：②、嵌件與制品應(yīng)可靠聯(lián)接。防止嵌件在塑件中轉(zhuǎn)動(dòng)或被抽離。柱狀嵌件可在外形滾直紋并切出溝槽，或在外表面滾菱形花紋。針桿狀嵌件可切口或沖孔。嵌件：②、嵌件與制品應(yīng)可靠聯(lián)接。③、嵌件與模具應(yīng)裝配可靠。

保證嵌件安裝準(zhǔn)確并具有良好的穩(wěn)定性。模具的定位孔、定位桿或定位槽與嵌件之間采用間隙配合，配合長(zhǎng)度應(yīng)足夠使嵌件抵抗物料的沖擊。下圖分別所示螺桿嵌件和螺母嵌件的定位安裝方法。

③、嵌件與模具應(yīng)裝配可靠。

11.塑料鉸鏈設(shè)計(jì)對(duì)于聚乙烯、聚丙烯等軟性帶蓋容器，可以將蓋子和容器注射成型為一個(gè)整體，其間用鉸鏈結(jié)構(gòu)連接。圖是鉸鏈的截面形式。由圖可知，鉸鏈部位塑件壁厚減薄，且減薄處以圓弧過(guò)渡，蓋子與容器合攏打開時(shí)這段薄片彎曲轉(zhuǎn)動(dòng)。圖常見塑料鉸鏈

其它注意事項(xiàng)：1、長(zhǎng)寬比大于5：1，且頂出較少的制品：

為防止變形，往往注塑壓力較大，此時(shí)脫模角應(yīng)大于8?

2、通孔的“抱緊”力較大，脫模角應(yīng)該增大。

3、分型面“錯(cuò)型”的防止：或者：增加“唇邊”特征。4、利用動(dòng)、定?！皩?duì)插”成型制品側(cè)壁孔：4、利用動(dòng)、定?！皩?duì)插”成型制品側(cè)壁孔：5、自攻螺絲孔結(jié)構(gòu)：不合理的結(jié)構(gòu)：5、自攻螺絲孔結(jié)構(gòu)：合理的結(jié)構(gòu)：6、卡扣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：⑴.卡扣+通孔結(jié)構(gòu)：6、卡扣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：⑵.卡扣+通孔模具結(jié)構(gòu)：6、卡扣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：⑶.卡扣+不通孔（內(nèi)側(cè)抽芯）結(jié)構(gòu)：具體要求：

1.在制品內(nèi)表面設(shè)0.05-0.1mm的凸臺(tái)，以保證斜頂桿能順利移動(dòng)。

2.在斜頂桿橫向移動(dòng)方向上的其它結(jié)構(gòu)（筋、柱等），相距至少在16mm以上。7、防止制品變形的措施：⑴.凹槽：7、防止制品變形的措施：⑵.大平面：

壁厚不均勻：翹曲變形⑶.盒形件：8、與分型面平行的長(zhǎng)孔的設(shè)計(jì)方法：8、與分型面平行的長(zhǎng)孔的設(shè)計(jì)方法：8、與分型面平行的長(zhǎng)孔的設(shè)計(jì)方法：9.避免使用雙臺(tái)階圓柱:10.塑料螺紋和塑料齒輪：P247-251⑴.塑料螺紋：

直接成型

自攻螺絲連接（先成型出帶底孔的圓柱）

切削加工

⑵.塑料齒輪：

注意結(jié)構(gòu)區(qū)別于金屬齒輪（主要壁厚要均勻）10.塑料螺紋和塑料齒輪：塑料螺紋：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)力集中；避免收縮不均而變形。為此，塑料輪要盡量避免截面突變，應(yīng)以較大圓弧進(jìn)行轉(zhuǎn)角過(guò)渡，宜采用過(guò)渡配合和用非圓孔（見圖）連接，不應(yīng)采用過(guò)盈配合和鍵連接。11.塑膠零件常須解決的問(wèn)題:2）塑膠零件的間隙取值：零件間直接裝配，相互間無(wú)運(yùn)動(dòng)一般取0.1mm；止口一般取0.15mm；零件間不需接觸的最小間隙為0.3mm，一般取0.5mm。3）塑膠零件止口的常見形式及間隙取法如圖2所示。圖2塑膠零件止口的常見形式及間隙取法1）過(guò)渡處理問(wèn)題：塑膠零件的精度一般不高，在相鄰零件之間，同一零件的不同表面之間須有過(guò)渡處理。同一零件的不同表面之間一般用小槽過(guò)渡，不同零件之間可用小槽，高低錯(cuò)面處理，如圖1所示圖1表面過(guò)度處理三、塑料制品的精度：1.①塑料的成型收縮率:制品從熱模具中取出后,由于熱脹冷縮的特性,使尺寸發(fā)生變化,稱塑料的成型收縮性。②.塑料的收縮率:

Lm--常溫下模腔的尺寸

Ls--常溫下制品的尺寸

Lm=Ls（1+S）常用塑料收縮率在：0.5%～4%③.影響塑料收縮率波動(dòng)的因素:1)塑料的組成和結(jié)構(gòu)：2)制品尺寸：壁厚、表面形狀、筋的形狀等。3)嵌件的數(shù)量和結(jié)構(gòu):4)模具設(shè)計(jì)：冷卻方案、流道和澆口的幾何形狀和尺寸、澆口的數(shù)量和位置等。5)成型工藝條件：壓力、溫度、成型時(shí)間等。④塑料收縮率選用原則:1)收縮率范圍小的塑料,取平均值;2)收縮率范圍大的塑料,如:聚乙烯:LDPE:1.5～5.0%HDPE:2.0～5.0%可按壁厚確定:壁厚：取上限；壁?。喝∠孪蓿?)用成型工藝參數(shù),可對(duì)制品的收縮率進(jìn)行調(diào)節(jié):注射壓力越高---收縮率越小注射溫度越高---收縮率越大注射時(shí)間越短---收縮率越大三、塑料制品的精度：2.影響因素：塑料制品的精度：3.精度等級(jí)：GBT14486-93（區(qū)別與金屬件）3.精度等級(jí)：GBT14486-93（區(qū)別與金屬件）3.精度等級(jí)：GBT14486-93（區(qū)別與金屬件）塑料制品的精度：3.精度等級(jí)：GBT14486-93（區(qū)別與金屬件）四、塑件的表面質(zhì)量:表面質(zhì)量表面粗糙度、光亮程度色彩均勻性表面缺陷：縮孔、凹陷推桿痕跡