塑料件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工藝性

塑料件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工藝性日期：日期：會(huì)簽：日期：日期：整理：日期：1塑料制品設(shè)計(jì)一般步驟塑料件是在工業(yè)造型的根底上進(jìn)行的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，首先看有無(wú)相似的產(chǎn)品借鑒，再對(duì)產(chǎn)品及零件進(jìn)行詳盡的功能分解，確定零件的折分、壁厚、脫模斜度、零件間的過渡處理、連接處理、零件的強(qiáng)度處理等主要工藝問題。相似借鑒在設(shè)計(jì)前，首先應(yīng)查找公司和同行類似的產(chǎn)品，原有的產(chǎn)品發(fā)生過那些問題，有那些缺乏，參考現(xiàn)有的成熟結(jié)構(gòu)，防止有問題的結(jié)構(gòu)形式。確定零件折分、零件間的過渡、連接、間隙處理從造型圖和效果圖理解造型風(fēng)格，配合產(chǎn)品的功能分解，確定零件折分的數(shù)目〔不同的外表狀態(tài)要么分為不同的零件，要么在不同的外表之間須有過度處理〕，確定零件外表間的過度處理，決定零件之間的連接方式，零件之間的配合間隙。零件強(qiáng)度與連接強(qiáng)度確實(shí)定根據(jù)產(chǎn)品大小，確定零件主體壁厚。零件本身的強(qiáng)度，由塑料件壁厚、結(jié)構(gòu)形式〔平板形狀的的塑料件強(qiáng)度最差〕、加強(qiáng)筋等共同決定。在決定零件的單個(gè)強(qiáng)度的同時(shí)，須確定零件之間的連接強(qiáng)度，改變連接強(qiáng)度的方法有，加螺釘柱，加止口，加扣位等。脫模斜度確實(shí)定脫模斜度要根據(jù)材料〔PP，PE硅膠，橡膠能強(qiáng)行脫模〕、外表狀態(tài)〔飾紋的斜度要比光面的大，蝕紋面的斜度盡可能比樣板要求的大0.5度，保證蝕紋外表不被損傷，提高產(chǎn)品的良品率〕、透明與否〔透明的斜度要大〕等因素綜合確定零件應(yīng)有的脫模斜度。2塑料制品設(shè)計(jì)的一般原那么1、在選料方面需考慮：(1)塑料的物理機(jī)械性能，如強(qiáng)度、剛性、韌性、彈性、吸水性以及對(duì)應(yīng)力的敏感性等；(2)塑料的成型工藝性，如流動(dòng)性、結(jié)晶速率，對(duì)成型溫度、壓力的敏感性等；(3)塑料制品在成型后的收縮情況，及各向收縮率的差異。2、在制品形狀方面：能滿足使用要求，有利于充模、排氣、補(bǔ)縮，同時(shí)能適應(yīng)高效冷卻硬化〔熱塑性塑料制品〕或快速受熱固化〔熱固性塑料制品〕等。3、在模具方面：應(yīng)考慮它的總體結(jié)構(gòu)，特別是抽芯與脫出制品的復(fù)雜程度。同時(shí)應(yīng)充分考慮模具零件的形狀及其制造工藝，以便使制品具有較好的經(jīng)濟(jì)性。4、在本錢方面：要考慮注射制品的利潤(rùn)率、年產(chǎn)量、原料價(jià)格、使用壽命和更換期限，盡可能降低本錢3塑料制品設(shè)計(jì)的工藝技術(shù)要求.利用注塑工藝生產(chǎn)產(chǎn)品時(shí)，由于塑料在模腔中的不均勻冷卻和不均勻收縮以及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不合理，容易引起產(chǎn)品的各種缺陷：縮印、熔接痕、氣孔、變形、拉毛、頂傷、飛邊。為得到高質(zhì)量的注塑產(chǎn)品，我們必須在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)充分考慮其結(jié)構(gòu)工藝性?！?.1塑料制品的收縮塑料制品在成型過程中存在尺寸變小的收縮現(xiàn)象，收縮的大小用收縮率表示。式中S——收縮率；L0——室溫時(shí)的模具尺寸；L——室溫時(shí)的塑料制品尺寸。影響收縮率的主要因素有：(1)成型壓力。型腔內(nèi)的壓力越大，成型后的收縮越小。非結(jié)晶型塑料和結(jié)晶型塑料的收縮率隨內(nèi)壓的增大分別呈直線和曲線形狀下降。(2)注射溫度。溫度升高，塑料的膨脹系數(shù)增大，塑料制品的收縮率增大。但溫度升高熔料的密度增大，收縮率反又減小。兩者同時(shí)作用的結(jié)果一般是，收縮率隨溫度的升高而減小。(3)模具溫度。通常情況是，模具溫度越高，收縮率增大的趨勢(shì)越明顯。(4)成型時(shí)間。成型時(shí)保壓時(shí)間一長(zhǎng)，補(bǔ)料充分，收縮率便小。與此同時(shí)，塑料的凍結(jié)取向要加大，制品的內(nèi)應(yīng)力亦大，收縮率也就增大。成型的冷卻時(shí)間一長(zhǎng)，塑料的固化便充分，收縮率亦小。(5)制品壁厚。結(jié)晶型塑料(聚甲醛除外)的收縮率隨壁厚的增加而增加，而非結(jié)晶型塑料中，收縮率的變化又分下面幾種情況：ABS和聚碳酸酯等的收縮率不受壁厚的影響；聚乙烯、丙烯腈—苯乙烯、丙烯酸類等塑料的收縮率隨壁厚的增加而增加；硬質(zhì)聚氯乙烯的收縮率隨壁厚的增加而減小。(6)進(jìn)料口尺寸。進(jìn)料口尺寸大，塑料制品致密，收縮便小。(7)玻璃纖維等的填充量。收縮率隨填充量的增加而減小?！?.2塑料制品零件的產(chǎn)品外形及壁厚產(chǎn)品外形盡量采用流線外形，防止突然的變化，以免在成形時(shí)因塑料在此處流動(dòng)不順引起氣泡等缺陷。確定適宜的制品壁厚是制品設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一。塑料件壁厚設(shè)計(jì)與零件尺寸大小、幾何形狀和塑料性質(zhì)有關(guān)。塑料件的壁厚決定于塑料件的使用要求，即強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)、尺寸穩(wěn)定性以及裝配等各項(xiàng)要求，壁厚應(yīng)盡可能均勻，防止太薄，否那么會(huì)引起零件變形，產(chǎn)品壁厚一般2～4mm。小制品可取偏小值，大制品應(yīng)取偏大值。3.(1)使制品具有確定的結(jié)構(gòu)和一定的強(qiáng)度、剛度，以滿足制品的使用要求。(2)成型時(shí)具有良好的流動(dòng)狀態(tài)〔如壁不能過薄〕以及充填和冷卻效果〔如壁不能太厚)(3)合理的壁厚使制品能順利地從模具中頂出。(4)滿足嵌件固定及零件裝配等強(qiáng)度的要求。(5)防止制品翹曲變形。3.根本原那么——均勻壁厚。即：充模、冷卻收縮均勻、形狀性好、尺寸精度高、生產(chǎn)率高。(1)在滿足制品結(jié)構(gòu)和使用要求的條件下，盡可能采用較小的壁厚。(2)制品壁厚的設(shè)計(jì)，要能承受頂出裝置等的沖擊和振動(dòng)。(3)在制品的連接固緊處、嵌件埋入處、塑料熔體在孔窗的集合〔熔接痕〕處，要具有足夠的厚度。如下列圖制品上的熔接痕承受緊固力(4)保證貯存、搬運(yùn)過程中強(qiáng)度所需的壁厚。(5)滿足成型時(shí)熔體充模所需壁厚，既要防止充料缺乏或易燒焦的薄壁，又要防止熔體破裂或易產(chǎn)生凹陷的厚壁。當(dāng)無(wú)法防止不均勻的壁厚時(shí)，制品壁厚設(shè)計(jì)可采用逐步過渡的形式〔下列圖〕，或者改制成兩個(gè)制品然后再裝配為一個(gè)制品〔見下列圖〕等方法。壁厚設(shè)計(jì)壁厚逐步過渡改制成兩個(gè)制品局部材料制品壁厚的設(shè)計(jì)可參照下表產(chǎn)品壁厚常見的不良設(shè)計(jì)決定壁厚的主要因素﹕

1.

結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是否足夠可靠

2.

能否抵抗脫模力

3.

成形孔部位的熔合線是否會(huì)影響強(qiáng)度4.

盡可能壁厚均勻﹐以防止產(chǎn)生縮水痕跡5.

棱角及壁厚較薄局部是否會(huì)影響材料流動(dòng)，從而引起充填缺乏

壁厚不均勻?qū)Τ尚涡缘挠绊懀?/p>

1.

成形產(chǎn)品之冷卻時(shí)間取決于肉厚較厚的局部﹐使成形周期延長(zhǎng)﹐生產(chǎn)性能降低

2.

壁厚不均勻那么產(chǎn)品冷卻后收縮不均﹐造成縮水﹐產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力﹐變形﹐破裂等

§3.3脫模斜度脫模斜度：為便于脫模，防止產(chǎn)品拉毛,防止產(chǎn)品頂傷,塑料制品壁在出模方向上應(yīng)具有傾斜角度。3脫模斜度確定要點(diǎn)(1)制品精度要求越高，脫模斜度應(yīng)越小。(2)尺寸大的制品，應(yīng)采用較小的脫模斜度。(3)制品形狀復(fù)雜不易脫模的，應(yīng)選用較大的斜度。(4)制品收縮率大，斜度也應(yīng)加大。(5)增強(qiáng)塑料宜選大斜度，含有自潤(rùn)滑劑的塑料可用小斜度。(6)制品壁厚大，斜度也應(yīng)大。(7)斜度的方向。內(nèi)孔以小端為準(zhǔn)，滿足圖樣尺寸要求，斜度向擴(kuò)大方向取得；外形那么以大端為準(zhǔn)，滿足圖樣要求，斜度向偏小方向取得。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那么應(yīng)當(dāng)在公差帶內(nèi)。脫模斜度α值可按表2-4選取。由表中可以看出，塑料硬脆、剛性大的，脫模斜度要求大。具備以下條件的型芯，可采用較小的脫模斜度：(1)頂出時(shí)制品剛度足夠。(2)制品與模具鋼材外表的摩擦系數(shù)較低。(3)型芯外表的粗糙度值小，拋光方向又與制品的脫模方向—致。(4)制品收縮量小，滑動(dòng)摩擦力小在立體圖的構(gòu)建中，凡影響外觀，影響裝配的地方需要畫出斜度，加強(qiáng)筋一般不畫斜度。塑膠零件的脫模斜度由材料，外表飾紋狀態(tài)，零件透明與否決定。硬質(zhì)塑料比軟質(zhì)塑料的脫模斜度大，零件越高，孔越深，斜度越小。表脫模斜度的選擇序號(hào)影響脫模斜度的主要方面1塑膠材料的影響PE，PP可強(qiáng)制脫模，強(qiáng)制脫模量一般不超過型芯的最大截面積5%。2飾紋的影響3工件透明預(yù)防的影響透明的工件一般取3度4一般情況取值§3.4加強(qiáng)筋(含凸臺(tái)、角撐)3.(1)加強(qiáng)筋的合理應(yīng)用，在不加大制品壁厚的條件下，增強(qiáng)制品的強(qiáng)度和剛性，減少變形,以節(jié)約塑料用量，減輕重量，降低本錢。(2)可克服制品壁厚差帶來(lái)的應(yīng)力不均所造成的制品歪扭變形。(3)便于塑料熔體的流動(dòng)，在塑料制品本體某些壁部過薄處為熔體的充滿提供通道。3.4.3.(1)用高度較低、數(shù)量稍多的筋代替高度較高的單一加強(qiáng)筋。塑膠件，對(duì)壁厚均勻性有要求，壁厚不均勻工件將有縮水痕跡。加強(qiáng)筋的厚度最好小于產(chǎn)品壁厚的1/3，最大比值不超過0.6，防止厚筋底冷卻收縮時(shí)產(chǎn)生外表凹陷。圖塑料件加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)當(dāng)筋的反面出現(xiàn)凹陷影響美觀時(shí)，可采用裝飾結(jié)構(gòu)予以遮掩。(2)筋的布置方向最好與熔料的充填方向一致。(3)筋的根部用圓弧過渡，以防止外力作用時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力集中而破壞。但根部圓角半徑過大那么會(huì)出現(xiàn)凹陷。(4)一般不在筋上安置任何零件。(5)位于制品內(nèi)壁的凸臺(tái)不要太靠近內(nèi)壁，以防止凸臺(tái)局部熔體充填缺乏。a)良b)不良〔6〕加強(qiáng)筋要有拔模斜度，以防止頂傷〔7〕螺釘柱子的筋取至少低于柱子端面，筋至少需要低于零件外表，或分型面?！?〕多條筋相交，要注意相交帶來(lái)的壁厚不均勻性問題?！?〕在提高零件強(qiáng)度的方法中，一般加筋，不增加壁厚，加強(qiáng)筋在防止制品變形、增加制品剛性方面的應(yīng)用如圖§3.5支承面制品的支承面不能是整個(gè)底面，而應(yīng)采用凸邊或凸起支腳類結(jié)構(gòu)，如三點(diǎn)支承、邊框支承等，如圖2-23~圖2-26所示?！?.6圓角制品的兩相交平面之間盡可能以圓弧過渡，防止因銳角而造成應(yīng)力集中等弊病。3.6(1)分散載荷，增強(qiáng)及充分發(fā)揮制品的機(jī)械強(qiáng)度。圓角太小可能引起產(chǎn)品應(yīng)力集中，導(dǎo)致產(chǎn)品開裂。(2)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。(3)圓角太小可能引起模具型腔應(yīng)力集中，導(dǎo)致型腔開裂。圓角便于模具的機(jī)械加工和熱處理，從而提高模具的使用壽命。3.6(1)注塑圓角值由相鄰的壁厚決定，一般取壁厚的0.5～1.5倍，但不小于。(2)不同的圓角可能會(huì)引起分型線的移動(dòng)，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況選擇不同的圓角或清角。分型面的位置要慎重選擇圓角，在分型面有圓角，圓角局部需出在模具另外一邊，制作有一定難度，在圓角處有細(xì)微的痕跡線。但需要防割手時(shí)需要圓角。3.6§3.7孔3.孔的形式很多，主要可分為圓形孔和非圓形孔根據(jù)孔徑與孔深度的不同，孔可用下述方法成型：(1)一般孔、淺孔，模塑成型。(2)深孔，先模塑出孔的一局部深度，其余孔深用機(jī)械加工〔如鉆孔〕獲得。(3)小徑深孔〔如孔徑d＜〕，機(jī)械加工。(4)小角度傾斜孔、復(fù)雜型孔，采用拼合型芯成型，防止用側(cè)抽芯。3.1、簡(jiǎn)單孔成型〔型芯一端固定，參見圖〕2、復(fù)雜型孔的成型§3.8側(cè)面凸凹和側(cè)孔3.制品側(cè)壁上局部的凸出或凹缺局部稱為側(cè)凸凹。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)向抽芯等結(jié)(2)模具制造費(fèi)用加大，制造周期加長(zhǎng)。(3)制品模塑周期加長(zhǎng)，生產(chǎn)本錢增加。(4)模具分型面縫隙溢料時(shí)機(jī)增多，制品的飛邊大。3.(1)制品形狀成型準(zhǔn)那么：各局部都能順利地、簡(jiǎn)單地從塑模中取出來(lái)，力求防止帶有側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)成型的側(cè)凸凹形狀。下列圖為制品側(cè)凸凹設(shè)計(jì)例如。§3.9嵌件

1在注塑產(chǎn)品中鑲?cè)肭都稍黾泳植繌?qiáng)度、硬度、尺寸精度和設(shè)置小螺紋孔〔軸〕，滿足各種特殊需求。同時(shí)會(huì)增加產(chǎn)品本錢。

2嵌件一般為銅，也可以是其它金屬或塑料件。

3嵌件在嵌入塑料中的局部應(yīng)設(shè)計(jì)止轉(zhuǎn)和防拔出結(jié)構(gòu)。如：滾花、孔、折彎、壓扁、軸肩等。

4嵌件周圍塑料應(yīng)適當(dāng)加厚，以防止塑件應(yīng)力開裂。

5設(shè)計(jì)嵌件時(shí)，應(yīng)充分考慮其在模具中的定位方式〔孔、銷、磁性〕§3.10標(biāo)識(shí)

產(chǎn)品標(biāo)識(shí)一般設(shè)置在產(chǎn)品內(nèi)外表較平坦處，并采用凸起形式，選擇法向與開模方向尺可能一致的面處設(shè)置標(biāo)識(shí)，可以防止拉傷。

§3.11氣輔注塑

1采用氣輔注塑，可提高產(chǎn)品剛性，減少變形。

2采用氣輔注塑，可以防止縮印。

3采用氣輔注塑，可以節(jié)省原材料，縮短冷卻時(shí)間?！?.12焊接〔熱板焊、超聲波焊、振動(dòng)焊〕1采用焊接，可提高聯(lián)接強(qiáng)度。

2采用焊接，可簡(jiǎn)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)。§3.13塑膠零件的尺寸精度塑膠零件一般精度不高，在實(shí)際使用中，我們主要檢驗(yàn)裝配尺寸，在平面圖上主要標(biāo)注總體尺寸，裝配尺寸，及其它需要控制的尺寸。我們?cè)趯?shí)際中主要考慮尺寸的一致性，如上下蓋的邊需對(duì)齊，表1不同精度在不同尺寸范圍的數(shù)值序號(hào)根本尺寸(mm)精度等級(jí)12345678公差數(shù)值〔mm〕1<32>3～63>6～104>10～145>14～186>18～247>24～308>30～409>40～5010>50～6511>65～8012>80～10013>100～12014>120～14015>140～16016>160～18017>180～20018>200～22519>225～25020>250～28021>280～31522>315～35523>355～40024>400～45025>450～500表2不同材料所使用的經(jīng)濟(jì)精度塑膠種類建議采用的精度等級(jí)高精度一般精度低精度未注公差A(yù)BS2345防火ABS2345PA66+玻纖3456PMMA2345透明PC2345PC+ABS2345§3.14塑膠的外表粗糙度.1〕蝕紋外表不能標(biāo)注的粗糙度。在塑膠外表光潔度特別高的地方，將此范圍圈出標(biāo)