1、,第三章,塑料制品的設計,塑料成型工藝及模具設計,第3章塑件設計,本章基本內容,塑件尺寸、精度及表面質量 塑件的形狀結構設計,第3章塑件設計,學習目的與要求,掌握塑件成型工藝性與模具結構關系 掌握塑件形狀結構與模具結構的關系,第章塑件設計,本章重點,對塑件的尺寸、精度及表面質量的理解。 塑件形狀結構的設計。 螺紋塑件及帶嵌件塑件的設計。,第章塑件設計,本章難點,對塑件成型工藝性、塑件的形狀結構與模具結構的關系的理解。,第章塑件設計,3.2 尺寸精度與表面質量 3.3 形狀和結構設計 3.4 壁厚與脫模斜度 3.5 嵌件的安放與塑料螺紋、齒 輪設計 3.6 思考題,3.1 塑件設計原則,3.1

2、塑件設計,塑件設計原則: 滿足使用要求和外觀要求 針對不同物理性能揚長避短 便于成型加工 盡量簡化模具結構,3.2.1 尺寸精度 3.2.2 尺寸精度的確定 3.2.3 表面質量,3.2 尺寸精度與表面質量,3.2.1 尺寸精度 1、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： *塑料的流動性 *成型設備的能力,3.2 尺寸精度與表面質量,3.2 尺寸精度與表面質量,影響塑件尺寸精度的因素： 1、模具制造的精度，約為1/3。 2、成型時工藝條件的變化，約為1/3。 3、模具磨損及收縮率的波動。 具體來說，對于小尺寸制品，模具制造誤差對尺寸精度影響最大；而大尺寸

3、制品則收縮波動為主要。,3.2.2 尺寸精度的確定 表31是模塑件尺寸公差國家標準（GB/T144861993），表32是常用塑料材料的公差等級選用。 將表31和表32結合起來使用，先查表32，根據模塑件的材料品種及用要求選定塑件的尺寸精度等級，再從表31中查取塑件尺寸公差。然后根據需要進行上、下偏差分配。如基孔制的孔可取表中數值冠以(+)號，如基軸制的軸可取表中數值冠以(-)號，其余情況則根據材料特性和配合性質進行分配。,3.2 尺寸精度與表面質量,3.2.3 表面質量 1、塑件制品的表面質量要求: 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。 熔結痕、毛刺

4、、拼接縫及推桿痕跡等缺陷的要求。,3.2 尺寸精度與表面質量,3.2 尺寸精度與表面質量,3.2.3 表面質量 2、型腔表面粗糙度要求 一般，型腔表面粗糙度要求達0.2-0.4mm。 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，即型芯表面相對型腔表面略為粗糙。,3.3 形狀和結構設計,3.3.1 形狀,3.3.2 結構設計,設計塑件的內外表面形狀要盡量避免側凹結構，以避免模具采用側向分型和側向抽芯機構，否則因設置這些機構而使模具結構復雜.不但模具的制造成本提高，而且還會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。 以成型側孔和凸凹結構為例。比較兩種方案，從而選擇

5、優(yōu)良的設計方案。,3.3 形狀和結構設計,3.3.1 形狀,3.3 形狀和結構設計,圖3-1a所示塑件在取出模具前，必須先由抽芯機構抽出側型芯，然后才能，取出模具結構復雜。 圖3-1b側孔形式，無需側向型芯，模具結構簡單。,圖3-2a所示塑件的內側有凸起，需采用由側向抽芯機構驅動的組合式型芯，模具制造困難。 圖3-2b避免了組合式型芯，模具結構簡單。,圖3-1具有側孔的塑件,圖3-2塑件內側表面形狀改進,a,a,b,b,3.3.1 形狀,3.3 形狀和結構設計,圖3-3、3-4的圖a形式需要側抽芯，圖b形式不需側型芯。,3.3.1 形狀,a,a,b,b,圖3-3取消塑件上不必要的側凹結構,圖3

6、-4無需采用側向抽芯結構成型的孔結構,3.3 形狀和結構設計,當塑件的內外側凹陷較淺，同時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，模具可采取強制脫模。,3.3.1 形狀,為使強制脫模時的脫模阻力不要過大引起塑件損壞和變形，塑件側凹深度必須在要求的合理范圍內，見圖36下面的說明(公式)，同時還要重視將凹凸起伏處設計為圓角或斜面過渡結構。,3.3 形狀和結構設計,3.3.2 結構設計,3.3 形狀和結構設計,3.3.2 結構設計,圖36 可強制脫模的淺側凹結構,a)(A-B)100%/B5%,b) (A-B)100%/C5%,3.4 壁厚與脫模斜度,3.4.1 脫模斜度設

7、計 3.4.2 塑件壁厚設計 3.4.3 加強筋及其它增強結構 3.4.5 增加剛性減少變形的其他措施 3.4.6 塑件支承面的設計 3.4.7 塑件圓角的設計 3.4.8 塑件孔的設計 3.4.9 采用型芯拼合復雜型孔,3.4.1 脫模斜度設計,當塑件成型后因塑料收縮而包緊型芯，若塑件外形較復雜時，塑件的多個面與型芯緊貼，從而脫模阻力較大。為防止脫模時塑件的表面被檫傷和推頂變形，需設脫模斜度。如圖3-7 一般來說，塑件高度在25mm以下者可不考慮脫模斜度。但是，如果塑件結構復雜，即使脫模高度僅幾毫米，也必須認真設計脫模斜度。,熱塑性塑料件脫模斜度取0.5-3.0。熱固性酚醛壓塑件取0.5-1

8、.0。 塑件內孔的脫模斜度以小端為準，符合圖樣要求，斜度由擴大方向得到；外形以大端為準，符合圖樣要求，斜度由縮小方向得到。 塑料收縮率大，塑件壁厚大則脫模斜度取大些。 對塑件高度或深度較大的尺寸，應取較小的脫模斜度。,3.4.1 脫模斜度設計,脫模斜度的選擇原則：,在壓塑成型深度較大的塑件時，不但要求凸凹模均有脫模斜度，而且還希望凹模的斜度大于凸模的斜度。在壓模閉合時，由于尖劈作用使塑件上部密度得以保證。,3.4.1 脫模斜度設計,3.4.2 塑件壁厚設計,塑件的最小壁厚應滿足的條件： *保證塑件的使用時的強度和剛度。 *使塑料熔體充滿整個型腔。 塑件壁厚過小，則塑料充模流動的阻力很大，對于形

9、狀復雜或大型塑件成型較困難。 塑件壁厚過大，則不但浪費塑料原料，而且還給成型帶來困難，尤其降低了塑件的生產率，還給塑件帶來內部氣孔、外部凹陷等缺陷。 所以正確設計塑件的壁厚非常重要。壁厚取值應當合理。,就設計原則來說要求同一塑件各處的壁厚均勻一致，否則制品成型收縮不均，易產生內應力，導致制品開裂、變形。如圖3-9，3-10，3-11. 當無法避免壁厚不均時，可做成傾斜的形狀,如圖，使壁厚逐漸過渡?；蛘呤贡诤裣嗖钸^大的兩分別成型然后粘合成為制品。,3.4.2 塑件壁厚設計,3.4.3 加強筋及其它增強結構,為了提高塑件的強度和防止塑件翹曲變形,常設計加強筋,如圖筋的設置位置應沿塑料充模流向，降低

10、充模流動阻力見圖3-12 加強筋的正確形狀和尺寸比例如圖3-15所示。,3.4.4 加強筋的主要形式,加強筋的設計原則：沿塑料流向設置，從而降低塑料的充模流動阻力。如圖3-13應避免或減少塑料的局部集中，以防止產生凹陷和氣泡。如圖3-14加強筋以設計矮一些多一些為好。筋與筋的間隔距離應大于塑件的壁厚。,3.4.5 增加剛性減少變形的其它措施,將薄殼狀的塑件設計為球面，拱曲面等，可以有效地增加剛性、減少變形。 薄壁容器的沿口是強度、剛性薄弱處賜于開裂變形損壞，故應按照下圖所示方法來給予加強。 當塑件較大、較高時，可在其內壁及外壁設計縱向圓柱、溝槽或波紋狀形式的增強結構。,3.4.6 塑件支承面的

11、設計,當塑件上有一面作為支承面來使用時，將該面設計為一個整面是不合理的，如圖3-19所示。 因為平板狀在成型收縮后很容易翹曲變形，稍許不平都會影響良好的支承作用，故以邊框式或點式(三點或四點)結構設計塑件支承面。如下圖塑料盤所示。,當塑件底部有加強筋時，應使加強筋高度低于支承面至少0.5mm 。如圖3-20 固用的凸耳或臺階應有足夠的強度，以承受緊固時的作用力。應避免臺階突然過渡和支承面過小，凸耳應用加強筋加強 ,如圖3-21.,3.4.6 塑件支承面的設計,3.4.7 塑件圓角的設計,塑件除了必須要保留的尖角外，凡轉角處應采用圓弧過渡。一般即使取0.5也可以增加塑件的強度。設計塑件內外表面轉

12、角圓角時，應象圖3-22所示確定內外圓角半徑。 塑件設計成圓角的作用： 避免產生應力集中。 提高了塑件強度。 利于塑料的充模流動。 塑件對應模具型腔部位設計成圓角，可以使模具在淬火和使用時不致因應力集中而開裂，提高模具的堅固性。,3.4.8 塑件上孔的設計,孔與孔的距離，孔邊至塑件邊緣距離應不小于孔徑。固定用孔因承受較大負荷，可設計周邊增厚來加強。如圖3-23所示。 塑件上的孔分通孔和盲孔兩大類，下面分別介紹它的成型方法。 成型通孔時型芯的這三種結構形式，是根據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)而設計。如圖3-24,3.4.8 塑件上孔的設計,盲孔：盲孔只能用一端固定

13、的型芯來成型。為避免型芯彎曲，對于注射和壓注成型，孔深不得大于孔徑的倍；對于壓縮成型，平行與施壓方向的孔深度為孔徑的倍 對于細長型芯,為防止其彎曲變形，在不影響塑件的條件下，可在塑件的下方設支承柱來支撐。如圖-所示。 斜孔或形狀復雜的孔可采用拼合的型芯來成型。如圖-所示,3.5 嵌件的安放與塑料螺紋、齒輪設計,3.5.1 塑料鉸鏈設計,3.5.2 模塑螺紋的特點,3.5.3 模塑螺紋的結構,3.5.4 塑料齒輪的設計,3.5.5 帶嵌件塑件的設計,3.5.6 嵌件的主要結構,3.5.7 嵌件的設計要點,3.5.1 塑料鉸鏈設計,對于聚乙烯、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整

14、體，其間用鉸鏈結構連接。 圖3-30是鉸鏈的截面形式。由圖可知，鉸鏈部位塑件壁厚減薄，且減薄處以圓弧過渡，蓋子與容器合攏打開時這段薄片彎曲轉動。,1、塑件上螺紋成型可用以下三種成型方法 模具成型 機械加工制作 在塑件內部鑲嵌金屬螺紋構件。 2、模塑螺紋的性能特點： 模塑螺紋強度較差，一般宜設計為粗牙螺紋。 模塑螺紋的精度不高，一般低于GB3級。,3.5.2 模塑螺紋的特點,3.5.3 模塑螺紋的結構設計,由模具的螺紋成型機構對應獲得三種結構型式的模塑螺紋。它們是整圓型螺紋、對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，模具螺

15、紋成型零件需做旋轉脫離動作； 對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。內螺紋斷為兩截時，用內側抽芯機構可快速完成塑件脫模動作。 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合面，提高旋合性。,模塑螺紋起止端不能設計退刀槽，也不宜用過渡錐面結構。這一點與金屬螺紋件的要求不同。模塑螺紋起止端應設計為圓臺即圓柱結構，以提高該處螺紋強度并使得模具結構簡單 。,3.5.3 模塑螺紋的結構設計,3.5.4 塑料齒輪的設計,設計時應避免模塑、裝配和使用塑料齒輪時產生內應力

16、或應力集中；避免收縮不均而變形。為此，塑料輪要盡量避免截面突變，應以較大圓弧進行轉角過渡，宜采用過渡配合和用非圓孔（見圖340b）連接，不應采用過盈配合和鍵連接。,圖3-40,3.5.5 帶嵌件塑件的設計,1、塑件中鑲入嵌件的目的： 增加局部強度、硬度、耐磨、導磁、導電性能，加強塑件尺寸精度和形狀的穩(wěn)定性，起裝飾作用等。 2、嵌件結構有柱狀、針桿狀、片狀和框架等如圖3-34所示。,3.5.5 帶嵌件塑件的設計,3、嵌件設計的要點： 防止嵌件在塑件中轉動或被抽離。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。如圖3-34所示。,3.5.6 嵌件的主要結構形式,防

17、止成型時嵌件周圍產生嚴重的應力集中和熔接痕。嵌件轉折處應以斜面或圓角過渡，在機加工后應進行去毛刺和去油污處理。 保證嵌件安裝準確并具有良好的穩(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，配合長度應足夠使嵌件抵抗物料的沖擊。圖3-35、3-36分別所示螺桿嵌件和螺母嵌件的定位安裝方法。,防止細長或薄板類嵌件受塑料壓力作用而彎曲變形。如圖-所示。 為了提高安放嵌件的效率，可采取將嵌件成組安放 。塑件成型之后再將嵌件兩端連接部分切斷。如圖-所示。,3.5.7 嵌件的設計要點,思考題,1.影響塑件尺寸精度的原則？（答案） 2.塑件設計的原則? （答案） 3.脫模斜度的選擇規(guī)則？ （答案）

18、 4.壁厚對塑件的影響？ （答案） 5.加強筋的選擇？（答案） 6.為什么塑件要設計成圓角的形式？（答案） 7.塑料螺紋的性能特點？ （答案）,、影響塑件尺寸精度的原則： a.模具制造的精度，約為1/3 b.成型時工藝條件的變化，約為1/3 c.模具磨損及收縮率的波動，約為1/3 具體來說：對于小尺寸制品，模具制造誤差對尺寸精度影響最大，而大尺寸制品則收縮率波動為主要因素。,、塑件設計的原則： a. 滿足使用要求和外觀要求； b. 針對不同物理性能揚長避短； c. 便于成型加工； d. 盡量簡化模具結構。,、脫模斜度的設計規(guī)則： 設計脫模斜度應不影響塑件的精度要求，一般熱塑性塑料件脫模斜度取0

19、.53.0，熱固性酚醛壓塑件取0.51.0，塑料收縮率大、塑件壁厚大則脫模斜度取得大些，塑件內表面的脫模斜度可大于外表面的脫模斜度，對塑件高度或深度較大的尺寸，應取較小脫模斜度，否則，上下端尺寸差異過大，而非重要部位應取較大脫模斜度。,、壁厚對塑件的影響： 壁厚取得過小，造成塑件充模流動阻力很大，使形狀復雜或大型塑件成型困難。壁厚過大，不但浪費塑料原料，而且同樣會給成型帶來一定困難。,、加強筋的選擇： 布置加強筋時，應避免或減少塑料局部集中，否則會產生凹陷和氣泡；加強筋不應設計得過厚，否則在其對面的壁上會產生凹陷，加強筋的側壁必須有足夠的斜度，筋的根部應呈圓弧過渡，加強筋以設計矮一些多一些為好，筋與筋的間隔距離應大于塑件壁厚。,、塑件設計