《塑件结构工艺》由会员分享，可在线阅读，更多相关《塑件结构工艺（53页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2章塑件结构工艺性塑料制品通称为塑料制件，简称塑件。若要将聚合物加工成具有一定功能用途的塑料制件，除选用合适的塑料材料外，还必须考虑塑料制件的加工工艺性。塑料制件的工艺性与其成形模具设计有着密切关系，因此必须认真分析塑件的工艺适应性，慎重考虑塑件的工艺结构，才能设计出合理的模具结构。由此可见，根据成形加工工艺要求设计的塑料制件，不仅能保证塑件的顺利成形和防止产生缺陷，而且能达到降低成本及提高生产效率的目的。2.1塑件常用成形方法把塑料加工成制件的方法已有近百种之多，但仍以模塑成形方法为主导，约占全部塑件加工量的90%以上。按成形过程中物理状态不同，可把塑料成形加工的方法分为熔体成形与固相成形
2、两大类。熔体成形也叫熔融成形，是把塑料加热至熔点以上，使之处于熔融态进行成形加工的一类方法。属于此类成形加工方法的主要有压塑成形，传递成形、注塑成形、挤塑成形、旋转成形、离心浇注成形、粉末成形等。固相成形是泛指塑料在熔融温度以下，至少低于熔点1020，塑料尚处于固态时所进行的一类成形方法。这类方法的最大优点是节省能量。对于非结晶形塑料来说，把在玻璃化温度以上、熔点以下的高弹区域内进行的成形加工，称为热成形；把在玻璃化温度以下进行的成形加工，称为冷成形或室温成形。热成形是把预先制成的塑料片材周边紧压固定于模具上，将片材加热软化，然后在模具成形面一侧抽真空，或者在与其相反的一侧充以压缩空气，使塑料
3、片材紧贴于模具形面上，冷却定形后脱模，便获得热成形塑件。在此成形过程中，还可以利用压缩空气或辅助柱塞对片状坯材进行拉伸，借以改善塑件的壁厚均匀性及物理力学性能。室温成形，多称固相成形。系指在室温条件下对热塑性坯材施加机械压力作用，使其成为塑件的一种方法。如在常温下的塑料粉末压延薄膜、片材辊轧、冷拉和冲压成形以及坯料或粉末塑料的模压成形等均属此列。中空吹塑成形，是把由挤塑或注塑制得的、尚处于塑化状态的管状或片状坯材趁热固定于成形模具中，立刻通入压缩空气，迫使坯材膨胀并贴于模具型腔壁面上，待冷却定形后脱模，即得所需中空制品。成形方法也可以按塑料成形过程中发生何种变化进行分类。物理变化成形，是在塑料
4、成形加工过程中，发生以物理变化为主的，如相转变、变形与流动、机械分离，或稍热降解、轻度交联等的成形。热塑性塑料的挤塑成形、注塑成形、压塑成形、浇注成形等均属此类物理变化的成形。加有引发剂的甲基丙烯酸甲酯预聚物，加有固化剂的液态环氧树脂的静态浇注，以及聚氨酯单体的反应注塑成形等，在其成形过程中，聚合物或单体有明显的聚合反应或交联反应。这些化学反应的进行程度对塑件的使用性能有决定性的影响。热固性塑料的传递成形、压塑成形和注塑成形等，其成形过程的共同特点，都是先通过加热使聚合物从玻璃态转变为粘流态。粘流态物料流动充模，取得模腔形状之后，再借助交联反应使塑件固化，成为具有一定形状与尺寸的工序制品或最终
5、制品。不难看出，在这些塑件成形过程中，兼有物理变化和化学变化两种过程。2.2注射、压缩和压注成形塑件设计2.2.1塑件几何形状塑件的几何形状与成形方法、模具分型面的选择、塑件是否能顺利成形和出模等有直接关系。所以在设66简明塑料模具设计手册计塑件时应认真考虑，使塑件的几何形状能满足其成形工艺要求。1.避免侧凹塑件侧面局部有凸起或凹陷部分（包括侧孔），则其成形模具通常须采用侧向分型抽芯、或侧向滑块、甚至顺序脱模等复杂结构，造成生产成本大、制造周期长。为此，在满足塑件使用要求的条件下，可进行改进塑件设计，使模具结构简单。示例见表2-1。表2-1带有侧凹塑件的改进设计示例原塑件设计改进后的设计简要说
6、明原塑件设计，其成形模具须采用特殊结构，才能保证塑件的顺利脱出。改进后其模具结构可大为简化，且塑件易于脱出原塑件结构设计，其成形模具须采用侧向分型抽芯机构，改进后可避免原塑件设计成形后脱模极其困难。改进后可大大简化模具结构，并改善脱模过程第2章塑件结构工艺性67续表原塑件设计改进后的设计简要说明原塑件设计成形模具侧抽芯困难。改进后抽拔距离大为缩短，模具结构简化，模具侧向抽芯极其容易对于手轮、手柄或按钮等一类塑件设计，应使其表面的凸凹纹与脱模方向一致，以使模具结构及其脱模过程简化原塑件设计侧壁有孔，成形模具须有侧向抽芯机构。改进后不但省去了侧抽芯，且使脱模极其容易2.脱模斜度塑件在模塑成形过程中
7、，塑料从熔融状态转变为固体状态，将会产生一定量的尺寸收缩，从而使塑件紧紧地包在模具型芯或型腔中凸起部分。为此必须考虑塑件内外壁有足够的脱模斜度。脱模斜度，指平行于模具启闭模方向，塑件壁面所应具有的倾斜度，如图2-1所示。脱模斜度的表示方法有三种，见表2-2。图2-1塑件脱模斜度68简明塑料模具设计手册表2-2脱模斜度表示方法斜度表示方法图例简要说明角度标注法对于塑件的任意高度或长度，其斜角均保持不变。模具加工无需换算，因而应用颇为普遍线性尺寸标注法可直接地给出一个具体的斜度值，斜度值与塑件该部分的高度或长度有关比例标注法表示非常直观，无须换算就能判断脱模斜度的大小。通常用符号“”表示脱模斜度方
8、向，符号尖端应指向所设想的锥尖如果塑件结构上不允许有锥度，就应在模具上留有相应的工艺斜度。但其所取值必须在塑件制造公差范围内，且最小不能小于10。脱模斜度影响塑件去留方向，从而影响模具推出机构位置。在一般情况下，塑件的最小脱模斜度见表2-3。常见塑件脱模斜度的推荐值，见表2-4至表2-7。表2-3塑件最小脱模斜度最小脱模斜度项目一般情况特殊情况一般情况32脱模斜度不能太大时0.50.25突出部位肋54格子、孔54皮革纹64表2-4脱模斜度随塑件高度变化的线性尺寸值mm脱模斜度塑件高度0.5123455101520304050607080901001251501752002252500.0441
9、0.08820.13230.17640.26460.35280.44100.52920.61740.70560.79380.88201.10251.32301.54351.76401.98452.20500.08820.17460.26460.35280.52920.70560.88201.05841.23481.41121.58761.74602.20502.64603.08703.52803.96904.41000.17460.34920.52380.69841.04761.39681.74602.09522.44402.79363.14283.49204.36505.23806.1110
10、6.98407.87508.73000.26200.52410.78611.04801.57232.09642.62053.14463.66874.19284.71695.24106.55127.86159.171710.482011.792213.10250.34960.69931.04891.39862.09792.79723.49654.19584.89515.59446.29376.99308.741210.489512.237713.986015.734217.48250.43740.87491.31231.74982.62473.49964.37455.24946.12436.99
11、927.87418.749010.936213.123615.310717.498019.685221.8725第2章塑件结构工艺性69表2-5热固性塑性壁面的脱模斜度长度mm30斜角253030353540表2-6热固性塑件上孔的脱模斜度长度mm直径mm脱模斜度d410210101518183020405101010151518表2-7几种热塑性塑件的脱模斜度脱模斜度塑料名称塑件外表面塑件内表面尼龙（通用）尼龙（增强）聚乙烯氯化聚醚有机玻璃聚碳酸酯聚苯乙烯ABS204020502045254530503513513040120254020402545304535130503013013.塑件
12、的壁厚合理地确定塑件的壁厚是很重要的。塑件的壁厚首先决定于塑件的使用要求，即强度、结构、质量、电气性能、尺寸稳定性以及装配等各项要求。另外还应尽量使其各部壁厚均匀，避免太薄，否则会因引起收缩不均匀使塑件变形或产生气泡、凹陷等成形质量问题。塑件壁厚值一般在16mm范围内。而最常用的数值为23mm。大型塑件的壁厚值也有比6mm更大的，这都随塑料类型及塑件大小而定。表2-8为根据塑件外形尺寸推荐的一般热固性塑料制品壁厚。表2-9列出热塑性塑料制品的最小壁厚及常用壁厚推荐值。表2-8热固性塑料制品的壁厚推荐值mm塑件外形高度尺寸塑件材料小于5050100大于100粉状填料的酚醛塑料0.722.035.
13、06.5纤维状填料的酚醛塑料1.522.53.56.08.0氨基塑料1.01.323.04聚酯玻璃纤维填料的塑料1.022.43.24.8聚酯无机物填料的塑料1.023.24.84.870简明塑料模具设计手册表2-9热塑性塑料制品的最小壁厚及常用壁厚推荐值mm塑件材料最小壁厚小型塑件推荐壁厚中型塑件推荐壁厚大型塑件推荐壁厚尼龙0.450.761.52.43.2聚乙烯0.61.251.62.43.2续聚苯乙烯0.751.251.63.25.4改性聚苯乙烯0.751.251.63.25.4有机玻璃（372#）0.81.502.246.5硬聚氯乙烯1.21.601.83.25.8聚丙烯0.851.4
14、51.752.43.2氯化聚醚0.91.351.82.53.4聚碳酸酯0.951.802.334.5聚苯醚1.21.752.53.56.4醋酸纤维素0.71.251.93.24.8乙基纤维素0.91.251.62.43.2丙烯酸类0.70.92.43.06.0聚甲醛0.81.401.63.25.4聚砜0.951.802.334.5注：最小壁厚值可随成形条件而变。另外还必须指出，壁厚与流程有密切关系。所谓流程是指熔料从进料口起流向型腔各处的距离。经试验证明各种塑料在其常规工艺参数下，流程大小与塑件壁厚成比例关系。塑件壁厚越大，则最大流程越长。可利用表2-10或图2-2进行核对塑件成形的可能性。如
15、果不能满足线图或关系式者，则需增大壁厚或增设进料口数量及改变进料口位置，以缩短流程来满足成形要求。表2-10壁厚t与流程L关系式mm塑料品种t-L关系式流动性好（如聚乙烯、尼龙等）t=0.50.6100L+流动性中等（如有机玻璃、聚甲醛等）t=0.80.7100L+流动性差（如聚碳酸酯、聚砜等）t=1.20.9100L+第2章塑件结构工艺性71图2-2壁厚与流程关系注：图为塑件壁厚2.5mm时，在常规成形条件下的t-L比例关系。表2-11为塑件壁厚的不合理设计及其合理的改进设计。表2-11塑件壁厚的设计比较合理设计不合理设计说明局部不可过厚，否则会产生缩陷或缩孔。热固性塑料则交联不完全，强度降
16、低如球类手柄，不应做成实体，应改为相对的两件薄壳结构，最后组成成为一体72简明塑料模具设计手册续表合理设计不合理设计说明如将金属制件改用塑料时，须注意将原来实体的结构改为薄壳结构，以保证成形后的外观质量若因制件要求，需要不同壁厚时，应逐渐过渡，不可突然加厚。而且厚度变化比不应大于1:2。可以增强肋代替厚壁部4.加强肋塑料的强度并不依其壁厚的增大而增大。反之，由于壁厚增大而导致收缩时产生内应力，反而降低其强度。塑料制件的强度以刚度为主，应采取薄壁的网格组合结构。在薄壁的基础上，在相应的部位设置加强肋，用以提高其截面的惯性矩。由于加强肋与本体作垂直相贯，其衔接处的厚度增大，以致该处收缩凹陷，影响强度及外观。加强肋的厚度，应小于与其相邻的本体的壁厚。如图2-3所示为推荐的加强肋截面尺寸。表2-12为设
