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1、结构设计热塑性塑料部件设计 1 2 u壁厚均一的设计原则 u避免应力集中 u圆角 u加强刚度设计 u加强筋及其设计 u支柱 u孔 u塑料结构与机械运动 u制品的侧凸凹 u塑料制品中的嵌件 u脱模斜度 u塑料件的回收 u塑料制品的尺寸公差 壁厚的选择 3 u描述 壁厚过小时，流动阻力大，大型复杂的制品就难以充满型腔。制件壁厚的最小尺寸应当满足以下几个方面的要求： 具有足 够的强度和刚度；脱模时能经受脱模机构的冲击和震动；装配时能承受紧固力。 一般塑料加工厂都规定有最小壁厚值，因 塑料品种、牌号及制品大小的不同而有所差异。 壁厚过大不仅浪费原料，对热固性塑料成型加工来说，还增加了模压的时间，并且容
2、易造成固化不完全；而对热塑性塑料来说 ，则增加了冷却时间（根据经验推算，制品厚度增加一倍，冷却时间将增加四倍）。另外还会影响产品的质量，比如容易产生 气泡、缩孔、翘曲等缺陷。 确定合适的制品壁厚是制品设计的主要内容之一 壁厚的选择 4 u描述 （DDS推荐壁厚） 一般我们中控面板塑料件通用的料厚2.5mm, 以下是壁厚选择的参考，一般我们经常使用的abs pc/abs pc 这些材料选用厚度从 1.0mm4.00mm不等 根据产品大小功能而定，（一般产品越大，壁厚会相应厚一点）其他的参考附件。 壁厚均一的设计 原则 5 u描述 该原则主要是从工艺角度以及由工艺导致的质量方面的问题而提出来的。均
3、匀的壁厚可使制件在成型过程中 ，熔体流动性均衡，冷却均衡。壁薄部位在冷却收缩上的差异，会产生一定的收缩应力，内应力会导致制件 在短期之内或经过一个较长时期之后发生翘曲变形。 壁厚不均匀造成制 件翘曲变形 不均匀壁厚部位设置圆 孔，由于收缩不均匀， 难以成为正圆 壁厚均一的设计 原则 6 u壁厚不均匀时常用处理办法 厚薄交接处的平稳过度，当制件厚度不可避免需设计成不一致时，在厚薄交接处应逐渐过度，避免突变，厚 度比例变化在一合适的范围（一般不超过3:1） （a）为阶梯式过渡，应尽 力避免 （b）为锥形过渡，比较好 （c）圆弧过渡，是最好的 选择 壁厚均一的设计 原则 7 u厚壁减薄 厚壁部位减薄
4、，使厚壁趋于一致，壁厚差异大的制件可通过增设工艺孔，开槽或设置加强筋的方式，使厚壁 部位减薄，厚薄趋于一致。（参考下面图片） 厚壁减薄 壁厚均一的设计 原则 8 u开槽 u设置加强筋 避免应力集中 9 u描述 对制件上有孔洞，切口，拐角等几何不连续部位施加一定的力，在这个部位的断面上将产生远比给与的表现应力大得多的应 力，这个现象称为应力集中。（局部产生的很大应力对于表现应力之比为应力集中系数）。 u后果 塑料是对缺口和尖角之类比较敏感的材料，在应力作用下，这些部位会逐渐产生微细的裂纹，随后逐步扩展到大的裂纹，而 裂纹的不断延伸终将导致制件的损坏。 u建议 避免应力集中最直接最有效的方法就是在
5、拐角，棱边等轮廓过渡与厚薄交接处采用圆弧过渡。 如图（1），转角为直角，转角处的最大厚度是壁厚的1.4倍，这样就破坏了壁厚均一的原则 如图（2），只是将内角处理成圆角，转角处的最大厚度为壁厚的1.61.7倍同样不符合壁厚均一的原则 如图（3）， 内外都处理为圆角，确保壁厚均匀。圆角处理还可以避免应力集中，以及改善塑料成型时熔体 的流动性和成型性。 圆角 10 u描述 制品的两相交平面之间尽可能以圆弧过渡，避免因锐角而造成应力集中等弊病。 u圆角的作用 分散载荷，增强及充分发挥制品的机械强度。 改善塑料熔体的流动性，便于充满与脱模，消除壁部转折处的凹陷等缺陷。 便于模具的机械加工和热处理，从而提
6、高模具的使用寿命。 圆角 11 u圆角与壁厚的关系 根据不同的壁厚和圆角半径对应的应力集中系数，得出应力集中系数与半径R与壁厚T之比的关系（如下图） P施加的载荷， R圆角半径，T壁厚 图中曲线表明，半径R与壁厚T之比，即R/T在0.6以后，曲线趋于平缓，由此可知，内圆角之半径应至少为壁 厚的一半，按照DDS的建议，圆角为壁厚的0.50.75 加强刚度的设计 12 u描述 普通的平板制件，将其表面设计成波纹形，瓦楞形，拱形，球形等其刚性比同样重量的平板要高得多 加强筋 13 u描述 注塑件的筋是很有用的结构，它可以提高零件的刚度和强度，防止制件变形，为零件装配提供连接与定位。 节约塑料用量，减
7、轻重量，降低成本 可克服制品壁厚差带来的应力不均所造成的制品歪扭变形 便于塑料熔体的流动，在塑料制品本体某些壁部薄处为熔体的充满提供通道。 加强筋 14 u采用多筋条的方式 用高度较低，数量稍多的筋代替高度较高的单一加强筋，避免后筋底冷却收缩时产生表面凹陷（缩水痕迹） 加强筋 15 u筋的尺寸标准 我们的产品属于热塑性产品 热塑性塑料是指在特定的温度范围内,能反复加热软化和冷却变硬的塑料(如:ABS、PP、POM、PC、PS、PVC、PA、PMMA 等),它可以再回收利用 热固性塑料是指受热后成为不熔的物质,再次受热不再具有可塑性且不能再回收利用的塑料(如:酚醛树脂、环氧树脂、氨基树脂 、聚胺
8、酯、发泡聚苯乙烯等) A 制品壁厚 B 0.5A（肋的根部厚度） C高度（如果制品要求高增加肋的 条数） D 2B（间距，根部厚度的2倍） E-取值不能超过0.3（超过这个度 数出现缩水痕迹几率上涨），为了 防止筋的根部产生应力开裂，会在 根部倒圆角 F-筋的拔模角1.5-2 筋的设计 16 u筋的布置方向最好与熔料的充填方向一致 u位于制品内壁的凸台不要太靠近内壁，避免凸台局部熔体充填不足 支柱 17 u描述 提供连接和定位的功能 另外支柱高度一般不要超过支柱直径的两倍半 支柱的高度超过15.0mm的时候，为加强支柱的强度，可在支柱连上加强筋，做结构加强之用。 支柱 18 u支柱靠近外壁的基
9、本设计 提供连接和定位的功能 A= 壁厚 B= 圆孔的根部直径 C=0.8*A (根部孔壁厚度) D=0.98*B(加强筋的高度) E=1到2（拔模角度） F=0.13mm半径 （倒角） G=D H=0.8A(靠墙壁端筋的宽度) I=A/4（筋与墙壁的倒角） J=2B(圆孔的高度) K=J max or 0.3mm*J MIN(筋的宽度) L=0.8A（非靠墙壁端筋的宽度） 支柱 19 u支柱远离外壁的基本设计 提供连接和定位的功能 A= 壁厚 B= 圆孔的根部直径 C=0.8*A (根部孔壁厚度) D=2B(圆孔的高度) E=1到2（拔模角度） F=0.13mm半径 （倒角） G=0.95*
10、D MAX （加强筋高度） H=GMAX 0.3GMIN(加强筋宽度) I=0.8*A（筋的厚度） 孔 20 u描述 孔的形式很多，主要可分为圆形孔和非圆形孔两大类 u沉头 自攻螺纹孔，沉头螺钉孔的锥面孔，为防止孔表面破裂，锥面始端距表面应不小于0.5mm.而且沉头对于打螺丝有导向的作用， 防止“吱吱”声的产生。 孔 21 u孔的设计要点 孔与孔的中心距与边距一般应大于孔径（两种中的小孔）的2倍 ，最小应不小于3mm（DDS） 孔中心至边缘的距离为孔径的3倍，最小应不小于3mm（DDS） D-孔径 S 3=D (孔间距) S2=D（孔壁距） S1=2D(孔边距) t-壁厚 1 3 2 孔 22
11、 u盲孔成型 u图（a） 盲孔模塑的地步厚度最小为1/6的孔径，不 然会底部膨胀 u图（b） A-孔径 B=A,当A1.5mm C=B u图（c） 0.13mm 厚度（考虑塑模的灵活性） 孔 23 u通孔 通孔过长时改为阶梯孔或者盲孔 塑料结构与机械 运动 24 u塑料间产生“吱吱”声的原因 以塑料制件为例，塑料制件在装配及后续使用过程中的按压，震动等常常会由于制件表面的相互摩擦，制件表面的摩擦引起了 制件之间的粘滑运动，而这种粘滑现象正是“吱吱”声的罪魁祸首。 从本质上来看，粘滑现象是相对滑动物体之间的一种自激跳跃运动，纤维间相对低速滑移时，会发生时而保持不动（粘），纤维产 生变形或同向移动
12、：时而又相对快速滑移（滑），物体表面的动静摩擦系数差异过大，并且动摩擦系数随运动速度增加而降低的负 阻尼现象，导致物体在相对滑动中速度随时间呈现锯齿状的波动（图2），从而产生了扰人的“吱吱吱”的噪音。 简单来说就是降低制件之间的摩擦可以降低“吱吱” 声 塑料结构与机械 运动 25 u不同塑料的摩擦系数 我们一般运用到的 ABS & PC 材料摩擦系数都很高，所以一般我们产品产生噪音的risk也很高。 一些高分子材料天生就是自润滑的小能手，比如聚四氟乙烯（PTFE）、超高分量聚乙烯（UHMWPE）等，此类聚合物摩擦系 数很低，PTFE是目前摩擦系数最低的聚合物，其摩擦系数低至0.04。 降噪PC
13、/ABS亦可以从阻尼思路出发，通过添加具有阻尼特性的橡胶或嵌段共聚物等方式实现的降噪效果。 制品的侧凸凹 26 u描述 制品侧壁上局部的凸出或凹陷部分称为侧凸凹。 u侧凸凹制品成型中的不利点 （1）模具结构复杂，需采用对开式型腔，伸缩式型芯，侧向轴芯等结构。 （2）模具制造费用加大，制造周期加长。 （3）制品模塑周期加长，生产成本增加。 （4）模具分型面缝隙溢料机会增多，制品的飞边大。 制品的侧凸凹 27 u侧凹凸的设计与成型方法 制品形状成型准则：各部分都能顺利地，简单地从塑模中取出来，力求避免带有侧轴芯机构成型的侧凸凹形状。 制品的侧凸凹 28 u消除制品侧凹凸 u采用拼合及活动型芯成型侧
14、凹凸 塑料制品中的嵌 件 29 u描述 塑料成型过程中所埋入的或成型后压入的螺栓，接线柱等金属或其它材质零件，统称为塑料制品的嵌件。嵌件可增加制品局部 的强度，硬度，耐磨性，导电性等，或者是增加制品尺寸及形状的稳定性，或者是降低塑料的消耗。嵌件的材料有金属玻璃、 木材和已成型的塑料等，其小金届嵌件用得最为普遍。 镶件是组成模具的零件；嵌件是放在模具里的金属或是其它材质的产品，最终于模具生产出来的产品结合在一起 镶件嵌件 塑料制品中的嵌 件 30 u金属嵌件设计的基本原则 为便于在模具中安放与定位，嵌件安放在模具中的部分应设计成圆柱形,因为模具加工圆孔最容易。 嵌件至少要嵌入模穴0.41mm 嵌
15、件嵌入到模穴后至少要保留1/6嵌件直径的厚度。 嵌件不能有尖角，避免应力集中引起的破坏，尽可能采用圆形或对称形状的嵌件，保证收缩均匀。 嵌件部分应该预加热在molding之前。 脱模斜度 31 u描述 为便于脱模，塑料制品壁在出模方向上应具有倾斜角度 u脱模斜度确定要点 制品精度要求越高，脱模斜度应越小 ，一般我们的产品13 尺寸大的制品，应采用较小的脱模斜度。 制品形状复杂不易脱模的，应选用较大的斜度。 制品收缩率大，斜度也应加大 增强塑料宜选大斜度，含有自润滑剂的塑料可用小斜度。 制品壁厚大，斜度也应大 一般情况下脱模斜度，可不受制品公差带的限制，高精度塑料制品的脱模斜度则应当在公差带内。 塑料件的回收 32 u雕刻材料属性在零件上 塑料件上应当留有适当的空隙引用适当的符号表明所用材料属性以便辨识以及回收利用时的区分。一些参考标记见附件 塑料件的回收 33 u雕刻属性 雕刻的字符高度建议是0.1mm，通常是没有拔模需求的，或者选择1的拔模角度。 u其他 或者可以选择以下陷下去的方式 塑料制品尺寸公 差 34 u尺寸精度的组成及影响因素 制品尺寸误差构成： a=b +c +d +e 式中 a-制品总的成型误差 b-塑料
