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1、,第二章 塑料制件的设计,塑料制件设计视塑料成型方法和塑料品种性能不同而有所差异，本章主要讨论塑料制件中产量最大的压制、注射、压注成型塑件的设计，对压缩空气、真空、中定成型制品的设计及挤出制品的设计将在相应的章节中介绍。,第二章 塑料制件的设计,在设计塑件时必须考虑以下几方面的因素： (1) 塑料的物理机械性能。 (2) 塑料的成型工艺性。 (3) 塑料形状应有利于充模流动、排气、补缩，同时能适应高效冷却硬化(热塑性塑料制品)或快速受热固化(热固性塑料制品)。 (4) 塑件在成型后收缩情况及各向收缩率差异。 (5) 模具的总体结构，特别是抽芯与脱出塑件的复杂程度。 (6) 模具零件的形状及其制
2、造工艺。,塑料性能特点,模具性能特点,第二章 塑料制件的设计,塑料制件设计原则： 在保证使用要求的前提下尽量选用价格低廉和成型性能较好的塑料。 力求结构简单、壁厚均匀、成型方便，利于模具分型、排气、补缩和冷却。 塑件结构应能使其模具的总体结构尽可能简化，避免模具侧抽芯和简化脱模机构。 塑件成型以后尽量不再进行机械加工。,塑料制件的选材方法： 通过塑料的特性表进行选择和比较。选出要求的材料后，再判断所选的材料是否满足制品的使用条件，最好是通过试样做试验。然后按试验所形成的设想来制作原形模具，再通过原型模具生产的试验制品来确认目标值，这样会使塑料材料的选择更为准确。,第二章 塑料制件的设计,塑件设
3、计的主要内容： 尺寸和精度 表面光洁度 形状 斜度 壁厚 加强筋 支承面 圆角 孔 螺纹 嵌件 标志、符号、文字 塑件美术造型设计,第二章 塑料制件的设计,一、尺寸和精度,塑件的尺寸 ,指塑件的总体尺寸,塑件的尺寸受下面两个因素影响：,塑料的流动性（大而薄的塑件充模困难）,设备的工作能力（注射量、锁模力、工作台面）,塑件的尺寸精度是指所获得的塑件尺寸与产品图中尺寸的符合程度，即所获塑件尺寸的准确度。,影响塑件尺寸精度的因素:,塑件成型后的时效变化,塑料收缩率的波动以及成型时工艺条件的变化,模具的制造精度、磨损程度和安装误差,对小尺寸制品：影响制品尺寸精度的主要因素是模具的制造精度； 对大尺寸制
4、品：影响制品尺寸精度的主要因素是塑料的成型收缩率。,第二章 塑料制件的设计,几点注意： 模塑件公差代号为MT(见表2-0-1)，MT1级精度最高。 塑件精度的确定应该合理，尽可能选用低精度等级。 塑件尺寸的A类和B类,第二章 塑料制件的设计,1、2级精度要求较高，目前一般不采用。表2-0-2中只列出公差值、而具体的上下偏差可根据制件的配合性质进行分配。对于受模具活动部分影响较大的尺寸，例如压制件的高度尺寸，受水平分型面溢边厚薄影响，其公差值取表中值再加上附加值。2级精度的附加值为0.05毫米，35级精度的附加值为0.1毫米，68级精度的附加值为0.2毫米。 对孔类尺寸可以表中数值冠以(+)号，
5、对于轴类尺寸可取表中数值冠以()号，对于小心距尺寸可取表中数值之半冠以()号。 一般配合部分尺寸精度高于非配合部分尺寸精度。 模具尺寸精度比塑件尺寸精度高23级。 具体做法：将表2-0-1和表2-0-2结合起来使用，先查表2，根据模塑件的材料品种及用要求选定塑件的尺寸精度等级，再从表1中查取塑件尺寸公差。然后根据需要进行上、下偏差分配。,第二章 塑料制件的设计,二、表面光洁度,一般模具表面光洁度要比塑件的要求高 1 级,对于透明制品型腔和型芯粗糙度一致。非透明制品的隐蔽面可取较大粗糙度，即型芯表面相对型腔表面略为粗糙。,第二章 塑料制件的设计,三、形状 塑件的内外表面形状应设计得易于模塑，即在
6、开模取出塑件时，尽可能不采用复杂的瓣合分型与侧抽，为此塑件要尽量地避免旁侧凹陷部分。侧抽芯或瓣合(可拆式)阴模与阳模不但提高了模具制造成本，降低了生产效率，而且还会在分型面上留下毛边，增加后加工的困难。通常，只要适当改变塑料制件的结构，即能改变这种情况，使模具结构大大简化。图2-0-1至图2-0-6所示为几个典型例子。,第二章 塑料制件的设计,图2-0-1 带侧孔容器改变侧凹,侧孔,侧凹,第二章 塑料制件的设计,第二章 塑料制件的设计,图2-0-2 喷雾器喷头长孔改变侧凹,图2-0-3 内侧凹改进,第二章 塑料制件的设计,图2-0-5 避免杯把侧向分型或抽芯,图2-0-4 采用直纹滚花避免侧凹
7、,第二章 塑料制件的设计,图2-0-6 改变制件形状避免侧孔抽侧型芯,改成有台阶的侧壁,增加脱模斜度,第二章 塑料制件的设计,图2-0-7 可强制脱出的浅侧凹,当塑件的内外侧凹陷在合理范围之内，同时成型塑件的塑料为聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛这类仍带有足够弹性的塑料时，模具可采取强制脱模，同时还要重视将凹凸起伏处设计为圆角或斜面过渡结构。但多数情况下塑件侧凹不能强制脱出，必须采用其它结构的模具。,第二章 塑料制件的设计,可强制脱出的浅侧凹和浅侧凸,第二章 塑料制件的设计,四、斜度 为了便于塑件脱模，防止脱模时擦伤塑件，必须在塑件内外表面脱模方向上留有足够的斜度，在模具上称为脱模斜度。,脱模斜度取决于
8、一般取斜度值为11.5，最小0.5 。塑件上的凸起或加强筋单边应有45 的斜度。有时，为了在开模时让塑件留在凹模内或型芯上，有意将该边斜度减小。,影响脱模斜度因素：塑件的形状、壁厚、摩擦系数及塑料的收缩率。,第二章 塑料制件的设计,第二章 塑料制件的设计,脱模斜度方向,内形以小端为基准，斜度由扩大方向取得,外形以大端为基准，斜度由缩小方向取得,脱模斜度设计要点：,塑件精度高，采用较小脱模斜度,尺寸高的塑件，采用较小脱模斜度,塑件形状复杂不易脱模，选用较大斜度,收缩率大，斜度加大,增强塑料采用较大的脱模斜度,含润滑剂的塑料采用较小脱模斜度,从留模方位考虑: 留在型芯，内表面脱模斜度外表面 留在型
9、腔，外表面脱模斜度内表面,第二章 塑料制件的设计,五、壁厚,壁厚过小,壁厚过大,强度及刚度不足，塑料流动困难,原料浪费，冷却时间长，内部易产生气泡、外部易产生凹陷等缺陷,塑件壁厚设计原则：,厚薄适中 均匀壁厚,满足成型时熔体充模所需的壁厚,保证贮存、搬运过程中强度所需的壁厚,制品连接紧固处、嵌件埋入处等具有足够的厚度,能承受推出机构等的冲击和振动,满足塑件结构和使用性能要求下取小壁厚,无法避免壁厚不均时，可做成倾斜状使壁厚逐渐过渡,第二章 塑料制件的设计,热固性塑料的小型塑件，壁厚取2.51.6毫米，大型塑件3.28毫米。布基酚醛等流动性差的塑料应取较大值，但一般不宜大于10毫米。 脆性塑件壁
10、厚应不小于3.2毫米。热塑性塑料易于成型薄壁制件，壁厚能达到0.25毫米，但一般不宜小于0.600.9毫米，常选取24毫米。,第二章 塑料制件的设计,同一个塑料零件的壁厚应尽可能一致，否则会因冷却或固化速度不同产生附加内应力。热塑性塑料会在壁厚处产生缩孔；热固性塑料发生翘曲变形。,图2-0-10 手柄壁厚改善,第二章 塑料制件的设计,图2-0-11 塑料轴承壁厚改善,图2-0-12 塑件底厚改善,第二章 塑料制件的设计,图2-0-14 带嵌件侧壁厚度改善,图2-0-13 塑件圆柱部分壁厚改善,第二章 塑料制件的设计,六、加强筋与其它防止变形的结构设计,加强筋的作用：不增加壁厚的情况下，增加制品
11、强度，防止和避免制品变形翅曲；降低塑件的充模阻力。,(a) 易产生缩孔和凹痕，且易发生翘曲。(b) 为采用加强筋改善壁厚。,大型平面上纵横布置的加强筋能增加塑件的刚性，沿着塑料流向的加强筋，还能降低塑料的充模阻力。图2-0-16 为采用加强筋防止翘曲。,第二章 塑料制件的设计,加强筋的典型形状、尺寸：,厚度小于塑件壁厚，若加强筋设计得过厚，则在其对应的壁上产生凹陷。 壁厚为t，加强筋高度L=(1 3)t，筋条宽A=(1/42/3)t，筋根过渡圆角R= (1/81/4)t，收缩角=2 5，筋端部圆角 r=（1/8 1/4)t，当t2 mm，取A=t。 加强筋必须有足够的斜度，筋的底部应呈圆弧过渡
12、。加强筋以设计得矮一些多一些为好。加强筋之间中心距应大于塑件厚度.。,第二章 塑料制件的设计,加强筋的设计要点：,加强筋的底部与壁连接应圆弧过渡，以防外力作用时，产生应力集中而被破坏。,平板类零件加强筋方向与料流方向平行,加强筋厚度小于壁厚,筋的方向不能防碍塑料收缩,第二章 塑料制件的设计,应避免或减少塑料局部集中，否则会产生缩孔、气泡。,薄壳状的制件可制作成球面或拱面，可有效增加刚性和减少变形。,图2-0-19 容器底和盖的增强,第二章 塑料制件的设计,容器边缘的增强 (薄壁容器边缘是强度、刚性最薄弱处，容易变形、开裂),第二章 塑料制件的设计,矩形薄壁容器若采用软塑料，侧壁容易出现内凹变形
13、，如果事先把制件侧壁设计成稍许外凸，使变形后正好平直(b)，这是理想情况，难以实现；也可将制品各边均设计成向外凸出的弧形，使变形不易看出(c)。,第二章 塑料制件的设计,七、支承面,若以塑件的整个底面作主承面，塑件稍许翘曲或变形就会使底面不平，影响支撑效果。,图2-0-22 用底脚或凸边作支承面,图2-0-23 加强筋与支承面,若加强筋凸出支承面，会影响摆放的稳定性。,第二章 塑料制件的设计,紧固用的凸耳或台阶应有足够的强度以承受紧固时的作用力，应避免台阶突然过渡和尺寸过小，a图是错误的，b图塑件利用凸边支承，凸耳用加强筋增强是正确的。,图2-0-24 塑件紧固用凸耳,第二章 塑料制件的设计,
14、八、圆角 塑件除了使用上要求采用尖角之处外，其余所有转角处均应尽可能采用圆角或圆弧过渡。,圆角的作用：,图 2-0-25,从图中可以看出理想的内圆角半径应有壁厚的1/4以上。,圆角可避免应力集中，提高制件强度,制件尖角处易产生应力集中，在受力或受冲击振动，甚至在脱模时由于内应力发生破裂，特别是制件的内圆角。一般采用R0.5mm的圆角就可使强度大大提高。,第二章 塑料制件的设计,圆角可有利于充模和脱模,图2-0-26 制件圆角改善充模阻力,图中所示的酚醛塑料压制塑件，a图中塑件的尖角妨碍了酚醛塑料的流动，在28.156.3MPa模塑压力下成型制品未能全部充满。b图采用了足够的斜度和圆角，在相同模
15、塑条件下，由于正确的轮廓线改善了塑料的流动状态，从而制得完整的塑件。,圆角有利于模具制造，提高模具强度,圆角增加了制件的美观,第二章 塑料制件的设计,圆角的确定：,内壁圆角半径应为壁厚的一半,外壁圆角半径可为壁厚的1.5倍,一般圆角半径不应小于0.5mm,壁厚不等的两壁转角可按平均壁厚确定内、外圆角半径,理想的内圆角半径应为壁厚的1/4以上,第二章 塑料制件的设计,九、孔的设计 塑件上常见的孔有通孔、盲孔、形状复杂的孔、螺纹孔等。这些孔均应设置在不易削弱塑件强度的地方。在孔之间和孔与边壁之间均应留有足够的距离。孔的直径和孔与边壁最小厚度之间的关系如表2-0-4所列。,孔间距或孔边距过小时的改进,第二章 塑料制件的设计,孔与孔的边缘，或孔边与制品外边缘之间距离不小于孔径。,常见孔的设计要求：,紧固用的孔和其它受力的孔，应设凸台予以加强。,图2-0-27 孔边缘的加强,第二章 塑料制件的设计,通孔的成型：,(a)为一端固定的型芯成型，用于较浅的孔成型。 (b)为对接型芯，用于较深的通孔成型，这种方法容易使上下孔出现偏心。 (c)为一端固定，一端导向支撑，这种方法使型芯有较好的强度和刚度，又能保证同轴度，常用，但导向部分周围由于磨损易产生圆周纵向溢料B。,第二章 塑料制件的设计,通孔的成型：,型芯无论用何种固定方法，孔的深度均不能太大，否则型芯会弯曲。压
