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1、普通高等教育“十二五”规划教材,杨永顺 主编,塑料成型工艺与模具设计,1,第五章 注射成型制品结构及工艺性,5.2塑件尺寸及其精度,5.4塑件的使用功能设计,5.3塑件的结构工艺性设计,5.1塑料制品的选材,2,3,（1）塑料的力学性能 如强度、刚度、弹性、韧性、弯曲性能、冲击性能以及对应力的敏感性等。 （2）塑料的物理性能 如对使用环境温度的适应性、光学特性及受阳光的影响、绝热与电气绝缘程度、精加工和外观的完满程度。 （3）塑料的化学性能 如对接触物（水、油、溶剂、药品）的耐蚀性、卫生程度以及使用上的安全性等。 （4）塑料的成型工艺性 如流动性、结晶性、热敏性等。 （5）对精度的影响 如收缩
2、率波动量及各向异性。,4,常用塑料的性能和用途见表5-1。 选择时应注意，首先要满足使用性能要求， 再考虑材料的经济性。 应特别强调，对于长期使用的制品来讲，应着重考虑其耐久性，并综合考虑成型性、生产效率和二次加工等其它费用。,5,6,塑件的总体尺寸主要取决于塑料的流动性。 在一定的设备和工艺条件下，流动性好的塑料可以成型较大尺寸的塑件，反之成型出的塑件尺寸就较小。 大而薄的塑件在塑料尚未充满型腔时已经固化，或勉强能充满，但前锋冷料已不能很好熔合而形成冷接缝，影响塑件的外观和结构强度。 塑件尺寸还受到注射机的注射量、锁模力和模板尺寸的限制。 从能源、模具制造成本和成型工艺性等条件出发，在能够满
3、足塑件使用要求的前提下，应尽量将塑件设计得紧凑一些。,7,1）保证制品的使用要求(几何尺寸、精度、物理力学性能等)； 2）力求选用成型性能好、价格低廉的塑料； 3）应力求使形状、结构简单，壁厚均匀（易成型）；,8,4）形状合理，有利于模具分型、排气、补缩和冷却； 5）避免明显的各向异性，以免制品翘曲变形； 6）技术要求尽量放低； 7）辅助工作量应尽量少(成型后最好不再机加工)。,9,图5-1 塑件的尺寸类型,10,a. 塑料的流动性越好，可成形大尺寸制品； b. 制品壁厚越厚，其成形尺寸制品越大； c. 注射机规格：注射量、合模力、成型面积、模具固定板尺寸。,11,在满足制品使用要求前提下，尽
4、量使结构紧凑，以减小外形尺寸，节省材料和能耗。,12,指获得的塑料件尺寸与产品图中尺寸的符合程度。,13,1）成型材料：塑料的收缩性、流动性、水分、挥发物含量、原料配置工艺、生产批量等； 2）工艺条件：成型温度、压力、时间收缩量 精度； 3）制件形状：形状、壁厚成型收缩；脱模斜度尺寸精度； 4）模具：制造精度、磨损程度、形状结构收缩的方向性； 5）成型后的时效变化：后收缩，存放不当将产生弯曲、扭曲等变形。,14,塑件的尺寸精度往往不高，应在保证使用要求的前提下，选用较低的精度等级。,15,1）工程塑料模塑件尺寸公差 表5-4 （GB/T144861993） 公差标注说明： 孔前冠以“+”号；
5、轴前冠以“”号； 中心取其半，冠以“”号。,16,2）公差的选择： 常用材料模塑件精度等级的选用 表5-3 （GB/T144861993） 1）配合尺寸精度高于非配合尺寸精度； 2）受收缩波动影响，小尺寸易达到高精度； 3）不同塑料，收缩率变化不同，尺寸稳定性不同； 4）未注公差的尺寸公差值为双向对称公差，标注时在数字前加号。,17,影响因素： 原料质量， 操作水平， 模腔表面质量。 制品Ra，要求模腔表面越光滑，制造难度越大。,18,选择方法： 一般模腔表面Ra要比塑件Ra低12级 或为制品的1/21/4。 主要考虑外观，一般为Ra0.021.25m。 表5-5 不同加工方法和不同材料所能达
6、到的塑件表面粗糙度（GB/T14234-1993）,19,概念：指塑件成型后的表观缺陷的存在程度。 表现形式：缺料、溢料、飞边、凹陷、气孔、熔接痕、银纹、斑纹、翘曲、收缩等。 影响因素：塑料原料的选择、成型工艺条件、模具总体设计等因素。 工艺要求：花纹的存在不能影响制品的脱模。,20,表面形态： （1）光洁的表面； （2）喷砂效果； （3）类似于木材、皮革、布和其它天然材料等花纹。 制作目的： 提高塑料制品的外观效果， 掩饰凹痕和流痕之类的表面缺陷。,21,22,一、注射成型制品的工艺性： 概念：制品的注射成型性能的好坏。 制品的工艺性好，则成型容易，工艺条件宽松，无工艺缺陷，模具结构简单，成
7、本较低。 二、影响工艺性的因素： 1. 形状结构； 2. 尺寸大小； 3. 尺寸精度； 4. 表面质量；,23,（1）制品壁厚t对成型工艺的影响： t材料消耗、冷却时间 成本 t太大凹陷、缩孔、气泡、夹心强度 t太小流动阻力，不易成型 。,24,（2）塑件厚度的选择依据： 1）制品的尺寸大小和结构特性。 2）制品所受冲击力的均匀分散程度和脱模斜度。 3）制品在使用、储存和装配过程中所需的强度。 4）最终尺寸稳定性和外观。 5）成型时的充模流动性。 6）脱模时制品强度、变形、硬化、脱模等情况。,25,（3）最小壁厚的选择方法： 热塑性塑料流动性好，最小壁厚可达0.25mm，但一般0. 60. 9
8、mm，常取24mm。 （4）要求： 同一塑件的壁厚应尽可能保持一致。,26,1. 设置脱模斜度的原因： 由于塑件冷却时产生收缩而包紧在型芯上； 由于粘附作用而紧贴在型腔内。 2. 脱模斜度的作用： 便于从塑件中抽出型芯或从型腔中脱出塑件； 防止脱模时塑件拉伤、擦毛，甚至变形。 3. 取值范围： 一般0. 51. 5 表5-9,27,1）在不妨碍塑件使用的前提下，。 2）塑料的强度越高或收缩率越大，冷却后对模具的包紧力越大，。 3）塑件的形状越复杂或壁厚越大，对模具的包紧力越大，。 4）塑件较高时，为减少对其精度的影响，而塑件高度小于23mm时，因脱模力小可不设计斜度。,28,4. 脱模斜度的选
9、择原则：,5）冷却收缩会使塑件尺寸变小，对凹模型腔的贴合力要小于对型芯的包紧力，故外表面斜度可比内表面斜度小些。 6）为使制品在脱模时留在型芯上，内表面外表面，反之亦然。 7）制品精度越高，越小。 8）制品上带有雕刻花纹或标记符号时也应带有足够的脱模斜度。,29,4. 脱模斜度的选择原则：,（1）作用： a. 增加塑件强度和刚度； b. 防止制品翘曲变形。 （2）加强筋形状,30,（3）设计原则 1）筋的方向应与物料的填充方向一致，否则将因筋的干扰而出现成型缺陷 2）多设计一些高度较低的筋代替较高的筋，以避免筋本身发生变形破坏。 3）两筋的中心距不小于2t，各条筋的排列相互错开，以防止塑件因收
10、缩而变形。 4）各筋厚度应尽量相同。以防熔体局部集中而引起缩孔和气泡。,31,5）筋的布局应合理，以减小变形和开裂。,图5-4 加强筋的布排,32,6）筋的宽度b不应大于制品壁厚，如图5-5a，否则制品的另一面会产生凹陷，如图5-5b。,图5-5 加强筋筋尺寸,33,7）筋的底部与制品间应圆弧过渡，以防因压力集中而破坏，但圆弧过大同样会造成凹陷。 8）保证筋的强度，不要在筋上安置任何零件。 （4）加强筋的典型结构： R=(1/8l/4)t， r = t/8； a=2o5o； b=(1/41)t， 当t2mm时，取b= t。,34,（1）原因 a. 某些结构不许有加强筋或加强筋效果不理想的情况；
11、 b. 塑件在较高温度下取出后，将发生较大变形，需设防变形结构。 （2）方法 a. 底面加强 b. 边缘加强 c. 平板加强 d. 侧壁加强 e.复合加强,35,36,a. 底面加强,图5-7 容器边缘的增强,37,b. 边缘加强,图5-8 平板加强,38,c. 平板加强,图5-9 侧壁的增强,39,d. 侧壁加强,图5-10 复合增强,40,e.复合加强,1.不合理的大平面支承 原因:不易做平（变形翘曲） 不易支撑（不平稳）,41,1）边框支撑 2）底脚支撑,2.常用支承,1.不合理的大平面支承 原因:不易做平（变形翘曲） 不易支撑（不平稳）,42,1）边框支撑 2）底脚支撑 c. 支撑面附
12、近有加强筋时，筋的顶部应低于支撑面0. 5mm以上。,1.常用支承,图5-12 加强筋的支承面,43,3. 支承与加强筋的关系,支撑面附近有加强筋时，筋的顶部应低于支撑面0. 5mm以上。,除了使用上要求采用尖角之外，其余转角处均应尽可能的采用圆角过渡。 （1）结构原因： 外角为尖角时，影响美观，造成壁厚不均而产生应力；,44,图5-14 R/t与应力集中系数,内角为尖角时，在转角处产生应力集中，影响制品强度。,（2）工艺原因： 尖角的存在将增加成型时熔体的流动阻力； 内尖角可能导致塑件在脱模过程中因成型内应力而产生开裂， 外尖角会造成模具的应力集中，易产生疲劳裂纹而失效。 （3）圆角大小：
13、内角R=0. 5t 外角R=1. 5t,45,（1）孔的类型 1） 通孔,46,图5-15a）通孔的成型方法 1定模板 2塑件 3定模型芯 4动模板,型芯碰穿方法： 特征：型芯一端固定，另一端与定模板在A处贴合。 要求：碰穿面贴合严密，以防飞边。,型芯插穿方法： 特征：型芯一端固定，另一端在合模 时插入定模板中固定。 特点：可以提高其强度和刚性； 不会产生飞边。 用途：细长型芯，受侧向力较大时。,（1）孔的类型 2） 不通孔,47,特征：只能用一端固定的型芯来成型。 特点：型芯的刚性较差，使孔深度受到限制。,图5-18盲孔深度h与直径d的关系 d/mm 1.5 1.55.0 5.010.0 h
14、/mm 2d 3d 4d,（1）孔的类型 3） 异形孔,48,特征： 孔的轴线与开模方向不一致或形状复杂的孔。 类型： 斜孔、弯孔、三通孔等。 设计要点： 使孔的形状满足一定要求，可采用拼合的型芯来成型，以避免侧向抽芯，简化模具结构。,图5-19异孔形及成型方法 1定模板 2动模板 3、7定模型芯 4动模型芯 5塑件 6镶块 8垫板,（2）孔对成型工艺的影响 1） 使熔体流动困难。 2） 孔的周围易产生熔接痕使强度降低。 3） 模具结构复杂。,49,（3）孔的设计原则 1）孔的设置不应削弱塑件的强度 a.不应使熔接痕降低塑件强度。,50,b.孔间距、孔端距应适当，使塑件有足够的强度。,对热固性
15、塑件，其数值如表5-10所示， 热塑性塑件可按所列数值的75确定，增强塑料宜取上限， 当孔径不同时，按小的孔径取值。,（3）孔的设计原则 1）孔的设置不应削弱塑件的强度 a.不应使熔接痕降低塑件强度。,51,b.孔间距、孔端距应适当，使塑件有足够的强度。,表5-10 热固性塑件孔间距、孔边距与孔径关系 (mm),（3）孔的设计原则 1）孔的设置不应削弱塑件的强度,52,图5-20 孔的边缘加强,c.受力孔的周围应设计一凸边或凸台来加强。,2）孔的形状应便于成型 a.圆柱型芯的加工和固定都比较方便，应尽量采用。 b.孔的轴线和开模方向一致时，其成型方法比较简单，斜孔、弯孔、三通孔等异型孔的成型比
16、较困难，通孔处于陡峭位置时成型也会较困难。,53,（3）孔的设计原则,3）孔的尺寸极限 如果成型孔的型芯过细或过长，塑件成型时会因熔体的高速冲击而弯曲，所以对孔的尺寸极限应加以限制。 热塑性塑件孔的极限尺寸见表5-11。,54,（3）孔的设计原则,表5-11 热塑性塑件孔的极限尺寸,（1）侧凹的设计 侧凹：侧向的凹凸结构。,55,设计要点： 1）可采用瓣合模式模具，但结构复杂，制造困难。 2）尽量应用较浅的侧凹以强制脱模，用于软塑料制品（如PE、PP等）,脱模条件。,图5-23 可强制脱模的浅侧凹 a) (A-B)/B0.05 b) (A-B)/C0.05,(A-B)/B0.05 （5-1） (A-B)/C0.05 （5-2）,（2）侧孔的设计 1）可采用侧向分型与抽芯机构，但模具结构复杂。
