《材料成形工艺 第2版 教学课件 ppt 作者 夏巨諶 张启勋 主编 第十五章 塑料制品的设计原则》由会员分享，可在线阅读，更多相关《材料成形工艺 第2版 教学课件 ppt 作者 夏巨諶 张启勋 主编 第十五章 塑料制品的设计原则（60页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、材料成形工艺,第十五章 塑料制品的设计原则,第一节 制品的材料和几何形状 第二节 螺纹与齿轮的设计 第三节 金属嵌件的设计 第四节 制品尺寸精度与表面粗糙度,第一节 制品的材料和几何形状,一、制品的选材 二、成型工艺对制品几何形状的要求 三、分型面的确定,一、制品的选材,(1)塑料制品的选材应考虑的几个方面 (2)聚丙烯(PP)和高密度聚乙烯(HDPE)的使用特性和选择原则 聚丙烯(PP)比高密度聚乙烯(HDPE)有许多更优越的性能，PP的光泽性好，外观漂亮，由于收缩率较HDPE小，制品细小部位的清晰度好，表面可制成皮革图案，如注射器和其他医疗器具、吹塑容器等均可选择PP。,(1)塑料制品的选
2、材应考虑的几个方面,1)塑料的力学性能，如强度、刚性、韧性、弹性、弯曲性能、冲击性能以及对应力的敏感性。 2)塑料的物理性能，如对使用环境温度变化的适应性、光学特性、绝热或电气绝缘的程度、精加工和外观的圆满程度等。 3)塑料的化学性能，如对接触物(水、溶剂、油、药品)的耐性、卫生程度以及使用上的安全性等。 4)必要的精度，如收缩率的大小及各向收缩率的差异。 5)成型工艺性，如塑料的流动性、结晶性、热敏性等。,表15-1 常用塑料特性一览表,(1)塑料制品的选材应考虑的几个方面,二、成型工艺对制品几何形状的要求,1.脱模斜度 2.制品壁厚 3.加强肋 4.圆角 5.孔 6.支承面 7.标志及花纹
3、,1.脱模斜度,1)在满足制品尺寸公差要求的前提下，脱模斜度可取得大一些，这样有利于脱模。 2)在塑料收缩率大的情况下应选用较大的脱模斜度。 3)当制品壁厚较厚时，因成型时制品的收缩量大，故也应选用较大的脱模斜度。 4)对于较高、较大的制品，应选用较小的脱模斜度。 5)对于高精度的制品，应选用较小的脱模斜度。 6)只是在制品高度很小时才允许不设计脱模斜度。 7)如果要求脱模后制品保持在型芯一边，可有意将制品内表面的脱模斜度设计得比外表面的小。,1.脱模斜度,8)如图15-1所示，斜度的方向一般是以内孔小端为基准由扩大方向取得；外形以大端为基准，斜度由缩小方向取得。,1.脱模斜度,表15-2 各
4、种塑料的脱模斜度,图15-1 脱模斜 度的基准,1.脱模斜度,2.制品壁厚,表15-3 热塑性塑料制品的壁厚推荐值(单位：mm),2.制品壁厚,表15-4 热固性塑料制品最小壁厚推荐值(单位：mm),3.加强肋,图15-2 加强肋的形状和尺寸,3.加强肋,图15-3 加强肋的交错分布 a)不合理 b)合理,3.加强肋,图15-4 大面积制品上的加强肋 a)普通制品 b)带楞沟的制品 1楞沟 2流纹,4.圆角,为了避免应力集中，提高塑料制品的强度，改善熔体的流动情况和便于脱模，在制品各内外表面的连接处均应采用过渡圆弧。制品上的圆角对于模具制造、提高模具的强度也是必要的。在无特殊要求时，制品的各连
5、接处均应有半径不小于0.5mm的圆角。如图15-5所示，一般外圆弧半径应是壁厚的1.5倍，内圆角半径应是壁厚0.5倍。,图15-5 圆角半径的大小,4.圆角,5.孔,图15-6 孔间距与孔边距,5.孔,表15-5 不同孔径所对应的孔间(边)距值(单位：mm),图15-7 孔的加强肋,5.孔,图15-8 用对接型 芯成型的孔,5.孔,图15-9 复杂孔的成型方法 a)、b)、c)塑件形状 a)、b)、c)成型方法,5.孔,图15-10 侧孔和侧凹的改进 a)改进前 b)改进后,6.支承面,图15-11 两种可强制脱 模的浅侧凹槽,6.支承面,图15-12 塑料制品的支承面 a)整个底面(不合理)
6、 b)边框凸起(合理) c)底脚(合理),7.标志及花纹,图15-13 凸起的标志 设在凹坑内,三、分型面的确定,1.分型面的形状和方位 2.分型面位置的选择原则,1.分型面的形状和方位,图15-14 分型面的各种形状 a)与开模方向垂直的分型面 b)斜分型面 c)阶梯分型面 d)曲面分型面,1.分型面的形状和方位,图15-15 避免侧凹的分型面方位 a)不合理 b)合理 c)制品,2.分型面位置的选择原则,1)分型面必须开设在制品断面轮廓最大的部位才能使制品顺利地脱模。 2)因为分型面不可避免地要在制品上留下痕迹，所以分型面最好不选在制品光滑的外表面或带圆弧的转角处，如图15-16所示，图不
7、合理，而图15-16b是合理的。 3)在注射成型时因推件机构一般设置在动模一侧，故分型面应尽量选在能使制品留在动模内。 4)对于同轴度要求高的制品(如双连齿轮)等，在选择分型面时最好把要求同轴的部分放在分型面的同一侧。,2.分型面位置的选择原则,5)一般侧向分型抽芯机构的侧向抽拔距离都较小，故选择分型面时应将抽芯或分型距离长的一边放在动、定模开模的方向上，而将短的一边作为侧向分型抽芯，如图15-18所示。 6)因侧向合模锁紧力较小，故对于投影面积较大的大型制品，应将投影面积大的分型面放在动、定模的合模主平面上，而将投影面积较小的分型面作为侧向分型面。 7)当分型面作为主要排气面时，应将分型面设
8、计在料流的末端，以利于排气，如图15-19所示。,图15-16 分型面位置对制品外观的影响 a)不合理 b)合理,2.分型面位置的选择原则,图15-17 保证制品留在动模的分型面位置,2.分型面位置的选择原则,图15-18 侧向抽芯的选择 a)不合理 b)合理 1动模 2定模,2.分型面位置的选择原则,图15-19 分型面在料流的末端 a)合理 b)不合理,2.分型面位置的选择原则,第二节 螺纹与齿轮的设计,一、塑料螺纹设计 二、塑料齿轮设计,一、塑料螺纹设计,表15-6 塑料螺纹的选用范围,一、塑料螺纹设计,图15-20 塑料螺孔的形状 a)不合理 b)合理,一、塑料螺纹设计,图15-21
9、塑料螺纹的形状 a)不合理 b)合理,一、塑料螺纹设计,表15-7 塑料螺纹始末部分的尺寸,二、塑料齿轮设计,塑料齿轮目前主要用于精度和强度不太高的传动机构。用作齿轮的塑料有尼龙、聚碳酸酯、聚甲醛、聚砜等。为了使塑料齿轮适应注射成型工艺，齿轮的轮缘、辐板和轮毂应有一定的厚度，如图15-22所示，齿轮各部分尺寸应有如下关系： 1)最小轮缘宽度h1应为齿轮高h的3倍。 2)辐板厚度H1应不大于轮缘厚度H。 3)轮毂厚度H2应不小于轮缘厚度H。 4)最小轮毂外径D1应为轴孔直径D的1.53倍。 5)轮毂长(厚)度H2应相当于轴径D。,二、塑料齿轮设计,图15-22 齿轮各部分尺寸,为了减小尖角处的应
10、力集中及齿轮在成型时内部应力的影响，应尽量避免截面的突然变化，尽可能加大圆角及过渡圆弧的半径。为了避免装配时产生内应力，轴与孔的配合应尽可能不采用过盈配合，而采用过渡配合。图15-23为轴与孔采用过渡配合的两种形式。其中，采用月形孔配合(见图15-23a)比采用销孔固定形式(见图15-23b)好。 对于薄型齿轮，因厚度不均会引起歪斜，故采用无轮毂无轮缘的齿轮效果较好。若在辐板上开孔，则因孔在成型时很少向中心收缩，故会使齿轮歪斜。此时若将图15-24a所示的开孔形式改为图15-24b所示的薄肋形式，则能保证轮缘向中心收缩。由于塑料不同收缩率也不同，故一般采用收缩率相同的塑料锥齿相互啮合。,二、塑
11、料齿轮设计,图15-23 塑料齿轮的固定形式,二、塑料齿轮设计,图15-24 塑料齿轮辐板的形式 a)不合理 b)合理,二、塑料齿轮设计,第三节 金属嵌件的设计,一、金属嵌件的形式与固定方式 二、金属嵌件的设计原则,一、金属嵌件的形式与固定方式,图15-25 几种常见的金属嵌件,一、金属嵌件的形式与固定方式,图15-26 金属嵌件在制品内的固定方式,二、金属嵌件的设计原则,1)嵌件应尽可能采用圆形或对称形状，这样可以保证收缩均匀。 2)嵌件周围的壁厚应足够大。 3)金属嵌件嵌入部分的周边应有倒角，以减少周围塑料冷却时产生的应力集中。 4)模具内的金属嵌件在塑料成型过程中受到高压熔体流的冲击，可
12、能发生位移或变形，同时塑料还可能挤入嵌件上预留孔或螺纹线中，影响嵌件使用，因此嵌件必须可靠定位。 5)嵌件自由伸出长度不宜超过其定位部分直径的2倍，否则应在模具上设置支柱，以免嵌件弯曲。,二、金属嵌件的设计原则,6)成型带嵌件的塑料制品会降低生产效率，且生产不易自动化，因此在设计塑料制品时此类嵌件就应尽可能不用。,表15-8 金属嵌件周围的最小壁厚,二、金属嵌件的设计原则,图15-27 圆柱形嵌件在模内的固定方式,二、金属嵌件的设计原则,图15-28 圆环形嵌件在 模内的固定方式,二、金属嵌件的设计原则,第四节 制品尺寸精度与表面粗糙度,一、影响制品尺寸精度的因素 二、制品尺寸精度和公差的确定
13、 三、制品表面粗糙度的确定,一、影响制品尺寸精度的因素,1)模具成型部件的制造误差dz。 2)模具成型部件的表面磨损带来误差dc。 3)由塑料收缩率波动所引起的塑料制品的尺寸误差ds。 4)模具活动成型部件的配合间隙变化引起的误差dj。 5)模具成型部件的安装误差da。,一、影响制品尺寸精度的因素,表15-9 塑料制品尺寸误差的主要原因,图15-29 塑料罩壳 a)由模具直接决定的尺寸 b)不由模具直接决定的尺寸,一、影响制品尺寸精度的因素,二、制品尺寸精度和公差的确定,表15-10 塑料制品尺寸精度等级选用表,二、制品尺寸精度和公差的确定,表15-11 塑料制品的尺寸公差数值表,三、制品表面粗糙度的确定,塑料制品的表面粗糙度，除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤、波纹等疵点外，主要由模具的表面粗糙度决定。一般模具的表面粗糙度应比塑料制品的表面粗糙度值低一级。为了降低模具成型表面的粗糙度，制造时需精心地打磨和抛光，会导致模具加工成本提高，因此对模具成型表面粗糙度的要求，应以刚刚能满足需要为好。对透明的塑料制品要求型腔与型芯的表面粗糙度相同。对于不透明的塑料制品，模具型芯的成型表面并不影响制品的外观，仅仅影响制品的脱模性能，因此在不影响使用要求的前提下，型芯的表面粗糙度的级别可比型腔的表面粗糙度高12级。,
