塑料制品设计.doc

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1、塑料制品FJUT第1讲1、塑料制品的新成型方法与新材料改善普通成型的缺陷。答:气体辅助注射成型、水辅成型技术、注射压制成型技术、热流道技术、低压注射成型、可熔芯技术的注射成型。 常规塑料制品成型方法容易出现精度低、内应力大、翘曲变形、表面凹陷、内部缩孔、外观档次低、光泽差等各种缺陷。2、设计塑料产品要求既要考虑使用者(在功能上、在使用操作上、在外型上、材料应用与加工方法上),又要考虑企业(将来性、技术性、领先性、销售可能性、经济性);新制品产生的方式有(再设计、组合、创新)。3、塑料制品设计的特点是:必须材料考虑物性, 尤其是环境变化对物性影响及在长时间负载下对产品影响。第2讲1、塑料制品开发

2、包括:答:市场需求分析,产品造型设计,模具方案设计和模具结构设计,模具工程分析,模具制造装配,制品生产,产品检验2、串行工程与并行工程优缺点答:优点:(1)、制品开发的各个环节可及时接受其他环节的分析和反馈,并立即进行修改,提高了设计质量和可靠性。(2)、充分利用了各个环节的时域交叉性,几个环节同时进行,大大缩短了模具产品的开发周期性。(3)、不构成修改的大循环,降低了总的开发成本。缺点:(1)整个开发过程信息单向流动,下游结果不能及时反馈给上游进行评价和修改;(2)制品设计和模具设计脱节,制品设计的质量靠最终生产来检验,往往要多次修模,不易控制各环节质量;(3)、各阶段按顺序进行导致产品开发

3、周期长。3、逆向工程答:现在采用三坐标测量机,将模拟信息转化为数字化的模型,这种通过样件开发产品的过程称为逆向工程4、快速原型(不考)5、设计塑料制品应考虑塑料材料的如下性能:材料的使用性能、材料的成型性能、材料的经济性6、塑料材料的加工性1)评定塑料可模性的目的: 确定加工条件; 评定物料成型各种制品可能性;试制新的塑料品种和改性。2)评定方法:一般用能生产合格制品的速率和难易度来评价。测定成型速率最好的办法是测定最短注射周期;测定成型难易程度是确立完成充模的温度和压力的综合工艺窗口,最直观的办法是绘制成型图。第3讲掌握分析塑料制品力学状态,简支梁与柱体的力学计算第4讲1、塑料制品的尺寸为满

4、足装配和使用,必须确定恰当的尺寸精度和形位精度,使制品具有互换性,既满足要求又能尽量降低成本。2、塑件精度取决于原料、模具、设备、工艺和环境条件。 3、国内外塑料件尺寸标准的特点俄罗斯:公差表包含了尺寸分段、精度等级、配合座别和上下偏差;也有基孔制、基轴制。德国:只有公差值,没有配合,也没有上下偏差。美国:每种塑料分为精密、标准和粗糙三个精度等级,三个尺寸段06英寸、612及大于12。我国标准的尺寸范围从01000,分28个尺寸段,其中0500分25段。该标准参照了德国标准DIN16901-1982,但有差异4、塑件表面粗糙度跟哪些有关。答:由模具型腔表面粗糙度和所成型塑料的品种和成型加工方法

5、决定第5讲1、设计塑料制品必须考虑模具的限制,以保证制品的成型、防止产生缺陷,并简化模具结构,降低成本,提高生产效率。 2、模具工程师对塑件结构分析(工艺性)应考虑:(1)注塑工艺对胶件结构的要求;(2)模具对胶件结构的要求;(3)产品装配对胶件结构的要求;(4)表面要求。 3、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、侧向抽芯等结构。(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,制品的飞边多因此塑件应尽量避免侧面凸凹;若结构要求一定要抽芯,应尽量使抽芯机构简单。4、制品成型后冷却收缩而

6、包紧型芯,为便于脱模,以避免出现顶白、顶伤和拖白现象,在制品内外壁面平行于脱模方向应设有一定的脱模斜度。脱模斜度与胶料性能、胶件形状、表面要求有关。5、理解掌握选取脱模斜度的原则答:热固性塑料制品,脱模斜度小收缩率大,脱模斜度大刚性大,脱模斜度小壁愈厚,脱模斜度大制品的几何形状复杂而且很不规则,脱模斜度大制品较大、长度较长、高度较高的尺寸,脱模斜度小 ,以保证制品的尺寸精度若考虑留模,制品的内表面的脱模斜度可比外表面小;反之,外表面的脱模斜度应小于其内表面的脱模斜度。成型增强塑料制品,脱模斜度大。成型含有润滑剂、增塑剂等的塑料制品,脱模斜度比不含有的可小一些。斜度的方向:当塑件为轴,应保证大端

7、尺寸,塑件为孔,应保证小端尺寸;一般制品脱模斜度不包括在制品公差范围内。6、脱模斜度表示方法:线性、比例、角度P1127、制品壁厚的作用(1) 使制品具有确定的结构和一定的强度、刚度,以满足制品的使用要求。(2) 成型时具有良好的流动状态(如壁不能过薄)以及充填和冷却效果(如壁不能太厚) (3) 合理的壁厚使制品能顺利地从模具中顶出。(4) 满足嵌件固定及零件装配等强度的要求。(5) 防止制品翘曲变形。8、壁厚设计的原则壁厚尽可能均匀一致,以便消除或减小制品内应力,防止模塑制品翘曲变形和开裂;满足要求前提下尽量减小壁厚,节省原料和缩短成型时间。壁厚若不均匀,不能相差太多,应采用逐步过渡的形式或

8、将制品设计成两个。9、加强筋的作用1)在不增加整个制品厚度的条件下,增加制品的刚度和强度;2)适当地使用加强筋,能有效地克服制品扭曲、变形现象;3)起辅助流道作用,改善熔料的充模流动,有利于制品成型;4)减小制品厚度,能避免壁厚过大而产生缩孔、气泡、凹陷等现象,且能减轻制品质量。10、加强筋设计原则(理解)1)方向:加强筋的走向应与熔料充模方向一致,与模具成型零件的运动方向一致,还应与制品的收缩方向一致。2)高度:加强筋的高度不宜过大,宜设计得低一些、多一些,加强筋之间的中心距应大于2倍制品壁厚。3)尽量避免在加强筋上装置任何零部件。4)筋的根部用圆弧过渡,以避免外力作用时产生应力集中而破坏。

9、但根部圆角半径过大则会出现凹陷。11、塑料制品上圆角的作用1)成型时,料流阻力小,改善了充模流动状态,利于充模与成型;2)可以减少因塑料收缩而导致的制品变形;3)避免因锐角而引起的应力集中,提高制品的强度;4)有时圆弧过渡改善制品外观;5)圆角可降低模具零件内应力、防止变形开裂,提高强度,延长模具寿命。12、当塑件需要支撑面时,应采用凸起的边框或几个凸起的支脚作为支承,一整个面作支承面很难得到平直的表面。第6讲1、塑料制品上得到孔的方法有:模塑成型,机械加工,模塑成型与机械加工相结合,冲压2、凸台作用:(作用)增强孔或供装配零件连接固定,承受应力和减少应变,(位置)一般设置在制品边缘及加强筋部

10、位。3、制品边缘、大面积部位为增加制品的刚度、强度,防止变形,应设计成特殊结构。3、塑料制品上获得螺纹的方法:机械加工、模塑成型、螺纹嵌件。4、塑料制品上使用的螺纹结构形状的选择P1345、塑料制品螺纹设计时始端与末端应有过渡段;塑料螺纹与金属螺纹的配合长度不能太长小于螺纹大径1.5倍;同一制品多段螺纹,螺纹旋向应相同;螺纹制品应设计有止转部分;应尽量采用公制标准螺纹。6、塑料制品表面的花纹,可遮掩成型过程中的缺陷,增加美观,增大摩擦力,防止滑动;增加粘接表面积及粘接可靠性,粘结表面上作出细麻纹。第7讲1、塑料制品上直接成型的三种形式文字:凸出制品表面:塑件文字为凸形,则模具为凹形,可用机械或

11、手工雕刻,制造容易,但文字在使用中容易损坏;凹入制品表面:制品文字为凹形,相应模具为凸,用雕刻,则加工面积大,加工量大,粗糙度难保证,应尽量避免;凹坑凸字:制品上做出凹坑凸字,成型部分作成镶块,这样既能保证制品使用时不易被 损坏又能使模具制造容易,且易更换。2、异色标志:双色注射成型3、嵌件:定义、作用(功能性作用)、材料 作用:功能性作用,如抗蚀性、抗磨性、导磁性、导电性、尺寸稳定性、表面装饰、提高制造精度以及便于拆卸。 定义:镶入塑料制品中的零件,使之成为模塑制品不可拆卸的组成部分,这些嵌入制品中的零件称为嵌件。 材料:铜、铝、钢、陶瓷、玻璃、塑料、木材、橡胶等。4、结构设计:要求必须牢固

12、固定在制品中,防止旋转和拔出,5、嵌件的安放、定位要求(1) 不能因设备的运动或振动而松动甚至脱落。(2) 在高压塑料熔体的冲击下不产生位移和变形。(3) 嵌件与模具的配合部分应能防止溢料,避免出现毛刺,影响使用性能。第8讲1、异型材设计:截面形状应尽量简单、对称,断面壁厚应均匀,尽可能避免或减少设筋和凸台。2、共挤异型材两种塑料相容性越好,粘接强度越高;若相容性不好,则截面间可采用机械连接。3、中空容器几何形状有圆形、椭圆形、方形、异型。4、中空吹塑制品结构设计应考虑强度与刚度,底部、身部、口部螺纹结构设计中空容器主要承受垂直方向的压力。它主要来自三方面:(1)容器包装物料的自重;(2)容器

13、堆叠时压力;(3)物料灌装时压力和瓶盖压配时压力。吹塑成型用螺纹,设计为梯形或半圆形的截面,不采用三角形细牙或粗牙螺纹5、注塑吹塑制品的结构 剪边或铰孔加工后不需精加工; 有利于缩短时间和节约原料; 壁厚容易控制; 螺纹精度高; 底部不用截坯口; 不受场合的限制,生产速度快; 可制得高强度的制品。6、热成型工艺过程7、制品设计 制品不能有侧孔、侧凹,否则难以脱模; 侧壁有凸凹,要考虑采用活动型芯或抽芯机构; 孔或开口不能直接成型,可采用二次加工。 设计制品应考虑加强筋、脊或凹凸图案等; 对于薄壁、面积大的热成型制品,一般需要对表面增加凸凹,成拱形,进行增强,以提高制品刚度; 避免制品上的大凸凹

14、,易造成壁厚不均,若壁太薄,强度不足,易出现皱折。8、旋转模塑制品特点:大型、封闭、形状复杂,小型中空制品,也可制造特大型塑料制品;壁厚均匀,内应力极小,壁厚可以自由调整(假如原料重量不同);形状可以非常复杂,设计自由度大;9、中空成型有吹塑、滚塑、热成型和气体辅助注塑成型法等多种方法。大型中空制品成型工艺有吹塑、滚塑和热成型法。滚塑适宜设计和加工复杂形状和侧面有孔的制品,多种内表面可同时成型为主要特点,制品壁厚均匀性优于吹塑成型法。吹塑成型法原料贵,制品尺寸稳定性好,翘曲小,成型时间短,产量高,人力和能源成本低。热成型(片材)法加工设备贵,而制品强度是3种方法中最高的。10、旋转成型只为增加

15、其强度,可在大面积平坦制品上布置筋或凹凸图案,起增强作用,但凹凸不能太窄而深。或做成双层壁结构,成型后中空部分填入泡沫塑料,起增强作用。第9讲1、塑料制品的装配分为可拆卸式的装配和固定而不可拆卸的装配两种2、可拆卸式装配有螺纹连接和弹性联接3、塑料制品的不可拆卸联接有粘接与焊接第10讲1、塑料作为支承材料的优点: 优良的摩擦和磨损性能; 不用或少用润滑剂,可减少冲击和噪声; 制造成本低; 化学稳定性好。2、轴承材料PF、PA、氟塑料、POM、UHMWPE、聚酰亚胺3、轴承类型全塑料轴承:PA、POM应用最多,UHMWPE最有前途;金属轴瓦内衬氟塑料:金属轴瓦一般为钢,轴衬为多孔青铜用PTFE用浓缩分散液浸渍或涂覆;增强塑料轴瓦与编织的薄层轴衬:4、模塑齿轮的要求: 型芯与型腔都设于动模边; 多联齿轮型腔应设分型面同一侧; 将互相啮合的两齿轮放同一副模具; 考虑浇口类型和位置,避免偏心。5、齿轮型腔制造方法: 电

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