塑料成型工艺与模具设计第3章塑料制件设计

第3章 塑料制件设计,塑料制件的设计不仅要满足使用要求，而且要符合塑料的成型工艺特点，并且尽可能使模具结构简单。,高等学校应用型特色规划教材,3.1 塑料制件的尺寸和精度 设计塑件时首先要考虑的是所能成型的塑件的大小和塑件的精度。 3.1.1 塑件的尺寸 1. 塑件外形尺寸 2. 塑件壁厚,高等学校应用型特色规划教材,3.1.2 塑件的尺寸精度 影响塑件尺寸精度的因素很多，如模具制造精度及其使用后的磨损，塑料收缩率的波动，成型工艺条件的变化，塑件的形状、飞边厚度的波动，脱模斜度及成型后塑件尺寸变化等。一般，为了降低模具加工难度和模具制造成本，在满足塑件使用要求的前提下，应尽量把塑件尺寸精度设计得低一些。 塑件尺寸精度还与塑料品种有关，根据各种塑料收缩率的不同，原第四机械工业部的标准又将塑料的公差分为高精度、一般精度、低精度三种,高等学校应用型特色规划教材,3.2 塑料制件的表面质量 塑料制件的表面质量包括表面粗糙度和表观质量。 3.2.1 塑件表面粗糙度 3.2.2 塑件表观质量 3.2.3 塑料制件的结构设计,高等学校应用型特色规划教材,3.3 塑 件 的 壁 塑件壁的设计包括壁的脱模斜度、壁的连接过渡和壁的加强等结构设计。 3.3.1 壁的脱模斜度,高等学校应用型特色规划教材,3.3.2 壁的圆角 塑件上，除了使用要求采用尖角之外，其余壁的转角、壁厚过渡处，均应尽可能采用圆角过渡，以减少应力集中，否则会在受力、冲击、振动时发生破裂，甚至在脱模过程由于成型内应力就会出现开裂，特别是塑件的内角处。,高等学校应用型特色规划教材,3.3.3 壁的加强及防变形结构 为增强薄壁塑件的强度、刚度，避免其变形，可采取如下结构。 1. 加强筋 2. 防变形结构 3. 支承面,高等学校应用型特色规划教材,3.4 塑件的孔及侧凹 塑件上常见的孔有通孔、盲孔、异形孔，这些孔绝大部分是在塑件成型时形成的。由于塑件成型特性，设计时应注意以下几点： (1) 孔的极限尺寸 (2) 孔间距,高等学校应用型特色规划教材,3.4.1 通孔,高等学校应用型特色规划教材,3.4.2 盲孔 3.4.3 异形孔,高等学校应用型特色规划教材,3.4.4 侧孔、侧凹 当塑件带有侧孔或侧凹时，成型模具就必须采用瓣合式结构或设置侧向分型、抽芯机构，从而使模具结构复杂化。,高等学校应用型特色规划教材,3.5 塑件螺纹设计 塑件上的螺纹可以直接用模具成型零件(螺纹型芯或螺纹型环)成型，也可以在塑件成型后，用机械加工而成。注射成型螺纹设计要点如下。 (1) 由于塑料螺纹的强度仅为金属螺纹强度的1/51/10，所以，对于直接注射成型的螺纹直径和螺距不宜设计得过小。 (2) 注射螺纹时，内外螺纹的公差等级分别不高于IT7和 IT8级，否则会给模具中的螺纹型芯和螺纹型环加工带来困难。 (3) 若塑件上的螺纹长度不太长(小于直径的1.52倍)，设计模具中的螺纹型芯和螺纹型环时可不考虑塑件螺距的收缩。,高等学校应用型特色规划教材,(4) 为了增加塑件螺纹的强度，防止最外圈螺纹崩裂或变形，其始端和末端均不应突然开始和结束，而应有一过渡段，如图3.16所示。,高等学校应用型特色规划教材,(5) 在同一螺纹型芯或螺纹型环上有前后两段螺纹(如图3.17(a)所示)时，应使两段螺纹的旋向相同、螺距相等，否则无法使塑件从同一型芯或同一型环上拧下来。,高等学校应用型特色规划教材,(6) 塑件螺纹成型后，可采用强制脱模方法脱出螺纹型芯或螺纹型环而使模具结构简单化，但需是软质塑料，螺牙截面要设计得浅些，且最好呈圆弧形或梯形截面(如图3.18所示)。,高等学校应用型特色规划教材,3.6 嵌 件 塑件内部镶嵌的金属件、非金属件或已成型的塑件等称为嵌件。,高等学校应用型特色规划教材,设计嵌件时应注意以下事项： (1) 嵌件周围的塑料层不能太薄，否则，由于塑料与嵌件的收缩差异将会在嵌件周围产生较大的收缩应力，导致塑件在嵌件附近开裂。 (2) 嵌件材料与塑料之间的膨胀系数应尽可能接近，防止两者因收缩率相差太大而产生较大的收缩应力，导致塑件开裂。 (3) 嵌件不能带有尖角，以免应力集中引起塑件开裂。 (4) 嵌件与塑件应牢固连接，以防受力时嵌件在塑件内转动或脱出。如板片形嵌件可采用图3.20所示的形状进行固定；对于圆柱形和管套形嵌件可在其表面设计沟槽、滚花或加工成其他特殊形状，如图3.21和图3.22所示。,高等学校应用型特色规划教材,(5) 嵌件在模具内应有可靠定位，防止在成型过程中因受到高压熔体的冲击而发生位移和变形。 (6) 嵌件上尽量不要有贯通的孔(如螺纹孔)，以免塑料挤入孔内，如图3.26所示。 (7) 当嵌件位于塑件的凸台上时，嵌入深度应大于凸台高度(如图3.27(a)所示，Hh)。当嵌件带有通孔且高度与塑件相同时，为防止合模时嵌件受压变形，嵌件高度应比塑件高度小0.05mm，如图3.27(b)所示。,高等学校应用型特色规划教材,3.7 其 他 除上述结构外，有时塑件中还会有一些其他结构。 3.7.1 齿轮,高等学校应用型特色规划教材,3.7.2 铰链 对于聚丙烯和聚乙烯等软性带盖容器可将其盖子和容器通过铰链注射成一个整体，图3.31所示为这类铰链的一些常见形式。,高等学校应用型特色规划教材,3.7.3 标记、符号 3.7.4 表面装饰,高等学校应用型特色规划教材,思 考 题,1. 塑件上的脱模斜度起什么作用？其值的大小与哪些因素有关？ 2. 在什么条件下可采用强制脱模方法脱出成型塑件侧凹的零件？ 3. 设计带螺纹的塑件时，对螺纹部分结构有何要求？ 4. 设计塑件的嵌件时，需要注意哪些问题？,高等学校应用型特色规划教材,