《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》第3章塑料制品結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計(jì)

1、v本章介紹了塑料制品的設(shè)計(jì)原則、方法及其工藝設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和塑料制品的表面修飾等，同時(shí)結(jié)合實(shí)例對(duì)塑料制品進(jìn)行了工藝分析和生產(chǎn)工藝規(guī)程編訂。重點(diǎn)對(duì)塑料制品工藝設(shè)計(jì)中的尺寸、精度、表面質(zhì)量、壁厚和結(jié)構(gòu)中的圓角、加強(qiáng)筋、脫模斜度、孔、螺紋、嵌件等的設(shè)計(jì)及其模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行了介紹；并通過燈罩成型工藝規(guī)程的制定，全面介紹了塑料制品的生產(chǎn)工藝規(guī)程編訂步驟與內(nèi)容。通過本章學(xué)習(xí)希望學(xué)員能掌握上述內(nèi)容，并應(yīng)對(duì)制品的表面修飾有一定的認(rèn)識(shí)。3.1 塑料制品設(shè)計(jì)原則和方法v311 塑料制品設(shè)計(jì)原則塑料制品設(shè)計(jì)原則v1在塑料制品設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)塑料制品進(jìn)行必要的分析及計(jì)算校核。v2在保障塑料制品的功能和性能前提下，正確選擇材料

2、，選擇材料要具有可加工性，并且，盡量選擇低成本的材料。v3大多數(shù)塑料制品經(jīng)加熱成型后固化定型，在塑料制品設(shè)計(jì)時(shí)，一定要考慮聚合物的流變過程和形態(tài)變化對(duì)塑料制品影響。v4許多塑料制品是各種裝置和設(shè)備中的配件或組合件，它的設(shè)計(jì)應(yīng)統(tǒng)一在整機(jī)產(chǎn)品之中。在保證整機(jī)質(zhì)量的前提下，降低塑料制品的成本。v5標(biāo)準(zhǔn)化、系列化是塑料制品設(shè)計(jì)在工業(yè)發(fā)展中的方向，所以在設(shè)計(jì)中要充分體現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。v 塑料制件的尺寸（主要指塑件的外形尺寸）大小取決于塑料的流動(dòng)性、加工設(shè)備的大小以及制品的使用要求。v 塑件的尺寸精度是指所獲得的塑件尺寸與產(chǎn)品圖中尺寸的符合程度，即所獲塑件尺寸的準(zhǔn)確度。影響塑件尺寸精度的因素:v 模具的

3、制造精度、磨損程度和安裝誤差、塑料收縮率的波動(dòng)以及成型時(shí)工藝條件的變化、塑件成型后的時(shí)效變化。3.1.2 塑料制品設(shè)計(jì)方法和步驟塑料制品設(shè)計(jì)方法和步驟v1明確設(shè)計(jì)任務(wù)。不論設(shè)計(jì)、制造任何一種產(chǎn)品，經(jīng)久耐用、物美價(jià)廉始終是制品設(shè)計(jì)的最終目的。 v2調(diào)研并收集相關(guān)資料。此項(xiàng)工作主要是確定塑料制品功能與性能要求，以符合制品消費(fèi)者的潛在需要。v3選擇合適的塑料材料。對(duì)所用塑料材料的品種和型號(hào)是否有特別要求，甚至是塑料生產(chǎn)廠名、級(jí)別、顏色等是否有特別規(guī)定。v4確定塑料的加工成型方法。根據(jù)塑料的特性及制品的要求可以確定制品的加工成型工藝。v5對(duì)塑料制品進(jìn)行失效分析。目的是保證塑料制品在使用期內(nèi)功能和性能的

4、可靠，針對(duì)塑料制品對(duì)時(shí)間、溫度和環(huán)境的敏感性，按主要失效形式進(jìn)行預(yù)測(cè)性的理論計(jì)算和相應(yīng)的試驗(yàn)測(cè)試。 v3.2.1 塑料制品的尺寸、精度和表面質(zhì)量塑料制品的尺寸、精度和表面質(zhì)量v1塑料制品的尺寸塑料制品的尺寸v塑料制品尺寸是指制品的總體尺寸。它受到塑料流動(dòng)性的制約，塑件尺寸越大，要求塑料的流動(dòng)性越好，流動(dòng)性差的塑料或薄壁制品進(jìn)行注射模塑和傳遞模塑時(shí)，制品尺寸不宜過大，以免熔體不能充滿型腔或形成熔接痕，從而影響制品外觀和強(qiáng)度。v此外，壓縮模塑制品尺寸受到壓力機(jī)最大壓力及工作臺(tái)面尺寸的限制；注射模塑制品的尺寸受到注射機(jī)的公稱注射量、鎖模力、開模行程和模板尺寸的限制。 2塑料制品的精度塑料制品的精度v

5、尺寸精度的確定：v 模塑件公差代號(hào)為MT（GB/T144861993）v MT1級(jí)精度最高（一般不采用）v MT7級(jí)精度最低v 根據(jù)教材表3.1，表3.2(塑件尺寸公差表 )（常用塑料制品公差等級(jí)和選用 ）選擇塑件公差等級(jí)。v 對(duì)于塑件上孔的公差可取表中數(shù)值冠以（）號(hào)作為上偏差；塑件上軸的公差可取表中數(shù)值冠以（）號(hào)作為下偏差；中心距尺寸取表中數(shù)值之半冠以“”號(hào)。v塑件的表面質(zhì)量包括： 有無斑點(diǎn)，條紋、凹痕，起泡、變色等缺陷，亦包括表面光澤性和表面粗糙度。 一般模具表面粗糙度要比塑件的要求高 12級(jí)。壁厚過?。簭?qiáng)度及剛度不足，塑料流動(dòng)困難；壁厚過大：原料浪費(fèi)，冷卻時(shí)間長(zhǎng)，易產(chǎn)生缺陷（縮孔、凹陷）

6、。 圖3-2 塑料制品壁厚設(shè)計(jì)同一塑件的壁厚應(yīng)盡可能一致。v常用塑料制件壁厚見表3.3和表3.4 v圓角設(shè)計(jì)的目的： 圓角可避免應(yīng)力集中，提高制件強(qiáng)度；圓角可有利于充模和脫模；圓角有利于模具制造，提高模具強(qiáng)度 。v圓角的大?。阂话銏A角半徑不應(yīng)小于0.5mm，理想的內(nèi)圓角半徑應(yīng)為壁厚的1/3以上。圖3-3 圓角半徑尺寸v加強(qiáng)筋是指塑件上長(zhǎng)的突起物，用來改善制品的強(qiáng)度和剛度，有的加強(qiáng)筋還能改善成型時(shí)熔體的流動(dòng)狀況。凸臺(tái)是塑件上用來增強(qiáng)孔或供裝配附件用的凸起部分、如圖3-4所示。圖3-4 制品加強(qiáng)筋和凸臺(tái) v設(shè)置加強(qiáng)筋，形狀一定要正確。一般筋的高度不超過5a。，筋的根部厚度不超過0.75a，如果筋的

7、根部過厚會(huì)在塑料制品外表面產(chǎn)生凹陷，在材料中央產(chǎn)生真空泡。具體如圖3-5所示。兩筋中心之間的間距為（34）a.。圖3-5 制品加強(qiáng)筋形狀和尺寸 圖3-6 合理布置加強(qiáng)筋 v圖3-7 圓角上凸臺(tái)結(jié)構(gòu)v 為了便于塑件脫模，防止脫模時(shí)擦傷塑件，必須在塑件內(nèi)外表面脫模方向上留有足夠的斜度，在模具上稱為。v 脫模斜度取決于塑件的形狀、壁厚及塑料的收縮率，一般取30 130。v常用塑件的脫模斜度見表3.5表3.5圖3-11 塑料制品脫模斜度v脫模斜度方向：脫模斜度方向： 外形以大端為基準(zhǔn)，斜度由縮小方向取得， 內(nèi)形以小端為基準(zhǔn)，斜度由擴(kuò)大方向取得。 脫模斜度設(shè)計(jì)要點(diǎn)：脫模斜度設(shè)計(jì)要點(diǎn)： 塑件精度高，采用較

8、小脫模斜度 尺寸高的塑件，采用較小脫模斜度 塑件形狀復(fù)雜不易脫模，選用較大斜度 增強(qiáng)塑料采用較大的脫模斜度 收縮率大，斜度加大v1、孔的成型方法： 直接模塑出來、模塑成盲孔再鉆孔通、塑件成型后再鉆孔。v2、孔間距、孔邊距： 熱固性塑件的孔間距、孔邊距見表3.7，熱塑性塑料按表中數(shù)值75%確定。v3、塑料制品上用于緊固和作其它受力的孔，應(yīng)設(shè)計(jì)凸出邊予以加強(qiáng)，如圖3-12所示。固定孔一般采用圖3-13(a)所示沉頭螺釘孔形式，而不采用圖3-13(b)所示沉頭螺釘孔形式。如果必須采用圖3-13(b)的形式，則應(yīng)采用圖3-13(c)的形式，以便設(shè)置型芯。 圖3-12 塑料制品上孔的加強(qiáng)圖3-13 塑料

9、制品固定孔的設(shè)計(jì)v塑件中的螺紋可用模塑方法成型出來，或切削方法獲得。v經(jīng)常拆裝或受力大的螺紋，要采用金屬螺紋嵌件來成型。v設(shè)計(jì)：直徑、螺距、始末端形狀、過渡長(zhǎng)度、旋向等。圖3-16 螺紋始端和末端的過渡結(jié)構(gòu)328 塑料齒輪塑料齒輪v塑料齒輪如圖3-19所示，輪緣寬度tl最小應(yīng)為齒高t 的3倍；輻板厚度H1應(yīng)等于或小于輪緣厚度H；輪轂厚度H2等于或大輪緣厚度H，并相當(dāng)于D，輪轂外徑D1最小應(yīng)為軸孔直徑D的1.53倍。圖3-19 塑料齒輪各部分尺寸v概念：在塑件內(nèi)壓入其它的零件形成不可拆卸的連接，此壓入零件稱為嵌件。 v材料：嵌件可以是金屬、玻璃、木材或已成形的塑件。v作用：提高塑件力學(xué)性能和磨損

10、壽命；提高塑件的尺寸穩(wěn)定性、尺寸精度；起導(dǎo)電、導(dǎo)磁作用。v設(shè)計(jì)如圖3-21所示. 圖3-21 塑料制品中常見的嵌件種類利用塑料的良好彈性，或柔軟可塑性，或優(yōu)良抗彎折疲勞特性，可設(shè)計(jì)出輕巧實(shí)用的塑料聯(lián)結(jié)件，在電子、儀表，日常用品和玩具等產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用，其中鉸鏈與搭扣是最常用的兩種聯(lián)結(jié)方式。圖3-24 組合式鉸鏈 圖3-25 整體式鉸鏈 圖3-26 整體式鉸鏈結(jié)構(gòu)尺寸 圖3-27 搭扣聯(lián)結(jié)形式本章小結(jié)本章小結(jié)v本章介紹了塑料制品的設(shè)計(jì)原則、方法及其工藝設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和塑料制品的表面修飾等，同時(shí)結(jié)合實(shí)例對(duì)塑料制品進(jìn)行了工藝分析和生產(chǎn)工藝規(guī)程編訂。重點(diǎn)對(duì)塑料制品工藝設(shè)計(jì)中的尺寸、精度、表面質(zhì)量、壁厚和結(jié)構(gòu)中的圓角、加強(qiáng)筋、脫模斜度、孔、螺紋、嵌件等的設(shè)計(jì)及其模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行了介紹；并通過燈罩成型工藝規(guī)程的制定，全面介紹了塑料制品的生產(chǎn)工藝規(guī)程編訂步驟與內(nèi)容。通過本章學(xué)習(xí)希望學(xué)員能掌握上述內(nèi)容，并應(yīng)對(duì)制品的表面修飾有一定的認(rèn)識(shí)。v3-1 如何確定塑