塑膠件設(shè)計(jì)指南教案

1、塑膠件設(shè)計(jì)指南授課方案塑膠件設(shè)計(jì)指南授課方案18/18塑膠件設(shè)計(jì)指南授課方案塑膠件設(shè)計(jì)指南（jinyongcai）一、塑膠1、塑膠的定義塑膠：主要由碳、氧、氫和氮及其余有機(jī)或無機(jī)元素所組成，成品為固體，在制造過程中是熔融狀的液體，所以能夠籍加熱使其融化、加壓力使其流動(dòng)、冷卻使其固化，而形成各種形狀，此弘大而變化無常的資料族群稱為塑膠。2、塑膠的特點(diǎn)低強(qiáng)度與低韌性原料豐富，價(jià)錢低價(jià)成型簡(jiǎn)單，易加工成復(fù)雜形狀，可大量量生產(chǎn)4)重量輕，低密度（塑膠比重0.92，鋁2.7，鐵7.8）受外力作用時(shí)簡(jiǎn)單產(chǎn)生連續(xù)變形色彩鮮亮，著色簡(jiǎn)單，適合加入著色劑，可改變其色彩優(yōu)秀的絕緣性耐腐化性佳，耐水、耐油、耐酸、耐

2、化學(xué)藥品，并且不生銹9)耐熱性差，大部份的塑料耐熱溫度約在150以下不導(dǎo)電性、不導(dǎo)熱性能夠擁有其余特別性質(zhì)，比方透明性、彈性等3、注射成型（InjectionMolding）一個(gè)典型的注射成型機(jī)主要包含：模具系統(tǒng)、射出系統(tǒng)、油壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、鎖門系統(tǒng)等5個(gè)單元。二、塑膠資料的選擇1、塑膠資料的分類1.1、通用塑料通用塑料：指綜協(xié)力學(xué)性能較低、不可以夠作為構(gòu)造件，但成型性能好、價(jià)錢低價(jià)、用途廣、產(chǎn)量大的塑料。如：PE、PP、EEA、PVC用途：薄膜、管材、鞋材、盆子、桶、包裝資料等。1.2、一般工程塑料一般綜合塑料：指綜協(xié)力學(xué)性能中等、在工程方面用作非承載荷的資料。如：PS、HIPS、ABS、

3、AAS、ACS、MBS、AS、PMMA用途：各樣產(chǎn)品外殼和殼體類。1.3、構(gòu)造工程塑料構(gòu)造工程塑料：指綜協(xié)力學(xué)性能較高、在工程方面用做產(chǎn)品構(gòu)造件、能夠承受較高載荷的資料。如：PA、POM、NORYL、PC、PBT、PET用途：各樣產(chǎn)品外殼1.4、耐高溫工程塑料耐高溫工程塑料：指在高溫條件下還能夠保持較高力學(xué)性能的塑料，耐高平和高剛性。如：PI、PPO、PPS、PSF、PAS、PAR用途：汽車發(fā)動(dòng)機(jī)零件、油泵平和泵蓋、電子電器儀表用高溫插座等。1.5、塑料合金塑料合金：指利用物理共混或化學(xué)接枝的方法而獲取的高性能、新資料。能改良或提升現(xiàn)有塑料的性能并降低成本。功能化、專用化的一類如：PC/ABS

4、、PC/PBT、PC/PMMA用途：汽車、電子、精巧儀器、辦公設(shè)施、包裝資料、建筑資料等領(lǐng)域。1.6、熱塑性彈性體熱塑性彈性體（TPE）：指物理性能介于橡膠和塑料之間的一類高分子資料，它既擁有橡膠的彈性，又擁有塑料的易加工性。用途：汽車、電子、電氣、建筑、工程及平時(shí)生活用品等多方面，其使用的最后形態(tài)包括各樣護(hù)套、管材、電線電纜、墊片、零配件、鞋件、密封條、輸送帶、涂料、油漆、粘合劑、熱熔膠、纖維。1.7、改性塑料改性塑料：指在塑料原猜中增添各樣增添劑、填補(bǔ)料和增強(qiáng)劑（如玻璃纖維、導(dǎo)電纖維、阻燃劑、抗沖擊劑、流動(dòng)劑、光堅(jiān)固劑等），使塑料擁有高阻燃性、高機(jī)械強(qiáng)度、高沖擊性、耐高溫性、高耐磨性、導(dǎo)電

5、性等性能，進(jìn)而擴(kuò)大塑料的使用范圍。如：玻璃纖維增強(qiáng)塑料，簡(jiǎn)稱玻璃鋼，是在原有塑料（如PC、PP、PA、PET、PBT）的基礎(chǔ)上，加入玻璃纖維，復(fù)合而成的一種擁有高強(qiáng)度、高性能的工程構(gòu)造塑料。用途：汽車、機(jī)械、電器、輪船、航空航天等領(lǐng)域，是代替?zhèn)鹘y(tǒng)金屬資料的最好選擇。2、常用塑膠資料性能3、塑膠資料選擇原則3.1、塑膠件載荷狀況表：典型的載荷條件及應(yīng)試慮的塑膠資料特點(diǎn)：載荷條件應(yīng)試慮的塑膠資料特點(diǎn)短期載荷應(yīng)力-應(yīng)變行為長(zhǎng)久載荷潛變頻頻性載荷疲備強(qiáng)度高速和沖擊性載荷抗沖擊強(qiáng)度極端溫度下的載荷熱應(yīng)力-應(yīng)變行為3.2、產(chǎn)品使用環(huán)境環(huán)境溫度：考慮使用環(huán)境的溫度、最高和最低使用溫度、長(zhǎng)久工作溫度、倉(cāng)儲(chǔ)溫度

6、等。接觸介質(zhì)：如接觸溶劑和各樣蒸汽的狀況、與酸堿等發(fā)生化學(xué)反響的狀況、吸水狀況、受紫外線和環(huán)境氧化的影響、受砂和雨水的影響等。3.3、價(jià)錢在知足產(chǎn)品應(yīng)用的條件下，采納價(jià)錢比較低價(jià)的塑膠資料。成本：通用塑料（PVCPEPSPPPMMA）工程塑料ABSPOMPCPA6PBTPA66PET）高性能工程塑料（PPOPPSPSUPI）3.4、裝置要求考慮到零件經(jīng)過什么方式裝置到產(chǎn)品之中，依據(jù)產(chǎn)品裝置需求選擇適合的資料。如：超聲波焊接，就得選考慮資料的焊接熔合性能。3.5、尺寸堅(jiān)固性有些塑膠資料尺寸堅(jiān)固性好，如：PC、ABS。有些塑膠資料尺寸堅(jiān)固性差，如：PA、PBT。3.6、外觀考慮零件能否有透明度、咬

7、花、電鍍、表面粗拙度等要求。3.7、安全規(guī)范考慮產(chǎn)品能否需要知足安全規(guī)范或認(rèn)證的要求。如：阻燃、防火等級(jí)、3C認(rèn)證、FDA、USDA、UL等要求。三、設(shè)計(jì)指南1、零件壁厚1.1、零件壁厚必然適中壁厚太?。簭?qiáng)度低；流動(dòng)阻力大，熔料難充滿。壁厚太大：零件產(chǎn)生縮水、氣孔和翹曲等質(zhì)量問題；零件冷卻時(shí)間增添，成型周期加長(zhǎng)，零件生產(chǎn)效率低；零件用料增添，產(chǎn)品成本增添。表：常用塑膠資料零件的適合壁厚范圍（單位：mm）資料壁厚PEPPNylonPSASPMMAPVCPCABSPOM最小0.90.60.61.01.01.51.51.51.51.5最大4.03.53.04.04.05.05.05.04.55.01

8、.2、盡量減小零件壁厚決定塑膠件壁厚的重點(diǎn)要素包含：零件的構(gòu)造強(qiáng)度能否足夠。零件成型時(shí)能否抵擋脫模力。能否抵擋裝置時(shí)的緊固力。有金屬埋入件時(shí)，埋入件四周強(qiáng)度能否足夠。零件能否平均分別所承受的沖擊力?？椎膹?qiáng)度能否足夠。在知足以上要求的前提下，并且注射成型不會(huì)產(chǎn)生質(zhì)量問題，塑膠件零件壁厚應(yīng)盡量做到最小。1.3、零件壁厚平均最理想的零件壁厚散布是在零件的隨意截面上零件壁厚平均一致。不平均的零件壁厚會(huì)惹起零件不平均的冷卻和縮短，進(jìn)而造成零件表面縮水、內(nèi)部產(chǎn)生氣孔、零件翹曲變形、尺寸精度很難保證等缺點(diǎn)。一般來說，過渡地區(qū)的長(zhǎng)度為厚度的3倍。2、防備尖角塑膠件的內(nèi)部和外面需要防備產(chǎn)生尖角。尖角阻截塑膠件熔

9、料的流動(dòng)，簡(jiǎn)單產(chǎn)生外觀缺點(diǎn)；同時(shí)在尖角處簡(jiǎn)單產(chǎn)生應(yīng)力集中，降低零件強(qiáng)度。使得零件在承受載荷時(shí)無效。所以，在塑膠件的尖角處，應(yīng)當(dāng)增添圓角，使得零件圓滑過渡。2.1、防備零件外面尖角自然，防備零件外面尖角也不可以混作一談。零件分型面處的圓角會(huì)造成模具構(gòu)造復(fù)雜，增添模具成本，影響外觀。在零件分型面處直角的設(shè)計(jì)較好。2.2、防備在塑膠熔料流動(dòng)方向上產(chǎn)生尖角2.3、防備零件壁連結(jié)處產(chǎn)生尖角應(yīng)力集中是塑膠件無效的主要原由之一。應(yīng)力集中大多發(fā)生在零件尖角處。一般來說，零件截面連結(jié)處內(nèi)部圓角R為0.5t，外面圓角為1.5t。3、脫模斜度決定脫模斜度的要素：脫模斜度一般取12；縮短率較大的塑膠件脫模斜度較大；尺

10、寸精度要求較高的特點(diǎn)處取較小脫模斜度；公模側(cè)脫模斜度小于母模側(cè)以利于脫模；壁厚較厚時(shí)，成型縮短大，取較大脫模斜度；咬花面與復(fù)雜面取較大脫模斜度；玻纖增強(qiáng)塑料取較大脫模斜度；零件某些平面由于功能需要能夠不設(shè)置脫模斜度，但模具則需設(shè)計(jì)側(cè)抽芯構(gòu)造，模具構(gòu)造復(fù)雜，成本高；在零件功能和外觀等贊成狀況下，零件脫模斜度盡可能取大；脫模斜度的大小與方向不可以夠影響零件的功能實(shí)現(xiàn)。4、增強(qiáng)肋的設(shè)計(jì)4.1、增強(qiáng)肋的厚度不該當(dāng)超出塑膠件壁厚的50%60%關(guān)于薄壁塑膠件（零件厚度小于1.5mm），增強(qiáng)肋的厚度能夠超出表中比值，甚至等于零件壁厚。增強(qiáng)肋厚度越小，表面縮水程度越小。4.2、增強(qiáng)肋的高度不可以夠超出塑膠件壁

11、厚的3倍4.3、增強(qiáng)肋根部圓角為塑膠件壁厚的0.250.5倍4.4、增強(qiáng)肋的脫模斜度一般為0.51.54.5、增強(qiáng)肋與增強(qiáng)肋之間的空隙最少為塑膠件壁厚的2倍4.6、增強(qiáng)肋設(shè)計(jì)需要恪守平均壁厚原則增強(qiáng)肋與增強(qiáng)肋連結(jié)處、增強(qiáng)肋與零件壁連結(jié)處增添圓角后，很簡(jiǎn)單造成零件壁厚局部過大。4.7、增強(qiáng)肋頂端增添斜角防備困氣4.8、增強(qiáng)肋方向與塑膠熔料流向一致5、支柱的設(shè)計(jì)參數(shù)：支柱的外徑為內(nèi)徑的2倍；支柱的厚度不超出零件壁厚的0.6倍；3)支柱的高度不超出零件厚度的5倍；4)支柱的根部圓角為零件壁厚的0.250.5倍；支柱根部厚度為零件壁厚的0.7倍6)支柱的脫模斜度，內(nèi)徑為0.25，外徑為0.5，支柱也能

12、夠不用脫模，在模具使用套筒來脫模，但模具開銷稍高。5.1、支柱與零件壁的連結(jié)經(jīng)過增強(qiáng)肋把支柱與零件壁連結(jié)成一個(gè)整體，增添支柱的強(qiáng)度，并使得塑膠熔料的流動(dòng)更為順暢。5.2、獨(dú)自支柱四周增添增強(qiáng)肋當(dāng)支柱遠(yuǎn)離澆口時(shí)，在支柱上很簡(jiǎn)單產(chǎn)生熔接痕，熔接痕會(huì)降低支柱的強(qiáng)度。所以，需要在獨(dú)自的支柱四周增添增強(qiáng)肋，增添支柱的強(qiáng)度，同時(shí)在增強(qiáng)肋與支柱連結(jié)處增添必然的圓角。5.3、支柱設(shè)計(jì)需要恪守平均壁厚原則6、孔的設(shè)計(jì)6.1、孔的深度尺寸介紹不通孔：直徑小于5mm時(shí)，孔的深度不該當(dāng)超出孔直徑的2倍。直徑大于5mm時(shí)，孔的深度不超出孔直徑的3倍。通孔：通孔直徑小于5mm時(shí)，孔的深度不該當(dāng)超出孔直徑的4倍。通孔直徑大

13、于5mm時(shí)，孔的深度不超出孔直徑的6倍。階梯孔：假如孔太深狀況。6.2、防備不通孔底部太薄不通孔底部厚度最少應(yīng)當(dāng)大于不通孔直徑的0.2倍。假如底部太薄，則能夠考慮使用如圖所示的方法增強(qiáng)不通孔的強(qiáng)度。6.3、孔與孔的間距及孔與零件邊沿之間的距離孔與孔之間、距及孔與零件邊沿之間的距離，最少大于孔直徑或零件壁厚的1.5倍，即S1.5D。取兩者的最大值。（有的資猜中是不小于1倍，即S=D）以以下圖。6.4、零件上的孔盡可能遠(yuǎn)離守載荷部位塑膠零件經(jīng)常由于過多的孔而造成強(qiáng)度降低，所以在零件受載荷部位應(yīng)盡量防備擱置太多的孔。6.5、在孔的邊沿增添凸緣以增添孔的強(qiáng)度對(duì)需要增添強(qiáng)度的長(zhǎng)孔或槽也能夠使用近似的設(shè)計(jì)

14、。6.6、防備與零件脫模方向垂直的側(cè)孔孔的設(shè)計(jì)應(yīng)盡量使得模具構(gòu)造簡(jiǎn)單，在保證零件功能的前提下，能夠經(jīng)過設(shè)計(jì)優(yōu)化來減少和防備側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)的使用。6.7、長(zhǎng)孔的設(shè)計(jì)防備阻截塑膠熔料的流動(dòng)6.8、風(fēng)孔的設(shè)計(jì)一般狀況下，風(fēng)孔為圓孔時(shí)模具型芯為圓柱形，加工簡(jiǎn)單，模具成本低。過多的風(fēng)孔會(huì)造成零件強(qiáng)度降低，能夠經(jīng)過增添增強(qiáng)肋或凸緣等方法增添風(fēng)孔處零件的強(qiáng)度。7、提升塑膠件強(qiáng)度的設(shè)計(jì)7.1、經(jīng)過增添增強(qiáng)肋而不是增添壁厚來提升零件強(qiáng)度7.2、增強(qiáng)肋方向需要考慮載荷方向需要注意的是，增強(qiáng)肋只好增強(qiáng)塑膠件一個(gè)方向的強(qiáng)度。假如零件承受的載荷是多個(gè)方向的載荷或歪曲載荷，能夠考慮增添X型增強(qiáng)肋或發(fā)散形增強(qiáng)肋來提升零件強(qiáng)度

15、。7.3、多個(gè)增強(qiáng)肋常比單個(gè)較厚或較高的增強(qiáng)肋好當(dāng)單個(gè)增強(qiáng)肋太高或太厚時(shí)，能夠用兩個(gè)較小的增強(qiáng)肋來代替。7.4、經(jīng)過設(shè)計(jì)零件增強(qiáng)剖面形狀提升零件強(qiáng)度常有的零件增強(qiáng)剖面包含V形、鋸齒形和圓弧形，這類方法的缺點(diǎn)是零件不可以夠供給一個(gè)平坦的平面，在某些狀況下不可以夠使用。7.5、增添側(cè)壁和優(yōu)化側(cè)壁剖面形狀來提升零件強(qiáng)度7.6、防備零件應(yīng)力集中零件應(yīng)力集中常發(fā)生于零件尖角處、零件壁厚強(qiáng)烈變化處、零件孔、槽及金屬鑲件處。7.7、合理設(shè)置澆口防備零件在熔接痕地區(qū)承受載荷零件熔接痕地區(qū)是零件強(qiáng)度最低的地區(qū)之一，是最簡(jiǎn)單發(fā)生無效的地區(qū)，所以必然合理設(shè)置澆口的地點(diǎn)和數(shù)目，以防備零件在熔接痕地區(qū)承受載荷。7.8、

16、其余強(qiáng)度有關(guān)要素1)玻纖增強(qiáng)塑料常用來代替一般塑膠資料來提升塑膠件強(qiáng)度，需要注意的是玻纖增強(qiáng)塑膠只在玻纖的方向上提升零件的強(qiáng)度；塑膠件承受壓縮載荷的能力比承受拉伸載荷的能力強(qiáng)；在承受拉伸載荷時(shí)，設(shè)計(jì)一致的零件剖面以平均分別載荷。防備零件承受圓周載荷。零件承受圓周載荷時(shí)，比方金屬鑲件處，很簡(jiǎn)單發(fā)生破碎而無效；在承受沖擊載荷時(shí)，保持零件剖面的圓滿性，防備在沖擊載荷方向上零件剖面出現(xiàn)缺口和應(yīng)力集中。8、改良塑膠件外觀的設(shè)計(jì)8.1、選擇適合的塑膠資料8.2、防備零件外觀表面縮水經(jīng)過設(shè)計(jì)掩飾零件表面隨水，如：U形槽、零件表面斷差的設(shè)計(jì)、表面咬花等方式掩飾塑膠件表面隨水。“火山口”設(shè)計(jì)，但會(huì)在必然程度上降

17、低支柱或增強(qiáng)肋的強(qiáng)度。合理設(shè)置澆口地點(diǎn)。零件上離澆口越遠(yuǎn)處，越簡(jiǎn)單產(chǎn)生表面縮水，澆口的地點(diǎn)應(yīng)使得塑膠熔料從壁厚處流向壁薄處。8.3、防備零件變形零件發(fā)生變形的主要原由：零件在塑膠熔料流動(dòng)方向上和橫截面方向上不一樣樣的縮短比零件不平均的冷卻零件壁厚不平均零件會(huì)合特點(diǎn)不對(duì)稱8.4、外觀零件間美工溝的設(shè)計(jì)8.5、防備外觀零件表面出現(xiàn)熔接痕塑膠件表面咬花能夠部分掩飾熔接痕，但其實(shí)不可以夠圓滿掩飾熔接痕；噴漆能夠掩飾熔接痕；合理設(shè)置澆口的地點(diǎn)和數(shù)目，防備在零件重要外觀表面產(chǎn)生熔接痕；保證模具通風(fēng)順暢。8.6、防備外觀零件表面出現(xiàn)斷差或毛邊模具公母模交匯處、型芯與型芯交匯處、型芯與公母模交匯處等很簡(jiǎn)單出現(xiàn)

18、斷差或毛邊。應(yīng)防備把頂出構(gòu)造擱置于零件的重要外觀面處，這也會(huì)產(chǎn)生毛邊，對(duì)透明塑膠件更應(yīng)當(dāng)特別注意。9、降低塑膠件成本的設(shè)計(jì)9.1、設(shè)計(jì)多功能的零件一個(gè)塑膠件經(jīng)常能夠代替兩個(gè)甚至多個(gè)傳統(tǒng)工藝方法加工的零件，而多個(gè)塑膠件在有些時(shí)候也能夠歸并成一個(gè)塑膠件以節(jié)儉成本。9.2、降低零件資料成本降低零件厚度；經(jīng)過增添增強(qiáng)肋而不是增添壁厚的方法提升零件強(qiáng)度；零件較厚的部分去除資料；9.3、簡(jiǎn)化零件設(shè)計(jì)，降低模具成本零件中的每一個(gè)特點(diǎn)必然有存在的原由，不然，該特點(diǎn)是能夠去除的。9.4、防備零件嚴(yán)格的公差9.5、零件設(shè)計(jì)防備倒扣有些外側(cè)倒扣能夠經(jīng)過從頭設(shè)計(jì)分型面來防備從頭設(shè)計(jì)零件特點(diǎn)防備零件倒扣9.6、降低模具

19、改正成本零件的可注塑性設(shè)計(jì)；減少產(chǎn)品設(shè)計(jì)改正次數(shù)；防備增添資料的模具改正；9.7、使用卡扣代替螺釘?shù)裙潭?gòu)造塑膠件的固定方式包含卡扣、螺釘、熱熔和超聲波焊接等。9.8、其余零件外觀裝修特點(diǎn)宜向外凸出，模具加工時(shí)為下凹，加工簡(jiǎn)單。零件上文字和符號(hào)宜向外凸出，模具加工時(shí)為下凹，加工簡(jiǎn)單。10、注射模具可行性設(shè)計(jì)10.1、卡扣等構(gòu)造應(yīng)為斜銷（或滑塊）預(yù)留足夠的退出空間一般斜頂預(yù)留7mm行程空間10.2、防備模具出現(xiàn)薄鐵以及強(qiáng)度太低的設(shè)計(jì)11、注射模具討論重點(diǎn)11.1、分型面的設(shè)計(jì)分型面是注射模具公模和母模的分界限，分型面的選擇一般需要注意以下幾點(diǎn)：不得位于外觀顯然地點(diǎn)而影響產(chǎn)品外觀質(zhì)量。盡量防備倒扣

20、的產(chǎn)生，簡(jiǎn)化模具構(gòu)造，降低模具成本。便于零件脫模，一般應(yīng)使得零件開模后零件留在公模側(cè)，由于在公模側(cè)設(shè)置脫模機(jī)構(gòu)較簡(jiǎn)單。分型面應(yīng)有益于保證塑膠零件的某些尺寸精度要求。關(guān)于高度較大、脫模斜度較小的特點(diǎn)能夠中間分模。位于模具加工和產(chǎn)品后加工簡(jiǎn)單處。方便零件的咬花和拋光。11.2、澆口的選擇11.3、頂出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)詳見114頁(yè)四、塑膠件的裝置方式塑膠件裝置方式優(yōu)缺點(diǎn)比較：1、卡扣裝置1.1、卡扣的分類1)依據(jù)卡扣的形狀能夠分為：直臂卡扣、L形卡扣、U形卡扣、圓周卡扣依據(jù)卡扣能否能夠拆卸分：可拆卸卡扣、不可以拆卸卡扣依據(jù)卡扣的截面能否變化分為：直臂卡扣、錐型卡扣1.2、卡扣設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)卡扣的尺寸卡扣厚度

21、t=0.50.6T卡扣的根部圓角Rmin=0.5t卡扣的高度H=510t卡扣的裝置導(dǎo)入角=2535卡扣的拆卸角度：35用于不需外力的可拆卸的裝置；45用于需較小外力的可拆卸的裝置；8090用于需很大外力的不可以拆卸的裝置；卡扣的頂端厚度Yt卡扣根部增添圓角防備應(yīng)力集中卡扣平均散布使用定位柱協(xié)助零件裝置和包裝裝置尺寸精度卡扣設(shè)計(jì)防備增添模具復(fù)雜度卡扣設(shè)計(jì)需要考慮模具改正的方便性2、機(jī)械緊固2.1、緊固件裝置防備使用過大的扭矩來進(jìn)行裝置防備使用較小頭型的螺栓（螺釘）防備使用平頭螺釘或平頭拉釘能夠經(jīng)過塑膠件的優(yōu)化設(shè)計(jì)來防備塑膠件承受較大的應(yīng)力2.2、自攻螺釘裝置次數(shù)一般裝置和拆卸次數(shù)一般不超出3次，能夠使用自攻螺釘。2)自攻螺釘支柱的內(nèi)徑和外徑一般自攻螺釘支柱的內(nèi)徑為螺釘公稱直徑的0.8倍，外徑為公稱直徑的的內(nèi)徑與塑膠資料和螺紋旋