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1、v第一节第一节 塑料制件设计的基本原则塑料制件设计的基本原则v制品的工艺性：制品的工艺性：注射制品的形状结构、尺寸大小、精度和表注射制品的形状结构、尺寸大小、精度和表面质量要求，与注射成型工艺和模具结构的面质量要求，与注射成型工艺和模具结构的适应性适应性。v制品易成型，模具结构比较简单制品易成型，模具结构比较简单-制品的工艺性比较好；制品的工艺性比较好；v制品不易成型，模具结构比较复杂制品不易成型，模具结构比较复杂-制品的工艺性较差。制品的工艺性较差。v为设计出物美价廉的塑料制件，必须遵守以下基本原则：为设计出物美价廉的塑料制件，必须遵守以下基本原则：v1 考虑原材料的成型工艺性，如流动性、收
2、缩率等。考虑原材料的成型工艺性，如流动性、收缩率等。v2 保证制品使用要求的前提下，力求制件形状、结构简单和保证制品使用要求的前提下，力求制件形状、结构简单和壁厚均匀。壁厚均匀。 v3 设计出的制品形状应有利于模具分型、排气、补缩和冷却。设计出的制品形状应有利于模具分型、排气、补缩和冷却。 v5 制品成型前后的辅助工作量应尽量减小，技术要求应尽量制品成型前后的辅助工作量应尽量减小，技术要求应尽量放低，同时在成型后最好不再进行机械加工。放低，同时在成型后最好不再进行机械加工。v6 设计制品时还应注意成型时的取向问题，除非特殊要求，设计制品时还应注意成型时的取向问题，除非特殊要求， 应尽量避免制品
3、出现明显的各向异性。否则，除影响制品使应尽量避免制品出现明显的各向异性。否则，除影响制品使用性能外，各个方向的收缩差异很容易导致制品翘曲变形。用性能外，各个方向的收缩差异很容易导致制品翘曲变形。v第二节第二节 塑件的形状和结构设计塑件的形状和结构设计v一一 塑件形状塑件形状v避免了模具结构的复杂性。避免侧向抽芯避免了模具结构的复杂性。避免侧向抽芯。 v强制脱模：采用脱件板脱模机构强制将带有侧凹或侧凸的塑强制脱模：采用脱件板脱模机构强制将带有侧凹或侧凸的塑件从模具中顶出的方法称为强制脱模。件从模具中顶出的方法称为强制脱模。v强制脱模必须符合以下条件：强制脱模必须符合以下条件：v塑件所用材料较软、
4、较韧或富有弹性（塑件所用材料较软、较韧或富有弹性（PP PE POM ）v侧凹凸较浅侧凹凸较浅v模具结构上有弹性变形空间模具结构上有弹性变形空间%100%BBA%100%CBA内侧凹槽相对深度内侧凹槽相对深度外侧凹槽相对深度外侧凹槽相对深度v塑件从模腔中脱出，在平行于脱模方向的塑件表面上设有一定塑件从模腔中脱出，在平行于脱模方向的塑件表面上设有一定的斜度，此斜度称为脱模斜度。的斜度，此斜度称为脱模斜度。v斜度留取方向：对于塑件内表面是以型芯小端为基准，斜度向斜度留取方向：对于塑件内表面是以型芯小端为基准，斜度向扩大方向取；塑件外表面则应以型腔大端为基准，斜度向缩小扩大方向取；塑件外表面则应以型
5、腔大端为基准，斜度向缩小方向取方向取(保证径向基本尺寸保证径向基本尺寸) 。 二二. 脱模斜度脱模斜度 v塑件上脱模斜度可以用线性尺寸、塑件上脱模斜度可以用线性尺寸、角度角度、比例等三种方式来、比例等三种方式来标注。标注。v用线性尺寸标注脱模斜度的图例如图用线性尺寸标注脱模斜度的图例如图4-4（a）所示，用角度）所示，用角度表示脱模斜度如图表示脱模斜度如图4-4（b）所示，用比例标注法如图）所示，用比例标注法如图4-4（c）所示。采用线性尺寸标注法可以直接地给出一个具体的斜度所示。采用线性尺寸标注法可以直接地给出一个具体的斜度值，斜度值与塑件该部分表面的高度或长度有关。采用角度值，斜度值与塑件
6、该部分表面的高度或长度有关。采用角度表示法对模具零件的加工极为方便，勿须换算，因而应用颇表示法对模具零件的加工极为方便，勿须换算，因而应用颇普遍。采用用比例标注法，例如用比例普遍。采用用比例标注法，例如用比例1：50、1：100等来等来表示脱模斜度、非常直观，勿须计算就能判断出脱模斜度的表示脱模斜度、非常直观，勿须计算就能判断出脱模斜度的大小，同时不必在塑件图上夸大斜度而使其失真，比例法表大小，同时不必在塑件图上夸大斜度而使其失真，比例法表示脱模斜度的缺点是只能选取严格的一定的比例值。示脱模斜度的缺点是只能选取严格的一定的比例值。v三三 防止塑件变形的措施防止塑件变形的措施v1 在转角处加圆角
7、在转角处加圆角Rv因为塑件容易产生内应力，绝对强度又比较低，为了使熔料因为塑件容易产生内应力，绝对强度又比较低，为了使熔料易于流动和避免应力集中，应在转角处加设圆角易于流动和避免应力集中，应在转角处加设圆角R且圆角且圆角R的值应比金属件的圆角大。应力集中系数与的值应比金属件的圆角大。应力集中系数与R/A之间的关系之间的关系如图如图4-5所示。所示。v在给塑件内外表面的拐角处设计圆角时，应象如图在给塑件内外表面的拐角处设计圆角时，应象如图4-6所示所示的那样确定内外圆角半径，以保证塑件壁厚均匀一致。的那样确定内外圆角半径，以保证塑件壁厚均匀一致。 v2 设置加强筋设置加强筋v目的：在不增加塑件壁
8、厚的情况下增加塑件的刚性。目的：在不增加塑件壁厚的情况下增加塑件的刚性。v基本要求：筋条方向应不妨碍脱模，筋的设置不应使塑件壁基本要求：筋条方向应不妨碍脱模，筋的设置不应使塑件壁厚不均匀性明显增加，筋本身应带有大于塑件主体部分的脱厚不均匀性明显增加，筋本身应带有大于塑件主体部分的脱模斜度等。模斜度等。v塑件上加强筋的筋条方向应不妨碍塑料充模时的流动和塑料塑件上加强筋的筋条方向应不妨碍塑料充模时的流动和塑料收缩，否则会造成塑件内应力并引起塑件翘曲。收缩，否则会造成塑件内应力并引起塑件翘曲。v3 其他措施其他措施v其它增加塑件刚度的方法：其它增加塑件刚度的方法：v采用拱形底面，适用于盒盖、罩壳、容
9、器等塑件；采用拱形底面，适用于盒盖、罩壳、容器等塑件；v采用拱形、弯折形或波纹形壁面，适用于表面较大的塑件；采用拱形、弯折形或波纹形壁面，适用于表面较大的塑件；v口边缘采用各种弯边：适用于薄壁容器。口边缘采用各种弯边：适用于薄壁容器。v四四 壁厚及壁厚均匀性壁厚及壁厚均匀性v塑件壁厚设计的基本依据是塑件的使用要求，例如强度、刚塑件壁厚设计的基本依据是塑件的使用要求，例如强度、刚度、绝缘性、重量、尺寸稳定性和与其它零件的装配关系。度、绝缘性、重量、尺寸稳定性和与其它零件的装配关系。壁厚设计也需考虑到塑件成型时的工艺性要求，如对熔体的壁厚设计也需考虑到塑件成型时的工艺性要求，如对熔体的流动阻力，顶
10、出时的强度和刚度等。流动阻力，顶出时的强度和刚度等。v壁厚过小，熔融塑料在模具型腔中的流动阻力过大，成型比壁厚过小，熔融塑料在模具型腔中的流动阻力过大，成型比较困难。较困难。 v壁厚过大，材料浪费，延长成型周期，制品易出现缺陷。壁厚过大，材料浪费，延长成型周期，制品易出现缺陷。v塑件壁厚不均匀时，容易造成塑件的内应力和翘曲变形塑件壁厚不均匀时，容易造成塑件的内应力和翘曲变形v在满足工作要求和工艺要求的前提下，塑件壁厚设计应遵循在满足工作要求和工艺要求的前提下，塑件壁厚设计应遵循如下两项基本原则：如下两项基本原则：v1 尽量减小壁厚尽量减小壁厚v热塑性塑件的壁厚一般在热塑性塑件的壁厚一般在14m
11、m之间。热固性塑件的壁厚之间。热固性塑件的壁厚一般在一般在16mm 之间。之间。 v2 尽可能保持壁厚均匀尽可能保持壁厚均匀v塑件壁厚不均匀时，成型中各部分所需冷却时间不同，收缩塑件壁厚不均匀时，成型中各部分所需冷却时间不同，收缩率也不同，容易造成塑件的内应力和翘曲变形，因此设计塑率也不同，容易造成塑件的内应力和翘曲变形，因此设计塑件时应尽可能减小各部分的壁厚差别，一般情况下应使壁厚件时应尽可能减小各部分的壁厚差别，一般情况下应使壁厚差别保持在差别保持在30以内。以内。 v对于由于塑件结构所造成的壁厚差别过大情况，可采取如下对于由于塑件结构所造成的壁厚差别过大情况，可采取如下两种方法减小壁厚差
12、：两种方法减小壁厚差：v(1)可将塑件过厚部分控空。可将塑件过厚部分控空。v(2)可将塑件分解为两个塑件。可将塑件分解为两个塑件。v流程是指熔体从浇口流向型腔各部分的距离。流程是指熔体从浇口流向型腔各部分的距离。v实验证明，在一定条件下，流程与制品壁厚成直线关系。制实验证明，在一定条件下，流程与制品壁厚成直线关系。制品壁厚愈厚，所容许的流程愈长；反之，制品壁厚愈薄，所品壁厚愈厚，所容许的流程愈长；反之，制品壁厚愈薄，所容许的流程愈短。容许的流程愈短。v壁厚与流程的关系可按下式估算：壁厚与流程的关系可按下式估算： 对于流动性好的塑料（如聚乙烯、尼龙等）：对于流动性好的塑料（如聚乙烯、尼龙等）：)
13、5 . 0100(6 . 0LS对于流动性中等的塑料（如聚甲基丙烯酸甲酯，聚甲醛等）：对于流动性中等的塑料（如聚甲基丙烯酸甲酯，聚甲醛等）：)8 . 0100(7 . 0LS对于流动性差的塑料（如聚碳酸酯、聚砜等）对于流动性差的塑料（如聚碳酸酯、聚砜等）)2 . 1100(9 . 0LSv五五 塑件的支承面塑件的支承面v当采用塑件的整个底平面作为支承面时，应将塑件底面设计当采用塑件的整个底平面作为支承面时，应将塑件底面设计成凹形或设置加强筋，这样不仅可提高塑件的基面效果，而成凹形或设置加强筋，这样不仅可提高塑件的基面效果，而且还可以延长塑件的使用寿命，如图且还可以延长塑件的使用寿命，如图4-1
14、3（b）、（）、（c）所示，）所示，支承面设置加强筋的，筋的端部应低于支承面约支承面设置加强筋的，筋的端部应低于支承面约0.5毫米左毫米左右。右。v六六 塑件上的孔塑件上的孔v塑件上的各种形状的孔，如通孔、盲孔、螺纹孔等，尽可能塑件上的各种形状的孔，如通孔、盲孔、螺纹孔等，尽可能开设在不减弱塑件机械强度的部位开设在不减弱塑件机械强度的部位，孔的形状也应力求不使，孔的形状也应力求不使模具制造工艺复杂化。模具制造工艺复杂化。 v孔间距和孔到制品边缘的距离，一般都应大于孔径，如图孔间距和孔到制品边缘的距离，一般都应大于孔径，如图4-14所示。孔间距最好大于孔径的两倍以上。孔到制品边缘的所示。孔间距最
15、好大于孔径的两倍以上。孔到制品边缘的距离最好大于孔径的三倍以上，当孔径大于距离最好大于孔径的三倍以上，当孔径大于10mm时，这段时，这段距离可以小于孔径。距离可以小于孔径。 塑件上的孔距设计（塑件上的孔距设计（S1d， S2d） v孔的成型方法与其形状和尺寸大小有关。孔的成型方法与其形状和尺寸大小有关。v通孔，可用一端固定的型芯成型或两个对接的型芯成型、通孔，可用一端固定的型芯成型或两个对接的型芯成型、(a)一端固定的成型杆成型一端固定的成型杆成型 (b)对头成型杆成型对头成型杆成型 成型盲孔时深度与直径的关系成型盲孔时深度与直径的关系盲孔只能用一段固定的型芯成型。盲孔只能用一段固定的型芯成型
16、。异形孔，可采用下列的方法成型。异形孔，可采用下列的方法成型。v七七 嵌件嵌件v由于应用上的要求，塑件中常镶嵌不同形式的金属或非金属由于应用上的要求，塑件中常镶嵌不同形式的金属或非金属嵌件。嵌件。v嵌件设计的嵌件设计的基本要求：塑件在使用过程中嵌件不被拔脱基本要求：塑件在使用过程中嵌件不被拔脱。v金属嵌件形式：表面加工成沟槽或滚花，或制成多种特殊形金属嵌件形式：表面加工成沟槽或滚花，或制成多种特殊形状。状。（1）盲孔内螺纹嵌件）盲孔内螺纹嵌件 （2）铆钉式嵌件）铆钉式嵌件 （3）空心套型嵌件）空心套型嵌件 （4）羊眼嵌件）羊眼嵌件 （5）通孔嵌件）通孔嵌件v金属嵌件设计的基本原则如下：金属嵌件
17、设计的基本原则如下：v1金属嵌件嵌入部分的周边应有金属嵌件嵌入部分的周边应有倒角倒角，以减少周，以减少周围塑料冷却时产生的应力集中；围塑料冷却时产生的应力集中；v2嵌件设在塑件上的凸起部位时，嵌件设在塑件上的凸起部位时，嵌入深度应大嵌入深度应大于凸起部位的高度于凸起部位的高度，以保证应有的塑件机械强度；，以保证应有的塑件机械强度；v3内、外螺纹嵌件的高度应低于型腔的成型高度内、外螺纹嵌件的高度应低于型腔的成型高度0.05毫米，毫米，以免压坏嵌件和模腔以免压坏嵌件和模腔；v4外螺纹嵌件应外螺纹嵌件应在无螺纹部分与模具配合在无螺纹部分与模具配合，否则，否则熔融物料渗入螺纹部分；熔融物料渗入螺纹部分
18、；v5嵌件高度不应超过其直径的两倍，嵌件高度不应超过其直径的两倍，高度应有公高度应有公差要求差要求。v6嵌件在模内应嵌件在模内应定位准确并防止溢料定位准确并防止溢料 圆柱形嵌件的定位机构圆柱形嵌件的定位机构管套型形嵌件的定位机构管套型形嵌件的定位机构板片形嵌件的定位机构板片形嵌件的定位机构小型圆柱嵌件与塑件的连接小型圆柱嵌件与塑件的连接细长嵌件与塑件的连接与支撑细长嵌件与塑件的连接与支撑八八 标记、符号、图案、文字标记、符号、图案、文字 v文字图案以在塑件上凸起为好文字图案以在塑件上凸起为好:v一是美观，二是模具容易制造一是美观，二是模具容易制造v文字图案凸起但凹入塑件表面文字图案凸起但凹入塑
19、件表面:v 模具上成型文字图案的部分加工成镶件，镶入模腔主体，使模具上成型文字图案的部分加工成镶件，镶入模腔主体，使其高出型腔主体表面。其高出型腔主体表面。 （a）塑件上的文字图案）塑件上的文字图案 (b) 模具上相应的成型镶件模具上相应的成型镶件v第三节第三节 螺纹塑件设计螺纹塑件设计v塑件上的螺纹可以在模塑时直接成型，也可以用后加工的办塑件上的螺纹可以在模塑时直接成型，也可以用后加工的办法机械切削，在经常装拆和受力较大的地方则应该采用金属法机械切削，在经常装拆和受力较大的地方则应该采用金属的螺纹嵌件。塑件上的螺纹应选用可参考表的螺纹嵌件。塑件上的螺纹应选用可参考表4-8，原则上螺，原则上螺
20、牙尺寸应选较大者，螺纹直径较小时就不宜采用细牙螺纹，牙尺寸应选较大者，螺纹直径较小时就不宜采用细牙螺纹，特别是用纤维或布基作填料的塑料成型的螺纹，其螺牙尖端特别是用纤维或布基作填料的塑料成型的螺纹，其螺牙尖端部分常常被强度不高的纯树脂所充填，如螺牙过细将会影响部分常常被强度不高的纯树脂所充填，如螺牙过细将会影响使用强度。使用强度。v设计注射螺纹时，还应注意内外螺纹的公差等级分别不要高设计注射螺纹时，还应注意内外螺纹的公差等级分别不要高于于IT7和和IT8，螺纹的外径不能小于，螺纹的外径不能小于4毫米、内径不能小于毫米、内径不能小于2毫毫米。如果模具的螺纹牙距未加上收缩值，则塑料螺纹与金属米。如
21、果模具的螺纹牙距未加上收缩值，则塑料螺纹与金属螺纹的配合长度就不能太长，螺纹的配合长度就不能太长，般不大于螺纹直径的般不大于螺纹直径的1.5倍，倍，否则会因收缩值不同互相干涉造成附加内应力，使联接强度否则会因收缩值不同互相干涉造成附加内应力，使联接强度降低。降低。v螺纹的始端和末端均不应突然开始和结束，而应有过渡部分。螺纹的始端和末端均不应突然开始和结束，而应有过渡部分。v为防止螺孔最外圈的螺纹崩裂或变形，应使内螺纹始端有一为防止螺孔最外圈的螺纹崩裂或变形，应使内螺纹始端有一台阶孔，孔深台阶孔，孔深0.20.8毫米，并且螺纹牙应渐渐凸起。毫米，并且螺纹牙应渐渐凸起。v为防止脆性塑件发生断裂，外
22、螺纹始端下降为防止脆性塑件发生断裂，外螺纹始端下降0.2毫米以上。毫米以上。v在同一螺纹型芯在同一螺纹型芯(或型环或型环)上有前后两段螺纹时，应使两段螺上有前后两段螺纹时，应使两段螺纹旋转方向相同，螺距相等，如图纹旋转方向相同，螺距相等，如图a）所示，否则无法将塑）所示，否则无法将塑件从螺纹型芯件从螺纹型芯(或型环或型环)上拧下来。当螺距不等或旋转方向不上拧下来。当螺距不等或旋转方向不同时，就要采用两段型芯同时，就要采用两段型芯(或型环或型环)组合在一起，成型后分段组合在一起，成型后分段拧下，如图拧下，如图b）所示。）所示。 v螺纹塑件成型之后脱模时，螺纹型芯或型环必须相对塑件作螺纹塑件成型之
23、后脱模时，螺纹型芯或型环必须相对塑件作回转运动，因此塑件必须止转，即不随螺纹型芯或型环一起回转运动，因此塑件必须止转，即不随螺纹型芯或型环一起转动。所以，塑件的外形或端面上需带有防止转动的花纹或转动。所以，塑件的外形或端面上需带有防止转动的花纹或图案，如图所示。图案，如图所示。v第四节第四节 齿轮塑件设计齿轮塑件设计v塑料齿轮目前主要用于精度和强度不太高的传动机构，其主塑料齿轮目前主要用于精度和强度不太高的传动机构，其主要特点是重量轻、传动噪声小，用作齿轮的塑料有尼龙、聚要特点是重量轻、传动噪声小，用作齿轮的塑料有尼龙、聚碳酸酯、聚甲醛、聚砜等。为了保证注射齿轮具有较好的成碳酸酯、聚甲醛、聚砜
24、等。为了保证注射齿轮具有较好的成型性，齿轮的轮缘、辐板和轮毂应有一定的厚度，如图所示型性，齿轮的轮缘、辐板和轮毂应有一定的厚度，如图所示并对其尺寸作出规定。并对其尺寸作出规定。v为了减少尖角处的应力集中及齿轮在成型时内部应力的影响，为了减少尖角处的应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，应尽可能加大圆角及过渡圆弧应尽量避免截面的突然变化，应尽可能加大圆角及过渡圆弧的半径。为了避免装配时产生应力，轴与孔的配合应尽可能的半径。为了避免装配时产生应力，轴与孔的配合应尽可能不采用过盈配合，而采用过渡配合。下图所示的是孔与轴采不采用过盈配合，而采用过渡配合。下图所示的是孔与轴采用
25、过渡配合并能防止两者相对转动的注射齿轮结构。用过渡配合并能防止两者相对转动的注射齿轮结构。v 对于薄型齿轮，如果厚度不均匀，可引起齿型歪斜，因对于薄型齿轮，如果厚度不均匀，可引起齿型歪斜，因此用无轮毂、无轮缘的齿轮可以很好地解决这种问题。另外，此用无轮毂、无轮缘的齿轮可以很好地解决这种问题。另外，如在辐板上有大的孔时，如图（如在辐板上有大的孔时，如图（a）所示，因孔在成型时很少）所示，因孔在成型时很少向中心收缩，所以会使齿轮歪斜。若轮毂和轮缘之间采用薄肋向中心收缩，所以会使齿轮歪斜。若轮毂和轮缘之间采用薄肋结构，如图（结构，如图（b）所示，则能保证轮缘向中心收缩。由于塑料）所示，则能保证轮缘向
26、中心收缩。由于塑料的收缩率大，所以一般只宜用收缩率相同的塑料齿轮相互啮合。的收缩率大，所以一般只宜用收缩率相同的塑料齿轮相互啮合。v第五节第五节 塑件的尺寸精度和表面粗糙度塑件的尺寸精度和表面粗糙度v一一 塑件的尺寸塑件的尺寸-总体尺寸总体尺寸v塑件尺寸大小与塑件流动性有关。流动性差的塑料及薄壁塑塑件尺寸大小与塑件流动性有关。流动性差的塑料及薄壁塑件尺寸不能设计的过大。塑件尺寸还受注射机的注射量、锁件尺寸不能设计的过大。塑件尺寸还受注射机的注射量、锁模力和模板尺寸的限制。模力和模板尺寸的限制。v二二 塑件的尺寸精度塑件的尺寸精度-低精度低精度v塑件的尺寸精度是指所获得的塑件尺寸与产品图中尺寸的
27、符塑件的尺寸精度是指所获得的塑件尺寸与产品图中尺寸的符合程度。合程度。v影响塑件尺寸精度的因素：模具的制造精度、模具的磨损程影响塑件尺寸精度的因素：模具的制造精度、模具的磨损程度、塑料收缩率的波动、成型时工艺条件的变化，塑件成型度、塑料收缩率的波动、成型时工艺条件的变化，塑件成型后的时效变化和模具的结构形状等。后的时效变化和模具的结构形状等。v三三 塑件的表面粗糙度塑件的表面粗糙度-比模具表面粗糙度高比模具表面粗糙度高12级级v塑件的表面粗糙度值主要取决于模具型腔表面粗糙度。另外塑件的表面粗糙度值主要取决于模具型腔表面粗糙度。另外成型时要尽可能从工艺上避免冷疤、云纹等缺陷产生。成型时要尽可能从
28、工艺上避免冷疤、云纹等缺陷产生。v透明塑件要求型腔和型芯的表面粗糙度相同。透明塑件要求型腔和型芯的表面粗糙度相同。v塑件的表面粗糙度一般取塑件的表面粗糙度一般取Ra1.60.2m之间。之间。2.11 尺寸精度和表面粗糙度尺寸精度和表面粗糙度 v 1 1塑件的尺寸塑件的尺寸 v :指塑件的总体尺寸，而不是壁厚、孔径等机构尺寸。v v 2. 2. 塑件的精度塑件的精度 v :指所获得的塑件尺寸与产品图中尺寸的符合程度，既所获塑件尺寸的准确度v 返回v 返回v 返回v 返回v 返回v 返回v 返回v 返回v 返回v 返回v 返回v 返回v 返回v 返回v 返回v 返回v 返回v 返回v 返回结束结束