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1、第3章模具设计第1页，共71页，编辑于2022年，星期二第三章第三章 塑件的结构工艺性塑件的结构工艺性第2页，共71页，编辑于2022年，星期二能力目标：能分析塑料产品的结构工艺性，并在此基础上找出工艺难点，提出解决问题的方法。第3页，共71页，编辑于2022年，星期二知识目标：掌握塑件制品的形状尺寸及表面精度的掌握塑件制品的形状尺寸及表面精度的确定。确定。掌握塑件制品的壁厚选择。掌握塑件制品的壁厚选择。掌握塑件制品的加强筋骨、圆弧角过掌握塑件制品的加强筋骨、圆弧角过渡及孔的选择、设置。渡及孔的选择、设置。第4页，共71页，编辑于2022年，星期二训练项目：学完本次课后，请同学们给设计一无手学
2、完本次课后，请同学们给设计一无手柄口杯。柄口杯。第5页，共71页，编辑于2022年，星期二分析：请同学们仔细观请同学们仔细观察塑料凳子，它察塑料凳子，它的结构由哪几部的结构由哪几部分组成，各部分分组成，各部分有什么作用？要有什么作用？要你设计它必须要你设计它必须要考虑哪些问题？考虑哪些问题？第6页，共71页，编辑于2022年，星期二分析：凳面凳面筋筋凳脚凳脚支承面支承面圆角圆角第7页，共71页，编辑于2022年，星期二设计考虑因素：1、尺寸和精度、表面粗糙度、尺寸和精度、表面粗糙度2、形状、壁厚、形状、壁厚3、圆角、斜度、圆角、斜度4、加强肋及其他增强防变形结构、加强肋及其他增强防变形结构5、
3、支承面、支承面第8页，共71页，编辑于2022年，星期二一、塑件的尺寸、精度和表面粗糙度1.1.塑件的尺寸塑件的尺寸塑料的流动性塑料的流动性（大而薄的塑件充模困难）（大而薄的塑件充模困难）塑件的尺寸塑件的尺寸 指塑件的总体尺寸指塑件的总体尺寸塑件的尺寸受下面两个因素塑件的尺寸受下面两个因素影响影响：设备的工作能力设备的工作能力（注射量、锁模力、工作台面）（注射量、锁模力、工作台面）第9页，共71页，编辑于2022年，星期二一、塑件的尺寸、精度和表面粗糙度2.2.塑件的精度塑件的精度 塑件的尺寸精度是指所获得的塑件尺寸与产品图中尺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，即所获
4、塑件尺寸的准确度。寸的符合程度，即所获塑件尺寸的准确度。在满足用要求在满足用要求的前提下，应尽可能设计得低一些。的前提下，应尽可能设计得低一些。影响塑件尺寸精度的因素影响塑件尺寸精度的因素:塑件成型后的时效变化塑件成型后的时效变化塑料收缩率的波动以及成型时工艺条件的变化塑料收缩率的波动以及成型时工艺条件的变化模具的制造精度、磨损程度和安装误差模具的制造精度、磨损程度和安装误差第10页，共71页，编辑于2022年，星期二一、塑件的尺寸、精度和表面粗糙度2.2.塑件的精度塑件的精度 塑件尺寸公差根据塑件尺寸公差根据GB/T14486-2008GB/T14486-2008工程塑料模工程塑料模塑塑料件
5、尺寸公差标准塑塑料件尺寸公差标准确定确定 塑件尺寸公差的代号为塑件尺寸公差的代号为MTMT，公差等级分，公差等级分7 7级，级，MT7MT7级精最低。级精最低。一般的：一般的：塑件上孔的公差采用基孔制单向正偏差，即塑件上孔的公差采用基孔制单向正偏差，即塑件上轴的公差采用基轴制单向负偏差，即塑件上轴的公差采用基轴制单向负偏差，即中心距及其他位置尺寸公差采用对称公差，即中心距及其他位置尺寸公差采用对称公差，即模具尺寸精度比塑件尺寸精度高2-3级。第11页，共71页，编辑于2022年，星期二一、塑件的尺寸、精度和表面粗糙度2.2.塑件的精度塑件的精度A项：不受模具活动部分影响的尺寸公差值项：不受模具
6、活动部分影响的尺寸公差值B项：受模具活动部分影响的尺寸公差值项：受模具活动部分影响的尺寸公差值第12页，共71页，编辑于2022年，星期二一、塑件的尺寸、精度和表面粗糙度3.3.塑件的表面质量塑件的表面质量表面质量表面质量表面质量表面质量表面粗糙度、光亮程度色彩均匀性表面缺陷：缩孔、凹陷推杆痕迹对拼缝、熔接痕、毛刺等v表面粗糙度选择表面粗糙度选择：塑件的表面粗糙度一般为塑件的表面粗糙度一般为1.61.60.2 0.2 m m，而，而模具的表面粗糙度数值要比塑件低模具的表面粗糙度数值要比塑件低1 12 2级级。第13页，共71页，编辑于2022年，星期二二、塑件的形状、壁厚：1、塑件形状：、塑件
7、形状：塑件的内外表面形状应尽可能保证有利于成型塑件的内外表面形状应尽可能保证有利于成型侧孔改侧凹侧孔改侧凹前提：不影响使用前提：不影响使用第14页，共71页，编辑于2022年，星期二二、塑件的形状、壁厚：1、塑件形状：、塑件形状：第15页，共71页，编辑于2022年，星期二二、塑件的形状、壁厚：1、塑件形状：、塑件形状：第16页，共71页，编辑于2022年，星期二二、塑件的形状、壁厚：1、塑件形状：、塑件形状：第17页，共71页，编辑于2022年，星期二二、塑件的形状、壁厚：1、塑件形状：、塑件形状：(A-B)x100 C%5%强制脱出的浅侧凹强制脱出的浅侧凹,尺寸应满足尺寸应满足 (A-B)
8、x100 B%5%第18页，共71页，编辑于2022年，星期二二、塑件的形状、壁厚：二、塑件的形状、壁厚：2、塑件壁厚：、塑件壁厚：塑件壁厚不适可能引起的不良后果：塑件壁厚不适可能引起的不良后果：壁厚过大：原料浪费，生产周期延长，易产生表面凹壁厚过大：原料浪费，生产周期延长，易产生表面凹陷和内部缩孔。陷和内部缩孔。壁厚过小：填充阻力增大，型腔难以充满；壁厚过小：填充阻力增大，型腔难以充满；第19页，共71页，编辑于2022年，星期二二、塑件的形状、壁厚：2、塑件壁厚：、塑件壁厚：塑件壁厚设计原则：壁厚均匀、塑件壁厚设计原则：壁厚均匀、厚薄适中厚薄适中 满足成型时熔体充模所需的壁厚（最小壁厚满足
9、成型时熔体充模所需的壁厚（最小壁厚原则）原则）保证贮存、搬运过程中强度所需的壁厚保证贮存、搬运过程中强度所需的壁厚制品连接紧固处、嵌件埋入处等具有足够的厚度制品连接紧固处、嵌件埋入处等具有足够的厚度能承受推出机构等的冲击和振动能承受推出机构等的冲击和振动满足塑件结构和使用性能要求下取小壁厚满足塑件结构和使用性能要求下取小壁厚优先考虑加强筋优先考虑加强筋第20页，共71页，编辑于2022年，星期二分析：下列塑件壁厚是否合理，不合理处进行改下列塑件壁厚是否合理，不合理处进行改进。进。第21页，共71页，编辑于2022年，星期二手机：第22页，共71页，编辑于2022年，星期二三、塑件的圆角、斜度：
10、1、圆角：、圆角：在满足使用要求的前提下在满足使用要求的前提下,制件的所有的转角尽可能设制件的所有的转角尽可能设计成圆角，或者用圆弧过渡。计成圆角，或者用圆弧过渡。圆角的作用：圆角的作用：塑件避免应力集中；塑件避免应力集中；提高塑件强度；提高塑件强度；改善熔体流动情况和便于脱模；改善熔体流动情况和便于脱模；美化塑件外观；美化塑件外观；模具型腔在淬火或使用时也不至于应力集中而开裂。模具型腔在淬火或使用时也不至于应力集中而开裂。第23页，共71页，编辑于2022年，星期二三、塑件的圆角、斜度：1、圆角：、圆角：圆角的确定：圆角的确定：内壁圆角半径应为内壁圆角半径应为壁厚的一半壁厚的一半外壁圆角半径
11、可为壁厚的外壁圆角半径可为壁厚的1.5倍倍一般圆角半径不应小于一般圆角半径不应小于0.5mm壁厚不等的两壁转角可按平均壁厚确定内、外壁厚不等的两壁转角可按平均壁厚确定内、外圆角半径圆角半径理想的内圆角半径应为壁厚的理想的内圆角半径应为壁厚的1/3以上以上第24页，共71页，编辑于2022年，星期二三、塑件的圆角、斜度：2、脱模斜度：、脱模斜度：为了便于塑件脱模，防止脱模时擦伤塑件，必须在塑为了便于塑件脱模，防止脱模时擦伤塑件，必须在塑件内外表面脱模方向上留有足够的斜度件内外表面脱模方向上留有足够的斜度，在模具上称为在模具上称为脱模斜度脱模斜度脱模斜度脱模斜度。脱模斜度取决于塑件脱模斜度取决于塑
12、件的形状、壁厚及塑料的的形状、壁厚及塑料的收缩率，一般取收缩率，一般取3030 1 13030。第25页，共71页，编辑于2022年，星期二三、塑件的圆角、斜度：2、脱模斜度：、脱模斜度：脱脱模模斜斜度度取取向向内形以小端为基准，斜度由扩大方向取得内形以小端为基准，斜度由扩大方向取得外形以大端为基准，斜度由缩小方向取得外形以大端为基准，斜度由缩小方向取得第26页，共71页，编辑于2022年，星期二三、塑件的圆角、斜度：2、脱模斜度：、脱模斜度：脱模斜度设计要点：脱模斜度设计要点：塑件精度高，采用较小脱模斜度塑件精度高，采用较小脱模斜度尺寸高的塑件，采用较小脱模斜度尺寸高的塑件，采用较小脱模斜度
13、塑件形状复杂不易脱模，选用较大斜度塑件形状复杂不易脱模，选用较大斜度收缩率大，斜度加大收缩率大，斜度加大增强塑料采用较大的脱模斜度增强塑料采用较大的脱模斜度第27页，共71页，编辑于2022年，星期二四、加强筋加强筋及其他加强措施及其他加强措施：1、加强筋加强筋：加强筋的作用：加强筋的作用：在不增加壁厚的在不增加壁厚的情况下提高塑件强度、情况下提高塑件强度、刚度，避免翘曲变形。刚度，避免翘曲变形。在一定程度上可在一定程度上可以改善塑料的充模流动以改善塑料的充模流动性。性。加强筋加强筋的尺寸的尺寸 第28页，共71页，编辑于2022年，星期二四、加强筋加强筋及其他加强措施及其他加强措施：1、加强
14、筋加强筋：不合理不合理合理合理第29页，共71页，编辑于2022年，星期二四、加强筋加强筋及其他加强措施及其他加强措施：1、加强筋加强筋：不合理不合理合理合理第30页，共71页，编辑于2022年，星期二四、加强筋加强筋及其他加强措施及其他加强措施：2、其他加强措施：、其他加强措施：容器侧壁的增强容器边缘的增强第31页，共71页，编辑于2022年，星期二五、支承面：通常塑件一般不以整个平面作为支承面，通常塑件一般不以整个平面作为支承面，而是以而是以底脚底脚或或边框边框为支承面。为支承面。第32页，共71页，编辑于2022年，星期二五、支承面：支承面结构形式支承面结构形式第33页，共71页，编辑于
15、2022年，星期二六、塑件上孔的设计：塑件的孔三种成型加工方法：塑件的孔三种成型加工方法：直接模塑出来直接模塑出来模塑成盲孔再钻孔通模塑成盲孔再钻孔通塑件成型后再钻孔塑件成型后再钻孔设计原则：设计原则：a.a.孔设在不易削弱塑件强度的地方孔设在不易削弱塑件强度的地方 b.b.孔与孔之间，孔与边壁之间应留有足够的距孔与孔之间，孔与边壁之间应留有足够的距离。离。第34页，共71页，编辑于2022年，星期二六、塑件上孔的设计孔的加强孔的加强第35页，共71页，编辑于2022年，星期二六、塑件上孔的设计固定孔的形式固定孔的形式第36页，共71页，编辑于2022年，星期二六、塑件上孔的设计异形孔的成型方
16、法异形孔的成型方法第37页，共71页，编辑于2022年，星期二六、塑件上孔的设计相交孔的设计相交孔的设计合理合理不合理不合理第38页，共71页，编辑于2022年，星期二七、塑件螺纹的设计螺纹种类：螺纹种类：1 1、传动螺纹：保证传动比的稳定性；、传动螺纹：保证传动比的稳定性；2 2、紧固螺纹：保证可旋性和连接的可靠性；、紧固螺纹：保证可旋性和连接的可靠性；3 3、紧密螺纹：密封的螺纹结合。、紧密螺纹：密封的螺纹结合。第39页，共71页，编辑于2022年，星期二七、塑件螺纹的设计1 1、塑件上螺纹成型可用以下三种成型方法、塑件上螺纹成型可用以下三种成型方法 模具成型模具成型（瓣合模，螺旋结构，嵌
17、件成型，强制脱模）（瓣合模，螺旋结构，嵌件成型，强制脱模）机械加工制作机械加工制作 在塑件内部镶嵌金属螺纹构件。在塑件内部镶嵌金属螺纹构件。2 2、模塑螺纹的性能特点：、模塑螺纹的性能特点：模塑螺纹强度较差，一般宜设计为粗牙螺纹。模塑螺纹强度较差，一般宜设计为粗牙螺纹。模塑螺纹的精度不高，一般低于模塑螺纹的精度不高，一般低于GB3GB3级。级。第40页，共71页，编辑于2022年，星期二3 3、模塑成型方法：、模塑成型方法：采用成型杆或成型环在成型后拧下来。采用成型杆或成型环在成型后拧下来。方法有二，一是手工模外拧下；二是利用方法有二，一是手工模外拧下；二是利用开模直线运动转变为圆周运动直接旋
18、下开模直线运动转变为圆周运动直接旋下。第41页，共71页，编辑于2022年，星期二瓣合模：成型阳螺纹。瓣合模：成型阳螺纹。卸模方法有二，一是采用成型环在模外取卸模方法有二，一是采用成型环在模外取下，二是设置外侧向分型系统。下，二是设置外侧向分型系统。注：二比一效率高，但有合模线，即注：二比一效率高，但有合模线，即飞边，不易切除。飞边，不易切除。第42页，共71页，编辑于2022年，星期二强制脱模：成型阴螺纹。强制脱模：成型阴螺纹。对塑件的要求：对塑件的要求：螺牙断面要设计得螺牙断面要设计得浅浅一些，且呈半圆形、一些，且呈半圆形、U U形或梯形。形或梯形。第43页，共71页，编辑于2022年，星
19、期二适用范围：适用范围：对紧固性、密封性的要求对紧固性、密封性的要求一般。一般。（一般与橡胶垫合用，以达（一般与橡胶垫合用，以达到密封的目的。如饮料瓶盖，到密封的目的。如饮料瓶盖，药瓶盖等。）药瓶盖等。）第44页，共71页，编辑于2022年，星期二七、塑件螺纹的设计4 4、设计要点：、设计要点：为减小螺距积累误差为减小螺距积累误差，螺纹配合长度应螺纹配合长度应小于小于螺纹直径的螺纹直径的1.51.52 2倍倍（主要考虑收缩率不均衡问题主要考虑收缩率不均衡问题）外螺纹直径不小于外螺纹直径不小于4mm4mm，内螺纹直径不能小于，内螺纹直径不能小于2mm2mm，螺距不小于，螺距不小于0.7mm0.7
20、mm（相对金属件，塑件螺纹精度低，更小的螺纹只能后加工相对金属件，塑件螺纹精度低，更小的螺纹只能后加工）第45页，共71页，编辑于2022年，星期二七、塑件螺纹的设计为防止螺纹的始、末端崩裂或变形，螺纹的始、末端应该为防止螺纹的始、末端崩裂或变形，螺纹的始、末端应该设有一设有一台阶孔台阶孔；螺纹尾部应设有一过渡长度；螺纹尾部应设有一过渡长度l l。第46页，共71页，编辑于2022年，星期二第47页，共71页，编辑于2022年，星期二第48页，共71页，编辑于2022年，星期二第49页，共71页，编辑于2022年，星期二七、塑件螺纹的设计要求强度较高时，采用金属嵌件嵌入要求强度较高时，采用金属
21、嵌件嵌入两两段段螺螺纹纹在在同同一一塑塑件件上上（同同是是阳阳或或阴阴螺螺纹纹），螺螺距距相相等等、旋旋向向相相同同时时可可用用一一个个型型芯芯成成型型；否否则则就就必必须须用用组组合合型型芯芯成成型型，型芯在成型后分段拧下。型芯在成型后分段拧下。第50页，共71页，编辑于2022年，星期二八、八、嵌件设计嵌件设计嵌件：嵌件：嵌入塑料制品内部，有特定用途的嵌入塑料制品内部，有特定用途的零部件。零部件。常用材料：常用材料：金属（铁铝铜等），非金属金属（铁铝铜等），非金属（玻璃、高分子材料）（玻璃、高分子材料）注注:生产带嵌件的塑件会降低生产效率生产带嵌件的塑件会降低生产效率（尤其是模塑嵌入），使
22、塑件生产不易实（尤其是模塑嵌入），使塑件生产不易实现自动化，因此尽量避免使用。现自动化，因此尽量避免使用。第51页，共71页，编辑于2022年，星期二第52页，共71页，编辑于2022年，星期二、作用：、作用：提高塑件的机械性能，如汽车方向盘、提高塑件的机械性能，如汽车方向盘、档位杆头等；档位杆头等；起联接作用，如螺纹嵌件；起联接作用，如螺纹嵌件；起导电或绝缘作用，如电源插头；起导电或绝缘作用，如电源插头；省料降价。省料降价。第53页，共71页，编辑于2022年，星期二、嵌入方式：、嵌入方式：模塑嵌入模塑嵌入 后装配后装配第54页，共71页，编辑于2022年，星期二、设计原则：、设计原则：防止
23、嵌件在使用中被拔出或转动，应将防止嵌件在使用中被拔出或转动，应将嵌件在塑件中的部分制成设计成菱形滚花、嵌件在塑件中的部分制成设计成菱形滚花、直纹滚花加沟槽、切口、孔眼、局部扎扁、直纹滚花加沟槽、切口、孔眼、局部扎扁、折弯等形状。折弯等形状。第55页，共71页，编辑于2022年，星期二菱形滚花菱形滚花直纹滚花加沟槽直纹滚花加沟槽凸肩加沟槽凸肩加沟槽第56页，共71页，编辑于2022年，星期二局部扎扁、折弯局部扎扁、折弯切口、孔眼切口、孔眼第57页，共71页，编辑于2022年，星期二嵌件安放在模具内应位置准确、定位牢嵌件安放在模具内应位置准确、定位牢固，同时能防止料流进入或溢出。固，同时能防止料流
24、进入或溢出。第58页，共71页，编辑于2022年，星期二嵌件高度不宜超过其定位部分的两倍嵌件高度不宜超过其定位部分的两倍（防止料流冲击使嵌件弯曲）。（防止料流冲击使嵌件弯曲）。如果要求嵌入部分较长，可设支柱（塑件如果要求嵌入部分较长，可设支柱（塑件上会留下工艺孔），也可在嵌件上受冲击上会留下工艺孔），也可在嵌件上受冲击力较强部分开孔。力较强部分开孔。第59页，共71页，编辑于2022年，星期二第60页，共71页，编辑于2022年，星期二应选用收缩率与塑料收缩率相近的嵌件应选用收缩率与塑料收缩率相近的嵌件材料，大型嵌件要预热到物料温度。材料，大型嵌件要预热到物料温度。嵌件周围的塑料层要有一定厚度
25、（防止嵌件周围的塑料层要有一定厚度（防止涨裂）。涨裂）。第61页，共71页，编辑于2022年，星期二九、九、标记、文字、符号标记、文字、符号（1 1）、设计原则：）、设计原则：宽度宽度 0.3mm0.3mm间隔间隔 0.4mm 0.4mm深度深度 0.2mm 0.2mm 0.5mm0.5mm，最大，最大0.8mm0.8mm标记本身有标记本身有88以上的脱模斜度以上的脱模斜度第62页，共71页，编辑于2022年，星期二（2 2）、种类：）、种类：、凸字：、凸字：模具上为凹字，易模具上为凹字，易加工；但塑件上字加工；但塑件上字迹易被划伤或磨损。迹易被划伤或磨损。第63页，共71页，编辑于2022年
26、，星期二、凹字：、凹字：模具上为凸字，不模具上为凸字，不易加工且难以抛光；易加工且难以抛光；但塑件上字迹不易但塑件上字迹不易被划伤或磨损。被划伤或磨损。第64页，共71页，编辑于2022年，星期二、凸坑凹字：、凸坑凹字：模具上装镶块，模具加工容易且容易抛光；模具上装镶块，模具加工容易且容易抛光；塑件上字迹不易被划伤或磨损，但会降低塑件上字迹不易被划伤或磨损，但会降低塑件强度。塑件强度。第65页，共71页，编辑于2022年，星期二（3 3）、模具加工方法：）、模具加工方法：照相化学腐蚀法、手工、电光花、冷挤压、照相化学腐蚀法、手工、电光花、冷挤压、电铸、机械加工、激光雕刻、电脉冲成型、电铸、机械
27、加工、激光雕刻、电脉冲成型、电化学加工。电化学加工。第66页，共71页，编辑于2022年，星期二（4 4）、设计原则：）、设计原则：模具加工容易，塑件使用性能好，隐藏制品模具加工容易，塑件使用性能好，隐藏制品缺陷。缺陷。第67页，共71页，编辑于2022年，星期二小结：是塑件对成型加工的适应性塑件塑件工艺性设计包括工艺性设计包括:塑料材料选择塑料材料选择、尺寸精尺寸精度度和和表面粗糙度表面粗糙度、塑件结构塑件结构塑件的工艺性塑件的工艺性塑件的工艺性塑件的工艺性 塑件塑件工艺性设计的特点工艺性设计的特点：应当满足：应当满足使用性能使用性能和和成形成形工艺工艺的要求，力求做到的要求，力求做到结构合
28、理结构合理、造型美观造型美观、便便于制造于制造。第68页，共71页，编辑于2022年，星期二以上对塑件制品设计中的12个问题作了简单介绍，并非所有塑件都涉及以上12个问题，但所遇到的问题一定要按上述原则给予设计。第69页，共71页，编辑于2022年，星期二通过以上学习，学生们应具备判断产品设计是否合理、是否符合成型工艺要求及根据成型加工提出改进和重新设计的能力。第70页，共71页，编辑于2022年，星期二训练：请同学们从塑件结构工艺性考虑，设计请同学们从塑件结构工艺性考虑，设计一个单手柄水杯（材料：聚乙烯，尽量一个单手柄水杯（材料：聚乙烯，尽量采用一个分型面，不用侧向分型抽芯机采用一个分型面，不用侧向分型抽芯机构）。构）。第71页，共71页，编辑于2022年，星期二