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1、书名：注射模设计项目化实例教程注射模设计项目化实例教程ISBN：978-7-111-47571-2作者：金志刚 胡晓岳出版社：机械工业出版社本书配有电子课件项目1开关盒面板成型工艺设计任务 开关盒面板的结构工艺性分析 能力目标：1)能合理确定塑件精度，根据塑件的表面粗糙度选择合适的模具表面粗糙度。2)能分析塑件结构工艺性。3)能通过对塑件结构工艺性的分析提出结构优化方案。4)能正确分析判断影响塑件质量的因素，并提出改进意见。知识目标：1)了解塑件设计的原则和技巧。2）了解塑件结构设计时要注意的几个问题。任务引入 通过上一任务的学习，学会了确定开关盒面板的成型工艺过程和塑料ABS的成型工艺参数，
2、而本任务是分析开关盒面板结构的工艺性能是否合理，并能对塑件结构不合理的地方进行修改。项目1开关盒面板成型工艺设计任务 开关盒面板的结构工艺性分析知识准备 塑件的结构工艺性能是指塑件成型生产时对模具结构、成型工艺的适应程度。在进行塑件设计时，必须遵循以下几个塑件工艺性的设计原则：在设计塑件时，应考虑原材料的成型工艺性，如流动性、收缩性等；塑件的形状应有利于模具分型、排气、补缩和冷却。在保证使用性能、物理与力学性能、电性能、耐化学腐蚀性能和耐热性能等的前提下，尽量选用价格低廉和成型性能好的塑料，并力求结构简单、壁厚均匀、成型方便。在设计塑件时应同时考虑其成型模具的总体结构，使模具零件尤其是成型零件
3、易于制造，抽芯和推出机构简单。当设计的塑件外观要求较高时，应先通过造型，而后逐步绘制图样。项目1开关盒面板成型工艺设计任务 开关盒面板的结构工艺性分析 1.塑件的尺寸和精度 塑件的尺寸精度是指所获得的塑件尺寸与设计尺寸的吻合程度，即所获塑件尺寸的准确度。影响塑件尺寸精度的因素很多，首先是模具的制造精度和塑料收缩率的波动；其次是模具的磨损程度以及成型时工艺条件的变化，塑件成型后的时效变化和脱模斜度及模具的结构形状等。为降低模具制造成本和便于模具生产制造，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。2.塑件的表面质量 塑件的表面粗糙度主要由模具成型零件的表面粗糙度决定。要获得塑件
4、所需要的表面粗糙度，首先，应在模具制造方面加以保证。一般模具成型零件的表面粗糙度等级比塑件的要求高12级；其次，成型工艺也影响塑件的表面粗糙度，若成型温度过高，塑件成型后易起泡，甚至出现凹痕；原材料杂质多，塑件表面质量也会变差。项目1开关盒面板成型工艺设计任务 开关盒面板的结构工艺性分析 3.塑件的结构设计 (1)从注射的工艺要求上分析，塑件的结构应具备以下特点。1)壁厚 塑件的壁厚应尽可能的均匀，避免突变和截面厚薄悬殊的设计，否则会引起收缩不均，使塑件表面产生缺陷。壁厚有较大差别时，也可用渐变代替壁厚的突然变化，如图1-31所示。对于塑件胶位有局部较厚的情况时，要想办法在后模掏胶。如图1-3
5、2所示。项目1开关盒面板成型工艺设计任务 开关盒面板的结构工艺性分析 常见壁厚不均匀会产生的问题：局部厚胶位，图1-33所示，易产生表面收缩凹陷。侧边薄胶位，如图1-34所示，易产生成型滞流现象。止口位，如图1-35所示，壁厚采用渐变方法以消除表面白印。另有塑件内部拐角位增加圆角使其壁厚均匀。项目1开关盒面板成型工艺设计任务 开关盒面板的结构工艺性分析 平面中间凹位，如图1-36所示，塑件平面中间凹位过深，实际成型塑件产生拱形变形；解决变形的方法是减小凹位深度，使壁厚尽量均匀。2)圆角 为了避免应力集中，提高塑件强度，除使用要求需要采用尖角外，尽量使用圆角代替尖角 图1-36 平面中间凹位 项
6、目1开关盒面板成型工艺设计任务 开关盒面板的结构工艺性分析 3)加强筋 加强筋又称为骨位，作用为增加强度、固定底面壳、支承架、按键导向等。能加快填充及增加壁件的强度和刚度。由于加强筋与塑件壳体连接处易产生外观收缩凹陷，故要求加强筋厚度应t(t为塑件壁厚)，一般加强筋厚度在范围内。当加强筋高15mm以上时，易产生走胶困难、困气，模具上可制作镶件，也方便省模、排气。当加强筋高15mm以下时，应设置0.5以上的脱模斜度，但加强筋根部与顶部厚度差不小于，如图1-39所示。图1-39 加强筋的厚度处理 (2)从模具结构和制造上分析 塑件的结构应具备以下特点。1)脱模斜度 塑件在模具型腔中的冷却收缩会使它
7、紧紧包裹住模具的型芯或其他凸起部分。因此，为了便于从成型零件上顺利脱出塑件，必须在塑件内外表面沿脱模方向设计足够的斜度，称为脱模斜度，又称为拔模角。项目1开关盒面板成型工艺设计任务 开关盒面板的结构工艺性分析图1-40 脱模斜度项目1开关盒面板成型工艺设计任务 开关盒面板的结构工艺性分析 2)曲面上的孔口处理 塑件曲面上的孔，孔口要倒角，如图1-41所示，以避免在塑件上产生尖角或在模具上产生影响模具强度及使用寿命的尖、薄钢位。图1-41 塑件曲面上的孔口倒圆角处理a)不好 b)好项目1开关盒面板成型工艺设计任务 开关盒面板的结构工艺性分析 3)螺纹 塑件上的螺纹用于联接，可用模具直接成型。直接
8、成型的方法有：采用螺纹型芯或螺纹型环成型；外螺纹还可采用瓣合模(即哈夫模)成型。螺纹直接成型加工效率高，但精度较差，还带有不易去除的飞边；要求不高的螺纹(如瓶盖螺纹)用软质塑料成型时可强制脱模，螺纹形状如图l-42所示。为了防止螺纹最外圈崩裂或变形，应使螺纹最外圈和最里圈留有台阶。螺纹的始端或终端应逐渐开始和结束，如图1-43所示。当内、外螺纹必须采用旋转脱模时，应合理设置止转位。图1-42 能强制脱模的圆牙螺纹 图1-43 螺纹设计 项目1开关盒面板成型工艺设计任务 开关盒面板的结构工艺性分析 4)火山口 加强筋或柱位的根部与塑件连接处的壁厚会突然加大，导致塑件的表面产生凹陷。这时，要在加强
9、筋或柱位的根部适当减小壁厚，减少胶位，这种结构俗称开火山口，如图1-44所示。图1-44 塑件上火山口结构 (3)从塑件装配上分析 塑件的结构应具备以下特点。1)螺钉柱装配形式图1-45 螺钉柱联接项目1开关盒面板成型工艺设计任务 开关盒面板的结构工艺性分析 2)塑件的柱位、扣位连接 一般塑件间的联接都通过螺柱或卡扣连接，如图1-46和图1-47所示。图1-46 螺丝柱连接图1-47 卡扣连接 3)外形配合装配形式 在外形配合时应考虑装配间隙均匀，如图1-48所示，各塑件之间的装配间隙应均匀，一般塑件间隙(单边)如下：图1-48 塑件配合间隙均匀a）好 b）不好项目1开关盒面板成型工艺设计任务
10、 开关盒面板的结构工艺性分析 固定件之间的配合间隙为0，如图1-49所示；面、底壳的止口间隙为，如图1-50所示；规则按钮(直径15 mm)的活动间隙为；规则按钮(直径 15mm)的活动间隙为；异形按钮的活动间隙为，如图1-51所示 图1-49 固定件之间的配合间隙图1-50 止口配合间隙图1-51 按钮的配合间隙项目1开关盒面板成型工艺设计任务 开关盒面板的结构工艺性分析 (4)塑件表面和外观要求 是指各塑件在装配后，外露部分的状况；塑件表面的文字、图案、纹理、外形及安全标准要求等。1)文字、图案和浮雕 模具上文字或图案的制作方法通常有三种：化学腐蚀；电火花加工；雕刻或CNC加工。若采用电火
11、花加工文字或图案，其塑件上文字或图案的工艺要求如下：塑件上为凸形文字或图案时，凸出高度取为宜，线条宽度不小于，两条线间距离不小于。塑件上为凹形文字或图案时，凹入深度取为宜，一般凹入深度取为宜；线条宽度不小于，两条线间距离不小于，如图1-52所示 图1-52 凹形文字、图案项目1开关盒面板成型工艺设计任务 开关盒面板的结构工艺性分析 2)塑件外形。塑件外形应符合各类型产品的安全标准要求。在塑件上不应出现锋利边、尖锐点；对拐角处的内、外表面可用增加圆角来避免应力集中，提高塑件强度，改善塑件的流动情况，如图1-53所示。若塑件的三维模型表面出现褶皱，影响了塑件的表面质量，则需要调整表面建模方法，以提
12、高其表面质量，或者在制造中修整电极来满足光顺曲面的要求，如图1-54所示。图1-53 内外表面拐角处加圆角处理图1-54 塑件表面光顺处理 项目1开关盒面板成型工艺设计任务 开关盒面板的结构工艺性分析 4.产品缺陷及改善措施 在注射成型过程中，影响塑件质量的原因大致可归纳为如下几个方面：模具设计及制造精度、成型工艺条件、成型材料、塑件设计、注射机、成型前后的环境等。下面列出了常见的几种缺陷。(1)缩水 塑件表面因内部收缩而产生凹坑称为缩水，如图1-55所示。图1-55 缩水缺陷 项目1开关盒面板成型工艺设计任务 开关盒面板的结构工艺性分析 (2)粘模 塑件在注射成型后，脱模时可能会发生粘模现象
13、。(3)翘曲 翘曲是指塑件产生变形、折弯等现象，如图1-56所示。(4)射纹 熔体注射时模腔前段的空气无法被塑料熔体压迫排出，致使空气混合在塑料内，使得塑件表面光泽及颜色不均，形成了射纹，如图1-57所示。图1-56 翘曲缺陷图1-57 射纹 项目1开关盒面板成型工艺设计任务 开关盒面板的结构工艺性分析 (5)飞边 飞边(俗称批锋)是一种很常见的注射问题。当塑料在模腔内的压力太大，其产生的分模力大过锁模力，致使动、定模无法紧密合模，使塑料挤出并在塑件表层形成飞边，如图1-58所示。图1-58 飞边 项目1开关盒面板成型工艺设计任务 开关盒面板的结构工艺性分析 (6)充填不足 又称短射，如图1-
14、59所示即熔融的材料未能完全充满模腔所有空间。(7)熔接痕 又称为结合线，是二条或二条以上塑料熔体汇合时，熔体温度过低导致合流部分未能充分熔合而形成的细线，如图1-60所示。图1-59 短射 图1-60 熔接痕 项目1开关盒面板成型工艺设计任务 开关盒面板的结构工艺性分析 (8)塑件表面光泽不良 塑件表面失去材料本来的光泽，形成乳白色层膜成为模糊状态等称为表面光泽不良 (9)黑纹 黑纹是塑件成型后有黑色条纹的现象 (10)流痕 流痕是熔融材料流动的痕迹，以浇口为中心而呈现的条纹状态，如图1-61所示。图1-61 流痕缺陷 项目1开关盒面板成型工艺设计任务 开关盒面板的结构工艺性分析 1.3.3
15、 任务实施 1.塑件尺寸精度分析 该塑件尺寸公差无特殊要求，所有尺寸均为未注公差尺寸，查相关模具手册或表1-4可知，ABS的公差等级为MT5。2.塑件表面质量分析 查表1-16可知，ABS注射成型时，表面粗糙度Ra值的范围在之间。而该塑件的表面粗糙度无要求，则取为。且塑件内部没有较高的表面粗糙度要求。3.塑件的结构设计 (1)壁厚 塑件各处壁厚均为，有利于零件的成型。(2)圆角 该塑件在物料转角处均采用大圆角过渡，避免应力集中，结构合理。(3)加强筋 该塑件较小，且结构较为简单，自身结构具有加强筋作用，强度足够。项目1开关盒面板成型工艺设计任务 开关盒面板的结构工艺性分析 (4)脱模斜度 查表
16、1-16可知，材料为ABS的塑件，其型腔脱模斜度一般为40120，型芯脱模斜度为351。该塑件为开口薄壳类零件，深度为，侧壁上半部分与竖直面的夹角为26，侧壁下半部分设计有1的脱模斜度，如图1-62所示。图1-62 开关盒面板拔模角度 (5)孔 该塑件无孔，不需要考虑小型芯及插穿及碰穿问题。(6)侧孔和侧凹 该塑件有侧孔或侧凹，但不需侧抽芯机构，直接用定模镶块和型芯即可成型。(7)文字、符号及标记 该塑件无文字、符号及标记。项目1开关盒面板成型工艺设计任务 开关盒面板的结构工艺性分析 通过以上分析可见，该塑件属于一般精度、结构简单的塑件。塑件结构工艺性较为合理，成型零件采用整体镶嵌结构。拓展任务 拓展任务引入：项目1的拓展项目是完成手机外壳的成型工艺设计。在本拓展任务中，项目组需分析塑件的结构工艺性，为后续的注射模设计总体方案制订提供参考。并通过结构工艺性分析，了解手机外壳的结构工艺性是否合理，如不合理需与客户协商，提出手机外壳结构的优化意见。可参考任务实施完成任务报告1.3 项目1开关盒面板成型工艺设计任务 开关盒面板的结构工艺性分析