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1、设计原则：应考虑塑料的各种性能特点，如物理机械性能、成型工艺性能等；应考虑模具的总体结构，使模具型腔易于制造，模具抽芯和推出机构简单；在保证塑件使用性能、物理性能与力学性能、电性能等的前提下，力求结构简单，壁厚均匀，使用方便。第3章塑料成型制件的结构工艺性第1页/共60页第一节 塑件尺寸及其精度1）塑件尺寸设计原则：受到塑料的流动性制约，流动性好的塑料可以成形较大尺寸的塑件，反之能成形的塑件尺寸就较小。受成形设备的限制，注射成形的塑件尺寸要受到注射机的注射量、锁模力和模板尺寸的限制；压缩和压注成形的塑件尺寸要受到压机最大压力和压机工作台面最大尺寸的限制。在满足使用要求的前提下，应尽量将塑件设计
2、得紧凑、尺寸小巧一些。第2页/共60页2）塑件尺寸精度定义：是指所获得的塑件尺寸与产品图中尺寸的符合程度，即所获得塑件尺寸的准确度。在满足用要求的前提下，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第3页/共60页尺寸精度的确定：尺寸精度的确定：会根据教材表31、32（精度等级的选用）选择塑件公差等级模塑件公差代号为MT，公差等级分8级（表31塑件公差数值表）。1、2级精度最高，属于精密技术级（一般不采用）；8级精度最低第4页/共60页A项：不受模具活动部分影响的尺寸公差值B项：受模具活动部分影响
3、的尺寸公差值（水平分型面溢出）第5页/共60页尺寸精度的确定：尺寸精度的确定：对于塑件上孔的公差可采用基准孔，可取表中数值冠以（）号。即对于塑件上轴的公差可采用基准轴，可取表中数值冠以（）号。即中心距及其他位置尺寸公差采用双向等值偏差，即一般配合部分尺寸精度高于非配合部分尺寸精度。模具尺寸精度比塑件尺寸精度高2-3级。第6页/共60页1、塑件表面粗糙度GB/T14234塑料件表面粗糙度标准不同加工方法和不同材料所能达到的表面粗糙度决定因素：模具成形零件表面粗糙度表面粗糙度选择：塑件的表面粗糙度一般为0.80.2 ，而模具的表面粗糙度数值要比塑件低12级。第二节塑料制件的结构工艺性第7页/共60
4、页2、塑件的形状满足使用要求好的结构工艺性：是指塑件在满足使用要求的前提下，应便于成型，从而简化模具结构，因此塑件设计时应尽量避免侧向凹凸形状或侧孔。（尽量不采用侧向抽芯机构）第8页/共60页塑件的内外表面形状应尽可能保证有利于成型合理合理不合理合理第9页/共60页图 具有侧孔的塑件图 塑件内侧表面形状改进塑件表面菱形花纹不便抽芯塑件表面菱形花纹不便抽芯第10页/共60页强制脱模（强制脱模（塑件的内外表面形状较浅并允许带有圆角时，可以强制脱模。要求塑件在脱模温度下有足够的弹性，如聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛等）可强制脱模的侧向凹、凸结构多数情况下，塑件的侧凹凸不可能强制脱模，应采用侧向分型抽芯机构第
5、11页/共60页3.脱模斜度 为了便于塑件脱模，防止脱模时擦伤塑件，必须在塑件内外表面脱模方向上留有足够的斜度，在模具上称为脱模斜度脱模斜度。脱模斜度取决于塑件的形状、壁厚及塑料的收缩率，一般取30 30 1 13030。常用塑料脱模斜度表3.4第12页/共60页脱模斜度表示方法：第13页/共60页脱模斜度设计要点：塑件精度高，采用较小脱模斜度塑件高度小于2mm，不设斜度；尺寸高的塑件，采用较小脱模斜度塑件形状复杂不易脱模，选用较大斜度收缩率大，壁厚，斜度加大含润滑剂的塑料采用较小脱模斜度 外表面斜度小于内表面斜度 第14页/共60页脱模斜度和塑件公差关系：脱模斜度一般不包括在塑件公差范围内，
6、高精度塑料制品的脱模斜度则应当在公差带内 内孔以小端为基准，斜度由放大的方向取得；外形以大端为基准，斜度由缩小的方向取得。从留模方位考虑:留在型芯，内表面脱模斜度外表面 留在型腔，外表面脱模斜度内表面脱模斜度设计要点：第15页/共60页4.塑件的壁厚壁厚过小壁厚过大强度及刚度不足，塑料流动困难原料浪费，冷却时间长，易产生缺陷热塑性塑料与热固性塑料相比允许较小的壁厚 热塑性塑料：最小壁厚允许到0.25，一般 不宜小于0.60.9，常取14 热固性塑料：小型塑件取0.62.5，大型塑 件取3.28，常取16第16页/共60页塑件壁厚设计原则：厚薄适中厚薄适中 均匀壁厚均匀壁厚n满足塑件结构和使用性
7、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常用塑料壁厚的推荐值见书表3.6、3.7n同一塑件各处的壁厚尽可能均匀一致同一塑件各处的壁厚尽可能均匀一致，否则制品成型收，否则制品成型收缩不均，易产生内应力，导致制品开裂、变形。缩不均，易产生内应力，导致制品开裂、变形。第17页/共60页均匀壁厚均匀壁厚第18页/共60页当无法避免壁厚不均时，可做成倾斜的形状，使壁厚逐渐过渡。第19页/共60页 5、加强筋及其它增强结构加强筋及其它增强结构 为了提高塑件的强度和防止塑件翘曲变形,常设计加强筋,如图筋的设置，即不影响塑件强度，又可避免因壁厚不均匀引起的的缩孔。图 采用加强筋改善壁厚第20页/共
8、60页高度L=(13)3肋条宽A=(1/41)当2时取A=斜度=25根部圆角R=(1/81/4)顶部圆角r=/8,加强肋之间的中心距应大于3加强肋的形状尺寸：加强肋的形状尺寸：第21页/共60页加强筋的设计原则加强筋的设计原则：小平板状塑件，加强肋应与料流方小平板状塑件，加强肋应与料流方向平行，从而降低塑料的充模流动阻力。向平行，从而降低塑料的充模流动阻力。如图。如图。第22页/共60页（2 2）大型平板类塑件，加强肋应交错）大型平板类塑件，加强肋应交错排列，以免塑件产生翘曲变形，增加刚排列，以免塑件产生翘曲变形，增加刚性。性。第23页/共60页（3 3）应避免或减少塑料的局部集中，）应避免或
9、减少塑料的局部集中，以防止产生凹陷和气泡。如图。以防止产生凹陷和气泡。如图。第24页/共60页（4 4）加强筋以设计）加强筋以设计矮一些多一些矮一些多一些为好。为好。加强筋与支承面间留有间隙第25页/共60页增加刚性减少变形的其他措施增加刚性减少变形的其他措施 将薄壳状的塑件设计为球面，拱曲面等，可以有效地增加刚性、减少变形。第26页/共60页容器边缘的增强容器边缘的增强：薄壁容器的沿口是强度、刚性薄弱处易于开裂变形损坏，故应按照下图所示方法来给予加强。第27页/共60页容器侧壁的增强容器侧壁的增强 当塑件较大、较高时，可在其内壁及外壁设计纵向圆柱、沟槽或波纹状形式的增强结构增强结构。第28页
10、/共60页6 6、塑件支承面的设计塑件支承面的设计 支承面是用于放置物体的平面，要求物体放置支承面是用于放置物体的平面，要求物体放置后平稳。后平稳。当塑件上有一面作为支承面来使用时，将该面当塑件上有一面作为支承面来使用时，将该面设计为一个整面是不合理的，如图设计为一个整面是不合理的，如图a a所示。所示。第29页/共60页因为平板状在成型收缩后很容易翘曲变形，稍因为平板状在成型收缩后很容易翘曲变形，稍许不平都会影响良好的支承作用，故以许不平都会影响良好的支承作用，故以边框式边框式或或点式点式(三点或四点三点或四点)结构设计塑件支承面。如下图结构设计塑件支承面。如下图塑料盘所示。塑料盘所示。第3
11、0页/共60页 当塑件底部有加强筋时，应使加强筋高度低于支当塑件底部有加强筋时，应使加强筋高度低于支承面至少承面至少0.5mm 0.5mm。如图。如图第31页/共60页 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制件的所有的转角尽可能设计成圆角，或者用圆弧过渡。可能设计成圆角，或者用圆弧过渡。7.圆角圆角圆角的作用圆角的作用：圆角可避免应力集中，提高制件强度 圆角可有利于充模和脱模圆角有利于模具制造，提高模具强度 第32页/共60页圆角的确定：圆角的确定：内壁圆角半径应为壁厚的一半外壁圆角半径可为壁厚的1.5倍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
12、定内、外圆角半径第33页/共60页8、孔的设计孔的设计（包括通孔、盲孔、异形孔、螺纹孔）设计原则：孔的位置应设置在不易削弱塑件强度的地方，保证足够强度，以满足使用要求；尽量避免侧孔。第34页/共60页塑件上孔的设计塑件上孔的设计 孔与孔的距离，孔边至塑件边缘距离应不小于孔径。孔与孔的距离，孔边至塑件边缘距离应不小于孔径。（表（表3.9）固定用孔因承受较大负荷，可设计凸台来加强。如图所示。固定用孔因承受较大负荷，可设计凸台来加强。如图所示。孔边增厚加强第35页/共60页1）通孔的设计）通孔的设计成型通孔时型芯有三种结构形式，是根据通孔大小和深度的具体情况，从而满足型芯足够的抗弯能力的需要出发而设
13、计。(a)为一端固定的型芯成型，用于较浅的孔成型。为一端固定的型芯成型，用于较浅的孔成型。(b)为对接型芯，用于较为对接型芯，用于较深的通孔成型，这种方法容易使上下孔出现偏心。深的通孔成型，这种方法容易使上下孔出现偏心。(c)为一端固定，一端导向支为一端固定，一端导向支撑，这种方法使型芯有较好的强度和刚度，又能保证同轴度，撑，这种方法使型芯有较好的强度和刚度，又能保证同轴度，常用常用，但导向部，但导向部分周围由于磨损易产生圆周纵向溢料分周围由于磨损易产生圆周纵向溢料B。飞边飞边A第36页/共60页盲孔：盲孔只能用一端固定的型芯来成型。为避免型芯弯曲：2）盲孔设计：压注、注射成型，H4d 压缩成
14、型：平行加压方向，H2.5d；垂直加压方向，H2d 直径小于1.5或深度（H）太大时，应用机械加工的方式获得dHdH第37页/共60页对于细长型芯对于细长型芯,为为防止其弯曲变形，在防止其弯曲变形，在不影响塑件的条件下，不影响塑件的条件下，可在塑件的下方设支可在塑件的下方设支承柱来支撑。如图所承柱来支撑。如图所示示。2）盲孔设计：无论通孔还是盲孔，两孔无论通孔还是盲孔，两孔太近时，应设计成长孔。太近时，应设计成长孔。第38页/共60页3）异形孔设计：采用拼合的方法来成形，避免侧向抽芯。（1）（2）（3）第39页/共60页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
15、成型方法 模具成型 机械加工制作 在塑件内部镶嵌金属螺纹构件。2 2）、设计原则：）、设计原则：塑料螺纹强度较差，一般宜设计为粗牙螺纹。塑料螺纹的精度不高，一般低于GB3级。螺距不小于0.7mm；直径不宜太小，外径不小于4mm，内径不小于2mm；9、塑料螺纹设计第40页/共60页螺纹最外圈和最里圈留有台阶，防止螺纹崩裂变形。为了增加塑件螺纹的强度，防止最外圈螺纹崩裂或变形，其始端和末端均不应突然开始和结束，应有一过渡段。如图所示，过渡段长度为L，其数值按表311选取。第41页/共60页塑料螺纹与金属螺纹的配合长度应不大于螺纹直径的15倍(一般配合长度为810牙)。否则会降低可旋入性，产生应力，
16、导致塑料螺纹损坏，连接强度降低。在同一螺纹型芯或螺纹在同一螺纹型芯或螺纹型环上有前后两段螺纹时，型环上有前后两段螺纹时，应使两段螺纹的旋向和螺距应使两段螺纹的旋向和螺距相同，图相同，图313(a)，否则无，否则无法使塑件从型芯或型环上拧法使塑件从型芯或型环上拧下来。下来。当螺距不等或旋向不同时，就要采用两段型芯或型环组合在一起的成型方法，成型后分别拧下来，图(b)所示。第42页/共60页 10、嵌件设计嵌件设计什么是嵌件？什么是嵌件？塑件内部镶嵌有金属、玻璃、木材、纤维、纸张、橡胶或已成型的塑件等称为嵌件。使用嵌件的目的：使用嵌件的目的：在于提高塑件的强度，满足塑件某些特殊要求，如导电、导磁、
17、耐磨和装配连接等。使用嵌件的缺点：使用嵌件的缺点：嵌件的设置往往使模具结构复杂化，成型周期延长，制造成本增加，难于实现自动化生产等问题。第43页/共60页常用的嵌件材料为金属，常见的形式图314：(a)为圆形嵌件；(b)为带台阶圆柱形嵌件；(c)为片状嵌件；(d)为细杆状贯穿嵌件。第44页/共60页嵌件的设计原则：嵌件在塑件中可靠固定：为了防止嵌件受力时在塑件内转动或脱出，嵌件表面设计有适当的凹凸状。图a菱形滚花，抗拉、抗扭强度都较大；若受轴向力较大，可开设环形沟槽，其宽度不小于2mm,深度为12mm图b直纹滚花环形沟槽，防止转动和轴向移动；图c薄壁管状嵌件，边缘翻边，防止轴向移动第45页/共
18、60页图d板形嵌件，切开、孔眼、局部弯曲；图f针状嵌件，折弯、砸扁其中一段来固定第46页/共60页 嵌件在模具内的可靠定位：为了避免嵌件成型中受高压高速的塑料流体冲击而产生位移和变形，同时也防止塑料挤入嵌件上预留的孔或螺纹中，因此嵌件必须可靠定位，并要求嵌件的高度不超过其定位部分直径的2倍。第47页/共60页图a利用嵌件上的光杆部分与模具配合；图b利用凸肩与模具配合，即增加稳定形，又可阻止塑料流入螺纹中；图c利用凸出圆环，形成密封环，阻止塑料的流入。第48页/共60页图a嵌件直接插在模内光杆上；图b为一凸台与模具上孔配合，增加了定位稳定性和密封性；图c以模具上的凸出圆环和内螺纹嵌件配合；图d采
19、用内部台阶与模具上的插入杆配合。嵌件与模具内安装孔的配合为H8/f8。第49页/共60页嵌件过长或细长杆状时嵌件过长或细长杆状时，在模具内设支柱以免嵌件弯曲，但在塑件上留下工艺孔，图示。第50页/共60页 嵌件周围的壁厚应足够大嵌件周围的壁厚应足够大金属嵌件与塑料冷却时的收缩值相差较大，塑料周围存在很大的内应力，如设计不当，会造成塑件的开裂，因此选用与塑料收缩率相近的金属作嵌件，或使嵌件周围的塑料层厚度大于许用值。表312列出了嵌件周围塑料层的许用厚度。嵌件的顶部也应有足够的塑料层厚度，否则会出现鼓泡或裂纹。同时嵌件不应带有尖角，以减少应力集中。对于热塑性塑料注射成型，大嵌件进行预热，使其温度
20、达到接近塑料温度。对于应力难以消除的塑料，可在嵌件周围覆盖一层高聚物弹性体或在成型后进行退火来降低应力。第51页/共60页第52页/共60页11标记符号标记符号 塑件上有时带有装潢或某些特殊要求的文字或图案标记的符塑件上有时带有装潢或某些特殊要求的文字或图案标记的符号，符号应放在分型面的平行方向上，并有适当的斜度以便脱模。号，符号应放在分型面的平行方向上，并有适当的斜度以便脱模。(a)为标志符号在塑件上呈凸起状，在模具上即为凹形，加工容易，但凸起的标记符号容易被磨损；第53页/共60页(c)为在凹框内设置凸起的标记符号，它可把凹框制成镶块嵌入模具内，这样既易于加工，在使用时标记符号又不易被磨损
21、破坏，常用。（b）为标记符号在塑件中呈凹入状，在模具上即为凸起，用一般机械加工难以满足，需要用特殊加工工艺，但凹人标记符号可涂印各种装饰颜色，增添美观性；第54页/共60页产品工艺性分析案例u塑件的工艺性是指塑件对成型加工的适应性。u塑件工艺性设计包括：塑料材料选择、尺寸精度和表面粗糙的确定、塑件结构设计等。u塑件工艺性设计应当满足使用性能和成型工艺的要求，力求做得结构合理、外形美观、便于成型。u如果给定一个塑件，在模具设计之前就要对塑件的工艺性进行分析，主要包括：原材料分析、塑件结构分析、尺寸精度及表面质量分析等。第55页/共60页零件为打火机外壳，大批量生产，材料为聚苯乙烯（PS），未注公差取MT5级精度，试分析塑件工艺性。产品工艺性分析案例第56页/共60页第57页/共60页第58页/共60页总 结第59页/共60页感谢您的观看！第60页/共60页