塑料制件的结构工艺性.ppt

复习,1.塑料按成型特性分为哪里两种？2.塑料的性能有哪几点？3.塑料的成型工艺特点？,1.2塑料制件的结构工艺性,塑料制件的结构工艺性，是设计师进行塑料制件外形及其内部结构设计时必须考虑的主要问题之一。塑料制件的几何形状应尽可能保证有利于成型原则，以防止成型时产生气泡、缩孔、凹陷以及开裂等缺陷，并简化模具结构。塑料制件的几何形状包括制件的尺寸精度、表面粗糙度、壁厚、脱模斜度、加强筋、圆角、孔、螺纹、嵌件、文字、标志及符号等。,1.塑料制件的尺寸及公差,1.2.1塑料制件的尺寸、公差和表面质量,尺寸精度受那些因素影响？,尺寸精度受那些影响？,如：塑料收缩率的波动、模具成型零件的制造误差及磨损、成型工艺条件的变化、塑料的种类及其性能、模具的结构形状、塑料制件的形状、塑料制件成型后的时效变化、飞边厚度的变化以及脱模斜度。,塑料制件精度很大程度上取决于模具的制造公差。目前塑件分为八个精度等级，每种塑料可选其中三个等级，即较高精度、一般精度、较低精度，如表14所示。,1塑料制件的尺寸及公差,塑件的表面质量主要是指制品表面缺陷和表面粗糙度。塑料制品的表面缺陷包括毛边、起泡、翘曲、熔接痕、缺料、溢料、凹陷、银纹、喷射痕、扭曲、龟裂等。塑件的表面粗糙度由模具型腔壁的表面粗糙度决定，模具型腔壁的表面比塑料制件的表面粗糙度低12级。,2塑料制件的表面质量,什么是表面粗造度？,表面粗糙度，是指加工表面具有的较小间距和微小峰谷不平度。其两波峰或两波谷之间的距离（波距）很小（在1mm以下），用肉眼是难以区别的，因此它属于微观几何形状误差。表面粗糙度越小，则表面越光滑。,制件表面粗造度越低，对模具型腔表面的制造加工要求越高，模具成本越高。,塑料制件的几何形状应尽可能保证有利于成型的原则。为此，塑件的内、外表面形状要尽量避免旁侧凹陷结构；否则不但模具结构复杂，制造周期延长，成本提高，模具生产率降低，而且还会在分型面上留下毛边，增加塑件的修整工作量。,1.2.2塑料制件的形状,（1）塑料制件的壁厚应力求均匀、厚薄适当，以减小应力的产生，并且壁厚的大小及形状必须考虑制件构造强度、脱模强度等因素（如图1-4)。,1.2.3塑料制件的壁厚,1壁厚的设计要点,（2）均匀壁厚的平板类制件会产生翘曲变形，应将平板改成拱形板(如图1-5)。（3）壁厚不能过薄或过厚，过薄会使熔融塑料在模具型腔中的流动阻力增大，大型复杂制件则难以充满型腔。,1.2.3塑料制件的壁厚,（1）热塑性塑料制件的壁厚，常取1.04.0mm。热塑性塑料制件最小壁厚可参考表17。,2壁厚的取值范围,1.2.3塑料制件的壁厚,（2）热固性塑料制件的壁厚，小型制件取1.62.5mm，中型制件取2.04.0mm，大型制件取3.28.0mm。热固性塑料制件最小壁厚可参考表18。（3）流动性差的塑料可适当加大壁厚，但不超过10mm。,1.2.3塑料制件的壁厚,脱模斜度又称拔模斜度、出模斜度，是指与脱模方向平行的塑料制件品的表面上应具有的倾斜角度，其值以度数表示。,1.2.4脱模斜度,为什么设置脱模斜度？,1.2.4脱模斜度,在设计时，应注意以下几个方面：（1）对于较硬和较脆的塑料制件，脱模斜度可以取大值。（2）塑料的收缩率较大或制件的壁厚较大时，应取较大的脱模斜度。（3）热塑性应比热固性塑料制件的脱模斜度大一些。（4）大型的塑料制件，内表面的脱模斜度大于外表面。,在设计时，应注意以下几个方面：（5）对于高度较大及精度较高的塑件选较小的脱模斜度。（6）型芯长度及型腔深度较大，脱模斜度通常取0.5。,1.2.4脱模斜度,加强筋的作用是在不增加壁厚的情况下，增加塑料制件的强度和刚度，避免塑料制件翘曲变形。,1.2.5加强筋与凸台,1加强筋,加强筋的形状和尺寸如图17所示。筋的宽度b应不大于壁厚t；高度h3t；脱模斜度=23；筋的顶部应为圆角，筋的底部也须用圆角R过渡，R应不小于0.25t。,加强筋设计要点：1）加强筋连接处应采用圆弧过渡。2)加强筋的厚度不应大于塑料制件壁厚3)为了增强塑料制件的强度刚性，加强筋应设计的矮一些，多一些好。,1.2.5加强筋与凸台,1加强筋,4）加强筋之间的间距应大于4倍壁厚，加强筋的高度应低于塑件高度的0.5mm以上。5）加强筋分布应相互交错。,凸台是用来增强孔或装配附件的凸出部分的。凸台应有足够的强度，同时应避免因凸台与其周围发生突变。如图110所示，凸台应设置在塑料制件的边角，高度应高出平面0.5mm以上，有足够的强度，恰当的脱模斜度。,2凸台,1.2.5加强筋与凸台,塑料制件除了在使用要求上必须采用尖角之外，其余所有转角处均应采用圆弧过渡，因为尖角处易产生应力集中，影响塑料制件强度。采用圆角的优点主要有两方面：（1）避免应力集中提高了塑料制件的强度及外观效果。（2）模具在淬火和使用时不致因应力集中而开裂。,1.2.6圆角,塑料制件上常常带有各种通孔和盲孔，这些孔是用模具的型芯来成型的，在设计上应注意以下点：（1）孔应设置在不易削弱塑料制件强度的地方。（2）在孔之间及孔与边缘之间均应有足够的距离（一般应大于孔径），如下表中热固性塑料孔距关系。,1.2.7孔,（3）塑料制件上起固定作用的孔，其四周应采用凸台来加强，如图110所示。（4）盲孔只能用一端固定的型芯成型，其深度应浅于通孔。,1.2.7孔,（5）当塑料制件的孔为异型孔时（斜孔或复杂形状孔），可采用拼合型芯的方法成型，以避免侧向抽芯结构。,1.2.7孔,塑料制件上的螺纹可以模塑时直接成型，也可在模塑后机械加工成型。现在广泛采用塑料模成型。螺纹在设计上应注意以下点：（1）模塑的螺纹其外螺纹直径不宜小于4mm，内螺纹直径不宜小于2mm，精度（如下表）不高于3级。,1.2.8螺纹,（2）为防止塑料制件上螺孔的最外围螺纹崩裂或变形，应使孔始端有一深度0.20.8mm的台阶孔，螺纹末端不宜延伸到与底面相接处，一般留不小于0.2mm距离，如图113所示。（3）螺纹的形状尽量采用圆形或梯形，如图1-14所示。,1.2.8螺纹,（4）当需要在塑料制件的同一轴线上压制两段或几段螺纹时，必须使螺纹和旋转方向相同，否则就无法拧下来。,1.2.8螺纹,（1）提高塑料制件局部的强度、硬度耐磨性导电性等。（2）增强塑料制件的尺寸和形状的稳定性，高精度。（3）降低塑料的消耗及满足其它多种要求。采用嵌件会增加塑料制件的成本，模具结构复杂。在塑料制件成型时，要安全嵌件会降低生产率，难于实现自动化。,1.2.9嵌件,1嵌件的用途,（1）金属嵌件一般采用圆形或对称形状，保证收缩均匀。（2）为了防止塑料制件应力开裂嵌件周围的塑料层应有足够的厚度（如下表），同时嵌件本身结构不应带有尖角。（3）为了防止嵌件受力时转动或拔出，嵌件部分表面应制成交叉滚花、沟槽、开孔等结构，便于嵌件固定在模具内。,2嵌件的结构要求,1.2.9嵌件,塑料铰链设计注意事项：（1）塑料制件本身壁厚小的，中间薄膜处应相应薄一些；壁厚大的，中间薄膜处应相应厚一些，但不超过0.5mm，否则失去作用。,1.2.10铰链与搭扣,1铰链,（2）在成型过程中，塑料必须从塑料制件本身的一侧，通过中间薄膜流向另一侧。脱模后立即折曲几次。,搭扣是塑料制件的一种联接方法，使用方便，价格低廉。它可以用于临时性和永久性的联接，且具有结构简单、装配容易、加工方便、不需要紧固件等优点。生活中常见的搭扣有拉链联接、卡勾联接、捆扎联接、合页联接、按扣联接、插口联接等形式。（1）拉链联接主要用于塑料袋和箱包的密封，用挤出成型法生产。,2搭扣,1.2.10铰链与搭扣,（2）卡勾联接主要用于经常拆卸的地方（例如笔记本电源、手机外壳组装等）和一些箱盖活动联接。,2搭扣,1.2.10铰链与搭扣,（3）捆扎联接常用于各种系绳，用于衣服标签联接、导线的捆扎，要求联接速度快、牢固可靠。,2搭扣,1.2.10铰链与搭扣,（4）合页联接合页联接是盒体和盖的联接。其模具结构简单，装配容易。（5）按扣联接主要用于片材的联接和衣服上的按扣联接。一般用软塑料来成型。,2搭扣,1.2.10铰链与搭扣,（6）插口联接多用于各种箱包上、衣服上，其利用机械互锁和两件之间的摩擦力来实现塑料制件彼此联接。,2搭扣,1.2.10铰链与搭扣,由于造型、装饰或其他特殊要求，常需要在塑料制品上制出文字或图案等标志。塑料制件上的文字、图案等符号分三种形式：凸字、凹字、凹坑凸字，如图1-23所示。为了使塑料制件表面美观可以在塑料制件表面设计各种装饰花纹，有时可在塑料成型后粘上或烫印上各种装饰花纹。,1.2.11文字、图案、标记及表面花纹,1.3塑料制件结构设计示例,设计塑料产品时必须综合考虑产品外观、性能和工艺之间的矛盾。有时牺牲部分工艺性，可得到很好的外观或性能。当结构设计实在无法避免成型产生的缺陷时，应尽可能让缺陷发生在产品的隐蔽部位。下面以图1-24所示的洗发水瓶盖为例，介绍一下塑料制件的结构设计。,由于洗发水瓶盖属于外观产品，对外观要求较严格，如外观必须光泽，饱满，颜色均匀。,1分析产品的外观结构,1.3塑料制件结构设计示例,2合理选材,洗发水瓶盖用于包装日常用品，考虑到用量大，应该选择可回收再利用的热塑性塑料。聚丙烯（PP）属于结晶性塑料，流动性极好，吸湿性小，并且同类产品也都选择PP，所以，主要材料定为PP。辅助材料中需要添加着色剂，根据客户要求的颜色选择了浅蓝色的着色剂。最后，洗发水瓶盖的材质为：PP+浅蓝色着色剂；收缩率：1.5%。,1.3塑料制件结构设计示例