第3章塑料制品结构工艺设计ppt课件

第3章塑料制品结构工艺设计 本章介绍了塑料制品的设计原则 方法及其工艺设计 结构设计和塑料制品的表面修饰等 同时结合实例对塑料制品进行了工艺分析和生产工艺规程编订 重点对塑料制品工艺设计中的尺寸 精度 表面质量 壁厚和结构中的圆角 加强筋 脱模斜度 孔 螺纹 嵌件等的设计及其模具结构进行了介绍 并通过灯罩成型工艺规程的制定 全面介绍了塑料制品的生产工艺规程编订步骤与内容 通过本章学习希望学员能掌握上述内容 并应对制品的表面修饰有一定的认识 3 1塑料制品设计原则和方法 3 1 1塑料制品设计原则1 在塑料制品设计时 要对塑料制品进行必要的分析及计算校核 2 在保障塑料制品的功能和性能前提下 正确选择材料 选择材料要具有可加工性 并且 尽量选择低成本的材料 3 大多数塑料制品经加热成型后固化定型 在塑料制品设计时 一定要考虑聚合物的流变过程和形态变化对塑料制品影响 4 许多塑料制品是各种装置和设备中的配件或组合件 它的设计应统一在整机产品之中 在保证整机质量的前提下 降低塑料制品的成本 5 标准化 系列化是塑料制品设计在工业发展中的方向 所以在设计中要充分体现标准化 系列化 3 6 1尺寸及精度 塑料制件的尺寸 主要指塑件的外形尺寸 大小取决于塑料的流动性 加工设备的大小以及制品的使用要求 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 即所获塑件尺寸的准确度 影响塑件尺寸精度的因素 模具的制造精度 磨损程度和安装误差 塑料收缩率的波动以及成型时工艺条件的变化 塑件成型后的时效变化 3 1 2塑料制品设计方法和步骤 1 明确设计任务 不论设计 制造任何一种产品 经久耐用 物美价廉始终是制品设计的最终目的 2 调研并收集相关资料 此项工作主要是确定塑料制品功能与性能要求 以符合制品消费者的潜在需要 3 选择合适的塑料材料 对所用塑料材料的品种和型号是否有特别要求 甚至是塑料生产厂名 级别 颜色等是否有特别规定 4 确定塑料的加工成型方法 根据塑料的特性及制品的要求可以确定制品的加工成型工艺 5 对塑料制品进行失效分析 目的是保证塑料制品在使用期内功能和性能的可靠 针对塑料制品对时间 温度和环境的敏感性 按主要失效形式进行预测性的理论计算和相应的试验测试 3 2塑料制品的工艺设计 3 2 1塑料制品的尺寸 精度和表面质量1 塑料制品的尺寸塑料制品尺寸是指制品的总体尺寸 它受到塑料流动性的制约 塑件尺寸越大 要求塑料的流动性越好 流动性差的塑料或薄壁制品进行注射模塑和传递模塑时 制品尺寸不宜过大 以免熔体不能充满型腔或形成熔接痕 从而影响制品外观和强度 此外 压缩模塑制品尺寸受到压力机最大压力及工作台面尺寸的限制 注射模塑制品的尺寸受到注射机的公称注射量 锁模力 开模行程和模板尺寸的限制 2 塑料制品的精度 尺寸精度的确定 模塑件公差代号为MT GB T14486 1993 MT1级精度最高 一般不采用 MT7级精度最低根据教材表3 1 表3 2 塑件尺寸公差表 常用塑料制品公差等级和选用 选择塑件公差等级 对于塑件上孔的公差可取表中数值冠以 号作为上偏差 塑件上轴的公差可取表中数值冠以 号作为下偏差 中心距尺寸取表中数值之半冠以 号 3 塑料制品的表面质量 塑件的表面质量包括 有无斑点 条纹 凹痕 起泡 变色等缺陷 亦包括表面光泽性和表面粗糙度 一般模具表面粗糙度要比塑件的要求高1 2级 3 2 2塑料制品的壁厚 壁厚过小 强度及刚度不足 塑料流动困难 壁厚过大 原料浪费 冷却时间长 易产生缺陷 缩孔 凹陷 图3 2塑料制品壁厚设计同一塑件的壁厚应尽可能一致 常用塑料制件壁厚见表3 3和表3 4 3 2 3塑料制品的圆角和圆角半径 圆角设计的目的 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 圆角的大小 一般圆角半径不应小于0 5mm 理想的内圆角半径应为壁厚的1 3以上 图3 3圆角半径尺寸 3 2 4塑料制品的加强筋和凸凹台 加强筋是指塑件上长的突起物 用来改善制品的强度和刚度 有的加强筋还能改善成型时熔体的流动状况 凸台是塑件上用来增强孔或供装配附件用的凸起部分 如图3 4所示 图3 4制品加强筋和凸台 设置加强筋 形状一定要正确 一般筋的高度不超过5a 筋的根部厚度不超过0 75a 如果筋的根部过厚会在塑料制品外表面产生凹陷 在材料中央产生真空泡 具体如图3 5所示 两筋中心之间的间距为 3 4 a 图3 5制品加强筋形状和尺寸 图3 6合理布置加强筋 图3 7圆角上凸台结构 3 2 5塑料制品的脱模斜度 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 脱模斜度取决于塑件的形状 壁厚及塑料的收缩率 一般取30 1 30 常用塑件的脱模斜度见表3 5表3 5 图3 11塑料制品脱模斜度 3 2 5塑料制品的脱模斜度 脱模斜度方向 外形以大端为基准 斜度由缩小方向取得 内形以小端为基准 斜度由扩大方向取得 脱模斜度设计要点 塑件精度高 采用较小脱模斜度尺寸高的塑件 采用较小脱模斜度塑件形状复杂不易脱模 选用较大斜度增强塑料采用较大的脱模斜度收缩率大 斜度加大 3 2 6塑料制品的孔 1 孔的成型方法 直接模塑出来 模塑成盲孔再钻孔通 塑件成型后再钻孔 2 孔间距 孔边距 热固性塑件的孔间距 孔边距见表3 7 热塑性塑料按表中数值75 确定 3 塑料制品上用于紧固和作其它受力的孔 应设计凸出边予以加强 如图3 12所示 固定孔一般采用图3 13 a 所示沉头螺钉孔形式 而不采用图3 13 b 所示沉头螺钉孔形式 如果必须采用图3 13 b 的形式 则应采用图3 13 c 的形式 以便设置型芯 图3 12塑料制品上孔的加强 图3 13塑料制品固定孔的设计 3 2 7塑料制品的螺纹 塑件中的螺纹可用模塑方法成型出来 或切削方法获得 经常拆装或受力大的螺纹 要采用金属螺纹嵌件来成型 设计 直径 螺距 始末端形状 过渡长度 旋向等 图3 16螺纹始端和末端的过渡结构 3 2 8塑料齿轮 塑料齿轮如图3 19所示 轮缘宽度tl最小应为齿高t的3倍 辐板厚度H1应等于或小于轮缘厚度H 轮毂厚度H2等于或大轮缘厚度H 并相当于D 轮毂外径D1最小应为轴孔直径D的1 5 3倍 图3 19塑料齿轮各部分尺寸 3 2 9塑料制品的嵌件 概念 在塑件内压入其它的零件形成不可拆卸的连接 此压入零件称为嵌件 材料 嵌件可以是金属 玻璃 木材或已成形的塑件 作用 提高塑件力学性能和磨损寿命 提高塑件的尺寸稳定性 尺寸精度 起导电 导磁作用 设计如图3 21所示 图3 21塑料制品中常见的嵌件种类 3 2 10铰链与搭扣 利用塑料的良好弹性 或柔软可塑性 或优良抗弯折疲劳特性 可设计出轻巧实用的塑料联结件 在电子 仪表 日常用品和玩具等产品中得到广泛应用 其中铰链与搭扣是最常用的两种联结方式 图3 24组合式铰链 图3 25整体式铰链 图3 26整体式铰链结构尺寸 图3 27搭扣联结形式 本章小结 本章介绍了塑料制品的设计原则 方法及其工艺设计 结构设计和塑料制品的表面修饰等 同时结合实例对塑料制品进行了工艺分析和生产工艺规程编订 重点对塑料制品工艺设计中的尺寸 精度 表面质量 壁厚和结构中的圆角 加强筋 脱模斜度 孔 螺纹 嵌件等的设计及其模具结构进行了介绍 并通过灯罩成型工艺规程的制定 全面介绍了塑料制品的生产工艺规程编订步骤与内容 通