注塑制品工艺设计

1、注塑制品工艺设计一、尺寸精度塑料制品尺寸精度受高分子材料分子结构和收缩率的不同、成型工艺的变化、模具制造误差等影响,因此,塑料制品的精度不能按金属件要求,塑料制品尺寸公差见表5-1,可作为选择一般塑料的依据。表5-1 塑料制件尺寸公差 对塑件图上无公差要求的自由尺寸,采用5-1中的8级精度;对于基准件,取表数值冠以(+号;对于基准轴,取表中数值冠以(一号;对于中心距尺寸,可取表中数值之半冠以(±号。由于各种塑料收缩率不同,每种塑料可选其中三个等级,即高精度、一般精度和低精度,如表5-2所示。表5-2塑料精度的选用(sj-1327-78 表5-2中1、2级精度为精密级,只有在特殊条件下

2、才采用。表中未列举的塑料,可参考相近塑料选择精度等级。二、壁厚塑料制品的壁厚应尽量均匀一致,如果需要改变厚度时,一般在远离浇口部位逐渐减小壁厚,但是在50mm流程内,通常壁厚不小于0.70.9mm。塑料制品的壁厚,一般选用24mm,也可按不同塑料品种在表5-3选用。表5-3 常见塑件壁厚的范围 制件太薄,塑料在模腔内的流动阻力大,尤其是大型复杂制件,成型较困难,制件太厚,不但用料多增加成本,而且给注射成型带来困难,壁厚处易产生气泡和收缩不均匀,出现凹痕,这在PE、PA制件上尤为明显。塑料注射过程中的流向,对制件厚度的选择有密切关系,要求塑料在模具型腔中的各个方向具有均衡的流速,即塑料在模具型腔

3、各个方向遇到的阻力应尽量相等,并要求降至最小,当流速不同和受热不均匀时,熔体汇积处往往产生熔接痕,使强度下降,为了避免或减小这种不良现象的产生,制件的厚度不能相差太大,最好采用同样的厚度。对于平底形塑料制件,采用侧浇口进料时,为了保证底部质量,避免平面上留有熔接痕,必须保证平面进料通畅,也就是塑料制件底部厚度,应大于周边壁厚,如图5-1,图中(2为正确,(1是错误的。图5-1 平底形塑料制件壁厚的选择 对于壁厚不均匀的制件,由于流料急剧过渡而产生气泡和变形,应采取工艺措施,使壁厚趋于均匀,可避免产生缺陷,如图5-2所示, (1是错误的,(2是正确的。图5-2 壁厚不均匀塑料制件的工艺措施 对于

4、实心制件,注射时容易产生气泡和变形,并且增加塑料消耗,如果采用拼合结构,使壁厚均匀,既改善了注射工艺条件,又提高了产品质量。如图5-3(1是错误的,(2是正确的。图5-3 实心制件采取的工艺措施 对于带有凸圆的制件,因壁厚不均匀,易产生缩痕,若在凸圆部分设孔,使壁厚趋于均匀,消除缩痕,如果条件不允许时,也可采用波形或其他形式防止产生缺陷。如图5-4(1是错误的,(2是正确的。图5-4 凸圆制件采取的工艺措施 三、斜度、锥度由于塑料冷却后产生收缩,会使制件很紧地包住模具型芯中凸出的部分,为便于制件从模具中取出或从制件内抽出型芯,防止制件与模具成型表面的粘附,以及制件表面被划伤、擦毛等情况,设计塑

5、料制件时就必须考虑有足够的脱模斜度。如果制件的结构不允许,应在模具上留有相应的工艺斜度,所取的值必须在制件制造公差范围内。制件斜度大小与塑料性质(收缩率大小不同、制件的厚度和形状有关,一般取101030'左右。型芯长度及型腔深度愈大,斜度适当缩小。图5-5所示为制件的外形、内壁、型孔的脱模斜度。 图5-5 制件的脱模斜度常见的塑料脱模斜度见表5-4。表5-4 常见塑料制件的工艺脱模斜度 四、加强筋塑料制件设计加强筋,不仅可以增加刚性,又能解决塑料填充,同时还可以避免壁厚不均引起的缩孔、气孔、凹陷等缺欠。加强筋高度可取壁厚的三倍,应有一定的脱模斜度,约取2o5o 左右。筋的宽度应小于或等

6、于1/2壁厚,筋端部圆角及加强筋与壁部相接处R,可取1/8壁厚,以防止应力集中。加强筋的安置方向与料流方向一致。加强筋的具体尺寸,应按制件不同而定。图5-6为加强筋示意图,图中(2是正确的,(1是错误的,由于加强筋过宽,壁部A处会产生凹形。图5-6 加强筋示意图 对于大平面和垂直筒体部分相交处,采用图5-7所示加强筋,不但提高了刚性,而且还能改善塑料注射条件。图5-7 大平面制件加强筋示意图 加强筋的布局要合理、均匀,减少因收缩不均而引起的变形和开裂。图5-8中(1布局不合理,(2设计为合理。图5-8 加强筋布局示意图 加强筋不宜设在大面积的中央部位。如果制件底部起支承作用,加强筋与支承面应相

7、差0.5mm,避免加强筋而影响支承面的准确度。五、圆角制件表面或内部相连处及转角处出现尖角时,会产生应力集中,影响制件的强度,若改为圆弧形过渡,不仅能避免应力集中,提高强度,而且增加了制件的美观。如图5-9所示的直角制件,往往会在转折处产生应力,出现凹形气泡,若改为圆弧过渡就可避免上述缺陷。5-9图(1是错误的,(2是设计时提倡的。图5-9 直角或圆角制件示意图 圆角半径(R增大,则圆角半径与制件壁厚(H的比值R/H增大,应力集中系数减小,如图5-10所示。当R/H小于1/4时变化显著;而当R/H大于0.6时,曲线下降较小,再增大R意义不大。因此,R/H 的选择范围应该是3/4R1/4。如果圆

8、角继续增大,还会导致品外表在相应位置上出现凹形现象。图5-10 圆角半径与应力集中系数的函数曲线 六、孔对于制件上的孔,尽可能设置在最不易削弱制件强度之处,力求给模具制造带来方便,一般在相邻孔之间以及孔到边缘之间,应留有适当距离,并且尽可能地使壁厚厚一些,以防止孔眼处因装置零件而破裂。(一通孔在装配上通孔比盲孔用得多,同时当制件型芯比较长时,可以由动、定模型芯两部分来成型,如图5-11(1所示,避免因型芯过长而引起孔眼不垂直现象。如其中一端的直径稍大一些,则能补偿可能产生的不重合度;当孔较长时,还可采用两端支撑的办法,如图5-11 (2所示,缺点是A处容易在闭模过程中,由于导向误差碰撞而产生圆

9、角溢料;若改用图5-11(3所示一端支撑的单个型芯,则可避免这种现象,但在模具加工过程中,型芯顶头容易产生间隙,造成该制件边孔不通。图5-11 通孔示意图 (二盲孔因为盲孔是用一端支撑的型芯成型的,所以在注射时,由于塑料产生压力不平衡,可能使型芯变形,弯曲或折断。盲孔的深度(即型芯露出分型面的长度,通常小于直径的35倍,如图5-12所示,如孔径小于1.5mm时,则长度要求不超过其孔径的3倍。图5-12 盲孔示意图 (三固定孔锥形的埋头螺钉,对于孔的边缘具有压力,容易使边缘发生崩裂,所以不宜采用,如图5-13(1,若改用图5-13(2的形式较好,螺钉的沉头孔与制件的边缘应保持适当的距离。图5-1

10、3 固定孔示意图 (四形状复杂的孔下面介绍几种复杂孔的成型方法,大部采用型芯相接的方式,如图5-14所示。图5-14 复杂孔成型示意图 七、螺纹模塑时直接成型的螺纹,不可能达到很高的精度,一般低于螺纹新公差6级,螺纹外径不能小于2mm.如考虑制造方便,模具上的螺纹牙距未加上收缩值,则螺纹的啮合长度不能太长,一般不大于螺纹直径的1.5倍。(一塑件内螺纹为防止螺孔最外圈的螺纹崩裂或变形,内螺纹始端应有一台阶孔,孔深0.20.8mm,螺纹牙应渐渐凸起,如图5-15所示。图5-15 塑件内螺纹示意图(1错误的,(2正确的。 (二塑件外螺纹塑件外螺纹始端也应下降0.2mm以上,未端不宜处长到垂直底面相接

11、处,否则易使脆性塑件发生断裂,如图5-16所示。图5-16 塑件外螺纹示意图(1错误的,(2正确的。 (三塑件上螺纹的始、末端部分尺寸塑件上螺纹的始端和末端不应突然开始和结束,应有过渡部分,其值参阅表5-5。表5-5 塑件上螺纹始末端部分尺寸单位:mm 八、嵌件为了满足件的强度以及导电、导磁等性能的要求,以适应在不同场合下使用;或者为弥补因制件结构工艺性的不足而带来的缺陷;以及为解决特种技术的工艺问题,往往采用嵌件的方法,达到上述目的。采用嵌件的方法,还能提高制件尺寸的稳定性和制造精度,降低材料消耗。(一嵌件的形式常见的嵌件有以下几种;销形(螺杆、螺钉轴销见图5-17(1。套形(螺纹套、光滑套

12、见图5-17(2。板形(瓣形板、触板等见图5-17(3。针形(接触杆见图5-17(4。角形(即制件的端面和侧面都凸出的见图5-17(5。穿通(即与制件轴线平行或垂直穿孔的见图5-17(6。月环形(即与制件的半月是平行的而且顶头露出见图5-17(7。 (二嵌件设计嵌件设计应尽量采用不通孔或不穿的螺纹孔,这样可以在设计模具时采用插入式,解决嵌件的定位,如图5-18(1所示。当嵌件为螺纹通孔时,一般采用螺纹嵌件旋入插件后,再放入模具内,如图5-18(2所示。嵌件应尽可能是圆形或对称的,使制件具有径向收缩一致性。为了使嵌件能牢靠地固定在制件中,嵌件表面需滚花或开纵向沟槽。对于一般小型嵌件的沟槽,深度在

13、12mm,宽度23mm,转角处带有圆弧,滚花宜为菱形,如图5-19所示。这样即可防止嵌件松动,又能防止转动。如果制件受力较小,则不必开沟槽,只要滚花即可。图5-18 嵌件定位形式 图5-19 嵌件表面滚花 九、侧孔、侧凹及平面(一侧孔与侧凹当塑料制件带有侧孔、侧凹孔时,模具设计中必须设置滑块或其他抽芯机构,这样会使模具结构复杂,增加成本,延长模具制造周期,如果制造得不好,还会引起脱模困难等问题。因此应从改进制件结构入手,达到简化模具结构、缩短成型周期、提高制件质量的目的。图5-20(1所示的侧孔,需采用斜导柱或其他抽芯形式,造成模具结构复杂,如改用图5-20(2的形式模具可大大简化。图5-20制件侧孔的形式。(1复杂(2简单、方便 制件有侧凹也是常见的,如杯形制件,手柄为图5-21(1,侧凹向内,需要镶块或抽芯较为困难。如侧凹向外,见图5-21(2形式,可克服上述缺点,模具大为简化。图5-21 侧凹的形式(1复杂(2简单（二） 平面 当遇到薄壁制件时，可作成球面或曲形面，这样既增加了制件的 美观，又提高了强度，并且减少了平面的变形现象，见图 5-22 图 5-22 薄壁制件表面形式 （1）错误 （2）正确 十、 标记、符号 有时在成型过程中，需要在制件上作出标记、符号