塑料制品结构

1、塑料制品结构本章基本内容塑件尺寸、精度及表面质量塑件的形状结构设计对塑件材料的要求 学习的目的与要求学习的目的与要求掌握塑件的设计准则熟悉塑料制品的设计程序本章重点本章重点 对塑件的尺寸、精度及表面质量的理解塑件形状结构的优化设计螺纹塑件及带嵌件塑件的设计本章难点本章难点对塑件成型工艺性、塑件的形状结构与模具结构的关系的理解第一节第一节 制品的材料和几何形状制品的材料和几何形状 一、制品的材料选择一、制品的材料选择 塑料制品的选材应当考虑如下几个方面的性能，以塑料制品的选材应当考虑如下几个方面的性能，以判断其是否能够满足使用要求。判断其是否能够满足使用要求。1）塑料的力学性能，如强度、刚性、韧

2、性、弹性、）塑料的力学性能，如强度、刚性、韧性、弹性、弯曲性能。弯曲性能。2）塑料的物理性能，如对使用环境温度变化的）塑料的物理性能，如对使用环境温度变化的适应性、光学性能、绝热或电气绝缘的程度、精适应性、光学性能、绝热或电气绝缘的程度、精加工和外观的完满程度等。加工和外观的完满程度等。3）塑料的化学性能，如对接触物（水、溶剂、油、药品）塑料的化学性能，如对接触物（水、溶剂、油、药品）的耐性、卫生程度以及使用上的安全性等。的耐性、卫生程度以及使用上的安全性等。4）必要的精度，如收缩率的大小及各向收缩率的差）必要的精度，如收缩率的大小及各向收缩率的差异。异。5）成型工艺性，如塑料的流动性、结晶性

3、、）成型工艺性，如塑料的流动性、结晶性、热敏性等。热敏性等。耐热好，可制造耐热性餐具。耐热好，可制造耐热性餐具。例如：聚丙烯和高密度聚乙烯比较例如：聚丙烯和高密度聚乙烯比较聚丙烯：聚丙烯： 收缩率小、制品细小部分的清晰度好、表面可制收缩率小、制品细小部分的清晰度好、表面可制成皮革图案；成皮革图案；透明性好，如制作注射器、吹塑容器；透明性好，如制作注射器、吹塑容器；尺寸稳定好，可制造较大平面的薄壁制品；尺寸稳定好，可制造较大平面的薄壁制品；光泽性好、外观漂亮；光泽性好、外观漂亮；高密度聚乙烯：高密度聚乙烯： 耐冲击性能强，低温下韧性好，耐冲击性能强，低温下韧性好， 适合制造寒冷地适合制造寒冷地区

4、使用的货箱及冷藏室中使用的制品；区使用的货箱及冷藏室中使用的制品； 适应气候的能力强，如啤酒瓶周转箱，室外垃适应气候的能力强，如啤酒瓶周转箱，室外垃圾箱等。圾箱等。二、成型工艺对制品几何形状的要求二、成型工艺对制品几何形状的要求塑料制品的内外形状塑料制品的内外形状脱模斜度脱模斜度制品壁厚制品壁厚加强肋加强肋圆角圆角孔孔支承面支承面标志及花纹标志及花纹1. 塑料制品的内外形状塑料制品的内外形状 2. 脱模斜度脱模斜度 一般取一般取0.5，最小为，最小为1520。 脱模斜度与塑料的品种、制品的形状及脱模斜度与塑料的品种、制品的形状及模具的结构等有关。模具的结构等有关。 1）聚乙烯、聚丙烯、软聚氯乙

5、烯）聚乙烯、聚丙烯、软聚氯乙烯 30 1 2）ABS、尼龙、聚甲醛、氯化聚醚、聚苯醚、尼龙、聚甲醛、氯化聚醚、聚苯醚 40 130 3）硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜、聚苯乙烯、有机）硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜、聚苯乙烯、有机玻璃玻璃 50 2 4）热固性塑料）热固性塑料 20 1各种塑料的脱模斜度如下：各种塑料的脱模斜度如下： 选择具体的脱模斜度时，注意以下原则：选择具体的脱模斜度时，注意以下原则： 1）制品尺寸公差允许，脱模斜度取大值。）制品尺寸公差允许，脱模斜度取大值。 2）热塑性塑料的脱模斜度大，热固性小。）热塑性塑料的脱模斜度大，热固性小。 3）壁厚大，收缩量大，脱模斜度大。）壁厚大，收

6、缩量大，脱模斜度大。 4）较高、较大的制品，脱模斜度小。）较高、较大的制品，脱模斜度小。 5）高精度制品，脱模斜度小。）高精度制品，脱模斜度小。 6）制品高度很小，脱模斜度为零。）制品高度很小，脱模斜度为零。 7）脱模后制品留在型芯一边，型芯斜度小。）脱模后制品留在型芯一边，型芯斜度小。 8）内孔以小端为基准，斜度由扩大方向取得；）内孔以小端为基准，斜度由扩大方向取得； 外形以大端为基准，斜度由缩小方向取得。外形以大端为基准，斜度由缩小方向取得。3. 制品壁厚制品壁厚（1）制品必须有足够的强度和刚度；）制品必须有足够的强度和刚度；（2）塑料在成型时有良好的流动状态；）塑料在成型时有良好的流动状

7、态；（3）脱模；）脱模； （4）壁厚均匀，否则使制品变形或产生缩孔、凹陷）壁厚均匀，否则使制品变形或产生缩孔、凹陷及填充不足等缺陷。及填充不足等缺陷。 （5）热固性塑料的小型塑件，壁厚取）热固性塑料的小型塑件，壁厚取1.62.5mm，大型，大型塑件取塑件取3.28mm。 （6）热塑性塑料的小型制件，壁厚取）热塑性塑料的小型制件，壁厚取1.752.30mm，大型制件，大型制件2.46.5mm。4. 加强肋加强肋增加塑件的强度和避免塑件翘曲变形。增加塑件的强度和避免塑件翘曲变形。加强肋的设计原则：加强肋的设计原则：（1）加强肋）加强肋 壁厚，壁厚，b （0.5 0.7）；（2）足够的斜度，）足够的

8、斜度，= 4 10 ；（3）圆角，）圆角，R =/ /8；（4）高度小，数量多，）高度小，数量多，L 3。其他防变形结构：其他防变形结构：5. 支承面及凸台支承面及凸台底脚（三点或四点）支承或边框支承。底脚（三点或四点）支承或边框支承。6. 圆角圆角应力集中，应力集中，尖角：尖角：圆角半径：圆角半径：圆角有利于塑料充型流动。圆角有利于塑料充型流动。圆角会导致凹模型腔加工复杂，圆角会导致凹模型腔加工复杂，塑件破裂，塑件破裂，模具热处理时淬裂。模具热处理时淬裂。壁厚的壁厚的1/ /3以上。以上。使钳工劳动量增加。使钳工劳动量增加。7. 孔的设计孔的设计 a. 孔的位置孔的位置孔间距孔间距孔边距孔边

9、距b. 孔的形状孔的形状c. 孔的边缘孔的边缘d. 通孔的成型方法通孔的成型方法e. 复杂孔的成型方法复杂孔的成型方法8. 饰纹、文字、符号及标记饰纹、文字、符号及标记 设计要求：设计要求：a. 脱模脱模 b. 模具易于加工模具易于加工文字可用刻字机刻制文字可用刻字机刻制图案可用手工雕或电加工等，图案可用手工雕或电加工等， c. 标记的凸出高度标记的凸出高度0.2mm，线条宽度，线条宽度 0.3mm ，两条线的间距两条线的间距0.4mm，标记的脱模斜度，标记的脱模斜度 10。 第二节第二节 螺纹与齿轮设计螺纹与齿轮设计一、一、 塑料螺纹设计塑料螺纹设计1. 成型的螺纹精度低于成型的螺纹精度低于

10、3级。级。2. 金属螺纹嵌件。金属螺纹嵌件。3. 塑料螺纹螺牙尺寸应较大。塑料螺纹螺牙尺寸应较大。4. 塑料螺纹的外径塑料螺纹的外径4mm，内径，内径 2mm。 5. 螺孔始端有螺孔始端有0.2 0.8mm的台阶孔，的台阶孔，螺纹末端螺纹末端 0.2mm的距离。的距离。螺纹公称直径 螺距P （mm） (mm) 1020 2 2 4 2034 2 4 6 3452 3 6 8 52 3 8 10 塑料螺纹始末部分的尺寸二、塑料齿轮设计二、塑料齿轮设计齿轮的塑料：尼龙、聚碳酸酯、聚甲醛、聚砜等。齿轮的塑料：尼龙、聚碳酸酯、聚甲醛、聚砜等。1）h1= 3 h2）H1 H3）H2 H H2 D4）D1

11、= （1.53）D第三节第三节 金属嵌件的设计金属嵌件的设计一、一、 金属嵌件的形式金属嵌件的形式二、金属嵌件的设计原则二、金属嵌件的设计原则 1）圆形或对称形状；）圆形或对称形状；2）壁厚（金属嵌件周围的塑料层厚度）；）壁厚（金属嵌件周围的塑料层厚度）； 3）倒角；）倒角；4）定位；）定位；5）自由伸出长度）自由伸出长度2d； 6）降低生产效率，且生产不易自动化。）降低生产效率，且生产不易自动化。金属嵌件周围的塑料层厚度 （mm）第四节第四节 尺寸精度与表面粗糙度尺寸精度与表面粗糙度一、一、 影响尺寸精度的因素影响尺寸精度的因素1. 和模具有关的原因：和模具有关的原因：1）模具的形式或基本结

12、构）模具的形式或基本结构2）模具的加工制造误差）模具的加工制造误差3）模具的磨损、变形、热膨胀）模具的磨损、变形、热膨胀2. 和塑料有关的原因和塑料有关的原因 1）不同厂家生产的塑料的标准收缩率的变化）不同厂家生产的塑料的标准收缩率的变化 2）不同批量塑料的成型收缩率、流动性、结晶化程度）不同批量塑料的成型收缩率、流动性、结晶化程度的差异的差异 3）再生塑料的混合、着色剂等添加物的影响）再生塑料的混合、着色剂等添加物的影响 4）塑料中的水分以及挥发和分解气体的影响）塑料中的水分以及挥发和分解气体的影响3. 和成型工艺有关的原因和成型工艺有关的原因1）由于成型条件变化造成的成型收缩率的波动）由于

13、成型条件变化造成的成型收缩率的波动2）成型操作变化的影响）成型操作变化的影响3）脱模顶出时的塑料变形、弹性恢复）脱模顶出时的塑料变形、弹性恢复4. 和成型后时效有关的原因和成型后时效有关的原因 1）周围温度、湿度不同造成的尺寸变化）周围温度、湿度不同造成的尺寸变化 2）塑料的塑性变形及因为外力作用产生的蠕）塑料的塑性变形及因为外力作用产生的蠕变、弹性恢复变、弹性恢复 3）残余应力、残余变形引起的变化）残余应力、残余变形引起的变化1）模具成型零件的制造误差）模具成型零件的制造误差z；2）模具成型零件的表面磨损）模具成型零件的表面磨损c ；3）塑料收缩率波动）塑料收缩率波动s；4）模具活动成型零件

14、的配合间隙变化）模具活动成型零件的配合间隙变化j；5）模具成型零件的安装误差）模具成型零件的安装误差a。 从模具设计和制造的角度，影响塑料制品尺寸精从模具设计和制造的角度，影响塑料制品尺寸精度的因素有五个方面：度的因素有五个方面：= z + c + s + j + a 制品规定的误差值为制品规定的误差值为 模具制造误差模具制造误差1/3由收缩率波动引起的误差由收缩率波动引起的误差1/3由磨损造成的误差由磨损造成的误差1/3 对于小尺寸的制品，模具制造误差对制品尺寸的影对于小尺寸的制品，模具制造误差对制品尺寸的影响要大些；响要大些； 对于大尺寸的制品，收缩率波动引起的误差是对于大尺寸的制品，收缩率波动引起的误差是影响制品尺寸精度的主要因素。影响制品尺寸精度的主要因素。二、尺寸精度和公差的确定二、尺寸精度和公差的确定塑件精度等级的选用塑件精度等级的选用（GB/T 144862008）类别 塑料品种 建议采用的精度等级 高精度 一般精度 低精