第一章塑料制品结构工艺性

1、1塑料模具设计基础塑料模具设计基础李小科李小科2一、课程性质一、课程性质塑料模具设计基础塑料模具设计基础 是高分子材料与工是高分子材料与工程专业学生的专业限选程专业学生的专业限选 、考查课，、考查课，3232个学个学时，时，2 2学分。学分。本课程是一门与实践联系紧密的课程，是本课程是一门与实践联系紧密的课程，是后继模具设计、专业作品、毕业论文等实后继模具设计、专业作品、毕业论文等实践课程的基础。践课程的基础。 课程介绍课程介绍3二、本课程的教学目的二、本课程的教学目的通过学习本课程使学生系统地掌握塑料模具设计的基础知通过学习本课程使学生系统地掌握塑料模具设计的基础知识、基本原理和方法。掌握塑

2、料制件的设计原则，正确合识、基本原理和方法。掌握塑料制件的设计原则，正确合理地设计塑料产品；掌握塑料注射、挤出、压缩、压注等理地设计塑料产品；掌握塑料注射、挤出、压缩、压注等模具的基本设计规律、设计要领，掌握模具加工的新工艺，模具的基本设计规律、设计要领，掌握模具加工的新工艺，应用新技术新材料及塑料模具装配、调试与修模工艺等知应用新技术新材料及塑料模具装配、调试与修模工艺等知识。识。本课程密切联系实际，为进一步拓宽学生的知识面，增强本课程密切联系实际，为进一步拓宽学生的知识面，增强学生在应用科学领域的知识，为大学毕业后直接走向社会，学生在应用科学领域的知识，为大学毕业后直接走向社会，参与市场竞

3、争奠定一定的基础。参与市场竞争奠定一定的基础。 高分子材料专业毕业后工作能力要求高分子材料专业毕业后工作能力要求3.3.会模具设计的优先，会会模具设计的优先，会AUTOCAD,AUTOCAD,至少会一门三维制图软件：至少会一门三维制图软件：proeproe，ugug，solidworkssolidworks4高分子材料专业毕业后工作能力要求高分子材料专业毕业后工作能力要求1.熟悉各种高分子材料（主要是通用塑料、通用熟悉各种高分子材料（主要是通用塑料、通用橡胶）性能、加工工艺及条件。橡胶）性能、加工工艺及条件。高物、聚合物加工原理、聚合物成型工艺学、高高物、聚合物加工原理、聚合物成型工艺学、高分

4、子加工实验分子加工实验2.能进行配方设计（主要是能进行配方设计（主要是PVC、橡胶配方设计、橡胶配方设计高分子材料导论、通用高分子、高分子加工助剂、高分子材料导论、通用高分子、高分子加工助剂、聚合物加工原理聚合物加工原理5高分子材料专业毕业后工作能力要求高分子材料专业毕业后工作能力要求3.会模具设计的优先，会会模具设计的优先，会AUTOCAD,至少会一门至少会一门三维制图软件：三维制图软件：proe，ug，solidworks化工制图、计算机辅助制图、自学相关原件，聚化工制图、计算机辅助制图、自学相关原件，聚合物加工原理，聚合物成型工艺学合物加工原理，聚合物成型工艺学塑料管材、膜材、片材、电线

5、电缆、橡胶制品厂塑料管材、膜材、片材、电线电缆、橡胶制品厂（桥梁支座、轮胎、三角带）（桥梁支座、轮胎、三角带）高分子材料工程师要求全部都会且融会贯高分子材料工程师要求全部都会且融会贯通。通。6高分子材料专业毕业后工作能力要求高分子材料专业毕业后工作能力要求1.熟悉各种聚合物的合成方法、工艺熟悉各种聚合物的合成方法、工艺高分子化学，高分子化学实验，高分子材料导论，高分子化学，高分子化学实验，高分子材料导论，涂料与粘合剂，聚合物反应工程涂料与粘合剂，聚合物反应工程石油化工厂石油化工厂7三、本课程的主要内容三、本课程的主要内容第一章第一章 塑料制品的结构工艺性（塑料制品的结构工艺性（4学时）学时）

6、第二章第二章 注射成型模具设计（注射成型模具设计（16学时）学时） 第三章第三章 塑料挤出机头设计（塑料挤出机头设计（6学时）学时） 第四章第四章 其他塑料成型模具设计（其他塑料成型模具设计（4学时）学时） 第五章第五章 模具装配、试模、使用与维修（模具装配、试模、使用与维修（1学时）学时） 第六章第六章 模具材料模具材料 （1学时）学时） 8四、考核方法四、考核方法采用平时成绩加期末考试的方式。平时成绩采用平时成绩加期末考试的方式。平时成绩50，期末考试，期末考试50。以下三种情况之一，取消考试资格，旷课以下三种情况之一，取消考试资格，旷课3次以上，缺课次以上，缺课6次以上，缺交作业达三分之

7、次以上，缺交作业达三分之一以上。一以上。9四、考核方法四、考核方法平时成绩平时成绩50分：分：课堂提问课堂提问15分，作业分，作业25分，考勤分，考勤10分分课堂提问：知识点回顾，不看书，能基本熟课堂提问：知识点回顾，不看书，能基本熟练回答练回答5分，看书回答分，看书回答3分，找不到地方的，分，找不到地方的，或没带书的或没带书的0分；思考题答对一半以上分；思考题答对一半以上5分。分。期末考试期末考试50分：采用闭卷考试形式。分：采用闭卷考试形式。10五、教材和参考书五、教材和参考书申开智申开智主编主编塑料成型模具塑料成型模具(第第3版版)中国轻工业出版中国轻工业出版社社 201303 参考书：

8、参考书：1冉新成主编冉新成主编塑料成型模具塑料成型模具化学工业出版社化学工业出版社201101 2 林章辉主编林章辉主编塑料成型工艺与模具设计塑料成型工艺与模具设计北京理工大学出北京理工大学出版社版社2010073 江昌勇，沈洪雷主编江昌勇，沈洪雷主编塑料成型模具设计塑料成型模具设计北京大学出版北京大学出版社社201209 4 孙玲主编孙玲主编塑料成型工艺与模具设计学习指导塑料成型工艺与模具设计学习指导北京理工北京理工大学出版社大学出版社2008035 屈华昌主编屈华昌主编塑料成型工艺与模具设计塑料成型工艺与模具设计(第第2版版) 高等教育高等教育出版社出版社20070411 重点：模具标准化

9、的意思塑料制品设计原则塑料成型模具分类重点、难点 难点：塑料制品设计原则（一）塑料制品的结构工艺性（一）塑料制品的结构工艺性（4学时）学时）12第一节第一节 概概 论论塑料制品加工三要素：工艺、设备、模具。13挤出机挤出机14注塑机注塑机151617平板硫化机平板硫化机1819概概 论论模具定义：模具是利用特定形状去成型具有一定形状和尺寸精度的制品的工具。20概概 论论模具成型的优点：生产效率高、尺寸精度较高、机械性能好（与切削相比）、节约原料和能源、成本低。对模具的要求： 制品:尺寸精度、外观和物理性能合格； 使用:高效率、自动化、操作简便； 制造:选材合理、结构合理、制造容易、成本低。21

10、塑料成型模具发展趋势对模具理论的研究不断深入，越来越成熟对模具理论的研究不断深入，越来越成熟 流变学、热力学、高分子物理学原理流变学、热力学、高分子物理学原理模具设计一个重要的方面 力学原理及机构运动原理力学原理及机构运动原理高效率、自动化（比如热流道模具、叠层模具等）大型模具、超小型模具（要求作较多的准确的计算） 法国有注射量170Kg注射机，合模力150000KN；国内最大注射机达35Kg注射量，锁模力达80000KN。 德国有注射量0.1g的注射机，国内有0.5g注射机。22高精度模具（制造齿轮、轴承等零件）CAD/CAM/CAECAD/CAM/CAE技术技术（AutoCADAutoCA

11、D、UGUG或或Pro/EPro/E、MoldflowMoldflow） 模具制造、表面处理及热处理新工艺简易、快速模具开发新型模具材料新型和特殊模具设计研制模具的标准化模具的标准化23标准化标准化概念：概念：指在模具设计和制造中应遵循的技术规范和准则。指在模具设计和制造中应遵循的技术规范和准则。意义：意义：使设计规范化，并使设计人员摆脱大量重复的一般性设使设计规范化，并使设计人员摆脱大量重复的一般性设计，能专心于创造性的劳动去解决模具中的关键性技术计，能专心于创造性的劳动去解决模具中的关键性技术问题。问题。改变模具制造行业改变模具制造行业“大而全大而全”、“小而全小而全”的生产局面，的生产局

12、面，转为专业化生产。标准件由专业厂生产，各模具厂完成转为专业化生产。标准件由专业厂生产，各模具厂完成型腔和型芯的加工和装配。型腔和型芯的加工和装配。模具的标准化是模具模具的标准化是模具CAD/CAMCAD/CAM技术的先决条件。技术的先决条件。有利于模具技术的国际交流和模具的进出口。有利于模具技术的国际交流和模具的进出口。因此，标准化对提高模具设计和制造水平、提高模具质量、因此，标准化对提高模具设计和制造水平、提高模具质量、缩短制模周期、降低成本、节约金属材料和采用新技术都缩短制模周期、降低成本、节约金属材料和采用新技术都具有重要的意义。具有重要的意义。24 国际模具标准化组织国际模具标准化组

13、织ISO/TC29/SC8ISO/TC29/SC8，我国是，我国是成员国。美国成员国。美国DMEDME公司、德国公司、德国HASCOHASCO公司、日本公司、日本FUTABAFUTABA公司都是模具标准件的著名生产厂家。公司都是模具标准件的著名生产厂家。我国国标：我国国标：塑料注射模具零件：塑料注射模具零件：GB4169-2006GB4169-2006（模板模板、导套、垫块、拉杆等导套、垫块、拉杆等2323个零件）个零件）塑料注射模具零件塑料注射模具零件技术条件技术条件：GB4170-2006GB4170-2006塑料成型塑料成型模具术语模具术语：GB8846-88GB8846-88塑料注射模

14、技术条件：塑料注射模技术条件：GB/T 12554-2006GB/T 12554-2006塑料注射模塑料注射模模架模架：GB/T 12555-2006GB/T 12555-2006塑料注射模模架技术条件：塑料注射模模架技术条件：GB/T 12556-GB/T 12556-20062006B BL 630L 630630630125012502000mm 2000mm 为大型模架为大型模架 25中小模架标记法品种（基本型号）系列（BXL）规格（编号数）导柱安装形式例：A3-355450-16-F1 GB/T 12556-90型号为A3型，（A1-A4为基本型，P1-P9为派生型）模架BxL=35

15、5x450mm规格编号：16 即模板A=32mm,B=125mm。导柱安装形式：反装 （F1-F3，Z1-Z3）大型模架的标记法与中小模架相同，但BL中少一个零或单位为cm，不表示导柱的安装方式。26塑料成型模具分类注塑成型模具注塑成型模具压塑成型模具（压缩成型模具、压制成型模具）压塑成型模具（压缩成型模具、压制成型模具）传递成型模具（压注成型模具）传递成型模具（压注成型模具）挤塑成型模具挤塑成型模具中空吹塑成型模具热成型模具（真空及压缩空气成型模具）另外搪塑成型模具反应注塑成型模具泡沫塑料成型模具27第二节第二节 塑料制品设计塑料制品设计决定于：决定于：使用要求、外观要求、力学要求、美使用要

16、求、外观要求、力学要求、美术造型、成型工艺、模具设计和制造、塑料品术造型、成型工艺、模具设计和制造、塑料品种。（梳子）种。（梳子）原则：原则：发挥塑料优点，避免缺点，在满足使用发挥塑料优点，避免缺点，在满足使用要求的前提下，制品形状尽可能使模具结构简要求的前提下，制品形状尽可能使模具结构简单，符合成型工艺特点（比如不能中空等）。单，符合成型工艺特点（比如不能中空等）。281 1、尺寸和精度、尺寸和精度影响制品精度的因素：模具制造精度、塑料收缩影响制品精度的因素：模具制造精度、塑料收缩率波动、模具磨损、工艺条件波动、飞边等。率波动、模具磨损、工艺条件波动、飞边等。尽可能选低精度（高、一般、低精度

17、）。尽可能选低精度（高、一般、低精度）。受模具活动部分影响甚大的部分尺寸，要加大公受模具活动部分影响甚大的部分尺寸，要加大公差。差。七个公差等级七个公差等级(MT1(MT1、MT2MT7MT2MT7）（）（P16P16表表3-1-13-1-1）先根据塑料确定公差等级（表先根据塑料确定公差等级（表3-1-23-1-2），然后查公），然后查公差值（表差值（表3-1-13-1-1），确定），确定a a、b b，确定，确定。（。（P15)P15)以签字笔为例以签字笔为例292、表面粗糙度（概念？）、表面粗糙度（概念？）决定于模腔粗糙度。决定于模腔粗糙度。模腔表面的粗糙度比制品的粗糙度低一级。模腔表面的

18、粗糙度比制品的粗糙度低一级。透明制品的型腔和型芯粗糙度相同。透明制品的型腔和型芯粗糙度相同。从成型工艺上、模具设计上尽量避免冷疤、云纹和冷接缝等。从成型工艺上、模具设计上尽量避免冷疤、云纹和冷接缝等。生产过程中注意对模腔的生产过程中注意对模腔的抛光抛光（钢材硬度足够高）。（钢材硬度足够高）。3、形状结构、形状结构原则：尽可能使模具结构简单，不采用侧抽芯或瓣合模。原则：尽可能使模具结构简单，不采用侧抽芯或瓣合模。30侧凹较浅并带有圆角尺寸时，可用强制脱模，但塑料侧凹较浅并带有圆角尺寸时，可用强制脱模，但塑料应有足够的弹性（应有足够的弹性（PEPE、PPPP、POMPOM、SPVCSPVC等），不

19、宜于脆等），不宜于脆性材料（性材料（PSPS等）。（温度、弹性、圆角、等）。（温度、弹性、圆角、5%5%、脱模顺、脱模顺序）序）314 4、斜度、斜度塑料制品的内外表面在开模方向均应设脱模斜度，以避免脱塑料制品的内外表面在开模方向均应设脱模斜度，以避免脱模困难，除非制件在开模方向尺寸不大或材料较软有自润滑模困难，除非制件在开模方向尺寸不大或材料较软有自润滑性等特点。性等特点。特殊结构可加大斜度到特殊结构可加大斜度到4-6 4-6 ( (比如比如: :凸起、加强筋、多孔、凸起、加强筋、多孔、多格子、皮纹等多格子、皮纹等) )一般情况下，制件留在动（阳）模，则动模斜度一般情况下，制件留在动（阳）模

20、，则动模斜度 定模斜度；定模斜度；反之亦然。反之亦然。脱模斜度取向由制品外形尺寸确定，对塑件内孔，以型芯小脱模斜度取向由制品外形尺寸确定，对塑件内孔，以型芯小端为准，其尺寸符合图样要求，斜度由扩大方向取得。对塑端为准，其尺寸符合图样要求，斜度由扩大方向取得。对塑件外形，以型腔大端为准，尺寸符合图样要求，斜度由缩小件外形，以型腔大端为准，尺寸符合图样要求，斜度由缩小方向取得。斜度不应包括在公差之内。方向取得。斜度不应包括在公差之内。一般取一般取1 11.51.5，可大到，可大到4 46 6 。325 5、壁厚、壁厚壁厚设计应使物品有足够的强度和刚度，以满足使用要求、壁厚设计应使物品有足够的强度和

21、刚度，以满足使用要求、脱模要求和装配要求。脱模要求和装配要求。壁厚太大会增加冷却时间（壁厚增加一倍，冷却时间会增加壁厚太大会增加冷却时间（壁厚增加一倍，冷却时间会增加到到4 4倍），易产生气泡、缩孔和翘曲等，对压制件还可能使倍），易产生气泡、缩孔和翘曲等，对压制件还可能使固化不完全。固化不完全。同一制品各处壁厚应尽可能地一致，否则可能会产生内应力、同一制品各处壁厚应尽可能地一致，否则可能会产生内应力、缩孔、翘曲变形等缩孔、翘曲变形等。例子。例子壁厚与流程关系如下（必须保证能成型）：壁厚与流程关系如下（必须保证能成型）：塑料类型塑料类型流动性流动性关关 系系 式式PEPE、PAPA等等好好S=(

22、0.01L+0.5)S=(0.01L+0.5)* *0.60.6PMMAPMMA、POMPOM等等中中S=(0.01L+0.8)S=(0.01L+0.8)* *0.70.7PCPC、PSUPSU等等差差S=(0.01L+1.2)S=(0.01L+1.2)* *0.90.9336、加强筋及其它防变形结构、加强筋及其它防变形结构作用是增加强度以免变形（满足制品等壁厚或小壁厚等条作用是增加强度以免变形（满足制品等壁厚或小壁厚等条件），对大型制品，在充模方向设加强筋还可降低充模阻力。件），对大型制品，在充模方向设加强筋还可降低充模阻力。布置应合理，避免局部集中，壁厚应一致。布置应合理，避免局部集中，壁

23、厚应一致。薄壳制品的顶面可设计成球面或拱曲面，以减少变形。薄壳制品的顶面可设计成球面或拱曲面，以减少变形。加强筋应有正确的形状和尺寸，加强筋应有正确的形状和尺寸，中心距要大于壁厚中心距要大于壁厚。满足等壁厚典型尺寸347 7、支撑面、支撑面避免整个面作为支撑面。避免整个面作为支撑面。底面的加强筋与支撑面相差底面的加强筋与支撑面相差0.50.5mmmm。对紧固用突耳要避免突然过渡。对紧固用突耳要避免突然过渡。加强筋与支撑面典型支撑面合理不合理紧固用突耳不合理358 8、圆角、圆角能设计成圆角的，尽量设计成圆角（即使能设计成圆角的，尽量设计成圆角（即使R0.5R0.5），），以避免应力集中、提高强

24、度、利于充模、美观，也以避免应力集中、提高强度、利于充模、美观，也能提高模具强度，以免模具在热处理时尖角应力集能提高模具强度，以免模具在热处理时尖角应力集中而开裂。中而开裂。圆角半径与壁厚之比R/A与应力集中系数关系不合理合理酚醛塑料压制件不同设计在相同的成型工艺下的充模流动比较圆角设计对电镀件的影响，尖角处电流密度大，使镀层较厚，凹处则相反合理不合理369 9、孔设计、孔设计孔的存在会削弱制品的强度，故应采取加强的措施（孔的存在会削弱制品的强度，故应采取加强的措施（1 1、2 2）。）。注意通孔中型芯固定，孔深不宜太大，否则易弯曲、折断。注意通孔中型芯固定，孔深不宜太大，否则易弯曲、折断。成

25、型盲孔的型芯只能在一端固定，故其深度不宜太大（成型盲孔的型芯只能在一端固定，故其深度不宜太大（L L、D D）。对直径较小或深度太大的孔可用成型后机械加工获得。）。对直径较小或深度太大的孔可用成型后机械加工获得。对有些复杂孔和斜孔可用组合型芯成型，以避免侧抽芯。对有些复杂孔和斜孔可用组合型芯成型，以避免侧抽芯。孔边缘加强方法有飞边，由于只固定一端，对深孔的型芯易弯曲。也有飞边，型芯不易弯曲，但不易保证同心。强度刚度、同心度好，但也易磨损后溢料。用拼合型芯成型斜孔或复杂孔371010、螺纹设计、螺纹设计塑料制品的螺纹可用直接成型或后机械加工，若受力较大或塑料制品的螺纹可用直接成型或后机械加工，若

26、受力较大或经常拆卸，则应用金属螺纹嵌件。经常拆卸，则应用金属螺纹嵌件。塑料件螺纹不宜用较细的细牙螺纹塑料件螺纹不宜用较细的细牙螺纹( (特别对纤维或布基塑料特别对纤维或布基塑料) )。不宜用高精度，螺纹外径要大于不宜用高精度，螺纹外径要大于2 2mmmm。如果不加收缩率，则塑料螺纹与金属螺纹联接长度要小于如果不加收缩率，则塑料螺纹与金属螺纹联接长度要小于1.51.5倍螺纹直径。倍螺纹直径。当同一螺纹型芯上有两段螺纹时，则其旋向要相同、螺距要当同一螺纹型芯上有两段螺纹时，则其旋向要相同、螺距要相等。否则要用组合型芯。相等。否则要用组合型芯。对要求不高的对要求不高的( (比如瓶盖比如瓶盖) )螺纹

27、可用强制脱螺纹，此时应采用螺纹可用强制脱螺纹，此时应采用圆牙螺纹。（成型杆或成型环、瓣合模或多瓣型芯）圆牙螺纹。（成型杆或成型环、瓣合模或多瓣型芯）圆牙螺纹用于强制脱模38阴、阳螺纹始、末端都不应突然开始或结束，应有一平直过阴、阳螺纹始、末端都不应突然开始或结束，应有一平直过渡部分，以免螺纹崩塌或破坏。（渡部分，以免螺纹崩塌或破坏。（S、L值值P32表表3-2-6）不合理合理不合理合理39光学件设计作业（下周三作业（下周三3 3月月2525日上课时交作业）日上课时交作业）1.1.下面是一个塑料容器制品下面是一个塑料容器制品, ,如果没有特殊要如果没有特殊要求求, ,则其设计有哪些不合理则其设计

28、有哪些不合理? ?（提示：斜度（提示：斜度 圆角圆角 底面支撑形状底面支撑形状 等壁厚等壁厚 开口端加强）开口端加强）图 12.2.受载荷受载荷1000N1000N的纯拉杆，材质的纯拉杆，材质PPPP，杆断面宽，杆断面宽10mm10mm，设，设拉杆使用期限为拉杆使用期限为1515天，求最小厚度？（要求写出计算原天，求最小厚度？（要求写出计算原理及过程）理及过程）403.3.有一截面为有一截面为5 55mm5mm，高，高130mm130mm的的PCPC方形立柱，承受拉伸方形立柱，承受拉伸负载负载500N500N连续连续1515个月，若平均气温个月，若平均气温2323，问承载是否安全，问承载是否安

29、全， 1515个月内蠕变伸长了多少？（要求写出计算原理及过程）个月内蠕变伸长了多少？（要求写出计算原理及过程）4.4.现有一受均布载荷的现有一受均布载荷的30%GF-PP30%GF-PP材料平板简支梁，总载荷材料平板简支梁，总载荷F F=1000N=1000N，梁跨距，梁跨距800mm800mm，宽，宽200mm200mm，设计使用，设计使用4 4年，梁中点年，梁中点允许下垂允许下垂 f f=15mm=15mm，求梁的厚度？（要求写出计算原理及，求梁的厚度？（要求写出计算原理及过程）过程）5.5.设计一给水管，管径为设计一给水管，管径为110mm110mm，水管的静液压为，水管的静液压为0.5

30、MPa0.5MPa，材质分别采用材质分别采用HDPE 7600MHDPE 7600M（PE100PE100）和）和HDPE DGDB 2480HDPE DGDB 2480（PE80PE80），分别求出管设计壁厚（设安全系数为），分别求出管设计壁厚（设安全系数为1.21.2）。）。4142嵌件设计 1111、嵌件设计、嵌件设计目的：提高强度、硬度、耐磨性、导电导磁性等。目的：提高强度、硬度、耐磨性、导电导磁性等。材料：金属（占多）、玻璃、木材、塑料等。由于收缩率的材料：金属（占多）、玻璃、木材、塑料等。由于收缩率的差异常造成很大的内应力而开裂，故尽可能选收缩率相近的差异常造成很大的内应力而开裂，

31、故尽可能选收缩率相近的材料。材料。连接：表面不要设计成光面。连接：表面不要设计成光面。( (用滚花、直纹和沟槽等使可用滚花、直纹和沟槽等使可靠相连靠相连) )。尺寸和形状：高度不宜超过定位尺寸的两倍，否则用支柱或尺寸和形状：高度不宜超过定位尺寸的两倍，否则用支柱或在流动的方向上打孔以减小流动的阻力。形状上不要带尖角，在流动的方向上打孔以减小流动的阻力。形状上不要带尖角，以免应力集中。以免应力集中。金属嵌件常用固定方法对细长嵌件的加固43定位：为了要可靠，大多靠控制配合的形式或设计定位：为了要可靠，大多靠控制配合的形式或设计台阶密封面来避免塑料流入定位孔中。台阶密封面来避免塑料流入定位孔中。内应

32、力：嵌件制品肯定存在内应力。减小内应力的内应力：嵌件制品肯定存在内应力。减小内应力的方法有成型前把嵌件加热至成型温度或在嵌件表面方法有成型前把嵌件加热至成型温度或在嵌件表面覆一层树脂或成型后退火。覆一层树脂或成型后退火。缺点：增加了成本，使模具结构复杂、降低了生产缺点：增加了成本，使模具结构复杂、降低了生产效率，难自动化，尽量避免或后装配加入。效率，难自动化，尽量避免或后装配加入。阳螺纹嵌件固定方法阴螺纹嵌件固定方法制品成型后装配嵌件44其它后装入嵌件的方法 制品成型后立即装入，利用后收缩包紧。（宜于热固性塑料） 用膨胀型嵌件在制品冷后装入。 对热塑性塑料，还可用超声波把嵌件压入塑料制品中。嵌

33、件带槽螺纹嵌件十字槽螺纹嵌件1-内螺纹黄铜套 2-十字形零件45塑料自攻螺钉1212、塑料自攻螺钉、塑料自攻螺钉对塑料制品上装拆次数不多的螺纹多采用自攻螺钉，用光孔对塑料制品上装拆次数不多的螺纹多采用自攻螺钉，用光孔代替内螺纹嵌件，提高成型加工效率。代替内螺纹嵌件，提高成型加工效率。自攻螺钉类型自攻螺钉类型 切割螺纹螺钉：用于硬度刚性大的材料（切割螺纹螺钉：用于硬度刚性大的材料（PSPS、ABSABS等）和承等）和承受载荷小、振动小的场合。螺纹孔径等于螺钉的中径，孔受载荷小、振动小的场合。螺纹孔径等于螺钉的中径，孔深大于螺钉长。深大于螺钉长。 旋压螺纹螺钉：用于弹性较好的材料（旋压螺纹螺钉：用

34、于弹性较好的材料（PAPA、PEPE、PPPP、泡沫、泡沫ABSABS等）和装拆次数多的场合，这样也不会明显减小螺纹的等）和装拆次数多的场合，这样也不会明显减小螺纹的紧固力。这种自攻螺纹螺钉会对孔壁产生很大的侧压力，紧固力。这种自攻螺纹螺钉会对孔壁产生很大的侧压力，对高弹性模量材料对高弹性模量材料PCPC、PSPS、高刚性、高刚性ABSABS等要特别注意应力开等要特别注意应力开裂的可能。其螺纹孔径应等于螺钉中径的裂的可能。其螺纹孔径应等于螺钉中径的80%80%。螺钉旋入的最小深度必须大于或等于螺钉外径的螺钉旋入的最小深度必须大于或等于螺钉外径的2 2倍，以保证倍，以保证足够的连接强度。足够的连

35、接强度。46一、短期负载下的力学设计一、短期负载下的力学设计第三节第三节 塑料结构件的力学设计塑料结构件的力学设计（自学并完成作业）（自学并完成作业）承受短时负载的塑料结构件可近似作为承受短时负载的塑料结构件可近似作为弹性体弹性体考虑；考虑；可参照金属件可参照金属件按强度极限考虑一定安全系数按强度极限考虑一定安全系数作强度设计作强度设计；或根据其弹性模量、允许变形量、泊松比作或根据其弹性模量、允许变形量、泊松比作刚度设计刚度设计。短期负载忽略了短期负载忽略了蠕变蠕变和和应力松弛应力松弛的影响的影响类似金属材料。类似金属材料。短期负载还忽略了短期负载还忽略了周期性交变载荷周期性交变载荷和和疲劳损

36、坏疲劳损坏等因素影响。等因素影响。塑件承受极限载荷塑件承受极限载荷不断裂不断裂强度达要求；强度达要求；塑件承受极限载荷塑件承受极限载荷变形不超量变形不超量刚度达要求。刚度达要求。47二、长期负载下的力学计算二、长期负载下的力学计算受长期持久性载荷的塑件，会表现出明显的蠕变和应力松受长期持久性载荷的塑件，会表现出明显的蠕变和应力松弛行为。弛行为。1.1.按等时蠕变曲线进行柱状塑件设计按等时蠕变曲线进行柱状塑件设计蠕变行为表征：蠕变行为表征：用在给定时间下的应力应变的等时蠕变曲用在给定时间下的应力应变的等时蠕变曲线来表示，参见图线来表示，参见图3-3-13-3-1和图和图3-3-23-3-2。48

37、按应力应变等时蠕变曲线设计时，应先按照设计寿命找出按应力应变等时蠕变曲线设计时，应先按照设计寿命找出该曲线，结合塑料材料允许的安全最大变形值，查出该条件该曲线，结合塑料材料允许的安全最大变形值，查出该条件下许用应力。下许用应力。例：例：受载荷受载荷800N800N的纯拉杆，材质的纯拉杆，材质PPPP或或PCPC，杆断面宽，杆断面宽25mm25mm，求最小厚度？求最小厚度？结果：结果： PP PC GFPP PC GF增强增强PPPP瞬时载荷瞬时载荷/mm/mm 1.28 0.53 0.48 1.28 0.53 0.48=F/(b*L）49瞬时载荷设计参数：瞬时载荷设计参数：50按应力应变等时蠕

38、变曲线设计时，应先按照设计寿命找出按应力应变等时蠕变曲线设计时，应先按照设计寿命找出该曲线，结合塑料材料允许的安全最大变形值，查出该条件该曲线，结合塑料材料允许的安全最大变形值，查出该条件下许用应力。下许用应力。例：例：受载荷受载荷800N800N的纯拉杆，材质的纯拉杆，材质PPPP或或PCPC，杆断面宽，杆断面宽25mm25mm，求最小厚度？求最小厚度？设拉杆使用期限为设拉杆使用期限为4年（折合年（折合1.26108s）蠕蠕=7.5Mpa51按应力应变等时蠕变曲线设计时，应先按照设计寿命找出按应力应变等时蠕变曲线设计时，应先按照设计寿命找出该曲线，结合塑料材料允许的安全最大变形值，查出该条件

39、该曲线，结合塑料材料允许的安全最大变形值，查出该条件下许用应力。下许用应力。例：例：受载荷受载荷800N800N的纯拉杆，材质的纯拉杆，材质PPPP或或PCPC，杆断面宽，杆断面宽25mm25mm，求最小厚度？求最小厚度？设拉杆使用期限为设拉杆使用期限为4年（折合年（折合1.26108s）=F/(b*L）蠕蠕=7.5Mpa结果：结果： PP PC GFPP PC GF增强增强PPPP瞬时载荷瞬时载荷/mm/mm 1.28 0.53 0.48 1.28 0.53 0.48长期载荷长期载荷/mm/mm 4.3 2.2 4.3 2.2 通常：通常：按长期负载设计的构件断面尺寸比只承受瞬时负载的大得多

40、。按长期负载设计的构件断面尺寸比只承受瞬时负载的大得多。522、以不发生蠕变开裂或断裂来设计柱状塑件、以不发生蠕变开裂或断裂来设计柱状塑件允许变形量（表3-3-1）最大许用应力以不产生蠕变开裂或断裂开裂来确定（图蠕变开裂或断裂开裂来确定（图3-3-3）53例：例：有一截面为有一截面为121212mm12mm，高，高130mm130mm的的PCPC方形立柱，承受拉方形立柱，承受拉伸负载伸负载1200N1200N连续连续5 5年，若平均气温年，若平均气温2323，问承载是否安全，问承载是否安全，5 5年内蠕年内蠕变伸长了多少？变伸长了多少？解：拉应力解：拉应力)( 3 . 810121212006

41、MPaAFt小时年41038. 45 由图由图3-3-33-3-3查得裂纹起始应力为查得裂纹起始应力为27.6MPa27.6MPa5455例：例：有一截面为有一截面为121212mm12mm，高，高130mm130mm的的PCPC方形立柱，承受拉方形立柱，承受拉伸负载伸负载1200N1200N连续连续5 5年，若平均气温年，若平均气温2323，问承载是否安全，问承载是否安全，5 5年内蠕年内蠕变伸长了多少？变伸长了多少？解：拉应力解：拉应力)( 3 . 810121212006MPaAFt小时年41038. 45 由图由图3-3-33-3-3查得裂纹起始应力为查得裂纹起始应力为27.6MPa2

42、7.6MPa，取安全系数，取安全系数1.21.2，则许用应力为，则许用应力为)MPa(232 . 16 .27即即 ，承载是安全的。，承载是安全的。 t56查图查图3-3-33-3-3：应力为应力为8.3MPa8.3MPa，经经4.384.3810104 4h h后，约有后，约有0.5%0.5%的应变，其伸长变形值为的应变，其伸长变形值为)mm(65. 0%5 . 0130蠕塑件受拉破损前会出现银纹塑件受拉破损前会出现银纹或应力发白的微裂纹现象，或应力发白的微裂纹现象，故可用裂纹起始应力除安全故可用裂纹起始应力除安全系数作为系数作为许用拉应力许用拉应力；用失；用失效应力除安全系数作为效应力除安全系数作为许用许用压应力压应力，来，来校核载荷校核载荷。57表观蠕变模量表观蠕变模量E Ea a：指：指应力与应变之比。应力与应变之比。在在应力不变应力不变情况下，情况下，蠕变变形量随时间不断蠕变变形量随时间不断增加，则增加，则E Ea a将随时间增将随时间增加而降低。加而降低。蠕蠕 可由表观蠕变模量可由表观蠕变模量和允许蠕变变形值求得：和允许蠕变变形值求得：aE蠕3.3.按表观蠕变模量进行柱状塑件尺寸设计按表观蠕变模量进行柱状塑件尺寸设计58塑件受弯曲应力作用时，所受应力分布会随时间发生变化。塑件受弯曲应力作用时，所受应力分布会随时间发生变化。v因应力松弛作用，梁表层附近的高