塑料制品的设计概述

第二章塑料制品的设计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

学习的目的与要求掌握塑件的设计准则熟悉塑料制品的设计程序本章重点

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制品的材料和几何形状

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、韧性、弹性、弯曲性能。2）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）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异。5）成型工艺性，如塑料的流动性、结晶性、热敏性等。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聚丙烯：收缩率小、制品细小部分的清晰度好、表面可制成皮革图案；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；光泽性好、外观漂亮；高密度聚乙烯：耐冲击性能强，低温下韧性好，适合制造寒冷地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，室外垃圾箱等。二、、成成型型工工艺艺对对制制品品几几何何形形状状的的要要求求塑料料制制品品的的内内外外形形状状脱模模斜斜度度制品品壁壁厚厚加强强肋肋圆角角孔支承承面面标志志及及花花纹纹1.塑料料制制品品的的内内外外形形状状2.脱模模斜斜度度一般般取取0.5º，，最最小小为为15′~20′。脱模斜度度与塑料料的品种种、制品品的形状状及模具具的结构构等有关关。1）聚乙烯烯、聚丙丙烯、软软聚氯乙乙烯30′~1°2）ABS、尼龙、、聚甲醛醛、氯化化聚醚、、聚苯醚醚40′~1°30′3）硬聚氯氯乙烯、、聚碳酸酸酯、聚聚砜、聚聚苯乙烯烯、有机机玻璃50′~2°4）热固性性塑料20′~1°各种塑料料的脱模模斜度如如下：选择具体体的脱模模斜度时时，注意意以下原原则：1）制品尺尺寸公差差允许，，脱模斜斜度取大大值。2）热塑性性塑料的的脱模斜斜度大，，热固性性小。3）壁厚大大，收缩缩量大，，脱模斜斜度大。。4）较高、、较大的的制品，，脱模斜斜度小。。5）高精度度制品，，脱模斜斜度小。。6）制品高高度很小小，脱模模斜度为为零。7）脱模后后制品留留在型芯芯一边，，型芯斜斜度小。。8）内孔以以小端为为基准，，斜度由由扩大方方向取得得；外形以大大端为基基准，斜斜度由缩缩小方向向取得。。3.制品壁厚厚（1）制品必必须有足足够的强强度和刚刚度；（2）塑料在在成型时时有良好好的流动动状态；；（3）脱模；；（4）壁厚均均匀，否否则使制制品变形形或产生生缩孔、、凹陷及及填充不不足等缺缺陷。（5）热固性性塑料的的小型塑塑件，壁壁厚取1.6～～2.5mm，大型塑塑件取3.2～～8mm。（6）热塑性性塑料的的小型制制件，壁壁厚取1.75～2.30mm，大型制制件2.4～～6.5mm。4.加强肋增加塑件件的强度度和避免免塑件翘翘曲变形形。加强肋的的设计原原则：（1）加强肋肋<壁厚，b<（0.5~0.7）δ；（2）足够的的斜度，，α=4°~10°；（3）圆角，，R=δ/8；（4）高度小小，数量量多，L<3δ。其他防变变形结构构：5.支承面及及凸台底脚（三三点或四四点）支支承或边边框支承承。6.圆角应力集中中，尖角：圆角半径径：圆角有利利于塑料料充型流流动。圆角会导导致凹模模型腔加加工复杂杂，塑件破裂裂，模具热处处理时淬淬裂。壁厚的1/3以上。使钳工劳劳动量增增加。7.孔的设设计a.孔的位位置孔间距距孔边距距b.孔的形形状c.孔的边边缘d.通通孔孔的成成型方方法e.复杂孔孔的成成型方方法8.饰纹、、文字字、符符号及及标记记设计要要求：：a.脱模b.模具易易于加加工文字可可用刻刻字机机刻制制图案可可用手手工雕雕或电电加工工等，，c.标记的的凸出出高度度≥0.2mm，线条条宽度度≥0.3mm，两条线线的间间距≥≥0.4mm，标记记的脱脱模斜斜度≥≥10°。第二节节螺螺纹与与齿轮轮设计计一、塑塑料料螺纹纹设计计1.成成型的的螺纹纹精度度低于于3级。2.金金属螺螺纹嵌嵌件。。3.塑塑料螺螺纹螺螺牙尺尺寸应应较大大。4.塑塑料螺螺纹的的外径径≥4mm，内径径≥2mm。5.螺螺孔始始端有有0.2~0.8mm的台阶阶孔，，螺纹末末端≥≥0.2mm的距离离。螺纹公公称直直径螺螺距距P（mm）(mm)<0.5≥0.5≥≥1始末部部分长长度尺尺寸l（mm）≤10123>10~20224>20~34246>34~52368>523810塑料螺螺纹始始末部部分的的尺寸寸二、塑塑料齿齿轮设设计齿轮的的塑料料：尼尼龙、、聚碳碳酸酯酯、聚聚甲醛醛、聚聚砜等等。1）h1=3h2）H1≤H3）H2≥HH2≈D4）D1=（（1.5～3）D第三节节金金属属嵌件件的设设计一、金金属属嵌件件的形形式二、金金属嵌嵌件的的设计计原则则1）圆形形或对对称形形状；；2）壁厚厚（金金属嵌嵌件周周围的的塑料料层厚厚度））；3）倒角角；4）定位位；5）自由由伸出出长度度≤2d；6）降低低生产产效率率，且且生产产不易易自动动化。。金属嵌嵌件周周围的的塑料料层厚厚度（（mm））第四节节尺尺寸寸精度度与表表面粗粗糙度度一、影影响响尺寸寸精度度的因因素1.和和模模具有有关的的原因因：1）模具具的形形式或或基本本结构构2）模具具的加加工制制造误误差3）模具具的磨磨损、、变形形、热热膨胀胀2.和和塑料料有关关的原原因1）不同同厂家家生产产的塑塑料的的标准准收缩缩率的的变化化2）不同同批量量塑料料的成成型收收缩率率、流流动性性、结结晶化化程度度的差差异3）再生生塑料料的混混合、、着色色剂等等添加加物的的影响响4）塑料料中的的水分分以及及挥发发和分分解气气体的的影响响3.和和成型型工艺艺有关关的原原因1）由于于成型型条件件变化化造成成的成成型收收缩率率的波波动2）成型型操作作变化化的影影响3）脱模模顶出出时的的塑料料变形形、弹弹性恢恢复4.和和成型型后时时效有有关的的原因因1）周围围温度度、湿湿度不不同造造成的的尺寸寸变化化2）塑料料的塑塑性变变形及及因为为外力力作用用产生生的蠕蠕变、、弹性性恢复复3）残余余应力力、残残余变变形引引起的的变化化1）模具具成型型零件件的制制造误误差δz；2）模具具成型型零件件的表表面磨磨损δc；3）塑料料收缩缩率波波动δs；4）模具具活动动成型型零件件的配配合间间隙变变化δj；5）模具具成型型零件件的安安装误误差δa。从模具具设计计和制制造的的角度度，影影响塑塑料制制品尺尺寸精精度的的因素素有五五个方方面：：δ=δz+δc+δs+δj+δa制品规规定的的误差差值为为ΔΔ≥δ模具制制造误误差1/3由收缩缩率波波动引引起的的误差差1/3由磨损损造成成的误误差1/3对于小小尺寸寸的制制品，，模具具制造造误差差对制制品尺尺寸的的影响响要大大些；；对于大大尺寸寸的制制品，，收缩缩率波波动引引起的的误差差是影影响制制品尺尺寸精精度的的主要要因素素。二、尺尺寸精精度和和公差差的确确定塑件精精度等等级的的选用用（GB/T14486—2008）类别塑塑料品种种建建议采用用的精度等级级高精度一一般精精度低低精度度1聚聚苯苯乙烯2352聚聚酰酰胺3463聚聚乙乙烯（高密度度）4574聚乙烯（低密密度）567塑件的尺寸公公差（GB/T14486—2008）塑件基本尺寸寸/mm精度等级123450~650.200.300.400.5656750~650.741.101.54公差数值/mm塑件基本尺寸寸/mm精度等级公差数值/mm三、表面粗糙糙度的确定1.模具的表表面粗糙度比比塑料制品的的表面粗糙度低一