第2章 塑料制件的工艺性设计

第2章塑料制件的工艺性设计

塑料制件概述

2.1塑料制件的工艺性设计

2.2

塑料制件结构设计示例2.32.1塑料制件概述

塑料制件是以塑料为主要结构材料经过成型加工而获得的制品，简称为塑件。塑料制件应用广泛，特别是在电子仪表、电器设备、通信工具、生活用品等方面获得大量应用。塑料制件的主要加工方法是塑料成型加工。塑料成型的特点是生产的制件形状尺寸稳定，可实现连续生产，一模多件生产，生产效率高。

在设计塑件时，必须充分考虑以下一些因素。（1）塑件的成型方法不同对塑件的工艺性要求不同。（2）塑料的成型工艺性能，如流动性、收缩率等。（3）塑料的使用性能。塑件的尺寸、公差、结构形状应与塑料的物理性能、力学性能等相适应。在保证使用性能的前提下，力求结构简单、壁厚均匀、使用方便。（4）塑件的形状应有利于简化模具结构，要考虑模具零件尤其是成型零件的结构及加工工艺性。2.2塑料制件的工艺性设计2.2.1塑件的尺寸、精度和表面粗糙度

1．塑件的尺寸和尺寸公差

这里的塑件尺寸是指塑件的总体尺寸，而不是壁厚、孔径等结构尺寸。塑件尺寸的大小与塑料的流动性有关。

塑件尺寸公差应根据国家标准GB/T14486—1993《工程塑料模塑塑料件尺寸公差》确定，尺寸公差如表2.1所示。该标准中塑件尺寸公差的代号是MT，公差等级分为7级，同时表2.1中还分别给出了受模具活动部分影响的尺寸公差值和不受模具活动部分影响的尺寸公差值。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。塑件的尺寸精度往往不高，应在保证使用要求的前提下尽可能选用低精度等级。对塑件的尺寸精度要求，要具体分析，根据使用要求确定尺寸公差。一般配合部分尺寸精度高于非配合部分尺寸精度，受塑料收缩率波动的影响，小尺寸易达到高精度。塑件的精度要求越高，模具的制造精度要求也越高，模具的制造难度及成本也增高，同时塑件的废品率也会增加。2．塑件尺寸精度的选择塑件的外观要求越高，表面粗糙度值应越低。这除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤、云纹等疵点来保证外，主要取决于模具型腔表面粗糙度。一般模具表面粗糙度要比塑件的要求低1～2级。模具在使用过程中，由于型腔磨损而使表面粗糙度不断加大，所以应随时予以抛光复原。透明塑件要求型腔和型芯的表面粗糙度相同，而不透明塑件则根据使用情况而定。3．塑件的表面粗糙度塑件的内外表面形状应尽可能保证有利于成型。由于侧抽芯或瓣合凹模或凸模不但使模具结构复杂，制造成本提高，而且还会在分型面上留下飞边，增加塑件的修整量。因此，塑件设计时应尽可能避免侧向凹凸，如果有侧向凹凸，模具设计时应在保证塑件使用要求的前提下，适当改变塑件的结构，以简化模具结构。表2.4所示为改变塑件形状以便于模具成型的典型实例。2.2.2塑件的结构工艺性1．塑件的表面形状

塑件的壁厚对塑件质量有很大影响，壁厚过小成型时流动阻力大，大型复杂塑件就难以充满型腔。

热固性塑料的小型塑件，壁厚取0.6～2.5mm，大型塑件取3.2～8mm。布基酚醛塑料等流动性差者取较大值，但一般不宜大于10mm。脆性塑料如矿物填充的酚醛塑料件壁厚应不小于3.2mm，表2.5所示为根据外形尺寸推荐的热固性塑件壁厚值。

热塑性塑料易于成型薄壁塑件，最小壁厚能达到0.25mm，但一般不宜小于0.6～0.9mm，常取2～4mm。各种热塑性塑料壁厚常用值如表2.6所示。2．壁厚在设计塑件的脱模斜度时，应注意以下几个方面。（1）对于较硬和较脆的塑料制件，脱模斜度可以取大值。（2）塑料的收缩率较大或制件的壁厚较大时，应取较大的脱模斜度。（3）热塑性塑料制件应比热固性塑料制件的脱模斜度大一些。（4）对于大型的塑料制件，要求内表面的脱模斜度大于外表面的脱模斜度。（5）对于高度较大及精度较高的塑料制件应选较小的脱模斜度。（6）型芯长度及型腔深度较大，脱模斜度应适当缩小，通常取0.5°。3．脱模斜度

塑件除了使用上要求采用尖角之外，其余所有转角处应尽可能采用圆角过渡，理想的内圆角半径应为壁厚的1/3以上。塑件上转角处采用圆弧过渡，不仅避免了应力集中，提高了强度，而且还使塑件变得美观，有利于塑料充模时的流动。此外，有了圆角，模具在淬火或使用时不致因应力集中而开裂。通常，内壁圆角半径应是壁厚的一半，而外壁圆角半径可为壁厚的l.5倍，一般圆角半径不应小于0.5mm，如图2.3所示。4．塑件的圆角加强筋的设计应注意以下几个方面。（1）加强筋与所加强部分的侧壁连接处应采用圆弧过渡，如图2.5所示。（2）加强筋厚度不应大于塑料制品壁厚。一般加强筋的壁厚是所加强部分壁厚的0.4倍，最大不超过0.6倍。（3）为了增强塑料制件的强度及刚性，加强筋应设计得矮一些，多一些为好。（4）加强筋之间的间距应大于4倍的壁厚，加强筋的高度应低于塑件高度的0.5mm以上，如图2.5所示。（5）加强筋不应设置在大面积塑料制件中间，加强筋分布应相互交错，如图2.6所示，但要注意相交带来的壁厚不均匀性问题。5．塑件的加强筋凸台是用来增强孔或装配附件的凸出部分的。凸台应有足够的强度，同时应避免因凸台尺寸过渡而在其周围发生形状突变。如图2.7所示，凸台应设置在塑料制件的边角，高度应高出平面0.5mm以上，有足够的强度，恰当的脱模斜度。6．凸台

孔在设计上应注意以下几个方面。（1）孔应设置在不易削弱塑料制件强度的地方。（2）在孔之间及孔与边缘之间均应有足够的距离（一般应大于孔径）。（3）塑料制件上起固定作用的孔，其四周应采用凸台来加强，如图2.7所示。（4）盲孔只能用一端固定的型芯成型，其深度应浅于通孔。通常，注射成型时孔深不超过孔径的4倍，压缩成型时压制方向的孔深不超过孔径的2倍。（5）当塑料制件的孔为异型孔时（斜孔或复杂形状孔），可采用拼合型芯的方法成型，以避免侧向抽芯结构。7．孔螺纹在设计上应注意以下几个方面。（1）模塑的螺纹其外螺纹直径不宜小于4mm，内螺纹直径不宜小于2mm，精度不高于3级。（2）为防止塑料制件上螺孔的最外围螺纹崩裂或变形，应使孔始端有一深度0.2～0.8mm的台阶孔，螺纹末端也不宜延伸到与底面相接处，一般留有不小于0.2mm距离。（3）螺纹的形状尽量采用圆形或梯形。（4）当需要在塑料制件的同一轴线上压制两段或几段螺纹时，必须使螺纹和旋转方向相同，否则无法拧下来。8．螺纹嵌件的结构要求。①金属嵌件尽可能采用圆形或对称形状，以保证收缩均匀。②为了防止塑料制件应力开裂，嵌件周围的塑料层应有足够的厚度，同时嵌件本身结构不应带有尖角。金属嵌件周围的塑料壁厚如表2.11所示。③为了防止嵌件受力时转动或拔出，嵌件部分表面应制成交叉滚花、直纹滚花、沟槽、开孔、弯曲等结构，使嵌件固定在模具内，如图2.11（b）所示。9．嵌件

下面以图2.12所示的洗发水瓶盖为例，介绍一下塑料制件的结构设计。1．分析产品的外观结构2．合理选材由于洗发水瓶盖属于外观产品，对外观要求较严格，如外观必须光泽、饱满、颜色均匀。2.3塑料制件结构设计示例主要材料定为PP。辅助材料中需要添加着色剂，根据客户要求的颜色选择了浅蓝色的着色剂。洗发水瓶盖部分尺寸如图2.13所示。