塑料成型模具设计（第2版）江昌勇课件3-塑料制件的工艺性设计与分析

23四月202311是塑件对成型加工的适应性塑件工艺性设计包括

:塑料材料选择、尺寸精度和表面粗糙度、塑件结构塑件的工艺性—塑件工艺性设计的特点：应当满足使用性能和成形工艺的要求，力求做到结构合理、造型美观、便于制造。23四月202322【本章要点与提示】知识要点目标要求学习方法塑料制件结构工艺性掌握通过课程讲解及多媒体课件演示、结合老师在教学过程中的实例分析，观察现实生活中实际常见塑料制件，熟悉和掌握塑料制件的结构工艺性及设计要求，能准确进行塑件结构工艺分析。塑料制件结构设计掌握在熟练掌握塑料制件结构工艺性要求的基础上，进行实训练习以强化独立思考和具体分析能力。能具备一定独立进行塑料制件工艺性设计的能力。23四月202333【导入案例】采用注射成型工艺进行大批量生产，对图示塑件，重点需要解决以下几方面问题：塑件形状与结构的合理性；各部位的壁厚设计和选择；转角过渡圆角；塑件的脱模斜度；凸台加强筋的设置；侧壁加强筋的厚度设计；塑件外表面的喷漆等。塑件要求：外表面要求光洁美观，无瑕疵凹痕等缺陷，同时表面喷漆处理；材料选用：ABS。23四月2023443.1塑料制件设计的基本原则

3.2塑件的尺寸、精度和表面质量3.3塑件的几何形状与结构【主要内容】23四月2023553.1塑料制件设计的基本原则

（1）塑料的各项性能特点，如物理机械性能（如力学性能、电性能、耐化学腐蚀和耐热性能等）、成型工艺性能（流动性和收缩率等）等。（2）在保证各项使用性能的前提下，塑件的结构形状力求简单、壁厚均匀。（3）塑件结构应有利于充模流动、排气、补缩和高效冷却硬化（热塑性塑料制件）或快速受热固化（热固性塑料制件）。（4）模具的总体结构，应使模具零件易于制造，特别是抽芯和脱模机构的复杂程度。（5）应减少塑件成型前后的辅助工作量，尽量避免成型后的后续机械加工工序。23四月2023663.2塑件的尺寸、精度和表面质量

塑件的尺寸是指塑件的总体外形尺寸，而不是壁厚、孔径等结构尺寸。塑件的尺寸精度是指所获得的塑件尺寸与产品要求尺寸的符合程度，即所获塑件尺寸的准确度。误差原因主要有：1）材料方面：①模塑材料的非均一性；②塑料收缩率的波动和偏差；③塑件成型后的时效变化。2）成型工艺方面：①操作工艺条件发生变化；②成型设备的控制精度误差。3）模具状态方面：①模具尺寸的制造公差；②模具的磨损；③模具可动零件间的配合位置误差；④模具的温度波动；⑤模具在成型压力下发生的弹性变形。23四月2023773.2塑件的尺寸、精度和表面质量

一般而言，对于小尺寸塑件，模具的制造公差对塑件尺寸精度影响相对要大一些，而对于大尺寸塑件，收缩率波动则是影响塑件尺寸精度的主要因素。根据我国目前塑件的成型水平，塑件的尺寸公差可依据国家标准（GB/T14486-2008）确定。塑件的尺寸受下面两个因素影响：塑料的流动性（大而薄的塑件充模困难）设备的工作能力（注射量、锁模力、工作台面）23四月202388尺寸精度的确定：对于塑件上孔的公差数值冠以（＋）号。对于塑件上轴的公差数值冠以（－）号。对于塑件上中心距的公差冠以（±）号。一般配合部分尺寸精度高于非配合部分尺寸精度。模具尺寸精度比塑件尺寸精度高2-3级。3.2塑件的尺寸、精度和表面质量

23四月202399表面质量表面粗糙度、光亮程度色彩均匀性表面缺陷：缩孔、凹陷推杆痕迹对拼缝、熔接痕、毛刺等一般模具表面粗糙度精度等级要比塑件的要求高1～2级3.2塑件的尺寸、精度和表面质量

23四月2023101.壁厚在改善塑件壁厚时要注意考虑到以下几方面：（1）应满足塑件在装配、运输以及使用时的强度要求。（2）充分考虑在成型过程中塑料的流动性，保证薄壁和棱边部分也能充满。（3）塑件能承受足够的脱模力，不至于在在塑件脱模时损坏塑件。103.3塑件的几何形状与结构23四月202311111.壁厚塑件壁厚设计原则：厚薄适中均匀壁厚满足成型时熔体充模所需的壁厚保证贮存、搬运过程中强度所需的壁厚制品连接紧固处、嵌件埋入处等具有足够的厚度能承受推出机构等的冲击和振动满足塑件结构和使用性能要求下取小壁厚力求同一塑件上各部位的尽可能均匀先考虑加强肋加强，才考虑增加壁厚加强3.3塑件的几何形状与结构23四月202312

壁厚不均导致塑件产生缩孔和缩松及改善实例

1223四月202313改善壁厚的实例

1323四月202314改善壁厚的实例

1423四月202315改善壁厚的实例

1523四月202316改善壁厚的实例

1623四月202317

172.脱模斜度内形以小端为基准，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遵循质量减少的原则23四月20231818脱模斜度设计要点：1）一般在保证塑件精度要求的前提下，应尽量取大些，以便于脱模；αi

＞αo2)当塑件的结构不允许有较大斜度或塑件为精密级精度时，α只能在其公差范围内选取；3）当塑件为中级精度要求时，斜度的选择应保证在配合面的2/3长度内满足塑件公差要求，一般10′--20′；4）当塑件为粗级精度时，可取30′—1°、1°30′—2°、3°；

硬性塑料α＞软性塑料α；形状复杂，α↑；壁厚↑，α↑

5）其它：对于高度不大的塑件，可不取α，塑件上凸起或加强肋单边应有4°-5°的斜度，有时为了让塑件留在凸模或凹模上，有意将α↓或↑。23四月202319

3.加强筋（肋）设计

19（1）作用

它能提高制件的强度、防止和避免塑料的变形和翘曲。23四月20232020（2）加强筋尺寸设计&加强筋不宜过厚，b≤(0.4-0.8)t，否则其对应壁上会容易产生凹陷&加强筋设计不应过高，h≤3t，否则，在较大弯矩或冲击负荷作用下受力破坏&加强筋必须有足够的斜度，α=2°～5°，筋的顶部应为圆角，底部也应呈圆弧过渡R≥（0.25～0.4）t&加强筋之间的中心距≥

（2～3）t

23四月20232121（3）加强筋设计要点：&

加强筋的底部与壁连接应圆弧过渡，以防外力作用时，

产生应力集中而被破坏；&

布置在塑件受力较大之处，塑件的强度↑，壁厚↓；&

尽量避免在筋上装置任何零部件；&对称性布置，使壁厚均匀，减少塑料局部集中；&矮一些、多一些为好，肋间中心距＞2*壁厚

（↑强度、刚度）；&筋的方向与料流方向一致，否则会使料流受到搅乱，

降低塑件的韧性；23四月202323四月202322加强筋设计改进实例2223四月2023234.支承面

2323四月20232424

在满足使用要求的前提下,制件的所有的转角尽可能设计成圆角，或者用圆弧过渡。5.圆角⑴圆角的作用：圆角可避免应力集中，提高制件强度圆角可有利于充模和脱模圆角有利于模具制造，提高模具强度23四月20232525⑵圆角的确定：内壁圆角半径应为壁厚的一半外壁圆角半径可为壁厚的1.5倍一般圆角半径不应小于0.5mm壁厚不等的两壁转角可按平均壁厚确定内、外圆角半径理想的内圆角半径应为壁厚的1/3以上23四月202326266.塑件上的孔（槽）⑴塑件的孔三种成型加工方法：⑵常见孔的设计要求：直接模塑出来模塑成盲孔再钻通孔塑件成型后再钻孔模塑通孔要求孔径比（长度与孔径的比值）要小些23四月202327276.塑件上的孔（槽）⑵常见孔的设计要求：h﹤（3～5）d；d﹤1.5mm时，h﹤3d孔的位置：紧固用的孔和其它受力的孔，应设凸台予以加强。当通孔孔径﹤1.5mm，由于型芯易弯曲折断，不适于模塑成型。盲孔的深度：

l1≥(1~3)d，l2≥(1~2)d

23四月202328孔的改进设计

2823四月202329(3)孔的类型1）通孔：29（a）一端容易产生横向飞边，用于成型较浅的通孔。（b）接合处容易产生横向飞边，用于成型较深，但轴向精度要求不高。（c）导向口处出现纵向飞边。用于成型较深，轴向精度要求的通孔。

（a）

（b）

（c）23四月202330(3)孔的类型

2）盲孔:盲孔的深度一般不超过孔径的4倍

303）互相垂直的孔或斜交的孔23四月2023314）异形孔

3123四月2023327.塑件的表面形状3223四月2023337.塑件的表面形状3323四月202323四月2023347.塑件的表面形状3423四月2023357.塑件的表面形状容器盖与底的加强容器边缘的增强3523四月2023367.塑件的表面形状

强制脱模形式和条件3623四月2023378.塑件螺纹的设计37

23四月2023388.塑件螺纹的设计（1）为了使用方便和提高塑件使用寿命，则在螺纹端部有大于0.5mm的无螺纹区。

无螺纹区无螺纹区38

23四月202339

8.塑件螺纹的设计（2）在同一塑件的同一部位的同轴线上有前后两段螺纹时，其螺纹的螺距和旋转方向应一致。螺纹不等或旋转方向相反，则螺纹型芯应分别做出组合装配，成型后分别旋出。3923四月202340

8.塑件螺纹的设计（3）由于塑件的强度相对不高，外螺纹的直径不应小于3mm，内螺纹直径不能小于2mm。（4）为了减小螺距的积累误差，应尽量缩短配合长度。（5）如果塑件上的螺纹在使用时不经常拆卸且紧固力不大时，可采用自攻螺钉的结构固定。自攻螺纹规格底孔d凸台外径规格DM32.4+0.16.5M43.5+0.17.5M54.4+0.18.54023四月202341

9.齿轮的设计41

23四月202342

9.齿轮的设计（1）相同结构的齿轮应该使用相同的塑料，以防止因收缩率不同而引起的啮合不佳的情况。（2）齿轮各部分的尺寸关系如表所示。（3）齿轮内孔与轴采用过渡配合的方式，应避免用键槽连接方式，而用扁轴连接方式。4223四月202323四月2023434310.嵌件

23四月20234444

在塑件内压入其它的零件形成不可拆卸的连接，此压入零件称为嵌件。嵌件可以是金属、玻璃、木材或已成形的塑件。10.嵌件嵌件的作用：提高塑件力学性能和磨损寿命起导电、导磁作用提高塑件的尺寸稳定性、尺寸精度起紧固、连接作用23四月202323四月2023454510.嵌件A、保证嵌件周围的塑料层厚度（表3-15）；B、嵌件无尖角、圆形或对称，保证收缩均匀，避免应力集中；C、嵌件的轴线应尽可能与分型面、料流方向一致；D、定位准确牢固，防止转动和脱出。设计要点：23四月202346

常见的嵌件的形式有以下这些种类：（1）圆柱型零件采用开槽和滚花结构保证塑件牢固地固定在塑件中；

46（2）螺纹类嵌件零件应考虑嵌件在塑件中安装准确、牢固和防止飞边跑料的问题;23四月202347（3）片状类嵌件板形、片状嵌件大多采用钻孔、冲凸苞、压扁等形式，以增加嵌件与塑件的连接强度;（4）当嵌件过长且呈细杆状时，应该在模具内设置支撑柱，防止嵌件弯曲；4723四月202348

(5)其他特种类型的嵌件

4823四月202349

11.铰链的设计

49利用某些塑料（如聚丙烯）分子高度取向的特性23四月202350

11.铰链的设计

注意事项：（1）要求曲率半径部分尽可能的采用薄壁。（2）铰链剖面形状应该对称。（3）当铰链要转折时，应预留铰链部位空间，即增大铰接部分的尺寸。5023四月202323四月202351

12.