《塑料成型工艺 与模具设计教材》-项目2

2.1任务导入【任务描述】完成如图2-1所示报警器壳体的工艺性分析,要求如下:(1)材料要求:ABS工程塑料。(2)技术要求:从注射成型工艺到模具结构的综合分析。(3)知识点要求:塑件精度、表面质量、形状、孔、加强筋、脱模斜度等的工艺性。(4)达标要求:完成塑件的工艺性分析。返回2.2报警器壳体的工艺性分析2.2.1塑料制件的尺寸精度塑件尺寸公差代号MT,分7级,每一级分A、B两部分:A为不受模具活动影响的尺寸公差;B为受模具活动影响的尺寸公差。每一种塑料分3个精度等级。不同的材料,其收缩率也不同。在选择公差时,应根据材料的收缩特性值选择适当的公差等级。表2-1给出了国标中公差等级的选择方法。不受模具活动部分影响的尺寸是指模具中由同一个模具零件所成型的尺寸,例如由整体型腔成型塑件的径向尺寸,如图2-2所示;受模具活动部分影响的尺寸是指由相对位置可发生变化的两个或更多模具零件共同成型的尺寸,如图2-3所示的壁厚和底厚尺寸及受嵌件或滑块位置影响的尺寸。下一页返回2.2报警器壳体的工艺性分析表2-2中只规定了公差值,上、下偏差可根据塑件的配合性质来分配。通常偏差根据入体原则,即“凸负凹正,中心对正冶原则转换,如图2-4所示。2.2.2塑料制件的表面质量及表面粗糙度塑料制件表面粗糙度值的大小主要取决于模具型腔(凸凹模)的表面粗糙度。一般模具型腔的表面粗糙度应比塑件的表面粗糙度值小1~2级。对于非透明的塑件,可将外观要求不高的内侧表面粗糙度值取大些;而对于透明的塑件,内、外侧表面粗糙度值应相同。塑件表面粗糙度值通常取Ra0.8~0.2滋m,见表2-3。上一页下一页返回2.2报警器壳体的工艺性分析2.2.3塑料制品的形状塑料制件的几何形状除应满足使用要求外,还应尽可能避免必须采用侧抽芯机构、瓣合模机构才能成型的情况,使其所对应的模具结构简单,便于加工。如图2-5所示的带孔盖体,设计成图2-5(a)所示的形式,模具需要侧向分型机构来成型孔的部位;改成图2-5(b)所示的结构,孔的部位可以直接成型,从而简化了模具结构。该部分的技能可以通过后续项目的学习来逐渐提高。2.2.4脱模斜度塑料在模腔中冷却收缩,包紧型芯或型腔中的凸起部分,为了便于脱模和抽拔,避免脱模和抽拔时塑件产生划痕、拉毛、变形等缺陷,设计塑件时,沿脱模和抽拔方向,其内外表面均需有一定的斜度,称为脱模斜度,如图2-6所示。一般斜度取30忆~1毅30忆。上一页下一页返回2.2报警器壳体的工艺性分析脱模斜度选取应遵循的原则:(1)塑料的收缩率大,壁厚,斜度应取偏大值。(2)塑件结构复杂,斜度应取偏大值。(3)型芯长或深型腔为了便于脱模,在满足制件使用和尺寸公差要求的前提下,斜度应取大值。(4)一般外表面的斜度小于内表面的斜度。(5)热固性塑料的斜度小于热塑性塑料的斜度。有脱模斜度的塑件,其基本尺寸的标注有两种方法,如图2-7所示。上一页下一页返回2.2报警器壳体的工艺性分析2.2.5壁厚塑件的壁厚应根据塑件的使用要求来确定,尽量做到壁厚均匀,一般为1~4mm。若壁厚过厚,则材料消耗增大,成型效率降低,使塑件成本提高,而且还容易产生气泡、缩孔、翘曲等缺陷;若壁厚过薄,则易脱模变形或破裂,不能满足使用要求,且难以充满,成型困难。最小壁厚的选择可参考表2-4和表2-5。2.2.6加强筋与防变形机构为了提高塑件的强度和刚度,不能仅仅采用增大壁厚的方法,还需采用改变塑件的结构、增设加强筋的方法来满足其强度、刚度的要求。加强筋有时还能降低物料的充模阻力,改变物料的充填效果,在壁厚不均塑件的厚壁处改为加强筋结构,可以很好地改善塑件的壁厚不均现象,从而减少缩孔和气泡缺陷,如图2-8所示。上一页下一页返回2.2报警器壳体的工艺性分析加强筋不应设计得过厚,一般应小于该处的壁厚,否则在其对应的壁上会产生凹陷其必须有足够的斜度,筋的底部应呈圆弧过渡。加强筋以设计得矮一些、多一些为好,其典型结构如图2-9所示,其中b=K啄(K值见表2-6)。2.2.7支撑面当塑件需要有一个支撑面时,不能用整个底面作为支撑面,因为稍许的翘曲或变形就会使整个底面不平。设计塑件时通常采用凸边或几个凸起的支脚作为支撑面,当底部有加强筋时,支撑面的高度应略高于加强筋。常见的设计形式如图2-10所示。上一页下一页返回2.2报警器壳体的工艺性分析2.2.8圆角塑件的面与面之间一般均采用圆弧过渡,这样不仅可避免塑件尖角处的应力集中、提高塑件强度,而且可改善物料的流动状态,降低充模阻力,便于充模;另外可便于模具的加工制造及模具强度的提高,避免模具在淬火或使用时应力开裂。圆角的确定(见图2-11):(1)内壁圆角半径应为壁厚的一半;(2)外壁圆角半径可为壁厚的1.5倍;(3)一般圆角半径不应小于0.5mm;(4)壁厚不等的两壁转角可按平均壁厚确定内、外圆角半径;(5)理想的内圆角半径应为壁厚的1/3以上。上一页下一页返回2.2报警器壳体的工艺性分析2.2.9孔的设计要点塑件上常见的孔有通孔、盲孔、形状复杂的孔和螺纹孔等。孔的形状宜简单,复杂形状的孔的模具制造较困难。常见孔的设计要求:当通孔孔径<1.5mm时,由于型芯易弯曲折断,故不适于模塑成型。盲孔的深度:h<(3~5)d当d<1.5mm时,h<3d孔径和孔深的关系见表2-7。上一页返回2.3任务实施2.3.1报警器壳体尺寸精度分析该塑件尺寸精度无特殊要求,查表2-1可知,ABS塑料公差等级为MT5;查表2-2,标注尺寸公差如下:塑件外形尺寸:92、50、60,公差分别为0.86mm、0.64mm、0.74mm,按照“八体原则冶标注为920-0.86、500-0.64、600-0.74。塑件内形尺寸:80、30、45,公差分别为0.86mm、0.5mm、0.56mm,按照“八体原则冶标注为80+0.860、30+0.50、45+0.560。塑件孔的尺寸:准3、准4、10伊10,公差为0.2mm、0.3mm、0.28mm,按照“八体原则冶标注为准3+0.20、准4+0.30、10+0.280。下一页返回2.3任务实施孔心距的尺寸:4.9、8,公差为0.24mm、0.28mm,按照“中心标注冶为4.9依0.12、8依0.14。2.3.2报警器壳体表面质量分析查表2-3可知,ABS注射成型时,表面粗糙度为Ra0.025~Ra1.6mm。而该塑件表面粗糙度无要求,取为Ra0.8;塑件内部没有较高的表面粗糙度要求。2.3.3报警器壳体的结构工艺性分析1.塑件结构分析(1)该塑件的外形为长方体,壁厚比较均匀,且符合最小壁厚要求。(2)塑件型腔较大,有尺寸不等的孔,最小孔径准2mm符合最小孔径要求。上一页下一页返回2.3任务实施2.模具推出方式及分型方式分析根据塑件的形状,本塑件的型芯和高度大的型腔在分型面的同一侧,因此,塑件不易取出,模具结构设计时需要考虑二次推出装置。在塑件侧面有侧凹和通孔时,需要设计侧向分型机构。3.报警器壳体壁厚该塑件壁厚为1.5mm,较为均匀,在加强筋与上面板连接处壁厚变化较大,容易产生缩痕,需调整注射参数进行改善。上一页下一页返回2.3任务实施4.报警器壳体脱模斜度该塑件没有脱模斜度,需增加1毅的脱模斜度。通过以上分析可见,该塑件结构属于中等复杂程度,结构工艺性合理,不需对塑件的结构进行修改;塑件尺寸精度中等,对应的模具零件的尺寸加工容易保证。故注射时在工艺参数控制较好的情况下,塑件的成型要求可以得到保证。上一页返回2.4报警器后盖的工艺性分析2.4.1测试任务导入对图2-12所示的报警器后盖进行工艺性分析。2.4.2报警器后盖工艺分析(1)尺寸精度、表面粗糙度合理性分析。(2)结构合理性分析。(3)壁厚和脱模斜度合理性分析。(4)孔、加强筋合理性分析。2.4.3工艺分析合理性评价(见表2-8)返回2.5常见塑件的特殊要求2.5.1结构特性要求1.间隙为了保证塑件安放稳定,加强筋与支撑面间应留有间隙,如图2-13所示2.薄壁塑件的结构薄壁塑件的结构应考虑其刚度的问题,常用增强薄壁容器刚度的方法有以下几种,如图2-14~图2-16所示。2.5.2螺纹的设计要求1.螺纹的成型方法塑件上的螺纹可以在模塑时直接成型,也可在模塑后用机械切削方式加工。对经常装拆和受力较大的螺纹,可使用金属螺纹嵌件。下一页返回2.5常见塑件的特殊要求2.直接成型设计注意事项1)直径为便于螺纹型芯和螺纹型环的加工,塑件的直径不应太小,一般外螺纹直径不小于4mm、内螺纹直径不小于2mm。2)螺距螺距不能太小,一般选用公制标准螺纹,M6以上可选用1级细牙螺纹,M10以上可选用2级细牙螺纹,M18以上可选用3级细牙螺纹,M30以上可选用4级细牙螺纹。3)精度由于影响塑件螺纹精度的因素较多,故在满足使用要求的前提下,精度宜取低些。上一页下一页返回2.5常见塑件的特殊要求4)配合长如果在确定模具上螺纹的螺距时没有考虑塑料的成型收缩率,则当不同材料的塑件螺纹相配合时,其配合长度应不超过7~8牙。5)螺纹始末端的形状为防止塑件螺纹第一扣崩裂或变形,同时便于螺纹的旋合,内螺纹、外螺纹的两端均应设计无牙段,且螺纹的始末部分均应有过渡段。6)旋向塑件螺纹的旋向常用右旋。当塑件上前后有两段螺纹,且采用同一螺纹型芯(或型环)成型时,应使两段螺纹的旋向相同、螺距相等,否则无法脱模。当螺距不等或旋向不同时,要采用组合型芯,成型后分段拆下。上一页下一页返回2.5常见塑件的特殊要求2.5.3嵌件的设计要求1.嵌件的作用在塑件内嵌入一些其他材料的零件,一般形成不可拆的连接,所嵌入的零件称为嵌件。嵌件可提高塑件局部的强度、刚度、硬度、耐磨性、导电性,也可增加塑件形状和尺寸的稳定性,提高精度,降低塑料的消耗及满足装饰要求等。嵌件的材料多为金属,也可为玻璃或木材和已成型的其他塑件等。2.嵌件的种类常见的嵌件种类如图2-17所示。上一页下一页返回2.5常见塑件的特殊要求2.5.4铰链的设计利用某些塑料(如聚丙烯)分子高度取向的特性,可将带盖容器的盖子和容器通过铰链结构直接成型为一个整体,这样既省去了装配工序,又可避免金属铰链生锈。常见铰链截面形式如图2-18所示。2.5.5标记符号塑件上的标记或符号可以做成凸字、凹字、凹坑凸字等三种不同的形式,这三种形式的标记或符号各具优缺点。上一页下一页返回2.5常见塑件的特殊要求(1)凸字:制模时比较方便,但塑件上的凸字易碰坏,如图2-19(a)所示。(2)凹字:可以涂上各种颜色的油漆,字迹鲜艳,但机加工困难,现多用于电铸、冷挤压、电火花加工等方法制造的模具,如图2-19(b)所示。(3)凹坑凸字:凸字不易损坏,模具采用镶嵌的方式制造,较为方便,如图2-19(c)所示。(4)标记符号需要拔模,具体尺寸如图2-19(d)所示。上一页返回图2-1返回表2-1返回图2-2返回图2-3返回表2-2返回