塑料模设计手册

第二章塑件设计的工艺要求为了保证在生产过程中制造出理想的塑料制品，除应合理选用塑件材料低频，还必须考虑塑件的成形工艺性。塑件的成形工艺性与模具设计有直接的关系，只有塑件的设计能适应成形工艺要求，才能设计出合理的模具结构。这样既能保证塑件顺利成形，防止塑件产生缺陷，又能达到提高生产率和降低成本的。第一节塑件几何形状塑件的几何形状与成形方法、模具分型面的选择、塑件是否能顺利成形和出模有直接关系。所以在设计塑件时应认真考虑，使塑件的几何形状能满足其成形工艺要求。一、脱模斜度为了便于塑件从模具型腔中取出或或从塑件中抽出型芯，在设计时必须考虑塑件内外壁应具有足够的脱模斜度。最小脱模斜度与塑料性能、收缩率的大小、塑件的几何形状有关。表2-1为根据不同材料而推荐的脱模斜度。表2-1各种材料推荐的脱模斜度材料脱模斜度聚乙烯、聚丙烯、软聚氯乙稀30’~1°ABS、尼龙、聚甲醛、氯化聚醚、聚苯醚40’~1°30’硬聚氯乙稀、聚碳酸酯、聚砜50’~2°聚苯乙烯、有机玻璃热固性塑料20’~1°根据上表可看出，材料性质脆、硬的，脱模斜度要求大，但在具体选择脱模斜度时还应注意以下几点：1）凡塑件精度要求高的，应采用较小的脱模斜度。2）凡较高、较大的尺寸，应选用较小的脱模斜度。3）塑件形状复杂的、不易脱模的应选用较大的脱模斜度。4）塑料的收缩率大的应选用较大的脱模斜度。5）塑件壁厚较厚时，会使成形收缩增大，脱模斜度应采用较大的数值。6）如果要求脱模后塑件保持在型芯的一边，那么塑件的内表面的脱模斜度可选的比外表面小；反之，要求脱模后塑件留在型腔内，则塑件外表面的脱模斜度应小于内表面。但是，当内外表面要求脱模斜度不一致时，往往不能保证壁厚的均匀。7）增强塑料宜取大，含自润滑剂等易脱模塑料可取小。8）取斜度的方向，一般内孔以小端为准，符合图样，斜度由扩大方向取得。外形以大端为准，符合图样，斜度由缩小方向取得，一般情况下，脱模斜度α不包括在塑件公差范围内，如图2-1所示。二、塑件的壁厚合理的确定塑件的壁厚是很重要的。塑件的壁厚首先决定于塑件的使用要求，即强度、结构、重量、电气性能、尺寸稳定性以及装配等各项要求。另外还应尽量使其各部壁厚均匀，避免太薄，否则会因引起收缩不均匀使壁件变形或产生气泡、凹陷等成形工艺问题。塑件壁厚一般在1-6mm范围内。而最常用的数值为2~3mm。大型塑件的壁厚也有至6mm或更大的，这都随塑料类型及塑件大小而定。表2-2为根据塑件外形尺寸推荐的一般热固性塑料制品壁厚。表2-3列出热塑性塑料制品的最小壁厚及常用壁厚推荐值。另外还必须指出，壁厚与流程有密切关系。所谓流程是指熔料从浇口起流向型腔各处的距离。经试验证明各种塑料在其常规工艺参数下，流程大小与塑件壁厚成比例关系。塑件壁厚越大，则允许最大流程越长。可利用图2-2或表2-4进行核对塑件成形的可能性。如果不能满足图线或公式关系者，则需增大壁厚或增设浇口数量及改变浇口位置，以缩短流程表满足成形要求。表2-2热固性塑料制品的壁厚推荐值（mm）塑件材料塑件外形高度尺寸小于5050-100大于100粉状填料的酚醛塑料0.7~22.0~35.0~6.5纤维状填料的酚醛塑料1.5~22.5~3.56.0~8.0氨基塑料1.01.3~23.0~4聚酯玻纤填料的塑料1.0~22.4~3.2＞4.8聚酯无机物填料的塑料1.0~23.2~4.8＞4.8表2-3热塑性塑料制品的最小壁厚及常用壁厚推荐值（mm）塑件材料最小壁厚小型塑件推荐壁厚中型塑件推荐壁厚大型塑件推荐壁厚尼龙0.450.761.52.4~3.2聚乙稀0.61.251.62.4~3.2聚苯乙稀0.751.251.63.2~5.4改性聚苯乙稀0.751.251.63.2~5.4有机玻璃（372#）0.81.502.24~6.5硬聚氯乙稀1.21.601.83.2~5.8聚丙稀0.851.451.752.4~3.2氯化聚醚0.91.351.82.5~3.4聚碳酸酯0.951.802.33~4.5聚苯醚1.21.752.53.5~6.4醋酸纤维素0.71.251.93.2~4.8乙基纤维素0.91.251.62.4~3.2丙稀酸类0.70.92.43.0~6.0聚甲醛0.81.401.63.2~5.4聚砜0.951.802.33~4.5注:最小壁厚值可随成形条件而变。表2-4壁厚t与流程L关系式塑料品种t-L计算公式流动性好（如聚乙烯、尼龙等）t=(L/100+0.5)*0.6流动性中等（如有机玻璃、聚甲醛等）t=(L/100+0.8)*0.7流动性差（如聚碳酸酯、聚砜等）t=(L/100+1.2)*0.9表2-5为塑件壁厚的不合理设计及其造成的塑件缺陷，同时推荐了合理的改进设计。表2-5塑件壁厚的设计比较三、加强筋塑料的强度并不依其壁厚之增大而增大。反之，由于壁厚增大而导致收缩时产生内应力，反而降低其强度。塑料制件的强度以刚度为主，应采取薄壁的网络组合结构。在薄壁的基础上，于相应的部位设置加强筋，以提高其截面的惯性矩，是较好的方法。由于加强筋与本体作垂直相贯，其衔接处的厚度增大，以致于该处收缩凹陷，影响强度及外观。加强筋的厚度，应小于与其相邻的本体的壁厚。如图2-3为推荐的加强盘截面尺寸。表2-6为设计加强筋的注意事项。表2-6加强筋的设计注意事项四、支承面当塑件需由一个面作为支承面（或基准面）时，如由整个面来作为支承面，在制造过程中是不易满足要求的。在这样的情况下，应在设计塑件时采用凸边或几个凸起的支脚做为支承面。表2-7为在设计塑件时如何考虑支承面的几种情况。五、圆角在塑件设计过程中，为了避免应力集中，提高塑件强度，改善塑件的流动情况及便于脱模，所以在塑件的各面或内部连接处，应采用圆弧过渡。尤其以增强塑料更有利于填充型腔。另外，塑件上的圆角对于模具制造和机械加工及提高模具强度，也是不可少的。在塑件结构上无特殊要求时，塑件的各连接处均应有半径不小于0.5~1mm的圆角。对于内外表面的拐角处，可采用如图2-4所示的圆角半径，以减少内应力，并能保证壁厚一致。六、孔在设计塑件上的各种孔的位置时，应不致影响塑件的强度，并应尽量不增加模具制造的复杂性。孔与孔之间，孔与边缘之间的距离不应太小，否则在装配其他零件时孔的周围易破裂。1.一般常见孔表2-8为孔间距、孔边距b与孔径d的关系。表2-9为一般塑件上直接成形孔的直径与深度的关系。表2-8孔径与孔边距关系（mm）孔径d1.51.5~33~66~1010~1818~30孔间距、孔边距b1~1.51.5~22~33~44~55~7注：1.热塑性塑料为热固性塑料的75%2.增强塑料宜取大。3.两孔径不一致时，则以小孔之孔径查表。表2-10例举了在设计一般常见孔时应注意的事项。2.形状比较复杂的孔表2-11为几种较复杂孔的成形方法。3.侧面孔与侧面凸凹当塑件有侧面孔与侧陷槽时，往往使模具设计、制造、使用复杂化。因此，在设计有侧面孔及侧陷槽的塑件时，应考虑尽可能使模具结构简化，适于模具自动化，便于塑件从模具中取出，并能保证塑件的质量。表2-12列出塑件有侧面侧陷槽时的设计示例。表2-9孔径与孔深的关系孔的形式成形方式孔的深度通孔不通孔压塑横孔2.5d1.5d竖孔5d2.5d挤塑或注射10d4~5d注：1.d为孔的直径2.采用纤维状塑料时，表中数值乘系数0.75。表2-10常见孔的设计注意事项表2-11复杂孔的成形方法与设计关系