塑料成型及模具设计-2-1

塑料成型及模具设计-中国矿业大学材料科学与工程学院2008年8月第二章塑料制件设计内容简介：1.掌握塑件的尺寸精度和表面粗糙度；2.掌握塑件的结构设计（脱模斜度、加强筋、圆角设计、支承面及凸台）。重点难点：会分析产品的工艺性能概述塑件－塑料的力学性能；美术造型；塑料成型性；塑料模设计；塑料模制造；特殊使用要求；其它等。第二章塑料制件设计概述设计考虑重点：塑件的物理力学性能强度、刚度、韧性、弹性，吸水性，应力敏感性塑料的成型工艺性流动性，成型收缩率，塑件形状等模具结构应尽可能简化避免侧向分型抽芯机构，简化脱模机构第二章塑料制件设计举例:塑料材料的选择(分析)塑料的选材包括：选定塑料基体聚合物（树脂）种类、塑料具体牌号、添加剂种类与用量等塑料原料选择方法：使用环境(不同的温度、湿度及介质条件、不同的受力类型选择不同的塑料)使用对象（根据国别、地区、民族和具体使用者的不同选材）按用途进行分类（按应用领域、功能）概述第二章塑料制件设计塑件的尺寸——一、塑件的尺寸、精度2.1塑件的尺寸、精度和表面粗糙度1.塑件的尺寸指塑件的总体尺寸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）一、塑件的尺寸、精度2.塑件的尺寸精度即所获塑件尺寸的准确度。影响塑件尺寸精度的因素:塑件成型后的时效变化塑料收缩率的波动以及成型时工艺条件的变化模具的制造精度、磨损程度和安装误差2.1塑件的尺寸、精度和表面粗糙度2.塑件的精度一、塑件的尺寸、精度尺寸精度的确定：会根据教材表2－1－1（2、3）（常用材料模塑件公差等级和选用）选择塑件公差等级模塑件公差代号为MTMT1级精度最高（一般不采用）MT7级精度最低2.1塑件的尺寸、精度和表面粗糙度2.塑件的精度A项：不受模具活动部分影响的尺寸公差值B项：受模具活动部分影响的尺寸公差值一、塑件的尺寸、精度2.1塑件的尺寸、精度和表面粗糙度2.塑件的精度一、塑件的尺寸、精度2.1塑件的尺寸、精度和表面粗糙度平均收缩率％高精度一般精度未注公差＞0～1MT2MT3MT5＞1～2MT3MT4MT6＞2～3MT4MT5MT7＞3MT5MT6MT7新出现的塑料品种，由收缩率确定公差等级2.塑件的精度一、塑件的尺寸、精度尺寸精度的确定：对于塑件上孔的公差可采用基准孔，可取表中数值冠以（＋）号。对于塑件上轴的公差可采用基准轴，可取表中数值冠以（－）号。•中心距取公差数值之半冠以（±）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。2.1塑件的尺寸、精度和表面粗糙度2.塑件的精度一、塑件的尺寸、精度高精度一般精度标注公差MT2MT3MT5孔(内径尺寸)Φ90＋0.48(0.38)Φ90＋0.72(0.52)Φ90＋1.2(1.0)轴(外径尺寸)Φ90－0.48(0.38)Φ90－0.72(0.52)Φ90－1.2(1.0)中心距尺寸90±0.24(0.19)90±0.36(0.26)90±0.6(0.5)例如：ABS工程塑料制品，Φ90mm，B(A)系列尺寸2.1塑件的尺寸、精度和表面粗糙度二、表面粗糙度和光亮度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要比塑件的要求高1～2级1.塑件的表面质量2.1塑件的尺寸、精度和表面粗糙度二、表面粗糙度和光亮度2.表面粗糙度模具型腔的粗糙度对塑件的表面状态起决定作用；透明制品要求型腔和型芯的粗糙度相同；非配合表面和隐蔽的面可取较大的表面粗糙度；3.光亮度表面粗糙度塑料品种措施2.1塑件的尺寸、精度和表面粗糙度一、易于模塑，避免侧向分型抽芯2.2塑料件的形状和结构设计塑件的形状沿料流方向应设计成流线型或具有大的曲率半径，避免死角一、易于模塑，避免侧向分型抽芯为使模具结构简化，尽量不采用复杂的瓣合模与侧抽芯机构；2.2塑料件的形状和结构设计动画一、易于模塑，避免侧向分型抽芯为使模具结构简化，尽量不采用复杂的瓣合模与侧抽芯机构；2.2塑料件的形状和结构设计一、易于模塑，避免侧向分型抽芯为使模具结构简化，尽量不采用复杂的瓣合模与侧抽芯机构；2.2塑料件的形状和结构设计侧孔改侧凹一、易于模塑，避免侧向分型抽芯内侧凹，需采用组合式阳模2.2塑料件的形状和结构设计一、易于模塑，避免侧向分型抽芯内侧凹，需采用组合式阳模2.2塑料件的形状和结构设计一、易于模塑，避免侧向分型抽芯组合式凹模整体式凸凹模成型2.2塑料件的形状和结构设计一、易于模塑，避免侧向分型抽芯为使模具结构简化，尽量不采用复杂的瓣合模与侧抽芯机构；2.2塑料件的形状和结构设计动画一、易于模塑，避免侧向分型抽芯为使模具结构简化，尽量不采用复杂的瓣合模与侧抽芯机构；2.2塑料件的形状和结构设计凸出或凹进的条纹的方形应尽量与脱模方向一致一、易于模塑，避免侧向分型抽芯侧凹强制拖出；2.2塑料件的形状和结构设计C(A-B)x100%≦5%强制脱出的浅侧凹,尺寸应满足一、易于模塑，避免侧向分型抽芯侧凹强制拖出；2.2塑料件的形状和结构设计C(A-B)x100%≦5%强制脱出的浅侧凸,尺寸应满足一、易于模塑，避免侧向分型抽芯侧凹强制拖出；2.2塑料件的形状和结构设计强制脱出的浅侧凸,尺寸应满足(A-B)x100B%≦5%一、易于模塑，避免侧向分型抽芯侧凹强制拖出；2.2塑料件的形状和结构设计强制脱出的浅侧凹,尺寸应满足B(A-B)x100%≦5%2.2塑料件的形状和结构设计二、斜度设计为了便于塑件脱模，防止脱模时擦伤塑件，必须在塑件内外表面脱模方向上留有足够的斜度α，在模具上称为脱模斜度。脱模斜度取决于塑件的形状、壁厚及塑料的收缩率，一般取30′～1°30′。2.2塑料件的形状和结构设计二、斜度设计最小斜度为0.125°，此时要求模具成型面应有极低的粗糙度，且型腔表面的抛光痕迹应与塑件脱模方向一致；表2－2－12.2塑料件的形状和结构设计二、斜度设计脱模斜度方向内形以小端为基准，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2.2塑料件的形状和结构设计二、斜度设计脱模斜度表示方法：2.2塑料件的形状和结构设计脱模斜度设计要点：塑件精度高，采用较小脱模斜度尺寸高的塑件，采用较小脱模斜度塑件形状复杂不易脱模，选用较大斜度收缩率大，斜度加大增强塑料采用较大的脱模斜度二、斜度设计2.2塑料件的形状和结构设计二、斜度设计脱模斜度设计要点：含润滑剂的塑料采用较小脱模斜度从留模方位考虑:留在型芯，内表面脱模斜度﹤外表面留在型腔，外表面脱模斜度﹤内表面2.2塑料件的形状和结构设计二、斜度设计塑件上的文字、符号的单边脱模斜度为10～15°；注塑件上有数个孔或矩形格子状的宜采用4～5°；侧壁带有皮革花纹时应有4～6°；当塑料质地较软且有自润滑性、塑件高度不大时可不设脱模斜度；2.2塑料件的形状和结构设计二、斜度设计压塑成型深度较大的塑件，不仅阴阳模有足够的斜度，而且阳模斜度阴模斜度；2.2塑料件的形状和结构设计三、壁厚常用热塑性和热固性塑件的最小壁厚见表2－2－2/3壁厚过小壁厚过大强度及刚度不足，塑料流动困难原料浪费，冷却时间长，易产生缺陷热固性塑料小型：1.6~2.5mm;大型：3.2~8mm;热塑性塑料：2~4mm；2.2塑料件的形状和结构设计三、壁厚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壁厚设计的原则：2.2塑料件的形状和结构设计三、壁厚改善壁厚典型实例：同一个零件壁厚应尽可能均匀一致；2.2塑料件的形状和结构设计三、壁厚改善壁厚典型实例：：2.2塑料件的形状和结构设计壁厚应尽量均匀三、壁厚改善壁厚典型实例：：2.2塑料件的形状和结构设计三、壁厚2.2塑料件的形状和结构设计当无法避免壁厚不均时，可做成倾斜的形状,使壁厚逐渐过渡。或者使壁厚相差过大的两分别成型然后粘合成为制品。改善壁厚练习：三、壁厚2.2塑料件的形状和结构设计四、增加刚性减小变形的结构设计2.2塑料件的形状和结构设计机翼蒙皮与加强筋PVC加强筋管⑴加强筋的作用：提高制件强度、刚度、防止和避免塑料的变形和翘曲。四、增加刚性减小变形的结构设计2.2塑料件的形状和结构设计加强筋拉手四、增加刚性减小变形的结构设计加强筋的形状和尺寸2.2塑料件的形状和结构设计四、增加刚性减小变形的结构设计2.2塑料件的形状和结构设计⑵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。加强筋端面高度不应超过塑件高度，宜低于0.5mm以上。四、增加刚性减小变形的结构设计2.2塑料件的形状和结构设计⑵加强筋设计要点：尽量采用数个高度较矮的筋代替孤立的高筋，筋与筋之间的距离应大于壁厚的两倍。加强筋的设置方向应与受力方向一致，并尽可能与熔体流动方向一致。四、增加刚性减小变形的结构设计2.2塑料件的形状和结构设计⑵加强筋设计要点：同一面上，如果设置多根加强筋，其分布排列应互相错开，以减少收缩不均引起的变形。四、增加刚性减小变形的结构设计2.2塑料件的形状和结构设计⑵加强筋设计要点：在布置加强筋时，应避免或减少塑料的局部集中。加强筋厚度应均匀四、增加刚性减小变形的结构设计2.2塑料件的形状和结构设计⑵加强筋设计要点：一些加强筋会引起塑件局部凹陷，可采用以下措施来修饰和隐藏。加强筋厚度小于壁厚⑵加强筋设计要点：四、增加刚性减小变形的结构设计2.2塑料件的形状和结构设计四、增加刚性减小变形的结构设计薄壳状塑件可制成球面或拱面2.2塑料件的形状和结构设计四、增加刚性减小变形的结构设计薄壁容器的边缘设计2.2塑料件的形状和结构设计四、增加刚性减小变形的结构设计防止矩形薄壁容器侧壁内凹变形2.2塑料件的形状和结构设计通常塑件一般不以整个平面作为支承面，而是以底脚或边框为支承面。四、增加刚性减小变形的结构设计2.2塑料件的形状和结构设计四、增加刚性减小变形的结构设计支承面结构形式2.2塑料件的形状和结构设计四、增加刚性减小变形的结构设计用底角或凸边作支撑面加强筋与支撑面关系2.2塑料件的形状和结构设计四、增加刚性减小变形的结构设计紧固用的凸耳或台阶的设计2.2塑料件的形状和结构设计四、增加刚性减小变形的结构设计(补充内容)是用来增强孔或装配附件或为塑件提供支撑的截锥台或支撑块塑件的凸台与角撑凸台——凸台设计要点：凸台一般应位于边角部位其高度不应超过直径的两倍其几何尺寸应小2.2塑料件的形状和结构设计四、增加刚性减小变形的结构设计塑件的凸台与角撑凸台设计实例2.2塑料件的形状和结构设计四、增加刚性减小变形的结构设计(补充内容)塑件的凸台与角撑角撑——塑件上边角或凸台的支撑部分T——制品壁厚D＝TC＝2TA＝0.8TB＝2A2.2塑料件的形状和结构设计五、圆角设计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。⑴圆角的作用：可避免应力集中，提高制件强度有利于充模和脱模有利于模具制造，提高模具强度2.2塑料件的形状和结构设计五、圆角设计⑵圆角的确定：理想的内圆角半径应为壁厚的1/4以上2.2塑料件的形状和结构设计五、圆角设计⑵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2.2塑料件的形状和结构设计五、圆角设计圆角设计的典型实例塑件圆角改善充模阻力2.2塑料件的形状和结构设计五、圆角设计圆角设计的典型实例电镀塑件外形设计2.2塑料件的形状和结构设计⑴塑件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孔通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）要小些六、孔的设计2.2塑料件的形状和结构设计六、孔的设计⑵常见孔的设计要求：h﹤（3～5）dd﹤1.5mm时，h﹤3d肓孔的深度：当通