塑料制品的设计

塑料制品的设计塑料制品的设计不仅要满足使用要求，而且要符合塑料成型的工艺特点，并且尽可能的使模具简单化。这样既是成型工艺稳定，保证塑料制品的质量，又可以降低生产成本。塑料制品要考虑一下因素。1、塑料性能：塑料的物理学性能和工艺性能。2、成型方法：要看具体的成型工艺要确定设计法案。3、模具结构和制造工艺：要利于模具结构简化和方便制造。一、塑料制品结构设计的一般原则1、力求使制品结构简单，避免侧向凹凸结构,使模具结构简单，易于制造；设计塑料制品时，应满足塑料制品功能的要求的前提下，力求使制品结构简单，尤其是要尽量避免侧向凹凸结构。因为侧向凹凸结构需要模具增加侧向抽心或斜顶机构，使得模具变复杂，并增加成本。不合理合理如果侧向凸凹结构不可避免，则应该使侧向凸凹结构简单化，这里有两种方法可以避免模具采用侧向抽心或斜顶机构：强行脱模和对插。•注：关于强行脱模：1）当侧向凹凸较浅且允许有圆角时，可强行脱模；2）可强行脱模的塑料有PE、PP、POM和PVC等；WHWH斜顶定模镶件上图的W不宜小于1/3H。制品设计时除了尽量避免侧向抽心外，还力求时模具的其它结构也简单耐用，主要包括一下几方面。(1)模具成型零件上不得有尖利和薄弱结构。模具上的尖利或薄弱结构会影响模具强度及使用寿命。制品设计时应尽量避免这种现象出现。此处镶件薄弱，结构不合理。小镶件在熔体的冲击下易变形改进后的结构凹模凸模小镶件易发生弹性变形制品模具（2）尽可能使成型零件简单易加工。型芯复杂，难以加工型芯则较容易加工（3）尽量使分型面变得简单。简单的分型面使模具加工容易，生产时不易产生飞边，容易切除水口。分型线为阶梯形状，模具加工困难改为直线或曲面，使得模具加工较为容易2、壁厚均匀，避免出现过厚或过薄的胶位壁厚均匀为塑料制件设计的第一原则，应尽量避免出现过厚或过薄的胶位。这一点即使在转角部位也非常重要。因为壁厚不均会使制件冷却后收缩不均，造成凹陷，产生内应力、变形及破裂等。另外，成型制件的冷却时间取决于壁厚角厚的部分，壁厚不均会使成型周期延长，降低生产效率。当壁厚有较大的差别时，应抽取厚的部位，力求均匀化。在减胶时，应尽可能地加大内模型芯，这是为小内模型芯的温度增高会使成型周期加长。壁厚减胶后，若引起强度或装配的问题，可以增加骨位或凸起去解决。如果厚壁难以避免，应用渐变去代替壁厚的突然变化。中间凹位过深，容易产生拱形变形减小凹位深度，解决变形壁厚改进的方法：不合理合理TLTL≥3T~15T3、保证强度和刚度塑料制品的缺点之一是其的强度和刚度远不如钢铁制品。如何提高塑料制品的强度和刚度，使其满足产品功能的要求，时设计必须考虑的。提高制品强度和刚度最简单实用的方法就是设计加强筋，而不是简单的增加壁厚的办法。因为增加壁厚不仅大幅的增加制件的重量，而且易产生缩孔、凹痕等缺陷，而设计加强筋不但能提高制件的强度和刚度，还能防止和避免塑料的变形和曲翘。设计加强筋的方向应与料流方向尽量保持一致，以防止充模时料流受到搅乱，降低制件的韧性或外观质量。加强方式有侧壁加强、底部加强和边缘加强等。对于容器类的制品，提高强度和刚度的方法通常都在边缘加强，同时底部加圆骨或做拱起等结构。方法一方法二4、装配间隙合理各制品之间的装配间隙应均匀，一般制品间隙（单边）如下：（1）固定件之间配合间隙0.05~0.1mm。紧固件之间的配合（2）面、底壳止口间隙0.05~0.1mm。0.05~0.1mm（3）规则按钮直径φ≦15mm的活动间隙（单边）0.1~0.2mm；规则按钮直径φ＞15mm的活动间隙（单边）0.15~0.25mm；异形按钮的活动间隙0.3~0.35mm。活动间隙5、其它原则（1）根据制品所要求的功能决定其形状、尺寸、外观及塑料，当制品要求较高时，应先通过外观造型在设计内部结构。（2）尽量将制品设计成回转体或对称形状。这种形状结构工艺性好，能承受较大的力，模具设计时易保证温度平衡，制品不易产生曲翘变形。（3）设计制品时应考虑塑料的流动性、收视率及其它特性，在满足使用要求的前提下制品的所有转角尽可能设计成圆角，或用圆弧过渡。如下图：碰穿会阻碍溶胶的流动性（4）在保证制品性能和使用要求的情况下，尽量选用价廉、且成型性能好的塑料。二、制品的尺寸和精度1、制品的尺寸制品的尺寸首先受到塑料的流动性的限制。在一定的设备和工艺条件下，流动好的塑料可以成型较大的塑料制品；反之能成型的塑料制品尺寸较小。其次，塑料制品尺寸还受成型设备的限制。注塑制品尺寸要受到注射机的照射量、锁模力和模板尺寸限制。2、制品的精度影响塑料制件尺寸精度的因素主要有以下几方面：（1）、塑料收缩率的波动：（2）、成型工艺参数：成型工艺条件如料温、模温、注射压力、保压压力、塑化背压、注射速度、成型周期等参数都会影响成型收缩率的大小和波动范围。（3）、模具的制造精度：模具的结构如分型面选择、浇注系统的设计、排气、模具的冷却和有利于塑料的流动性不利于塑料的流动性加热等以及模具的刚度等都会影响制件尺寸精度。（4）、模具的老化：模具在使用过程中的磨损和模具导向部件的磨损也会直接影响制件的尺寸精度。产品设计者在确定尺寸公差时要考虑以下方面：（1）、应根据制件的使用要求和塑料材料的特性合理确定制件的尺寸公差。塑料原料本身的特性，一般结晶型和半结晶型的塑料的收缩率比无定型的大，范围也宽，因此制件尺寸精度也就有差异。大部分的塑料成形品皆能维持相当紧密之尺寸公差，对于高收缩性的材料如PE，PP，Nylon，POM，EVA及软质PVC，必须指定较大之容许公差方行，因为其尺寸公差很难藉模具设计予以补救。（2）、不能简单地套用机械零件的尺寸公差对于工程塑料制件、尤其是以塑代钢的制件，设计者往往简单地套用机械零件的尺寸公差，这是很不合理的，许多任务业化国家都根据塑料特性制定了塑料制件尺寸公差。我国也于1993年发布了GB/T14486－93《工程塑料模塑塑料件尺寸公差》，设计者可根据所用的塑料原料和制件使用要求，根据标准中的规定确定制件的尺寸公差。先确定用什么样的塑料，塑件尺寸大小，公差等级，查表得到公差范围。公称尺寸精度等级12345678公差数值-30.040.060.080.120.160.240.320.483-60.050.070.080.140.180.280.360.566-100.060.080.100.160.200.320.400.6410-140.070.090.120.180.220.360.440.7214-180.080.100.120.200.260.400.480.8018-240.090.110.140.220.280.440.560.8824-300.100.120.160.240.320.480.640.9630-400.110.130.180.260.360.520.721.040-500.120.140.200.280.400.560.801.250-650.130.160.220.320.460.640.921.465-850.140.190.260.380.520.761.01.680-1000.160.220.300.440.600.881.21.8100-1200.180.250.340.500.681.01.42.0120-1400.280.380.560.761.11.52.2140-1600.310.420.620.841.21.72.4160-1800.340.460.680.921.41.82.7180-2000.370.500.741.01.52.03.0200-2250.410.560.821.11.62.23.3225-2500.450.620.901.21.82.43.6250-2800.500.681.01.32.02.64.0280-3150.550.741.11.42.22.84.4315-3550.60.821.21.62.43.24.8355-4000.650.91.31.82.63.65.2400-4500.701.01.42.02.84.05.6450-5000.801.11.62.23.24.46.4注：1、本标准的精度等级分成1-8共8个等级。2、本标准只规定公差，而基本尺寸的上下偏差可按需要分配。3、未注公差尺寸，建议采用本标准8级精度公差。4、标准测量温度18-22度，相对湿度60％-70％（在制品成形24H后测量）塑料制品精度等级的选用类别材料名称建议采用的精度等级高精度一般精度低精度1PS/ABS/PMMA/PC/聚砜/聚苯醚/酚醛塑料粉/氨基塑料粉/30％玻璃纤维增强塑料3452PA6/PA66/PA610/PA9/PA1010/硬PVC/氯化聚醚4563POM/PP/HDPE5674LDPE/软PVC678（3）在保证使用要求的前体下，精度设计的尽量低一些。随着公差的严格要求，其制造加工精度与模具价格亦相对提高，所以产品设计者在图面上记入公差时，要注意公差的使用条件。（4）、要考察同行同类产品的制造精度，高精度代表高质量。（5）、要综合考虑工厂生产和加工设备精度及技术水平3、制品的表面质量：（1）包括制造质量：型腔省模抛光，一般模具型腔粗糙度为Ra0.02—1.25um,制品的粗糙度比模具型腔粗糙度低1-2级。（2）注塑质量：水花，蛇纹，熔接痕，顶白变形，黑斑，披锋、凹痕等。（3）烤柒质量：（4）电镀质量：（5）丝印质量：（6）拉丝质量：（7）抛光质量：（8）汤金质量（9）贴纸质量（10）贴片三、塑料制品的常见结构设计1、脱模斜度由于塑料冷却后产生收缩，会紧紧地包在凸模、抽芯、型芯上，或由于沾粘作用，塑料制品紧贴在凹模型腔上。为了便于脱模，防止塑料制品表面在脱模时划伤等，在设计时必须使塑料制品内外表面沿脱模方向应有合理的脱模斜度。确定脱模斜度时要注意一下几点。（1）为不影响制品装配，一般往减胶方向加脱模斜度。因此，加脱模斜度后所标的尺寸外部（型腔）尺寸为大端尺寸；内部（型芯）尺寸为小端尺寸。（2）一般来说，凹模脱模斜度a大于凸模脱模斜度b。目的是保证制品在开模时留在动模部分，但制品较高时，这样会导致壁厚不均，因此实际工作中大多都取a=b。BAbaAB(3)不同种类的塑料其脱模斜度不同。硬料比软料的脱模斜度大；收缩率大塑料比收缩率小的塑料的脱模斜度大；曾强塑料宜取大一点的脱模斜度；自润滑的塑料可取脱模斜度小一点。常用塑料的脱模斜度见下表。塑料名称斜度型腔a型芯b聚乙烯、聚丙烯、软聚氯乙烯45′～1°30′～45′ABS、尼龙、聚甲醛、氯话聚醚、聚苯醚1°～1°30′40′～1°硬聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚砜1°～2°50′～1°30′热固性塑料45′～1°20′～50′（4）制品的几何形状对脱模斜度也有一定的影响。制品高度越高，孔越深，为了保证精度要求，脱模斜度宜取小一点；形状较复杂，或成型孔较多的塑料制品取较大的脱模斜度；壁厚大的制品，可取大一点。（5）其它因素。硬质塑料比软质塑料脱模斜度大一些；塑料越高，孔越深，则取较小的脱模斜度；壁厚增加，内孔抱紧力越大，脱模斜度也应取大一些；精度要求越高，脱模斜度要小一些。在不影响塑料制品品质的前提下，脱模斜度越大越好。（6）脱模斜度不包括在公差范围之内。（7）型腔表面粗糙度不同，脱模斜度也不同。对3D文件中没有脱模斜度的部分，参照技术说明中一般斜度的要求。制品外观表面要求光面或纹面，其脱模斜度也不同，斜度值如下：1）透明制品，模具型腔表面镜面抛光；小制品脱模斜度大于1度，大制品脱模斜度大于3度。2）制品表面要求嗮纹，模具型腔表面要喷砂或腐蚀：Ra＜6.3um，脱模斜度大于3度；Ra≥6.3um脱模斜度大于4度。具体可以参照下表：3）制品表面要求火花纹，模具型腔表面在电极加工后不再抛光：Ra＜3.2um，脱模斜度大于3度；Ra≥3.2um脱模斜度大于4度。2、塑料制品外形及壁厚塑料制品尽量采用流线外形，避免突然变化，以免成型时因塑料在此处流动不顺引起气泡等