塑料模2_塑件设计

第二章塑料制件的设计塑料制件设计视塑料成型方法和塑料品种性能不同而有所差异，本章主要讨论塑料制件中产量最大的压制、注射、压注成型塑件的设计，对压缩空气、真空、中定成型制品的设计及挤出制品的设计将在相应的章节中介绍。第二章塑料制件的设计在设计塑件时必须考虑以下几方面的因素：(1)塑料的物理机械性能。(2)塑料的成型工艺性。(3)塑料形状应有利于充模流动、排气、补缩，同时能适应高效冷却硬化(热塑性塑料制品)或快速受热固化(热固性塑料制品)。(4)塑件在成型后收缩情况及各向收缩率差异。(5)模具的总体结构，特别是抽芯与脱出塑件的复杂程度。(6)模具零件的形状及其制造工艺。塑料性能特点模具性能特点第二章塑料制件的设计塑料制件设计原则：①在保证使用要求的前提下尽量选用价格低廉和成型性能较好的塑料。②力求结构简单、壁厚均匀、成型方便，利于模具分型、排气、补缩和冷却。③塑件结构应能使其模具的总体结构尽可能简化，避免模具侧抽芯和简化脱模机构。④塑件成型以后尽量不再进行机械加工。塑料制件的选材方法：通过塑料的特性表进行选择和比较。选出要求的材料后，再判断所选的材料是否满足制品的使用条件，最好是通过试样做试验。然后按试验所形成的设想来制作原形模具，再通过原型模具生产的试验制品来确认目标值，这样会使塑料材料的选择更为准确。第二章塑料制件的设计塑件设计的主要内容：尺寸和精度表面光洁度形状斜度壁厚加强筋支承面圆角孔螺纹嵌件标志、符号、文字塑件美术造型设计第二章塑料制件的设计一、尺寸和精度塑件的尺寸——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）塑件的尺寸精度是指所获得的塑件尺寸与产品图中尺寸的符合程度，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对小尺寸制品：影响制品尺寸精度的主要因素是模具的制造精度；对大尺寸制品：影响制品尺寸精度的主要因素是塑料的成型收缩率。第二章塑料制件的设计几点注意：•模塑件公差代号为MT(见表2-0-1)，MT1级精度最高。•塑件精度的确定应该合理，尽可能选用低精度等级。•塑件尺寸的A类和B类第二章塑料制件的设计1、2级精度要求较高，目前一般不采用。表2-0-2中只列出公差值、而具体的上下偏差可根据制件的配合性质进行分配。对于受模具活动部分影响较大的尺寸，例如压制件的高度尺寸，受水平分型面溢边厚薄影响，其公差值取表中值再加上附加值。2级精度的附加值为0.05毫米，3—5级精度的附加值为0.1毫米，6—8级精度的附加值为0.2毫米。对孔类尺寸可以表中数值冠以(+)号，对于轴类尺寸可取表中数值冠以(－)号，对于小心距尺寸可取表中数值之半冠以(±)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。具体做法：将表2-0-1和表2-0-2结合起来使用，先查表2，根据模塑件的材料品种及用要求选定塑件的尺寸精度等级，再从表1中查取塑件尺寸公差。然后根据需要进行上、下偏差分配。表2-0-1塑料制品公差数值表精度等级12345678公差尺寸(mm)公差数值(mm)~30.040.060.080.120.160.240.320.483~60.050.070.080.140.180.280.360.566~100.060.080.100.160.200.320.400.6410~140.070.090.120.180.220.360.440.7214~180.080.100.120.200.240.400.480.8018~240.090.110.140.220.280.440.560.8824~300.100.120.160.240.320.480.640.9630~400.110.130.180.260.360.520.721.0440~500.120.140.200.280.400.580.801.2050~650.130.160.220.330.460.640.921.4065~800.140.190.280.380.520.761.041.6080~1000.160.220.300.440.600.881.201.80100~1200.180.250.340.500.681.001.362.00120~1400.280.380.560.761.121.522.20140~1600.310.420.620.841.241.682.40160~1800.340.460.680.921.361.842.70180~2000.370.500.741.001.502.003.00200~2250.410.560.821.101.642.203.30225~2500.450.620.901.201.802.403.60250~2800.500.681.001.302.002.604.00280~3150.550.741.101.402.202.804.40315~3550.600.821.201.602.403.204.80355~4000.650.901.301.802.603.605.20400~4500.701.001.402.002.804.005.60450~5000.801.101.602.203.204.406.40表2-0-2精度等级的选用建议采用的精度等级类别塑料品种高精度一般精度低精度1聚苯乙烯(PS)苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚体(ABS)聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)聚碳酸酯(PC)聚砜(PSU)聚苯醚(PPO)酚醛塑料(PF)氨基塑料30%玻璃纤维增强塑料3452聚酰胺(PA)6、66、610、9、10、10氯化聚醚聚氯乙烯(硬)(RPVC)4563聚甲醛(POM)聚丙烯(PP)聚乙烯(高密度)(PE)5674聚氯乙烯(软)(SPVC)聚乙烯(低密度)(PE)678注：(1)其他材料可按加工尺寸稳定性，参照上表选择精度等级。(2)1、2级精度为精密技术级，只有在特殊条件下采用。(3)选用精度等级时应考虑脱模斜度对尺寸公差的影响。第二章塑料制件的设计二、表面光洁度表面质量表面光洁度、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光洁度要比塑件的要求高1级对于透明制品型腔和型芯粗糙度一致。非透明制品的隐蔽面可取较大粗糙度，即型芯表面相对型腔表面略为粗糙。第二章塑料制件的设计三、形状塑件的内外表面形状应设计得易于模塑，即在开模取出塑件时，尽可能不采用复杂的瓣合分型与侧抽，为此塑件要尽量地避免旁侧凹陷部分。侧抽芯或瓣合(可拆式)阴模与阳模不但提高了模具制造成本，降低了生产效率，而且还会在分型面上留下毛边，增加后加工的困难。通常，只要适当改变塑料制件的结构，即能改变这种情况，使模具结构大大简化。图2-0-1至图2-0-6所示为几个典型例子。第二章塑料制件的设计图2-0-1带侧孔容器改变侧凹侧孔侧凹第二章塑料制件的设计第二章塑料制件的设计图2-0-2喷雾器喷头长孔改变侧凹图2-0-3内侧凹改进第二章塑料制件的设计图2-0-5避免杯把侧向分型或抽芯图2-0-4采用直纹滚花避免侧凹第二章塑料制件的设计图2-0-6改变制件形状避免侧孔抽侧型芯改成有台阶的侧壁增加脱模斜度第二章塑料制件的设计图2-0-7可强制脱出的浅侧凹%5%100)((b)%5%100)((a)CBABBA当塑件的内外侧凹陷在合理范围之内，同时成型塑件的塑料为聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛这类仍带有足够弹性的塑料时，模具可采取强制脱模，同时还要重视将凹凸起伏处设计为圆角或斜面过渡结构。但多数情况下塑件侧凹不能强制脱出，必须采用其它结构的模具。第二章塑料制件的设计可强制脱出的浅侧凹和浅侧凸第二章塑料制件的设计四、斜度为了便于塑件脱模，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。脱模斜度取决于一般取斜度值为1~1.5°，最小0.5°。塑件上的凸起或加强筋单边应有4~5°的斜度。有时，为了在开模时让塑件留在凹模内或型芯上，有意将该边斜度减小。影响脱模斜度因素：塑件的形状、壁厚、摩擦系数及塑料的收缩率。第二章塑料制件的设计第二章塑料制件的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﹤内表面第二章塑料制件的设计五、壁厚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，内部易产生气泡、外部易产生凹陷等缺陷塑件壁厚设计原则：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无法避免壁厚不均时，可做成倾斜状使壁厚逐渐过渡第二章塑料制件的设计热固性塑料的小型塑件，壁厚取2.5～1.6毫米，大型塑件3.2～8毫米。布基酚醛等流动性差的塑料应取较大值，但一般不宜大于10毫米。脆性塑件壁厚应不小于3.2毫米。热塑性塑料易于成型薄壁制件，壁厚能达到0.25毫米，但一般不宜小于0.60～0.9毫米，常选取2～4毫米。表2-0-3几种热塑性塑料的壁厚和加工条件材料料温(℃)注射压力(公斤/厘米2)模温(℃)壁厚(mm)聚乙烯150~300600~150040~600.9~4.0聚丙烯160~260800~120055~650.6~3.5聚酰胺200~320800~150080~1200.6~3.0均聚甲醛180~2201000~200080~1101.5~5.0聚苯乙烯和AS200~300800~200040~601.0~4.0ABS200~260800~200040~601.5~4.5丙烯酸酯类180~2601000~200050~701.5~5.0硬聚氯乙烯180~2101000~250045~601.5~5.0聚碳酸酯180~320400~220090~1201.5~5.0醋酸纤维素160~250600~200050~601.0~4.0第二章塑料制件的设计同一个塑料零件的壁厚应尽可能一致，否则会因冷却或固化速度不同产生附加内应力。热塑性塑料会在壁厚处产生缩孔；热固性塑料发生翘曲变形。图2-0-10手柄壁厚改善第二章塑料制件的设计图2-0-11塑料轴承壁厚改善图2-0-12塑件底厚改善第二章塑料制件的设计图2-0-14带嵌件侧壁厚度改善图2-0-13塑件圆柱部分壁厚改善第二章塑料制件的设计六、加强筋与其它防止变形的结构设计加强筋的作用：不增加壁厚的情况下，增加制品强度，防止和避免制品变形翅曲；降低塑件的充模阻力。(a)易产生缩孔和凹痕，且易发生翘曲。(b)为采用加强筋改善壁厚。大型平面上纵横布置的加强筋能增加塑件的刚性，沿着塑料流向的加强筋，还能降低塑料的充模阻力。图2-0-16为采用加强筋防止翘曲。第二章塑料制件的设计加强筋的典型形状、尺寸：①厚度小于塑件壁厚，若加强筋设计得过厚，则在其对应的壁上产生凹陷。②壁厚为t，加强筋高度L=(1～3)t，筋条宽A=(1/4～2/3)t，筋根过渡圆角R=(1/8～1/4)t，收缩角α=2°～5°，筋端部圆角r=（1/8～1/4)t，当t≤2mm，取A=t。③加强筋必须有足够的斜度，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。加强筋之间中心距应大于塑件厚度.。第二章塑料制件的设计加强筋的设计要点：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。平板类零件加强筋方向与料流方向平行加强筋厚度小于壁厚筋的方向不能防碍塑料收缩第二章塑料制件的设计应避免或减少塑料局部集中，否则会产生缩孔、