塑料成型工艺与模具结构――第三章 塑料制品的工艺

第三章塑料制品的工艺性第三章塑料制品的工艺性内容提要：3.1塑料制品的结构工艺性3.1.1塑料制品的尺寸、尺寸公差3.1.5圆角3.1.2脱模斜度3.1.6支承面3.1.3表面质量与缺陷及表面整饰3.1.7加强筋及加强结构3.1.4塑料制品的壁厚成3.1.8孔3.2典型零件的结构工艺性3.2.1塑料制品上的螺纹3.2.2塑料齿轮3.2.3铰链的设计3.2.4带嵌件的塑料制品第三章塑料制品的工艺性3.1塑料制品的结构工艺性3.1.1塑料制品的尺寸、尺寸公差1.影响塑料制品尺寸精度的因素:(1)塑料材料(2)塑料制品的结构(3)塑料模具(4)加工工艺2.塑料制品尺寸公差的选用：塑料制品的公差有7个精度等级,MT1级精度较高，一般不采用。每种塑料可选取其中的三个等级，见表3.2。第三章塑料制品的工艺性3.1塑料制品的结构工艺性3.1.2脱模斜度沿脱模方向的制品表面与脱模方向的夹角称为脱模斜度。也叫拔模斜度或拔模角,常用表示.1.确定脱模斜度大小的原则:一般情况下，脱模斜度为30’～1°30’；若制品所用塑料的收缩率较大，采用较大的脱模斜度;当制品精度要求较高时，选用较小的脱模斜度。外表面的脱模斜度可小至5’，内表面斜度可小至10’～20’;高度不大的塑料制品，可以不要脱模斜度；尺寸较高、较大的制品可选用较小的脱模斜度。形状复杂、不易脱模的制品，应取较大的脱模斜度;制品上的凸起或加强筋单边应有4°～5°斜度。侧壁带皮革花纹应有4°～6°的斜度;每0.025mm花纹深度要取1°以上的脱模斜度；制品壁厚大的应选较大的脱模斜度。壳类塑料制品上有成排网格孔板时，要取4°～8°以上型孔斜度;孔越多越密，斜度越大。第三章塑料制品的工艺性3.1塑料制品的结构工艺性3.1.2脱模斜度2.确定脱模斜度的注意事项;在确定脱模斜度时,要考虑三方面的关系.3.脱模斜度的表示方法:(a)用线性尺寸标注;(b)用角度表示;(c)用比例标注表示.第三章塑料制品的工艺性3.1塑料制品的结构工艺性3.1.3表面质量与缺陷及表面整饰表面缺陷:斑点、条纹、凹痕、起泡、变色等;表面质量表面光泽性:光面、亚光面、蚀纹面等;表面粗糙度.与模塑工艺和工艺条件有关,必须避免根据塑件的使用要求而定,尤其是透明塑料.表面整饰:制品表面添加的涂饰层、镀层、彩色图案或字样等.分为装饰性表面整饰和功能性表面整饰两种.第三章塑料制品的工艺性3.1塑料制品的结构工艺性3.1.4塑料制品的壁厚1.壁厚设计的原则:使用要求:强度、刚度、脱模受力、装配紧固力等;塑件壁厚过小:熔体流动阻力大、成型困难;工艺要求:用料多,成本增加,成型周期长;过大:易产生气泡、缩孔、凹痕、翘曲等.热固性塑料:小型件:1～2mm，大型件:3～8mm；塑件壁厚的取值最薄:0.25mm;热塑性塑料:一般不小于:0.6～0.9mm;通常取:2～4mm.壁厚的设计原则：在使用要求和工艺要求的前提下，应遵循以下两点：（1）尽量减小壁厚；（2）同一塑件其壁厚要尽量均匀一致。第三章塑料制品的工艺性3.1塑料制品的结构工艺性3.1.4塑料制品的壁厚2.减小壁厚差的方法:(1)将塑件制品过厚部分挖空;(2)将塑件制品分解;(3)为保证顶部质量,应使ab,以保证顶部不产生熔接痕。第三章塑料制品的工艺性3.1塑料制品的结构工艺性3.1.5圆角塑料制品的面与面之间一般均应采用圆弧过渡，这样不仅可避免塑料制品尖角处的应力集中，提高塑料制品强度，而且可改善物料的流动状态，降低充模阻力，便于充模。塑料制品转角处的圆角半径通常不要小于0.5～1mm，在不影响塑料制品使用的前提下应尽量取大些。对于内外表面的转角处，可采用如图所示的圆角半径，以减小应力集中，并能保证壁厚的均匀一致。对于使用上要求必须以尖角过渡或受模具结构限制（如分型面处、成型零件的镶嵌配合处），不便采用圆角过渡之处，则仍以尖角过渡。第三章塑料制品的工艺性3.1塑料制品的结构工艺性3.1.6支承面当塑料制品需有一个支承面时，在使用时不宜采用整个底面作为支承面，因为稍许的翘曲或变形就会使整个底面不平，影响塑料制品的使用性能。应该注意环形凸边支承面或支承底脚高度不应小于0.5mm，否则底面变形也会使塑料制品不能平稳地放置。当塑料制品底部有加强筋时，支承面的高度应高于加强筋0.5mm。第三章塑料制品的工艺性3.1塑料制品的结构工艺性3.1.7加强筋及加强结构设置加强筋的目的：在不增加塑料制品壁厚的情况下增加塑料制品的强度和刚度，防止塑料制品变形。加强筋的作用：塑料制品上设置加强筋不仅能增加塑料制品的强度和刚度，同时，还能改善塑料熔体的流动性，降低物料的充模阻力，避免了塑料制品壁厚的不均匀，避免气泡、缩孔和凹陷等成形缺陷，节约塑料原材料等优点。第三章塑料制品的工艺性3.1塑料制品的结构工艺性3.1.7加强筋及加强结构加强筋的形状和尺寸：第三章塑料制品的工艺性3.1塑料制品的结构工艺性3.1.7加强筋及加强结构加强筋布置的注意事项：（1）加强筋应设在受力大、易变形的部位，其分布应尽量均匀。（2）避免设加强筋后使塑料制品局部塑料集中，壁厚过大。（3）尽量沿着塑料流向布置，以降低充模阻力。（a）所示的塑料局部集中，为不良设计，（b）的结构形式较好。第三章塑料制品的工艺性3.1塑料制品的结构工艺性3.1.7加强筋及加强结构其他加强筋结构：薄壳状塑料制品设计成球面或拱面，既可使塑料制品美观好看，也可以有效地增加刚性和防止变形。薄壁容器边缘的加强。第三章塑料制品的工艺性3.1塑料制品的结构工艺性3.1.8孔根据使用要求，孔通常起连接固定、装配或装饰等作用。在塑料制品上常需设有许多不同形状和尺寸的孔。常见的有通孔、盲孔、螺纹孔和异形孔等。1.孔的位置选择:孔与孔之间、孔与边缘之间应留一定距离，以不影响塑料制品的强度为准。为了便于成型及满足孔的质量要求，直接成型的孔的深度不能过大。孔径与孔深的关系见表3.6。热固性塑料孔间距、孔边距与孔径的关系见表3.7。第三章塑料制品的工艺性3.1塑料制品的结构工艺性3.1.8孔2.塑件制品上的固定孔与其他受力孔的设计:塑料制品上起安装固定作用的孔，为了满足其强度要求，可在孔的周围采用凸边结构予以加强，如左图所示。固定用的螺钉孔位其结构形式如左图所示。第三章塑料制品的工艺性3.1塑料制品的结构工艺性3.1.8孔3.孔的成型:盲孔只能用一端固定的型芯来成型。若孔不深，模具的型芯有足够的强度和刚度，则可按如图（a）设计；若孔太深，则型芯较长，易出现弯曲和折断的现象。设计时，盲孔的深度不宜太深。受型芯长径比的限制。对于注射成型，孔深不得大于孔径的4倍。压塑成型时，垂直于压塑方向的孔深为孔径的2倍，平行于压塑方向上的孔深一般不超过孔径的2.5倍。若塑料制品上确需较深的盲孔，且孔的位置垂直于压塑方向，在型芯下面应设置防止型芯弯曲的支承柱，如图（b）所示。第三章塑料制品的工艺性3.1塑料制品的结构工艺性3.1.8孔通孔的三种成型方式:（a）一端固定的型芯，孔的一端有不易修整的飞边，型芯易弯曲；（b）两个对接型芯，对接处易产生飞边，不易保证两型芯的同轴度，常将一个型芯的直径比另一个大0.5～1mm，型芯长度缩短，增加了强度和刚度；（c）一端固定、另一端导向支承的型芯，强度、刚度高，产生的纵向飞边易去除。第三章塑料制品的工艺性3.1塑料制品的结构工艺性3.1.8孔异型孔的成型方式:对某些斜孔或异形孔有时可采用拼合型芯来成型，以避免采用侧抽芯机构，简化模具结构。返回第3章目录第三章塑料制品的工艺性3.2典型零件的结构工艺性3.2.1塑件制品上的螺纹直接成型内螺纹活动螺纹型芯成型采用嵌件塑件的螺纹强制脱模，自动退螺纹机构成型后机械加工外螺纹螺纹型坏成型1.直径:外螺纹直径≥4mm，内螺纹直径≥2mm；2.螺距:不能太小。一般选用公制标准螺纹，M6以上才可选用1级细牙螺纹，M10以上可选2级细牙螺纹，M18以上可选3级细牙螺纹，M30以上可选4级细牙螺纹。3.精度:可取较低的精度，其公差可按金属螺纹的粗糙级选用；4.配合长度:如不考虑塑料的成型收缩率,当不同材料的塑料制品的螺纹相配合时,其配合长度应不超过7～8牙.第三章塑料制品的工艺性3.2典型零件的结构工艺性3.2.1塑件制品上的螺纹5.螺纹始末端的形状:为了防止塑料制品螺纹的第一扣崩裂或变形，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，螺纹的始末部分均应有过渡段。第三章塑料制品的工艺性3.2典型零件的结构工艺性3.2.1塑件制品上的螺纹6.螺纹的旋向:塑料制品螺纹的旋向常用右旋。当塑料制品上前后有两段螺纹，采用同一螺纹型芯（或型环）成型时，如图所示，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。第三章塑料制品的工艺性3.2典型零件的结构工艺性3.2.2塑料齿轮1.塑料齿轮的设计原则:为了使塑料制品适应注射成型工艺要求，对齿轮各部分尺寸作如下规定，以保证轮缘、辐板和轮毂有相应的厚度，如图所示。（1）轮缘宽度t1最小为齿高t的3倍。（2）辐板厚度H1应等于或小于轮缘厚度H。（3）轮毂厚度H2等于或大于轮缘厚度H，并相当于轴孔直径D。（4）轮毂外径D1最小应为轴孔直径D的1.5～3倍。第三章塑料制品的工艺性3.2典型零件的结构工艺性3.2.2塑料齿轮2.齿轮设计的注意事项:设计塑料齿轮时，还应注意避免在模塑、装配和使用时产生内应力或应力集中，避免由于收缩不均而变形。应尽量避免截面的突然变化，圆角和弧度应尽可能取大些。轴与孔尽可能不采用过盈配合，而采用过渡配合。轴与齿轮孔的固定方法。（a）为轴与孔成月形配合，（b）为轴与齿轮用销钉固定。后两种分加为齿轮的轮缘和轮毂之间采用薄筋连接；轮缘和轮毂之间采用薄筋连接时，相互啮合的塑料齿轮宜用相同材料制成。第三章塑料制品的工艺性3.2典型零件的结构工艺性3.2.3铰链的设计聚丙烯、聚乙烯、乙丙共聚物等塑料，具有优异的耐疲劳性，在箱体、盒盖、容器等塑料产品中可以直接成型为铰链（也叫合页）结构。铰链的截面形式如图所示。铰链部分的厚度应尽量薄，一般取0.25～0.38mm，通常不超过0.5mm，其长度为0.5mm；搭接长度约为1.5mm。在模具设计时，浇口必须设置在铰链一侧，充模时塑料熔体必须流经铰链部分，使线性分子能沿其主链方向折弯，从而提高弯折寿命。第三章塑料制品的工艺性3.2典型零件的结构工艺性3.2.4带嵌件的塑料制品1.嵌件的作用:在塑料制品内嵌入一些金属或其他类材料的零件，一般形成不可拆的连接，所嵌入的零件称为嵌件，这种制品称为带嵌件的塑料制品（也叫嵌件模塑制品）。塑料制品中镶入嵌件的主要目的是为了提高塑料制品局部的强度、刚度、硬度、耐磨性、导电性、导磁性等，同时，也可增加塑料制品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。嵌件的材料多采用金属，也可为玻璃、木材和已成型的其他塑料制品等。第三章塑料制品的工艺性3.2典型零件的结构工艺性3.2.4带嵌件的塑料制品2.嵌件的种类:常见的嵌件种类有:（a）为带孔的圆筒形嵌件，孔有通孔和盲孔、螺纹孔与光孔之分；（b）为圆柱形嵌件，有带螺纹和不带螺纹之分，其直径较小时，为针状嵌件；（c）为片状嵌件；（d）为汽车方向盘中的细杆状贯穿形嵌件；（e）为有机玻璃表壳中嵌入黑色ABS塑料件嵌件。第三章塑料制品的工艺性3.2典型零件的结构工艺性3.2.4带嵌件的塑料制品3.设计带嵌件的塑料制品的注意事项:(1)保证嵌件周围的强度;(2)使嵌件在塑料制品中固定牢固;(3)嵌件在模中的定位要可靠;嵌件在模内的安装:第三章塑料制品的工艺性3.2典型零件的结构工艺性3.2.4带嵌件的塑料制品圆筒形嵌件在模内的安装:如图所示为用于下模或开模时振动较小的定模边的嵌件安装。第三章塑料制品的工艺性3.2典型零件的结构工艺性3.2.4带嵌件的塑料制品杆形或环形嵌件在模内的安装:杆形嵌件在模具中伸出的长度不应超过定位部分直径的2倍。当嵌件过高或使用细杆状或片状的嵌件时，应在模具上设支柱予以支承。