塑料产品设计基础

1注塑产品设计基础一、工程塑料概要塑料的主要成分：1．树脂为塑料的最主要及本质的成分，有天然树脂和合成树脂两种。它们是高分子化合物，含有上千，甚至上百万原子，简称高聚物。2．填充剂，或填料，是塑料中另一很重要，但并非必不可少的成份。填充剂既有增量作用，又可以改善塑料的性能，使其成本降低，同时扩大其使用范围。一般填充剂为:玻璃纤维，石棉纤维，碳纤维，木粉，滑石粉，云母粉，石棉粉，石墨，金属粉等。如用玻璃纤维作塑料的填充剂，能使塑料的机械强度大幅度提高.3．增塑剂。有些树脂，如PVC，CA（醋酸纤维）等的可塑性很小，柔软性也很差。为此加入些可与树脂相溶且不易挥发的高沸点有机化合物，改善其成型加工性能,改进塑件的柔韧性,弹性等.4．此外,还有着色剂及稳定剂等.塑料的结晶性:根据塑料冷凝时有无结晶现象,可将塑料分为结晶型塑料和非结晶型塑料(无定型)两大类.前者如PE(聚乙烯),PP(聚丙烯),POM(聚甲醛)及PA(尼龙)等;后者如PS(聚苯乙烯),PC(聚碳酸脂),ABS及有机玻璃等.结晶型塑料有以下特性,在模具设计时应考虑:1)各向异性显著(内应力大).2)溶态与固态的比重差大,成型收缩率较非结晶型塑料大得多.3)升温至成型温度时所需热量较多.4)冷凝时放出热量较大,应对模具充分冷却.5)冷却快,则结晶度低,收缩小,透明度高.塑料的特性:1)重量轻:一般塑料的比重在此期间0.82～2.2之间.最轻的比水还轻;最重的是聚四氟乙烯(PTFE).塑料的平均比重只是铝的1/2.2)比强度高:比强度是强度与密度之比.许多塑料的比强度相当高,玻璃纤维增强塑料的比强度甚至超过钢的水平.3)耐磨性,自润滑及吸震性好:这些特点加上较好的机械强度,因而在电子设备的传动及摩擦机构中(如齿轮,齿条,滑轮,滑块等)得到了广泛运用.4)优越的化学稳定性:一般塑料对酸碱盐等化学物品均有一定的抗腐蚀性.25)电绝缘性能:此特点使塑料广泛用为电子工业中的绝缘材料.6)粘接能力强.7)耐热性差.8)易老化.热塑性塑料:热塑性塑料是由可多次反复加热而仍具有可塑性的塑料.这类塑料的合成树脂都是线性或支链型高聚物,因而受热后变软,甚至成流动粘稠液体,具有可塑性,冷却后能保持既得形状.可反复加热多次而不改变化学结构.主要(工程)塑料消耗量及应用简介:(1997)塑料简称世界(万吨)西欧(万吨)亚洲(万吨)三年增长率(亚洲*)应用领域PVC(聚氯乙烯)28306101050*～30%管、型材(51%),薄膜及空心体(24%),地板(5%)其它PE-LD(低密度聚乙烯)1750570370薄膜(75%),管、型材,电缆等表面材料(13%)PE-HD(高密度聚乙烯)2165450610*～40%注塑件,薄膜,管材,吹塑件,绝缘材料等PET1700??化纤纺织品原料(72%),包装,薄膜等(26%)PS(聚苯乙烯)950200370*～32%副食品包装,制冷设备,家电产品,绝缘材料等ABS,SAN,ASA(苯烯晴等共聚物)57582390～20%家电产品(～30%),汽车部件(30%),其它PA(尼龙)(2.工程塑料)1606044电子(22%),汽车(32%),机械,建筑,包装材料等PC(聚碳酸脂)1103038～27%电子(38%),建筑(20%),CD、DVD(12%),汽车等POM(聚甲醛)5315.325～16%汽车(39%),电子(16%),其它工业领域PBT及PET复合物3711.4?～150%汽车(25%),电子(24%),家电产品(14%),其它LCP(流性晶体塑料)1.020.090.6电子(52%),音视、通讯产品(33%),汽车(6%),PP(聚丙烯0.9)优良的性价比2.73(环保)0.691.03～20%包装材料(40%),汽车及电子(20%),纺织(20%)3二、通用注塑成型系统1.机身;7.螺杆;13.拉杆;2.电动机及油泵;8.加热器;14.动模安装板;3.注射油缸;9.料筒;15.合模机构;4.齿轮箱;10.喷嘴;16.合模油缸;5.齿轮传动电机;11.定模安装板;17.螺杆传动齿轮;6.料斗;12.模具;18.螺杆花键;工作循环1)计量:成型一定大小的塑件,必须使用一定量的颗粒塑料(经过预先干燥去水分).2)塑化:使塑料成熔融态,才可注入模腔.3)注塑充模:对熔融塑料施加注射压力,注入模腔.4)保压增密(预冷却):熔融塑料充满模腔后,维持一定(后)压力,向模腔内补充模腔因收缩而产生的空间.5)冷却:保压结束后,进入正式冷却阶段.6)开模,顶件:合模装置带动动模打开,顶料器顶出制品.7)取件,闭模:塑件自然掉落,或使用机械手取出制品,合模装置带动动模关闭并锁紧模具.注射成型的三个阶段:1.颗粒进入料筒前的料流阶段,塑料主要受机械力作用产生固态的颗粒运动.2.塑料在料筒热和剪切摩擦力等作用下,形成熔融态而在料筒中流动.3.塑料成型阶段.4三、塑料收缩率及加工成型特点二、注塑流动、收缩变形及其它问题厚壁塑料件：沿流动方向收缩率随压力的变化关系（较平缓）5薄壁塑料件：沿流动方向收缩率随压力的变化关系（较陡）改变注射点，缩短流程：玻璃纤维增强塑料制品的收缩特点:6三、基本设计要点1．熔接口问题如图所示，在受载荷处有熔接口，可作加宽设计，或改变注塑点：72．塑料件的壁厚83．温差效应变形：A．当模具一面壁温T2高于另一面T1时，塑料温度较高的一面收缩较多，形成注塑件向温度高的一面弯曲变形。解决方案：使模具壁面温度均匀B．直角转角处的不均匀冷却变形9C.解决方案1D．解决方案2104．壁厚不均、加强肋等引起的变形11A．壁厚改变B．加强肋问题12131415165．塑料扣钩的设计扣钩是塑料制品中利用塑料可做弹性变形的特性,经常采用的一个对应件之间的连接设计.以下介绍一些常见的设计及原理:扣钩是受单向张力的弯曲弹性体，一般扣入其对应体的孔穴。对应体的孔穴可是方型孔或圆孔。扣入对应体孔穴后，扣钩的弹性变形高度，也即障碍高度，为L1-L2（见下图）。对下图圆筒形的扣钩，对应体孔穴是与扣钩外形相配的凹形圆槽或简单的圆孔。其障碍高度为：H=DG–DK。此配合为死配合，扣入后便不能再分解。17下图为可变向球状扣体的连接，其扣入障碍高度为：H=DG–DK。扣钩可允许障碍高度Hz及变形度εz：18几个设计实例：四、