任务三-分析塑件结构工艺性

任务三分析塑件结构工艺性项目导入一相关知识二项目实施三一、项目引入灯座（如图1-1所示）塑件和电流线圈架（如图1-13所示）的结构工艺性能是否合理，并能对塑件的结构不合理的地方进行修改。图1-1灯座二维图形图1-13电流线圈架零件图二、相关知识（一）塑件设计基本原则1、塑料制件的尺寸2、塑料制件的尺寸精度——即塑件尺寸的准确度影响因素众多,设计塑件时需综合考虑指塑料制件的总体尺寸大小，取决于：塑料流动性，流动性好的塑料可以成型较大尺寸塑件现有的成型设备规格、参数，尽可能将塑件设计得小巧紧凑模具的制造误差（占1/3，尤其是小尺寸模具，影响更大）塑料材料的成型收缩率波动（占1/3，尤其是大尺寸模具，影响更大）模具在使用过程中的磨损型腔的变形模具零件相互之间的安装定位误差模具的结构（浇口尺寸和位置、分型面位置、模具的拼合方式）成型后的条件（测量误差、存放条件）在满足塑件使用要求的前提下，应尽量把塑件尺寸精度设计得低一些塑件的尺寸公差GB/T14486-1993，见课本表3-2二、相关知识2．塑料制件的尺寸精度塑件尺寸公差代号MT，分7级，每一级分A、B两部分：A为不受模具活动影响的尺寸公差（同一零件成型的尺寸），如整体型腔成型的径向尺寸；B为受模具活动影响的尺寸公差（两个或多个零件共同成型的尺寸），如壁厚和底厚尺寸，受镶件或滑块位置影响的尺寸。每一种塑料分3个精度等级，见课本P53表2-8(表3-1)表中只规定了公差值，上、下偏差可根据塑件的配合性质来分配。考虑到磨损，通常上下偏差根据“凸负凹正，中心对正”原则进行标注，也就是轴类尺寸标注为单向负偏差，孔类尺寸标注为单向正偏差，中心距尺寸标注为对称偏差。（一）塑件设计基本原则二、相关知识2．塑料制件的尺寸精度A为不受模具活动影响的尺寸公差；B为受模具活动影响的尺寸公差。范例：（一）塑件设计基本原则思考，此处是否正确？塑件的尺寸精度表3-1塑件公差数值标准(SJ1372—78)公差尺寸/mm精度等级12345678公差数值/mm～30.040.060.080.120.160.240.320.48＞3～60.050.070.080.140.180.280.360.56＞6～100.060.080.100.160.200.320.400.61＞10～140.070.090.120.180.220.360.440.72＞14～180.080.100.120.200.240.400.480.80＞18～240.090.110.140.220.280.440.560.88＞24～300.100.120.160.240.320.480.640.96＞30～400.110.130.180.260.360.520.721.04＞40～500.120.140.200.280.400.560.801.20＞50～650.130.160.220.320.460.640.921.40＞65～800.140.190.260.380.520.761.041.60＞80～1000.160.220.300.440.600.881.201.80＞100～1200.180.250.340.500.681.001.362.00＞120～140—0.280.380.560.761.121.522.20塑件的尺寸精度＞140～160—0.310.420.620.841.241.682.40＞160～180—0.340.460.680.921.361.842.70＞180～200—0.370.500.741.001.502.003.00＞200～225—0.410.560.821.101.642.203.30＞225～250—0.450.620.901.201.802.403.60＞250～280—0.500.681.001.302.002.604.00＞280～315—0.550.741.101.402.202.804.40＞315～355—0.600.821.201.602.403.204.80＞355～400—0.650.901.301.802.603.605.20＞400～450—0.701.001.402.002.804.005.60＞450～500—0.801.101.602.203.204.406.40注：表中规定的数值以塑件成型后或经必要的后处理后，在相对湿度65%、温度为20C°环境放置24h后，以塑件和量具温度为20C°时测量为准。塑件的尺寸精度表3-2精度等级的选用(SJ1372—78)类别塑料品种建议采用的精度等级高精度一般精度低精度1聚苯乙烯(PS)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-6、66、610、9(PA)氯化聚醚(CPT)聚氯乙烯(硬)(HPVC)4563聚甲醛(POM)聚丙烯(PP)氯乙烯(高密度)(HDPE)5674聚氯乙烯(软)(LPVC)氯乙烯(低密度LDPE)678二、相关知识2．塑料制件的尺寸精度例如：生产如图3-2(a)所示塑件，材料为PS，采用注射成型大批量生产，根据模具行业规定及习惯标注塑件尺寸公差。该塑件大部分尺寸公差已给定，但不符合规定标注形式，需要转化为标准形式；另外直径为8的孔未标注公差尺寸，按照PS低精度MT5标注：（一）塑件设计基本原则二、相关知识3．塑件的表面质量及表面粗糙度选择原则：塑件的表面粗糙度值大小，主要取决于模具型腔（凸凹模）的表面粗糙度。一般模具型腔的表面粗糙度应比塑件的表面粗糙度值小1~2级。从塑件的外观和塑件的充模流动角度考虑，塑件的表面粗超度要求：通常为Ra0.8~0.2μm,有时需小于Ra0.1μm。模腔表壁的表面粗糙度常为Ra0.2~0.05μm。为便于加工（降低加工成本）：对于非透明的塑件，可将外观要求不高的内侧表面粗糙度值取大些。而透明的塑件，内、外侧表面粗糙度值应相同。（一）塑件设计基本原则不同加工方法和不同材料所能达到的表面粗糙度数值见课本P56表2-10(表3-3)二、相关知识1．塑料制品的形状设计原则：塑件的几何形状除应满足使用要求外，还应尽可能使其所对应的模具结构简单便于加工。（避免侧抽芯机构、避免瓣合模机构）避免侧孔或侧凹改变侧孔形状，避免侧抽芯机构改变侧孔斜度，避免侧抽芯机构改变塑件角度，避免侧抽芯机构菱形纹改为直条纹，避免瓣合模机构有侧凸、侧凹的可强制脱模的条件1.塑件具有足够的弹性（如PE、PP、POM等塑料）2.（A-B）/B≤5%或（A-B)/C≤5%否则用侧向分型抽芯等结构（二）塑件的结构工艺性改变侧孔形状，避免侧抽芯机构改变侧孔斜度，避免侧抽芯机构改变塑件角度，避免侧抽芯机构菱形纹改为直条纹，避免瓣合模机构可强制脱模的条件1.塑件具有足够的弹性(如PE、PP等塑料)2.（A-B）/B≤5%或（A-B)/C≤5%否则用侧向分型抽芯等结构可强制脱模动画1、2形状改变动画1、2、3、4范例分析：二、相关知识2．脱模斜度塑料在模腔中冷却收缩，便包紧型芯或型腔中的凸起部分，为了便于脱模和抽拔，避免脱模和抽拔时塑件产生划痕、拉毛、变形等缺陷，设计塑件时，沿脱模和抽拔方向其内外表面均需有一定的斜度。称为脱模斜度。一般斜度取40′~1˚20′。设计脱模斜度遵循原则：(1）塑料的收缩率大，壁厚，斜度应取偏大值(2）塑件结构复杂，斜度应取偏大值(3）型芯长或深型腔为了便于脱模，在满足制件的使用和尺寸公差要求的前提下斜度值取大值(4）一般外表面的斜度小于内表面的(5）热固性塑料小于热塑性塑料（二）塑件的结构工艺性常用塑料的脱模斜度见表3-4脱模斜度图塑件的脱模斜度脱模斜度表示法脱模斜度表3-4常用塑件的脱模斜度塑料名称脱模斜度型腔型芯聚乙烯、聚丙烯、软聚氯乙烯、聚酰胺、氯化聚醚25'～45'20'～45'硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜35'～40'30'～50'聚苯乙烯、有机玻璃、ABS、聚甲醛35'～1°30'30'～40'热固性塑料25'～40'20'～50'注：本表所列脱模斜度适于开模后塑件留在凸模上的情形。二、相关知识3．壁厚设计原则：塑件的壁厚应根据塑件的使用要求来确定。尽量做到壁厚均匀，一般为1~4mm范围。最小壁厚尺寸见课本P59表2-13壁厚过厚材料消耗增大，成型效率降低，使塑件成本提高。而且还容易产生气泡、缩孔、翘曲等缺陷壁厚过薄易脱模变形或破裂，不能满足使用要求，且难以充满，成型困难——最小壁厚（见经验表格）推荐值：热固性塑料制品——参见表3-5热塑性塑料制品——参见表3-6（二）塑件的结构工艺性二、相关知识壁厚不均的改善（二）塑件的结构工艺性壁厚二、相关知识4．加强筋与防变形机构（二）塑件的结构工艺性设计原则：为了提高塑件的强度和刚度，不能仅仅采用增大壁厚的方法，而常采用改变塑件的结构、增设加强筋的方法来满足其强度、刚度的要求。采用增设加强筋的方法优点1、有时还能降低物料的充模阻力2、保证塑件的强度、刚度，而且还避免了塑件壁厚的不均匀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，其分布尽量均匀2、避免设加强筋后塑件局部壁厚过大3、尽量沿着塑料流向布置。以降低充模阻力4、设计成球面、或拱面，也可有效增加刚性和防止变形加强筋动画⑵加强筋设计要点：加强筋设计要点：高度L=(1～3)δ≤3δ肋条宽A=(1/4～1)δ≤δ当δ≤2㎜时取A=δ斜度α=2°～5°根部圆角R=(1/8～1/4)δ顶部圆角r=δ/8,加强肋之间的中心距应大于3δ加强肋的形状尺寸：将薄壳状的塑件设计为球面，拱曲面等，可以有效地增加刚性、减少变形。容器边缘的增强：薄壁容器的沿口是强度、刚性薄弱处易于开裂变形损坏，故应按照下图所示方法来给予加强。容器侧壁的增强当塑件较大、较高时，可在其内壁及外壁设计纵向圆柱、沟槽或波纹状形式的增强结构。二、相关知识5．支承面（二）塑件的结构工艺性设计原则：当塑件需有一个支承面时，不能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。设计塑件时通常采用凸边或几个凸起的支脚作为支承面。当底部有加强筋时，支承面的高度应略高于加强筋。图塑件的支承面不正确边框支撑支脚支撑二、相关知识（二）塑件的结构工艺性6．圆角设计原则：塑件的面与面之间一般均采用圆弧过渡，这样不仅可避免塑件尖角处的应力集中，提高塑件强度、而且可改善物料的流动状态，降低充模阻力，便于充模、脱模。另外可便于模具的加工制造及模具强度的提高，避免模具在淬火或使用时应力开裂。⑵圆角的确定：内壁圆角半径可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、外圆角半径理想的内圆角半径应为壁厚的1/3以上圆角：二、相关知识7．孔的设计（二）塑件的结构工艺性设计原则：根据使用要求（固定、装配）塑件一常需设有孔。孔的位置，应不至影响塑件的强度，故孔与孔之间、孔与边缘之间应留一定的距离。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。塑件上的固定孔与其它受力孔的周围应采用凸边予以加强：二、相关知识成型塑件孔的型芯的安装方式有三种：通孔、盲孔(注射h4d)、异形孔通孔的成型方法（右图）:a图，一端固定型芯，浅孔，A处易飞边，另外盲孔成型只能用这种方法成型；b图，对接型芯，用于深通孔，易偏心；c图，一端固定，一端导向支撑，型芯强度、刚度好，又能保证同轴度，运用多，但B处易溢料。通孔成型动画1、2、3、4、5异形孔的成型方法动画1、2、3、4、5、6二、相关知识8．螺纹的设计（二）塑件的结构工艺性设计原则：塑件上的螺纹可以在模塑时直接成型，也可在模塑后用机械切削方式加工，对经常装拆和受力较大的螺纹，可使用金属的螺纹嵌件。直接成型设计注意事项：1、直径——为便于螺纹型芯和螺纹型环的加工，塑件的直径不应太小，一般外螺纹直径不小于4mm，内螺纹直径不小于2mm。2、螺距——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以上可选用2级细牙螺纹，M18以