塑料第一章-塑料与塑料制品课件.ppt

1、第一章塑料与塑料制品第一节塑料成型基础第二节塑料制品造型设计第三节塑件组合设计第一节塑料成型基础一、塑料的一般特性二、塑料的分类三、常用10种塑料的特点、性能与应用四、常用助剂的特点、性能与应用一、塑料的一般特性1.质轻2.优异的电绝缘性能3.化学稳定性好4.减振、消作用强5.隔热性能好6.力学强度范围宽7.耐磨性能好8.透光性及其防护性能良好二、塑料的分类1.单组分塑料和多组分塑料2.按树脂的名称命名塑料3.按塑料材料受热后的性能表现不同分类4.按用途分，有通用塑料、工程塑料和特种塑料5.按塑料半制品或制品分类有以下几种6.按成型方法分主要有以下几种：3.按塑料材料受热后的性能表现不同分类(

2、1)热塑性塑料热塑性塑料能反复加热软化和反复冷却硬化的塑料，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等。(2)热固性塑料热固性塑料为经加热或其他方法固化时，变成不溶解、不熔化产物的塑料，如酚醛塑料、脲醛塑料等。4.按用途分，有通用塑料、工程塑料和特种塑料(1)通用塑料一般指产量大、用途广、成型好价廉的塑料，如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、酚醛等塑料。(2)工程塑料一般说来，工程塑料指凡是可以作为工程材料的塑料或者说凡是可以作为结构材料的塑料，并有良好力学性能和尺寸稳定性，能在高、低温下仍具有优良性能的塑料，如聚酰胺、聚砜、聚碳酸脂等。(3)特种塑料一般指具有特种功能(如耐热、自润滑)、可应用于特殊要求

3、的塑料，如氟塑料、有机硅塑料等。5.按塑料半制品或制品分类有以下几种(1)模塑料它主要由热固性树脂和填料等经充分混合、辊压、粉碎而成，如酚醛塑料模塑粉等。(2)增强塑料它是指组分中含有高强度纤维，使某些力学性能比原来树脂有较大提高的塑料。(3)微孔塑料它也称发泡塑料、泡沫塑料，整体内因存大量相互连通或不连通的小孔穴而降低了密度的塑料。(4)单丝其强度足以在工业纺织操作中用作纱或在其他应用中作为实体的单根长丝。(5)其他塑料其他塑料如塑料薄膜、管材、片材、板材、人造革、异型材及各种模塑制品。6.按成型方法分主要有以下几种：(1)模压塑料供压塑用的树脂混合料，如一般树脂混合料。(2)层合塑料它是指

4、用或不用粘结剂，借加热、加压把相同或不同材料的两层或多层结合为整体的塑料材料。(3)注塑、挤出和吹塑塑料一般指能在机筒温度下熔融流动、在模具中迅速硬化的塑料，如一般热塑性塑料。(4)铸塑塑料它能在无压或稍加压力情况下，倾注于模具中并能硬化为一定形状制品的液态树脂混合料，如单体浇注尼龙等。(5)反应注塑模塑料一般指液态原材料，加压注入模腔内，使其反应固化为成品，如聚氨酯类。三、常用10种塑料的特点、性能与应用(一)聚乙烯(PE)(二)聚丙烯(PP)(三)聚氯乙烯(PVC)(四)聚苯乙烯(PS)(五)丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂(ABS)(六)聚碳酸酯(PC)(七)聚酰胺(PA)(八)聚甲醛(POM

5、)(九)聚四氟乙烯(PTFE)(十)酚醛树脂(热固性塑料)(PF)(一)聚乙烯(PE)1.聚乙烯的性能2.聚乙烯的应用1.聚乙烯的性能(1)聚乙烯的力学性能在聚乙烯的力学性能各项指标中，除冲击强度较高外，其他力学性能绝对值在塑料材料中都是较低的。(2)聚乙烯的热性能聚乙烯受热后，随着温度的升高，结晶部分逐渐减少而无定形部分逐渐增多。(3)聚乙烯的电性能聚乙烯本身无极性，决定了它有优异的介电及电绝缘性。(4)聚乙烯化学性能(4)聚乙烯化学性能1)透气性。聚合物材料的透气性是由溶解和扩散两个过程引起的。2)化学稳定性好。聚乙烯是非极性结晶聚合物，具有优良的化学稳定性。3)可溶性差。聚乙烯内聚能密度

6、在塑料材料中属于较低者，它的溶解度参数(值)约为16.5(J/cm3)1/2。4)耐老化性。在大气、阳光和氧的作用下会发生老化，具体表现为伸长率和耐寒性降低，力学性能和电性能下降，并逐渐变脆，产生裂纹，最终丧失其使用性能。(二)聚丙烯(PP)聚丙烯在常温下为白色蜡状固体，外观与高密度聚乙烯相似，但比高密度聚乙烯轻，透明，无臭无味无毒，密度为0.900.91g/cm3，是现有塑料中最轻的一种。1.聚丙烯的性能2.聚丙烯的应用1.聚丙烯的性能(1)聚丙烯的力学性能聚丙烯在室温以上有较好的冲击性能，但由于它本身分子结构的规整度很高，其低温冲击强度较聚乙烯低。(2)聚丙烯的热性能聚丙烯的熔融温度比聚乙

7、烯约提高4050，一般约在164170。(3)聚丙烯的电性能聚丙烯是属于非极性聚合物，具有优良的电绝缘性，并因其吸水率小于0.01%，它的电绝缘性不受环境湿度的影响。(4)聚丙烯的化学性能(4)聚丙烯的化学性能1)氧化与老化。聚丙烯易受空气中氧气的氧化。尽管它们在氮气等惰性气体环境中有较高的热稳定性，但当暴露在大气中，特别是受到光和热的作用时，它们的性质就逐渐变坏。2)耐化学药品性。聚丙烯具有优良的化学稳定性，除强氧化剂、浓硫酸、浓硝酸、硫酸与铬酸混酸等对它有侵蚀作用外，其他试剂对聚丙烯无作用。(三)聚氯乙烯(PVC)1.性能2.聚氯乙烯的应用1.性能(1)聚氯乙烯的力学性能由于聚氯乙烯是极性

8、聚合物，其固体表现出良好的力学性能，但它力学性能的数值主要取决于分子量的大小和所添加塑料助剂的种类及数量，尤其是增塑剂的加入，它不但能提高聚氯乙烯的流动性，降低塑化温度，而且使其变软。(2)聚氯乙烯的热性能聚氯乙烯是无定形聚合物，它的玻璃化转变温度一般为80，8085开始软化，完全流动时的温度约是140，这时的聚合物开始明显分解。(3)聚氯乙烯的电性能聚氯乙烯具有较好的电性能，是体积电阻和击穿电压较高、介电损耗较小的电绝缘材料之一，其电绝缘性可与硬橡胶媲美。(4)聚氯乙烯的耐化学试剂及耐溶剂性聚氯乙烯的耐化学腐蚀性比较优异，除浓硫酸、浓硝酸对它有损害外，其他大多为数无机酸、碱类、无机盐类、过氧

9、化物等对聚氯乙烯无侵蚀作用，可以作为防腐材料。(四)聚苯乙烯(PS)1.聚苯乙烯的性能2.聚苯乙烯的应用1.聚苯乙烯的性能(1)聚苯乙烯的力学性能聚苯乙烯属于硬而脆的材料，拉伸、弯曲等常规力学性能皆高于聚烯烃，但韧性却明显低于聚烯烃，拉伸时无屈服现象。(2)聚苯乙烯的热性能聚苯乙烯属于弱极性聚合物，分子间作用力较小，耐热性较差，其负荷变形温度为7090，制品的最高连续使用温度与承载的大小和时间有关，一般为6080，聚苯乙烯的脆化温度为-30。(3)聚苯乙烯的电性能聚苯乙烯的体积电阻率和表面电阻率高，分别为10161018cm与10151018，介电耗角正切极低，在60Hz时约为(16)10-4

10、，并且不受频率和环境温度影响，是优异的电绝缘材料。1.聚苯乙烯的性能(4)聚苯乙烯的化学性能聚苯乙烯可耐某些矿物油、有机酸、碱、盐、低级醇及它们的水溶液，但易受许多烃类、酮类、高级脂肪酸酯等侵蚀而软化，可溶于芳烃如苯、甲苯、乙苯、苯乙烯单体、氯化烃，四氯化碳、氯仿、二氯甲烷、氯苯、酮类，酯类如乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯和某些植物油中。(五)丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂(ABS)1.ABS的性能2.ABS塑料的应用1.ABS的性能(1)ABS的力学性能ABS具有优秀的力学性能，其冲击强度极好，可在低温下使用；即使ABS制品被破坏也只能是拉伸破坏而不会是冲击破坏。(2)ABS的热学性能ABS的耐热

11、性一般，在1.86MPa压力下的热变形温度为85左右，制品经过退火处理还可提高10左右；大多数ABS在-40时仍具有一定的冲击强度，表现出韧性，可在-4085的温度范围内使用。(3)ABS的化学性能ABS能耐水、无机盐、碱及弱酸和稀酸，但不耐氧化性酸，如浓硫酸、浓硝酸；大多数烃类和醇类、矿物油、植物油等化学介质与ABS长期接触时会引起应力开裂，但对无应力制品影响不大；酮、醛、酯及氯代烃会使ABS熔解或形成乳浊液。(4)ABS的电性能ABS具有良好的电性能，可以作为要求不很严格的电绝缘材料使用(六)聚碳酸酯(PC)1.聚碳酸酯的性能2.聚碳酸酯的应用1.聚碳酸酯的性能(1)聚碳酸酯的力学性能PC

12、具有的力学性能十分优良，具有刚而韧的优点。(2)聚碳酸酯的热学性能PC的耐高低温性好，可在-130130温度范围内使用；热变形温度可达130140，不能承受较大的载荷。(3)聚碳酸酯的化学性能PC对热、氧、大气和紫外线均有良好的稳定性。(七)聚酰胺(PA)1.聚酰胺的性能2.聚酰胺的应用1.聚酰胺的性能(1)聚酰胺的力学性能PA在室温下的拉伸强度和冲击强度都较高，但冲击强度不如聚碳酸酯和聚甲醛高；随温度和湿度的升高，拉伸强度急剧下降，而冲击强度则明显提高。(2)聚酰胺的热性能PA的熔融温度范围窄，具有较明晰的熔点，通常在180280之间，随着品种和结构的不同而异。(3)聚酰胺的化学性能PA在室

13、温下耐稀酸、弱碱和大多数盐类，但强酸、较高浓度的酸及强氧化剂会使其明显受到侵蚀，在较高温度下发生破坏。(4)聚酰胺的电性能各种PA的电性能在干态时基本相同，具有较高的电阻值，但随着温度和吸水率的增加有明显降低。1.聚酰胺的性能(5)聚酰胺的环境性能PA的耐候性一般，制品在室内或不受阳光照射的地方使用，其性能随时间的延长变化不大，但直接暴露在大气中则易于老化，导致制品表面变色，力学性能下降。(八)聚甲醛(POM)1.聚甲醛的性能2.聚甲醛的应用1.聚甲醛的性能(1)聚甲醛的力学性能POM具有较高的拉伸模量。(2)聚甲醛的热学性能POM具有较高的热变形温度，它属于热敏性聚合物，在成型温度下的热稳定

14、性差，易分解，一般加入0.1%双氰胺和0.5%抗氧剂2246作为稳定剂。(3)聚甲醛的化学性能POM具有能耐许多种有机溶剂的功能，对油脂类(汽油、润滑油)有较好的稳定性。(4)聚甲醛的电性能POM的电绝缘性能较好，它的电性能在较宽的频率和温度范围内变化很小，温度对其也没有显著的影响。(5)POM的环境性能POM的耐溶剂性良好，它可以耐烃类、醇类、醛类、醚类、汽油、润滑油及弱碱，而且可以在高温下保持当的化学稳定性。(九)聚四氟乙烯(PTFE)(1)聚四氟乙烯主要性能聚四氟乙烯主要的特性是具有优异的耐热性，聚四氟乙烯长期使用温度为-250260；聚四氟乙烯的化学稳定性特别突出，无论是强酸、强碱及各

15、种氧化剂等腐蚀性很强的介质对它都毫无作用，甚至沸腾的“王水”和原子工业中用的强腐蚀剂五氟化钠对它也不起作用。(2)聚四氟乙烯成型性能聚四氟乙烯成型困难，是热敏性塑料，极易分解，分解时产生腐蚀性气体，有毒，必须严格控制成型温度。(九)聚四氟乙烯(PTFE)(3)聚四氟乙烯的应用由于聚四氟乙烯具有一系列独特的性能，有些则是工程中其他塑料无法相比的，因而在科研、国防和其他工业部门占有重要的地位，如机械设备中传动轴油封、轴承、活塞杆、活塞环，电子设备中的高频和超高频绝缘材料，洲际导弹点火导线的绝缘，化工设备中的衬里、管道、阀门、泵体等都可用它制造。(十)酚醛树脂(热固性塑料)(PF)1.酚醛树脂主要性

16、能2.酚醛塑料种类及用途3.酚醛塑料的成型性能2.酚醛塑料种类及用途(1)酚醛塑料粉(又称电木粉或胶木粉)这种塑料是以木粉等为填料加上固化剂(常用六次甲基四胺)、促进剂、润滑剂、着色剂等制成。(2)纤维状酚醛塑料它是在酚醛树脂中加入纤维状填料，使之成为具有很高冲击强度的塑料。(3)层状酚醛塑料这种塑料是各种片状填料经过浸渍酚醛树脂溶液制成的。3.酚醛塑料的成型性能酚醛塑料目前是以压缩模塑为主，还可采用挤出、层压、注射等成型方法生产塑料制品。其成型性较好，但应注意预热和排气，以去除塑料中的水分和挥发物以及固化过程产生的水、氨等副产物。还应注意模具温度的控制，以保证塑料制品的成型及其质量。四、常用

17、助剂的特点、性能与应用(一)增塑剂增塑剂是为了改善聚合物成型时的流动性能和增进制件的柔顺性所添加的助剂。它能降低聚合物分子之间的作用力，因而被称为增塑剂，这种作用就称为增塑作用。(二)稳定剂(三)填料(填充剂)(四)增强剂(五)色料(着色剂)(六)润滑剂(七)其他主要助剂(八)特殊助剂(一)增塑剂图1-1聚合物增塑示意图1聚合物分子2增塑剂分子3增塑剂与聚合物分子的联结点增塑的机理可用图1-1来说明。聚合物大分子链以次阶力的形式形成的联结点在分子热运动中呈解而复结的动平衡，而聚合物整体具有刚性。加入增塑剂后，增塑剂分子“插入”聚合物分子之间，并与它们的活性中心形成解而复结的动平衡。相对地说，原

18、来的“聚合物-聚合物”联结点，由于“增塑剂-聚合物”联结点的介入而减少。因此，分子间的作用力降低，导致聚合物性能的变化。(二)稳定剂 阻止延缓塑料变质的物质称为稳定剂。其添加的目的是制止或抑制聚合物因受外界因素(光、热、霉菌等)影响所引起的破坏作用，因此，有热稳定剂、光稳定剂、抗氧剂等，以满足工程应用的需要。但如果按稳定剂的作用原理来分类，则有紫外线抗御剂、抗氧剂、转变降解催化剂的物质和去除活性中心的物质4类。(三)填料(填充剂)表1-1常用的填料及其作用填料一般是粉末状物质，对聚合物呈惰性。它的加入是为了改善塑料的成型性能，提高制件的使用性能，赋予塑料新的特性，同时降低塑料成本(含量可达近4

19、0%)。常用的填料及其作用见表1-1所列。(四)增强剂 加入聚合物中的纤维类材料以使其力学性能得到加强而称之为增强剂。实际上它也是一种填料，往往用于热固性塑料，近年来也在热塑性塑料中广泛地应用，但对成型性能和设备磨蚀大。主要使用的增强剂是玻璃纤维及其织物。由于玻璃纤维是由玻璃制成，其许多物理、化学性能与玻璃完全相同，而强度要比玻璃高得多，这是因为玻璃拉成细丝后，内部细微裂纹大为减少。玻璃纤维的耐热温度高达300，线膨胀系数为4.810-6，热导率又小，因此能提高耐热、绝热性能；而且抗腐蚀性能(除氯氟酸和热的浓磷酸外)、电绝缘性能也都很好。此外，木材、纸、石棉、棉麻和合成纤维也用作增强剂。为满足

20、某些尖端技术的需要(如宇航、火箭、原子能方面)，也使用耐高温、高强度的特种玻璃纤维和无机材料为增强剂。(五)色料(着色剂)色料赋予塑料以色彩或特殊的光学性能，不仅能使制件鲜艳、美观，有时也能改善制件的耐候性。给予色彩的色料主要有颜料(无机物、有机物)和染料；给予特殊光学性能的有金属絮片，珠光、磷光、荧光色料等。一般要求色料性能稳定，不分解，易扩散，耐光和耐候性优良，不发生从制件内部向表层析出、移向与其接触的其他物质的迁移现象。(六)润滑剂 为改善塑料熔体的流动性能，减少、避免对成型设备的摩擦、磨损和粘附，以及改进制品的表面粗糙度而加入的一类助剂称为润滑剂。润滑剂分为内、外两类。前者在聚合物中具

21、有限量的相溶性，主要作用是减少聚合物分子的内摩擦；后者与聚合物的相溶性很低，能保留在塑料熔体的表面以降低与成型设备间的摩擦。(七)其他主要助剂 防静电剂、阻燃剂、驱避剂等助剂也是塑料组成中不可缺少的成分。通常塑料在成型过程中与模具或设备表面间都有静电荷积蓄(在后继的加工或传输中还有可能增强)。携带静电表面容易吸尘，过强时会危击人身，甚至引起火灾。于是，为使制件表面具有导电的分子层消除带静电现象而采用防静电剂。而驱避剂的添加是为了抵御、避免和消灭制件在储运，使用中可能遭受鼠、虫、菌等的侵蚀。对热固性塑料而言，有时需加交联剂(硬化剂)，使树脂分子向三维发展并逐渐构成巨型网状结构。(八)特殊助剂 在

22、某些场合，为使塑料制件能够满足特殊需要而加入一些特殊用途助剂。最典型的一种是发泡塑料制件中的发泡剂。第二节塑料制品造型设计一、塑料制品的设计原则和方法二、注塑制品的细部设计三、塑件的孔与凸凹设计四、塑件螺纹的设计五、嵌件模塑制品一、塑料制品的设计原则和方法(一)拟定设计方案(二)塑件的结构设计(三)生产准备和定型(一)拟定设计方案1)明确塑件设计任务。2)调研并收集有关资料。3)选择合适的塑料材料。4)确定塑件的加工方法。5)对塑件进行失效分析。(二)塑件的结构设计1.造型结构设计2.功能结构设计3.工艺结构设计(三)生产准备和定型在塑件的设计中，应考虑以下5个方面。1)为了保证塑件在使用过程

23、中的功能和性能，在塑件设计时，要对塑件进行必要的失效分析及计算校核。2)在保证塑件的功能和性能前提下，正确选择材料。3)大多数塑件经加热后固化定型，在塑件设计时，一定要考虑聚合物的流变过程和形态变化对塑件影响。4)许多塑件是各种装置和设备中的配件或组合件，它的设计应统一在整机产品之中。5)标准化、系列化是塑件设计在工业发展中的水平体现，所以在设计中要充分体现标准化、系列化。二、注塑制品的细部设计(一)分模线位置的确定(二)塑件的尺寸精度(三)塑件的壁厚(四)塑件的圆角和圆角半径(五)塑件的加强肋和凸台(六)塑件的角撑(七)塑件的脱模斜度(八)塑件的顶出部位(一)分模线位置的确定图1-2分模线位

24、置的选择为了将塑件和浇注系统凝料等从密闭的模具内取出，或为了安放嵌件，将模具适当地分成两个或若干个主要部分，这些可以分离部分的接合缝，称为分模线。杯形或圆筒形制品的分模线应选择在圆筒或杯的口缘部位，这个部位上的飞边去除后，留下的分模线痕印对制品外观不会产生影响，如图1-2a所示。若将分模线选在圆柱面上，其飞边去除后，留下的分模线痕印，直接影响到制品的外观。如图1-2b所示，由于模具分模线处制品的壁面太薄，去除薄壁面上的飞边后，易引起制品壁面裂纹和碎裂。(一)分模线位置的确定常用的几种制品口缘形式及分模线位置的选择如下：1.标准形口缘 如图1-3a所示，模塑制品口缘的顶面为平面形式，模具分模线位

25、于制品口缘顶面，这种形式既简单而又常用。2.加强形口缘 如图1-3b所示，模塑制品口缘的顶面为平面形式，口缘处壁厚略大于制品本体壁厚，形成外翻形式，提高了制品口缘的强度和实用性。注射模具分模线位于口缘顶面。这种口缘形式适合于盆、桶类塑料制品。3.圆弧形口缘如图1-3c所示，模塑制品口缘顶部为圆弧形面，其圆弧直径略大于制品壁厚，口缘内侧圆弧面与制品壁面以圆弧相接。这种形式的口缘，注射模具分模线应选择在制品口缘圆弧的直径位置。圆弧形口缘适合于饮料杯类塑料制品。4.半圆形口缘 如图1-3d所示，模塑制品口缘顶部为圆弧形面，圆弧直径等于制品壁厚，口缘内、外侧圆弧面与制品壁面相切，称为半圆形口缘。注射模

26、具分模线位于制品口缘圆弧直径位置。图1-3注射模塑制品口缘形式与分模线位置a)标准形口缘b)加强形口缘c)圆弧形口缘d)半圆形口缘(一)分模线位置的确定(二)塑件的尺寸精度1.影响塑料模塑制品尺寸精度的因素2.模塑塑件尺寸公差1.影响塑料模塑制品尺寸精度的因素(1)塑料塑料注射模塑在高温高压的熔融状态下流动，充满型腔。(2)塑件的结构合理设置加强肋可提高塑件的刚性。(3)塑料模具对于小尺寸的塑件，模具的制造误差占塑件公差的1/3。(4)加工工艺注射周期各阶段的温度、压力和时间都会影响塑件的收缩、取向和残余应力。(1)塑料表1-2常用塑料的成型收缩率范围表1-2列出了常用的注射塑料的成型收缩率。

27、成型收缩率越大，其收缩率的波动范围也越大。2.模塑塑件尺寸公差表1-3常用塑件公差等级和选用(GB/T 144861993)塑件的公差等级可按表1-3选用。2.模塑塑件尺寸公差表1-3常用塑件公差等级和选用(GB/T 144861993)表1-4将塑件标准分成7个精度等级，MTI级精度较高，一般不采用。表1-4只列出公差值，基本尺寸的上、下偏差可根据工程的实际需要分配。表1-4还分别给出了受模具活动部分影响的尺寸公差值和不受模具活动部分影响的尺寸公差值。应该指出，对于塑件上孔的公差可采用基孔制，可取表中数值冠以(+)号。对于塑件上轴的公差可采用基轴制，可取表中数值冠以(-)号。2.模塑塑件尺寸

28、公差2.模塑塑件尺寸公差表1-4工程塑料模塑塑件尺寸公差(GB/T 144861993)2.模塑塑件尺寸公差表1-4工程塑料模塑塑件尺寸公差(GB/T 144861993)2.模塑塑件尺寸公差表1-4工程塑料模塑塑件尺寸公差(GB/T 144861993)(三)塑件的壁厚图1-4塑料模塑制品壁厚的设计模塑制品的壁厚应满足强度、结构、重量、刚度及装配等各项要求。如图1-4所示，当制品冷却时，由于制品壁厚不均匀，导致薄壁部分的冷却速度快于壁厚部分，使制品脱模后厚壁部分产生缩痕和翘曲。为解决制品壁厚不均匀的问题，设计时可考虑壁厚部分局部挖空或在壁面交界处逐步过渡，使制品的壁厚尽可以均匀一致。(三)塑

29、件的壁厚图1-5塑料模塑制品避免壁厚不均匀的设计形式图1-5所示为塑料模塑制品避免壁厚不均匀的设计形式。(三)塑件的壁厚表1-5热固性塑件的壁厚推荐值(单位：mm)表1-5、表1-6分别是热固性塑料与热塑性塑料壁厚的推荐值。(三)塑件的壁厚表1-6热塑性塑件的壁厚推荐值(单位：mm)图1-6部分组合制品(三)塑件的壁厚像手柄、把手这样壁面特别厚实或实心断面制品，由于模塑周期长，模塑困难，此类制品可设计成刨分两半组合成型的形式，如图1-6所示。(四)塑件的圆角和圆角半径图1-7塑料制品圆角的设计图1-7所示为塑件圆角形状设计。塑件内、外角均设计成圆角。塑件外圆角由型腔圆角成型。型腔角若为直角，在

30、角顶处会造成熔体不能流入的封闭区域，致使塑件外圆角处产生凹痕。(四)塑件的圆角和圆角半径图1-8塑料模塑制品圆角半径塑件内、外圆角半径一般不小于制品壁厚的1/4，如图1-8a、b所示。塑件上凸台或筋与底面相交的地方应为圆角，该圆角称为内圆角，一般内圆角半径不小于0.70.8mm，最小内圆角半径不小于0.25mm，如图1-8c所示。塑件圆角半径应尽可能增大，以提高塑件和模具的强度，使塑件的造型更富有流线型，圆角内积灰也易清除。如图1-8d所示。(五)塑件的加强肋和凸台图1-9注塑件上加强肋为了确保塑件的强度和刚度而又不至于使制品的壁厚过大，可在塑件适当的位置上设置加强肋。设置加强肋，形状一定要正

31、确。一般肋的高度不超过5a，肋的根部厚度不超过0.75a。如果肋的根部过厚会在塑件外表面产生凹陷，在材料中央产生真空泡，如图1-9所示。(五)塑件的加强肋和凸台图1-10加强肋的合理布置为减少塑料在局部汇集过多而形成凹陷和真空泡的可能，加强肋的分布应该相互错开，尽量避免两条肋十字相汇，如图1-10所示。(五)塑件的加强肋和凸台图1-11多肋板加强肋结构尺寸对于有并列多条肋板 框式结构的塑件，其尺寸比例应按图1-11所示设计。图中两肋板之间距离d至少是2.5a。这种结构犹如中空的矩形截面梁，用料虽不多，但有较大的抗弯截面系数，能承受一定的弯曲负载。(五)塑件的加强肋和凸台图1-12凸台的结构尺寸

32、当塑件要与其他零件装配连接时，为能承受较大的紧固力，常要在塑件壁上设计柱状凸台。若将其设计为图1-12、图1-13、图1-14结构，这样可以改善对凸台的充模。(五)塑件的加强肋和凸台图1-13圆角上的凸台结构(五)塑件的加强肋和凸台图1-14通孔与不通孔的凸台结构图1-15塑料模塑制品角撑的设计尺寸(六)塑件的角撑通常通过采取增加角撑的个数，减小角撑间距的方法来增强角撑的作用，其设计及尺寸如图1-15所示。(七)塑件的脱模斜度表1-7塑件的脱模斜度脱模斜度的大小与塑料的收缩率、塑件的形状、塑件的壁厚及部位有关。常用塑件的脱模斜度见表1-7。(七)塑件的脱模斜度图1-16注塑件的脱模斜度图1-1

33、6a所示为模塑制品壁面的脱模斜度。制品内、外壁面都应有脱模斜度。如图1-16b所示，若只有内壁面有脱模斜度，脱模时制品将粘附在凹模表面。如图1-16c所示，若只有外壁面有脱模斜度，脱模时制品将粘附在凸模表面。如图1-16d所示，模塑制品上布置平行于模具启闭方向肋的壁面应有脱模斜度。(七)塑件的脱模斜度在确定脱模斜度过程中，要注意考虑三方面的关系。1)在必须保证塑件尺寸精度和制品有特殊要求时，脱模斜度造成的制品尺寸误差必须限制在该尺寸精度的公差之内和满足特殊要求。2)为避免或减小脱模力过大而损伤注塑件，对于收缩较大、形状复杂、型芯包紧面积较大的塑件，应该考虑较大的脱模斜度。3)为使注塑开模后，塑

34、件留在动模一侧的型芯上，可以考虑塑件的内表面取较小的脱模斜度。当塑件需从模具中取出时，常有制品粘附在模具动模上的现象。模具脱模机构的设计必须根据塑件形状、不同的模具结构与不同的模塑方法选择合适的推顶部位。塑件顶出脱模要求顶出力在制品上分布均匀，顶出面要尽可能大，顶出部位尽量靠近型芯等，以免造成塑件变形、碎裂。(八)塑件的顶出部位三、塑件的孔与凸凹设计(一)塑件的孔的设计(二)塑件凸凹设计(一)塑件的孔的设计图1-17孔的凸边塑件上常见的孔有通孔、不通孔、形状复杂的孔等。这些孔均应设置在不易削弱塑件强度的地方。孔之间和孔与边缘之间均应有足够的距离(一般应大于孔径)。塑件上固定用孔和其他受力孔的周

35、围可设计一凸边来加强，如图1-17所示。(一)塑件的孔的设计图1-18通孔的成型通孔的成型方法如图1-18所示。图1-18a由一端固定的型芯来成型，此时在孔的一端有不易修整的飞边，由于型芯仅一端支撑，如孔深型芯较长时，型芯容易产生弯曲变形。图1-18b由两个一端分别固定的型芯来成型，同样在两型芯对接处有飞边，而且修整比前一种成型方法困难。由于两段孔同轴度度不易保证，此时应将其中一个型芯设计成比另一个大?0.5?1mm，这样即使同轴度稍有超差，也不至引起安装和使用上的困难。这种成型方法因型芯较短，增加了型芯的稳定性。图1-18c由一端固定，另一端导向支撑的型芯来成型，这样，型芯有较好的强度和刚性

36、，从而保证同轴。(一)塑件的孔的设计图1-19防止型芯变形的支承柱为防止型芯弯曲，在塑芯下面应设置支承柱，如图1-19所示，支承柱的形状将要复制在塑件上。(一)塑件的孔的设计图1-20形状复杂的孔的成型有的斜孔或形状复杂的孔，可采用拼合的型芯来成型，以避免侧面抽芯，简化模具结构，如图1-20所示。(二)塑件凸凹设计图1-21塑料模塑制品成型凸凹的形式塑料模塑制品壁面上局部凸起或凹缺部分称为凸凹，凸凹分为内凸、外凸、环形凹槽和侧向内凹等。图1-21为塑料模塑制品成型凸凹的形式。图1-21a所示为制品上环形内凸。这是一种较难成型的凸凹形式。一般无特殊使用功能，应尽量避免。环形内凸采用伸缩式凸模成型

37、，模具结构复杂，操作麻烦。图1-21b所示为制品上环形外凸。它采用对开式凹模成型，模塑后分离凹模取出制品，对开式凹模成型，模具分模线增加，分模线缝溢料，在制品上产生溢边，去除溢边，制品上留下两条对称的分模线迹印，影响制品外观。图1-21c所示为模塑制品上环形凹模。环形凹模成型类似环形外凸。图1-21d为模塑制品上侧向内凹。侧向内凹相当于侧面非圆形孔，其成型方法类似于垂直孔的成型，使用模具侧向抽芯机构或滑块。(二)塑件凸凹设计(二)塑件凸凹设计图1-22特殊形式凸凹的设计及模具结构通过图1-22所示介绍几种模塑制品上特殊形式凸凹的设计及模具结构。图1-22a所示为模塑制品侧壁上内凸，模具结构采用

38、移动滑竿，滑竿沿模具启闭方向移动，滑竿即是内凸型块又是制品脱模顶杆，凸模上开设滑槽，与滑竿相配。这是一种简单而又巧妙的内凸设计形式和成型方法，但是制品底面上多一个与内凸相同尺寸的孔。图1-22b所示为模塑制品上平行通孔中环形内凸，成型通孔型芯采用分式，凹模和凹模上各支承固定一根型芯，闭模时两型芯拼合为一，启模时分离，方便地顶出制品。该成型方法具有模具结构简单、操作方便的优点，但是两根型芯的拼合缝隙溶体易溢入产生溢边，孔中溢边去除困难。图1-22c所示为模塑制品内凹，采用偏置顶杆成型，项杆上部为内凸型块，顶杆下部与脱模板相连，顶杆上、下部轴线偏置一定距离，凸模上开有顶杆滑槽。启模时，凹模移动，制

39、品留在凸模上，顶杆随凸模移动触碰顶出机构，顶杆上移并偏移，顶出制品脱离凸模并使内凸型块分离。(二)塑件凸凹设计四、塑件螺纹的设计螺纹是用于塑料制品的紧固或与装配零件联接的一种常见形式。制品外表面上的螺纹称为外螺纹，制品内表面上的螺纹称为内螺纹。(一)塑件获得螺纹的方法(二)塑件螺纹的结构方式及其应用(三)塑件成型螺纹的方法(四)塑件成型螺纹的设计(五)螺纹塑件脱模方法(六)塑件的攻螺纹设计(一)塑件获得螺纹的方法1.丝锥加工丝锥有手工和机用两种。通常加工直径为?2?52mm的粗牙标准内螺纹。攻螺纹是在制品的孔中进行，制品的孔可以是成孔或钻孔，孔径稍大于丝锥的根径，孔径和丝锥外径可通过手册查得，

40、两者关系可表示为由于是塑料，特别是热塑性塑料，具有较大的回弹性，这样，丝锥直径应比要求的螺纹直径大0.05mm。2.车削加工用螺纹车刀在车床上加工，能加工标准、矩形、梯形等内、外螺纹，在车床上更适合于加工大螺距、高精度的螺纹。车削加工外螺纹，由于塑料的塑性大，圆柱直径在规定的尺寸外的一定范围内，作少量放大，而后经尺寸缩小修整，直至达到要求。采用这种方法可减小螺纹表面粗糙度值，提高尺寸精度。3.螺纹圆板牙加工用螺纹圆板牙加工粗牙外螺纹，可加工螺纹的直径为?1?52mm。4.铣削加工用螺纹铣刀在铣床上铣削加工外螺纹，铣削加工外螺纹的圆柱直径，类似车削加工螺纹，作少量放大。5.成形螺纹塑料模塑制品，

41、利用模具中螺纹型芯或螺纹型环，一次成型获得内螺纹或外螺纹。6.螺纹嵌件金属螺纹零件置于模具型腔中，使之成为塑料模塑制品不可拆卸的组成部分。7.其他方法 利用超声波能将金属螺纹零件插入塑料制品的孔中，或用粘结剂粘结在制品的孔中，成为不可拆卸的螺纹联接或紧固零件。(一)塑件获得螺纹的方法(二)塑件螺纹的结构方式及其应用图1-23塑料制品使用的螺纹结构形式塑料制品上使用的螺纹结构形式有6种，如图1-23所示。下面仅介绍常用的4种螺纹。(二)塑件螺纹的结构方式及其应用(1)标准螺纹标准螺纹具有快速、易装等优点，广泛用于塑料制品的紧固和联接。(2)梯形螺纹梯形螺纹类似矩形螺纹，具有联接强度高的特点，但是

42、成型或车削加工梯形螺纹比矩形螺纹容易，适合联接强度要求高的塑料制品，如塑料离心泵泵壳内螺纹。(3)方形螺纹方形螺纹具有联接强度高的特点，适合于联接强度要求高的塑料制品，如塑料管件联接螺纹。(4)锯齿形螺纹锯齿形螺纹类似矩形螺纹的效果，沿螺纹轴线方向产生特别高的应力。图1-24螺纹型芯成型内螺纹(三)塑件成型螺纹的方法为使塑件上螺孔的螺纹直径不致崩裂或变形，应使螺孔始端有一深度为0.20.8mm的台阶孔，如图1-24所示。图1-25螺纹型环成型外螺纹(三)塑件成型螺纹的方法螺纹末端也不宜延长到与垂直底面相接处，通常留有不小于0.2mm的距离。塑件上的外螺纹始端也应下降0.2mm以上，末端应留有0

43、.2mm，如图1-25所示。螺纹的始端和末端均不应突然开始和结束，而应有过渡部分L。其部分的数值选择见表1-8。表1-8塑件螺纹上的始末部分尺寸(三)塑件成型螺纹的方法(四)塑件成型螺纹的设计图1-26成型外螺纹的不合理设计加工螺纹的方法很多，但塑料模塑制品成型螺纹的结构不同于其他方法加工的螺纹。图1-26所示则为不合理螺纹的设计。图中外螺纹头部和末端不应有倾斜边缘，原因在于外螺纹利用螺纹型环成型，倾斜边缘对应型环中倾斜突边。锐边是薄弱环节，而且影响了模具的寿命。正确的成型外螺纹设计应如图1-25所示。外螺纹末端有一凸台，凸台直径稍大于螺纹外径。正确的成型内螺纹设计应如图1-24所示。要使内螺

44、纹末端无螺纹，柱面直径应小于内螺纹内径。(五)螺纹塑件脱模方法图1-27螺纹模塑制品剥离取出如图1-27a所示，成型内螺纹模塑制品脱模、启模，制品随动模后退，脱件板顶推制品顶面，制品从螺纹型芯上强制剥离，完成脱模。图1-27螺纹模塑制品剥离取出如图1-27b所示，成型外螺纹模塑制品脱模、启模，制品随动模后退，抽出型芯，顶杆顶推制品底部，制品入外螺纹型环中强制剥离，完成脱模。(五)螺纹塑件脱模方法图1-28伸缩式螺纹型芯伸缩式型芯是一种新型独特的成型内螺纹或内凹的型芯形式，它是由部分型芯套、衬套和芯杆组成，它既是型芯又是脱模机构。图1-28a所示为其闭模状态，芯杆前移，型芯套张开。图1-28b为

45、型芯套和衬套分离，型芯套自由状态呈收缩形。启模，芯杆后退，模塑制品借助脱件板顶推制品脱模。(六)塑件的攻螺纹设计图1-29攻螺纹孔的结构形式图1-29a、b所示为攻螺纹孔的结构形式。孔口锥角为120，这样可避免丝锥碰碎孔口边缘。图1-29c所示为制品上用于沉头螺钉固定或边接的螺孔结构形式。孔口除锥角外，还增加螺钉凹台，凹台尺寸按螺钉图1-29攻螺纹孔的结构形式头尺寸设计。图1-29d所示为通孔攻螺纹的结构形式，通孔攻螺纹切屑从孔底排出，不通孔攻螺纹须不断取出丝锥排除切屑。五、嵌件模塑制品(一)金属嵌件的形式(二)嵌件与塑件的设计(三)塑件中嵌件的位置(四)嵌件周围塑料裂纹(五)热插嵌件(一)金

46、属嵌件的形式图1-30金属嵌件的形式a）内螺纹不通孔阴嵌件 b）内螺纹通孔阴嵌件 c）内螺纹带凹台不通孔阴嵌件d）内螺纹不通孔螺栓形阳嵌件 e）单端孔阳嵌件 f）双端孔阳嵌件 g）铆钉阳嵌件h）双线外螺纹阳嵌件 i）内螺纹不通孔双凸台阳嵌件 j）凹槽阳嵌件 k）板或嵌件 l）带孔拱形嵌件 m）杆形阳嵌件图1-30为金属嵌件的不同结构形式。(二)嵌件与塑件的设计1.嵌件的形状和表面应设计成适当的伏陷状2.嵌件在模具内要可靠定位3.使用支撑防止嵌件歪斜4.金属嵌件周围的塑料要有足够厚度1.嵌件的形状和表面应设计成适当的伏陷状(1)圆柱表面滚花交叉滚花的连接效果比直纹滚花好。如图1-31a所示。(2

47、)开槽可在圆柱表面开圆环槽，但周向易松动，如图1-31b所示。(3)切口和冲孔对于片条嵌件，可冲压切口或孔作伏陷物，如图1-31c所示。(4)压扁和弯折对于细的圆条嵌件，可局部压扁，也可折弯，如图1-31d所示。图1-31嵌件上的伏陷状1.嵌件的形状和表面应设计成适当的伏陷状2.嵌件在模具内要可靠定位图1-32圆柱螺钉嵌件在模内的定位方式嵌件要在动模的合模运动中不产生松动，在高压熔体冲压下不偏移、不漏料。图1-32所示的螺钉嵌件，模具上的圆柱孔与螺杆嵌件上轴段有H9f9配合的定位尺寸。图1-32a、b所示，若螺杆嵌件的轴线方向定位有偏差，熔料有溢入螺纹的可能。图1-32c所示，图上轴线方向有凸

48、肩定位，熔料不会溢入螺纹。图1-33螺母套嵌件在模内的定位方式a)不通孔螺母 b）通孔螺母 2.嵌件在模具内要可靠定位如图1-33a所示，螺母嵌件为不通孔，嵌件插入模具上的定位芯棒。若为通孔，这就要用可拆卸的螺钉芯棒，在模外旋入螺母嵌件，然后一起定位到模具上，如图1-33b所示。3.使用支撑防止嵌件歪斜图1-34对嵌件的支撑为防止柱状嵌件被高压熔体压歪，嵌件高度h不宜超过直径d 的二倍。必要时给以支撑，如图1-34所示。对面积较大的片状嵌件以及对全埋在塑件中的嵌件，如汽车方向盘，都要用支撑。4.金属嵌件周围的塑料要有足够厚度表1-9金属嵌件周围塑料层的最小壁厚(单位：mm)由于金属与塑料的线膨

49、胀系数等热性能差异较大，在冷却固化后嵌件周围的塑料有较大的残余应力，嵌件周围同时存在熔合缝，这样降低了制品的力学性能。因此，金属嵌件周围的塑料要有足够的厚度。表1-9所列为推荐值。(三)塑件中嵌件的位置图1-35嵌件底面离制品壁面的距离嵌件在模塑制品中的位置直接关系到制品外观、强度及使用性能等。因此，在设计嵌件模塑制品时必须考虑嵌件在制品中的合适位置。嵌件底面离制品壁面的距离，如图1-35所示。若嵌件底面紧挨制品壁面，型腔中熔体冷却凝固或固化产生收缩，将引起制品壁面波纹形缩痕，影响制品的外观。解决的方法是设计制品和嵌件时应考虑嵌件底部制品壁面最小厚度T，一般TD/6(嵌件外径)。(三)塑件中嵌

50、件的位置图1-36边缘、凸台和受力嵌件的设计在模塑制品边缘的嵌件，若嵌件离制品壁面很近，要考虑到嵌件外伸部分插入凸模定位孔中的位置。当孔壁离凸模表面距离太小时，会引起孔口附近模具边缘损坏。为避免这一缺陷，嵌件离制品壁面内侧的距离应大于0.5mm，如图1-36a所示。凸台中嵌件如图1-36b所示。此类嵌件应伸到凸台底部。嵌件底部为球头，以避免制品中局部应力集中。凸台还应增设加强肋。受力嵌件如图1-36c所示。制品中嵌件承受的应力超过塑料材料的强度，设计制品应考虑使嵌件受力而嵌件周围塑料不受力。金属板用螺钉紧固在塑料制品上，为使拧紧螺钉产生的压缩力直接作用在嵌件凸台上，金属板上孔径应小于嵌件凸台外