1、第二章 塑料制品的结构设计本章重点:1.塑料制品结构设计的主要原则及主要参数 2.影响塑料制品尺寸精度的因素 3.塑料制品的结构与模具结构设计的关系第二章 塑料制品的结构设计总体原则：总体原则：在满足使用要求的前提下，制品结构要符合注塑成型工艺、外观要人性化。（模具结构简单，制造方便）塑件的工艺性塑件的工艺性是塑件对成型加工的适应性.塑件工艺性设计包括工艺性设计包括 :塑料材料选择塑料材料选择、尺寸精度尺寸精度和表面粗糙度表面粗糙度、塑件结构塑件结构.塑件工艺性设计的特点工艺性设计的特点：应当满足使用性能使用性能和成形工艺成形工艺的要求，力求做到 结构合理结构合理、造型美观造型美观、便于制造便
2、于制造。一、塑件材料的选择:塑料的选材包括：选定塑料基体聚合物（树脂）种类、塑料 具体牌号、添加剂种类与用量等。塑料原料选择方法：使用环境(不同的温度、湿度及介质条件、不同的受力类型选择不同的塑料);按用途进行分类（按应用领域、功能）。二、塑料制品的结构设计塑件的形状：1.塑件上要尽量减少侧孔、侧凸和侧凹；1.塑件上要尽量减少侧孔、侧凸和侧凹；图1a所示塑件在取出模具前，必须先由抽芯机构抽出侧型芯，然后才能，取出模具结构复杂。图1b侧孔形式，无需侧向型芯，模具结构简单图2a所示塑件的内侧有凸起，需采用由侧向抽芯机构驱动的组合式型芯，模具制造困难。图2b避免了组合式型芯，模具结构简单。图1.具有
3、侧孔的塑件图2.塑件内侧表面形状改进abab1.塑件上要尽量减少侧孔、侧凸和侧凹；图3、4的图a形式需要侧抽芯，图b形式不需侧型芯。图3.取消塑件上不必要的侧凹结构图4.无需采用侧向抽芯结构成型的孔结构二、塑料制品的结构设计2.塑件必须有一个有利于保证其外观质量的结构；二、塑料制品的结构设计主要：脱模斜度、壁厚、加强筋、圆角、孔、支撑面、装饰标志、嵌件、分型面、强制脱模等。1.脱模斜度：减小开模力和脱模力。当塑件成型后因塑料收缩而包紧型芯，若塑件外形较复杂时，塑件的多个面与型芯紧贴，从而脱模阻力较大。为防止脱模时塑件的表面被檫伤和推顶变形，为防止脱模时塑件的表面被檫伤和推顶变形，需设脱模斜度。
4、一般来说，塑件高度在25mm25mm以下者可不考虑脱模斜度。但是，如果塑件结构复杂，即使脱模高度仅几毫米，也必须认真设计脱模斜度。1.脱模斜度：减小开模力和脱模力。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，在模具上称为。大小：取决制品壁厚、收缩率、形状和部位。30-130 考虑留模：内外表面斜度应不同。脱模斜度A设计原则：.热塑性塑料件脱模斜度取0.5-1.5。热固性酚醛压塑件取0.5-1.0。.塑件内孔的脱模斜度以小端为准，符合图样要求，斜度由扩大方向得到；外形以大端为准，符合图样要求，斜度由缩小方向得到。.塑料收缩率大，塑件壁厚大则脱模斜度取大些。.
5、对塑件高度或深度较大的尺寸，应取较小的脱模斜度。A和塑件的高度相关；h=(0,50)mm A=1/301/35h=50,100mm A=1/351/60h100mm A=1/60(5).动模侧的A 4t3t0.6t1.01.01.0tt4.圆角：作用:避免产生应力集中。提高了塑件强度。利于塑料的充模流动。塑件对应模具型腔部位设计成圆角，可以使模具在淬火和使用时不致因应力集中而开裂，提高模具的坚固性。圆角可避免应力集中，提高制件强度；圆角可有利于充模和脱模。4.圆角：大小：外圆角：R=1.5t;内圆角：r=0.5t4.圆角：5.孔：塑件的孔三种成型加工方法：直接模塑出来；模塑成盲孔再钻通孔；塑件
6、成型后再钻孔。当通孔孔径1.5mm，由于型芯易弯曲折断，不适于模塑成型。肓孔的深度：h h（3 35 5）d d d d1.5mm1.5mm时，时，h h 3d 3d 通孔:成型通孔时型芯的这三种结构形式，是根据通孔大小和深度的具体情况从而满足型芯足够的抗弯能力的需要出发而设计。如图.图.通孔的成型方法通孔：成型方法：1、通孔：通孔:通孔:Dd 盲孔：盲孔：盲孔只能用一端固定的型芯来成型。为避免型芯弯曲，对于注射和压注成型，孔深不得大于孔径的倍；对于压缩成型，平行与施压方向的孔深度为孔径的倍 5.孔：形状：1、简单容易成型（防止侧向抽芯发生 P245）2、紧固孔、收力孔应以凸台加强（P243）
7、尺寸：注意孔径与孔间距、孔边距、孔深的关系 P242孔：形状：1、简单容易成型（防止侧向抽芯发生）图用拼合型芯成型复杂孔孔：形状：2、紧固孔、收力孔应以凸台加强（P243）3、侧向固定孔形式：a、c正确，b不正确孔：形状：注意孔径与孔间距、孔边距、孔深的关系孔：成型方法：、异形孔：孔：成型方法：、强制脱模孔：PE，PP可强制脱模，强制脱模量一般不超过型芯的最大截面积5%。当塑件的内外侧凹陷较浅，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。为使强制脱模时的脱模阻力不要过大引起塑件损坏和变形，塑件侧凹深度必须在要求的合理范围内，见图6下面的说明(公式)
8、，同时还要重视将凹凸起伏处设计为圆角或斜面过渡结构图6 可强制脱模的浅侧凹结构a)(A-B)100%/B5%b)(A-B)100%/C5%ab6.支撑面：不宜采用整个底面做支撑面。（原因：制品稍微变形就不平整）应该采用：边框或底脚（三点、四点支撑）。7.塑件的角撑:角撑 塑件上边角的支撑部分T制品壁厚DTC2TA0.8TB2A8.塑件上的螺纹:1.塑件中的螺纹可用模塑方法模塑方法成型出来，或切削方法切削方法获得。经常拆装或受力大的螺纹，要采用金属螺纹嵌件金属螺纹嵌件来成型。2.不常拆卸的、d=2.5d=2.56mm6mm采用自攻螺纹;3.螺纹始端和末端应有圆台,螺牙始末端应用过渡台阶。（原因:
9、塑料螺纹强的强度差,最外圈容易变形或崩裂.）塑件上螺纹成型可用以下 三种成型方法:模具成型 机械加工制作 在塑件内部镶嵌金属 螺纹构件。模塑螺纹的性能特点：模塑螺纹强度较差，一般宜设计为粗牙螺纹。模塑螺纹的精度不高，一般低于GB3级。自攻螺钉对应的塑料件孔径:自攻螺钉对应的塑料件孔径自攻螺钉自攻螺钉规格规格ST2.9ST2.9ST3.5ST3.5ST4.2ST4.2ST4.8ST4.8ST5.5ST5.5ST6.3ST6.3塑料件孔塑料件孔径径2.32.32.82.83.63.64.14.14.84.85.85.8塑件上的螺纹:由模具的注塑成型螺纹时对应两种结构型式的模塑螺纹:它们是整圆型螺纹
10、、对拼型螺纹。整圆螺纹是由完整的螺纹型腔或螺纹型腔或螺纹型芯成型出来，螺纹表面光滑无痕，塑件脱离模具时，模具螺纹成型零件需做旋转脱离动作；对拼螺纹是由两瓣螺纹型成型的，塑件表面在两瓣型腔拼合初呈现出一道线痕（分型线），两瓣型腔分离塑件即可脱出模具；塑件上的螺纹:abc 模塑螺纹起止端不能设计退刀槽，也不宜用过渡锥面结构。这一点与金属螺纹件的要求不同。模塑螺纹起止端应设计为圆台即圆柱结构，以提高该处螺纹强度.9.装饰标志：凸字；凹字；凹坑凸字。标志、花纹（凸起，方便加工）塑胶件的表面处理序号种类工艺实质表面效果注意事项1塑胶原生光面模具型腔表面抛光 塑胶表面光滑，光亮。模具表面尺寸精度越高，表面
11、光洁度越高，零件的光泽越均匀。2塑胶原生纹面对模具表面抛光的基础上再饰纹 塑胶表面呈现微小的纹理，同时表面有不同的光泽状态。蚀纹板分为光纹，半光纹，亚光纹；粗纹一般不与喷油联用；蚀纹板越细越不耐刮花；亚光纹易刮花。3塑胶表面喷油 对塑胶表面进行喷涂处理 能得到不同的颜色，不同的光泽状态，不同的手感，不同的耐磨程度的表面。喷漆有亮光效果和亚光效果，喷漆能明显提高塑料件表面的外观档次，但是，成本也随之增加很多。4塑胶表面丝印，移印 对塑胶零件表面局部印刷 能印字、图案，能有不同的颜色状态。其效果主要取决于油墨及颜色；5塑胶表面真空镀 真空镀 能有不同的颜色，不同的光泽状态，能制作半透的灯镜或灯板。
12、光泽性取决于塑胶的原生状态；颜色取决于真空镀本身；真空镀的产品不耐磨，一般要在真空镀后喷UV提高耐磨性。6塑胶表面电镀塑胶电镀 能有不同的颜色，不同的光泽，但不能制作半透的。光泽性取决于塑胶的原生状态；颜色取决于电镀本身；电镀产品本身耐磨性好；有些塑胶原料不能电镀10.嵌件：塑件中镶入嵌件的目的塑件中镶入嵌件的目的：增加局部强度、硬度、耐磨、导磁、导电性能，加强塑件尺寸精度和形状的稳定性，起装饰作用等。嵌件结构有柱状、针杆状、片状和框架等如图所示。图.嵌件的结构形式10.嵌件设计的要点嵌件设计的要点：、嵌件周围的塑料层厚度不宜太簿，否则易开裂。具体：嵌件：、嵌件与制品应可靠联接。防止嵌件在塑件
13、中转动或被抽离。防止嵌件在塑件中转动或被抽离。柱状嵌件可在外形滚直纹并切出沟槽，或在外表面滚菱形花纹。针杆状嵌件可切口或冲孔。嵌件：、嵌件与制品应可靠联接。、嵌件与模具应装配可靠。保证嵌件安装准确并具有良好的稳定性保证嵌件安装准确并具有良好的稳定性。模具的定位孔、定位杆或定位槽与嵌件之间采用间隙配合，配合长度应足够使嵌件抵抗物料的冲击。下图分别所示螺杆嵌件和螺母嵌件的定位安装方法。、嵌件与模具应装配可靠。11.塑料铰链设计 对于聚乙烯、聚丙烯等软性带盖容器，可以将盖子和容器注射成型为一个整体，其间用铰链结构连接。图是铰链的截面形式。由图可知，铰链部位塑件壁厚减薄，且减薄处以圆弧过渡，盖子与容器
14、合拢打开时这段薄片弯曲转动。R 0.7 50.250.10.40.2R 0.7 5R 0.7 5R 0.2 50.25abcd图图常见塑料铰链常见塑料铰链 其它注意事项：1、长宽比大于5：1，且顶出较少的制品：为防止变形，往往注塑压力较大，此时脱模角应大于82、通孔的“抱紧”力较大，脱模角应该增大。3、分型面“错型”的防止：或者：增加“唇边”特征。4、利用动、定模“对插”成型制品侧壁孔：4、利用动、定模“对插”成型制品侧壁孔：5、自攻螺丝孔结构：不合理的结构：5、自攻螺丝孔结构：合理的结构：6、卡扣的结构设计：.卡扣+通孔结构：6、卡扣的结构设计：.卡扣+通孔模具结构：6、卡扣的结构设计：.卡
15、扣+不通孔（内侧抽芯）结构：具体要求：1.在制品内表面设0.05-0.1mm的凸台，以保证斜顶 杆能顺利移动。2.在斜顶杆横向移动方向上的其它结构（筋、柱等），相距至少在16mm以上。7、防止制品变形的措施：.凹槽：7、防止制品变形的措施：.大平面：壁厚不均匀：翘曲变形.盒形件：8、与分型面平行的长孔的设计方法：8、与分型面平行的长孔的设计方法：8、与分型面平行的长孔的设计方法：9.避免使用双台阶圆柱:10.塑料螺纹和塑料齿轮：P247-251.塑料螺纹：直接成型 自攻螺丝连接（先成型出带底孔的圆柱）切削加工.塑料齿轮：注意结构区别于金属齿轮（主要壁厚要均匀）10.塑料螺纹和塑料齿轮：塑料螺纹
16、：塑料齿轮的设计 设计时应避免模塑、装配和使用塑料齿轮时产生内应力或应力集中；避免收缩不均而变形。为此，塑料轮要尽量避免截面突变，应以较大圆弧进行转角过渡，宜采用过渡配合和用非圆孔（见图）连接，不应采用过盈配合和键连接。11.塑胶零件常须解决的问题:2 2）塑胶零件的间隙取值：）塑胶零件的间隙取值：零件间直接装配，相互间无运动一般取零件间直接装配，相互间无运动一般取0.1mm0.1mm；止口一般取；止口一般取0.15mm0.15mm；零件间不需接触的最小间隙为零件间不需接触的最小间隙为0.3mm0.3mm，一般取，一般取0.5mm0.5mm。3 3）塑胶零件止口的常见形式及间隙取法如图）塑胶零
17、件止口的常见形式及间隙取法如图2 2所示。所示。图2 塑胶零件止口的常见形式及间隙取法 1 1）过渡处理问题：）过渡处理问题：塑胶零件的精度一般不高，在相邻零件之间，同一零件的不同表面之间须有过渡处理。塑胶零件的精度一般不高，在相邻零件之间，同一零件的不同表面之间须有过渡处理。同一零件的不同表面之间一般用小槽过渡，不同零件之间可用小槽，高低错面处理，如图同一零件的不同表面之间一般用小槽过渡，不同零件之间可用小槽，高低错面处理，如图1 1所示所示图1 表面过度处理三、塑料制品的精度：1.塑料的成型收缩率:制品从热模具中取出后,由于热胀冷缩的特性,使尺寸发生变化,称塑料的成型收缩性。.塑料的收缩率
18、:Lm-常温下模腔的尺寸Ls-常温下制品的尺寸 Lm=Ls（1+S）常用塑料收缩率在：0.5%4%100%)/(.影响塑料收缩率波动的因素:1)塑料的组成和结构：2)制品尺寸：壁厚、表面形状、筋的形状等。3)嵌件的数量和结构:4)模具设计：冷却方案、流道和浇口的几何形状和尺寸、浇口的数量和位置等。5)成型工艺条件：压力、温度、成型时间等。塑料收缩率选用原则:1)收缩率范围小的塑料,取平均值;2)收缩率范围大的塑料,如:聚乙烯:LDPE:1.55.0%HDPE:2.05.0%可按壁厚确定:壁厚：取上限；壁薄：取下限；3)用成型工艺参数,可对制品的收缩率进行调节:注射压力越高-收缩率越小 注射温度
19、越高-收缩率越大 注射时间越短-收缩率越大三、塑料制品的精度：2.影响因素：塑料制品的精度：3.精度等级：GB T14486-93（区别与金属件）3.精度等级：GB T14486-93（区别与金属件）3.精度等级：GB T14486-93（区别与金属件）塑料制品的精度：3.精度等级：GB T14486-93（区别与金属件）四、塑件的表面质量:表面粗糙度、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、毛刺等思考题:1.塑件结构设计的原则?2.影响塑件尺寸精度的原则？3.脱模斜度的选择规则？4.壁厚对塑件的影响？5.加强筋的结构？6.塑件上孔的结构设计应该注意哪些问题?7.为什么塑件要设计成圆角的形式？7.塑件上螺纹的形式与设计原则?
