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2.5 嵌件、塑料螺紋等結(jié)構(gòu)設(shè)計,2.1 塑件設(shè)計原則,第2章 塑料制件的設(shè)計,2.2 尺寸精度與表面質(zhì)量,2.3 塑件形狀設(shè)計,2.4 塑件結(jié)構(gòu)設(shè)計,1,內(nèi)容簡介： 本章主要講述塑件形狀設(shè)計要求和設(shè)計實例；脫模斜度的確定；塑件壁厚的設(shè)計及壁厚均勻性；塑件的支承面、塑件上的孔、嵌件、文字、凸凹紋的設(shè)計；塑件結(jié)構(gòu)設(shè)計示例；塑件的尺寸精度和表面粗糙度的確定。,第2章 塑料制件的設(shè)計,2,塑件設(shè)計原則: ⑴滿足使用要求和外觀要求 ⑵針對不同物理性能揚長避短 ⑶便于成型加工 ⑷盡量簡化模具結(jié)構(gòu),,3,2.2.1 尺寸精度 2.2.2 尺寸精度的確定 2.2.3 表面質(zhì)量,,2.2 尺寸精度與表面質(zhì)量,,4,2.2.1 尺寸精度 1、塑件尺寸概念 塑件尺寸——塑件的總體尺寸。 2、塑料制品總體尺寸受限制的主要因素： *塑料的流動性 *成型設(shè)備的能力,,2.2 尺寸精度與表面質(zhì)量,5,2.2 尺寸精度與表面質(zhì)量,,影響塑件尺寸精度的因素： 1、模具制造的精度，約為1/3。 2、成型時工藝條件的變化，約為1/3。 3、模具磨損及收縮率的波動。 具體來說，對于小尺寸制品，模具制造誤差對尺寸精度影響最大；而大尺寸制品則收縮波動為主要。,,6,2.2.2 尺寸精度的確定 表3—2是模塑件尺寸公差國家標準（GB/T 14486－1993），表3—3是常用塑料材料的公差等級選用。 將表3—2和表3—3結(jié)合起來使用，先查表3—3，根據(jù)模塑件的材料品種及用要求選定塑件的尺寸精度等級，再從表3—2中查取塑件尺寸公差。然后根據(jù)需要進行上、下偏差分配。如基孔制的孔可取表中數(shù)值冠以(+)號，如基軸制的軸可取表中數(shù)值冠以(-)號，其余情況則根據(jù)材料特性和配合性質(zhì)進行分配。,,2.2 尺寸精度與表面質(zhì)量,7,2.2.3 表面質(zhì)量 1、塑件制品的表面質(zhì)量要求: ①表面粗糙度要求。 ②表面光澤性、色彩均勻性要求。 ③云紋、冷疤、表面縮陷程度要求。 ④熔結(jié)痕、毛刺、拼接縫及推桿痕跡等缺陷的要求。,,2.2 尺寸精度與表面質(zhì)量,8,2.2 尺寸精度與表面質(zhì)量,2.2.3 表面質(zhì)量 2、模具表面粗糙度要求 ①一般，型腔表面粗糙度要求達0.2-0.4mm，模具表面粗糙度要比塑件的要求低1～2級。 ②透明制品型腔和型芯粗糙度一致。 ③非透明制品的隱蔽面可取較大粗糙度，即型芯表面相對型腔表面略為粗糙。,,9,設(shè)計塑件的內(nèi)外表面形狀要盡量避免側(cè)凹結(jié)構(gòu)，以避免模具采用側(cè)向分型和側(cè)向抽芯機構(gòu)，否則因設(shè)置這些機構(gòu)而使模具結(jié)構(gòu)復雜.不但模具的制造成本提高，而且還會在塑件上留下分型面線痕，增加了去除飛邊的后加工的困難。 以成型側(cè)孔和凸凹結(jié)構(gòu)為例。比較兩種方案，從而選擇優(yōu)良的設(shè)計方案。,2.3.1 側(cè)凹與側(cè)凸,2.3 塑件形狀設(shè)計,10,圖2-1a所示塑件在取出模具前，必須先由抽芯機構(gòu)抽出側(cè)型芯，然后才能，取出模具結(jié)構(gòu)復雜。 圖2-1b側(cè)孔形式，無需側(cè)向型芯，模具結(jié)構(gòu)簡單。,圖2-2a所示塑件的內(nèi)側(cè)有凸起，需采用由側(cè)向抽芯機構(gòu)驅(qū)動的組合式型芯，模具制造困難。 圖2-2b避免了組合式型芯，模具結(jié)構(gòu)簡單。,圖2-1具有側(cè)孔的塑件,圖2-2塑件內(nèi)側(cè)表面形狀改進,a,a,b,b,2.3 塑件形狀設(shè)計,11,圖2-3、2-4的圖a形式需要側(cè)抽芯，圖b形式不需側(cè)型芯。,a,a,b,b,圖2-3取消塑件上不必要的側(cè)凹結(jié)構(gòu),圖2-4無需采用側(cè)向抽芯結(jié)構(gòu)成型的孔結(jié)構(gòu),2.3 形狀和結(jié)構(gòu)設(shè)計,12,13,當塑件的內(nèi)外側(cè)凹陷較淺，同時成型塑件的塑料為聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛這類仍帶有足夠彈性的塑料時，模具可采取強制脫模。 為使強制脫模時的脫模阻力不要過大引起塑件損壞和變形，塑件側(cè)凹深度必須在要求的合理范圍內(nèi)，見圖2—5下面的說明(公式)，同時還要重視將凹凸起伏處設(shè)計為圓角或斜面過渡結(jié)構(gòu)。,2.3 形狀和結(jié)構(gòu)設(shè)計,2.3.2 強制脫模,14,圖2—5 可強制脫模的淺側(cè)凹結(jié)構(gòu),a)(A-B)×100%/B≤5%,b) (A-B)×100%/C≤5%,2.3 塑件形狀設(shè)計,,15,,2.4 塑件結(jié)構(gòu)設(shè)計,2.4.1 脫模斜度設(shè)計 2.4.2 塑件壁厚設(shè)計 2.4.3 設(shè)置加強筋 2.4.4 增加剛性減少變形的其他措施 2.4.5 塑件支承面的設(shè)計 2.4.6 塑件圓角的設(shè)計 2.4.7 塑件孔的設(shè)計 2.4.8 采用型芯拼合復雜型孔,16,2.4.1 脫模斜度,為便于塑件從模腔中脫出，在平行于脫模方向的塑件表面上，必須設(shè)有一定的斜度，此斜度稱為脫模斜度。 斜度留取方向，對于塑件內(nèi)表面是以小端為基準(即保證徑向基本尺寸)，斜度向擴大方向取，塑件外表面則應(yīng)以大端為基準(保證徑向基本尺寸)，斜度向縮小方向取，如圖2-6所示。,,17,圖2—6 塑件上斜度留取方向,18,設(shè)計塑件時如果未注明斜度，模具設(shè)計時 必須考慮脫模斜度。模具上脫模斜度留取方向是： 型芯是以小端為基準，向擴大方向取。 型腔是以大端為基準，向縮小方向取。 這樣規(guī)定斜度方向有利于型芯和型腔徑向尺寸修整。斜度大小應(yīng)在塑件徑向尺寸公差范圍內(nèi)選取。當塑件尺寸精度與脫模斜度無關(guān)時，應(yīng)盡量地選取較大的脫模斜度。當塑件尺寸精度要求嚴格時，可以在其尺寸公差范圍內(nèi)確定較為適當?shù)拿撃Ｐ倍取?塑件內(nèi)表面的脫模斜度應(yīng)大于其外表面的脫模斜度。,19,開模脫出塑件時，希望塑件留在有脫模裝置 的模具一側(cè)。要求塑件留在型芯上，則該塑件 內(nèi)表面脫模斜度應(yīng)比其外表面小。反之，若要 求塑件留在型腔內(nèi)，則其外表面的脫模斜度應(yīng)小于其內(nèi)表面的脫模斜度。 塑件上脫模斜度可以用線性尺寸、角度、比例等三種方式來標注,如圖2-7所示。 脫模斜度的推薦值可供設(shè)計塑件時參考。,20,圖2—7 脫模斜度的標注,返回,21,2.4.2 壁厚及壁厚均勻性,在滿足工作要求和工藝要求的前提下，塑件壁厚設(shè)計應(yīng)遵循如下兩項基本原則： 盡量減小壁厚；減小壁厚不僅可以節(jié)約材料，節(jié)約能源，也可以縮短成型周期，也有利于獲得質(zhì)量較優(yōu)的塑件。塑件允許的最小壁厚與塑料品種和塑件尺寸有關(guān)。 盡可能保持壁厚均勻。,22,塑件壁厚不均勻時，成型中各部分所需冷卻時間不同，收縮率也不同，容易造成塑件的內(nèi)應(yīng)力和翹曲變形，因此設(shè)計塑件時應(yīng)盡可能減小各部分的壁厚差別，一般情況下應(yīng)使壁厚差別保持在30％以內(nèi)。 對于由于塑件結(jié)構(gòu)所造成的壁厚差別過大情況，可采取如下兩種方法減小壁厚差： (1)可將塑件過厚部分挖空，如圖2-8所示。 (2)可將塑件分解，即將一個塑件設(shè)計為兩個塑件，在不得已時采用這種方法。,23,返回,圖2—8 挖空塑件過厚部分使壁厚均勻,24,此外，必須指出壁厚與流程有著密切關(guān)系。所謂流程是指熔體從澆口流向型腔各部分的距離。實驗證明，在一定條件下，流程與制品壁厚成直線關(guān)系。制品壁厚愈厚，所容許的流程愈長；反之，制品壁厚愈薄，所容許的流程愈短。 如果不能滿足要求，則需增大壁厚或增設(shè)澆口及改變澆口位置，以滿足模塑要求。,25,制件最小壁厚與流程之間關(guān)系：,,返回,26,2.4.3 設(shè)置加強筋,塑件上增設(shè)加強筋是為了在不增加塑件壁厚的情況下增加塑件的剛性，防止塑件變形。 對加強筋設(shè)計的基本要求是 1)筋條方向應(yīng)不妨礙脫模，筋本身應(yīng)帶有大于塑件主體部分的脫模斜度，筋的設(shè)置不應(yīng)使塑件壁厚不均勻性明顯增加。圖2-9 2)塑件上筋條方向也不應(yīng)妨礙塑料充模時的流動和塑料收縮。圖2-10,27,圖中2-9(a)的設(shè)計方案較好，而2-9(b)所示方案會使筋底與塑件主體連接部位壁厚增加過多，因而不可取。 返回,圖2—9 加強筋尺寸,28,圖2-10是對同一塑件端部筋條設(shè)計的兩種方案比較，方案(a)較好，方案(b)不可取，因為方案(b)中的筋條妨礙了塑料收縮，會造成塑件內(nèi)應(yīng)力并引起塑件翹曲，固中箭頭所示方向為塑料收縮方向。 返回,圖2—10 筋的方向應(yīng)不妨礙塑料收縮,29,2.4.4 增加剛性減少變形的其他措施,除加強筋外，針對塑件結(jié)構(gòu)特點，還可采取其它增加塑件剛度的方法，如盒蓋、罩殼、容器等塑件，可采用拱形增加剛度，如圖2-11所示。對于表面較大的塑件，可采用拱形、彎折形或波紋形壁面增加剛度，如圖2-12所示。 薄壁容器上口邊緣可采用各種彎邊，不僅使邊緣剛度增加，也增加了塑件的美感，如圖2-13所示。,30,圖2—11 盒蓋、容器等塑件采用拱形設(shè)計,返回,31,圖2—12 大表面容器、罩殼增加剛度的設(shè)計,返回,32,圖2—13 容器邊緣采用彎邊增加剛度,返回,33,2.4.5 塑件的支承面,當采用塑件的整個底平面作為支承面時，應(yīng)將塑件底面設(shè)計成凹形或設(shè)置加強筋，這樣不僅可提高塑件的基面效果，而且還可以延長塑件的使用壽命，如圖2-14（b）、（c）所示，支承面設(shè)置加強筋的，筋的端部應(yīng)低于支承面約0.5毫米左右，如圖2-15。,34,圖2—14 塑件的支承面,返回,圖2—15 支承面上加強筋的設(shè)計,35,2.4.6 塑件圓角的設(shè)計,為了使熔料易于流動和避免應(yīng)力集中，應(yīng)在轉(zhuǎn)角處加設(shè)圓角R。圖2-16表示R/A與應(yīng)力集中之間的關(guān)系。 在給塑件內(nèi)外表面的拐角處設(shè)計圓角時，應(yīng)象圖2-17所示那樣確定內(nèi)外圓角半徑，以保證塑件壁厚均勻一致。,36,圖2—16 RT與應(yīng)力集中的關(guān)系,返回,37,圖2—17 圓角R,返回,38,2.4.7 塑件上的孔,1.相鄰兩孔之間和孔與邊緣之間的距離，通常應(yīng)等于或大于孔的直徑，如圖2-17所示 。 2.通孔可用一端固定的單一成型桿圖2-18(a)或各端分別固定的對頭成型桿圖2-18(b)來成型；固定用孔因承受較大負荷，可設(shè)計周邊增厚來加強，如圖2-19所示 。 3.盲孔則用一端支承的成型桿來成型，但在成型過程中，由于物料流動產(chǎn)生的不平衡壓力，容易使成型芯折斷或彎曲，所以，盲孔的深度(即成型桿的成型長度)取決于孔的直徑。對于注射和壓注成型，孔深不得大于孔徑的４倍；對于壓縮成型，平行與施壓方向的孔深度為孔徑的２倍。,39,圖2—17 塑件上的孔距設(shè)計,返回,40,返回,返回,圖2—18 通孔的成型,41,圖2-19 孔邊增厚加強,a),b),返回,42,圖2—20 細長型芯的支撐,對于細長型芯,為防止其彎曲變形，在不影響塑件的條件下，可在塑件的下方設(shè)支承柱來支撐。如圖2-20所示。,返回,43,圖2-21 用拼合型芯成型復雜孔,2.4.8 采用型芯拼合復雜型孔,返回,44,2.5.1 帶嵌件塑件設(shè)計,2.5.3 塑料齒輪的設(shè)計,2.5 嵌件、螺紋等結(jié)構(gòu)設(shè)計,2.5.2 模塑螺紋的結(jié)構(gòu)設(shè)計,2.5.4 塑料鉸鏈的設(shè)計,2.5.5 標記、符號、圖案、文字,45,,2.5.1 帶嵌件塑件的設(shè)計,1、塑件中鑲?cè)肭都哪康模?增加局部強度、硬度、耐磨、導磁、導電性能，加強塑件尺寸精度和形狀的穩(wěn)定性，起裝飾作用等。 2、金屬嵌件的種類和形式： 為了在塑件內(nèi)牢固嵌定而不致被拔脫，其表面必須加工成溝槽或滾花，或制成多種特殊形狀。圖2-22中所示就是幾種金屬嵌件的例子。 3、嵌件結(jié)構(gòu)有柱狀、針桿狀、片狀和框架等如圖2-23所示。,46,返回,圖2-22 嵌件示例,47,圖2-23 嵌件的結(jié)構(gòu)形式,返回,48,金屬嵌件設(shè)計的基本原則如下： 1．金屬嵌件嵌入部分的周邊應(yīng)有倒角，以減少周圍塑料冷卻時產(chǎn)生的應(yīng)力集中； 2．嵌件設(shè)在塑件上的凸起部位時，嵌入深度應(yīng)大于凸起部位的高度，以保證塑件的機械強度； 3．內(nèi)、外螺紋嵌件的高度應(yīng)低于型腔的成型高度0.05毫米，以免壓壞嵌件和模腔； 4．外螺紋嵌件應(yīng)在無螺紋部分與模具配合，否則熔融物料滲入螺紋部分． ５.嵌件在模內(nèi)的固定部分應(yīng)采用三級精度間隙配合，以保證定位準確，防止溢料； 6．嵌件高度不應(yīng)超過其直徑的兩倍，高度應(yīng)有公差，如圖2-24。,49,返回,圖2-24 嵌件的高度h=2d,50,,1、塑件上螺紋成型可用以下三種成型方法 ①模具成型 ②機械加工制作 ③在塑件內(nèi)部鑲嵌金屬螺紋構(gòu)件。 2、模塑螺紋的性能特點： ①模塑螺紋強度較差，一般宜設(shè)計為粗牙螺紋。 ②模塑螺紋的精度不高，一般低于GB3級。,2.5.2 模塑螺紋的特點,51,由模具的螺紋成型機構(gòu)對應(yīng)獲得三種結(jié)構(gòu)型式的模塑螺紋。它們是整圓型螺紋、對拼型螺紋和間斷型螺紋。 整圓螺紋是由完整的螺紋型腔或螺紋型腔或螺紋型芯成型出來，螺紋表面光滑無痕，塑件脫離模具時，模具螺紋成型零件需做旋轉(zhuǎn)脫離動作； 對拼螺紋是由兩瓣螺紋型成型的，塑件表面在兩瓣型腔拼合初呈現(xiàn)出一道線痕（分型線），兩瓣型腔分離塑件即可脫出模具； 間斷螺紋為螺紋在周向上斷離為幾截，有斷為兩截、三截、四截等。內(nèi)螺紋斷為兩截時，用內(nèi)側(cè)抽芯機構(gòu)可快速完成塑件脫模動作。 將外螺紋斷為若干截的目的主要是為了減少螺紋副間的結(jié)合面，提高旋合性。,52,模塑螺紋起止端不能設(shè)計退刀槽，也不宜用過渡錐面結(jié)構(gòu)。這一點與金屬螺紋件的要求不同。模塑螺紋起止端應(yīng)設(shè)計為圓臺即圓柱結(jié)構(gòu)，以提高該處螺紋強度并使得模具結(jié)構(gòu)簡單 。,53,,2.5.3 塑料齒輪的設(shè)計,設(shè)計時應(yīng)避免模塑、裝配和使用塑料齒輪時產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力或應(yīng)力集中；避免收縮不均而變形。為此，塑料輪要盡量避免截面突變，應(yīng)以較大圓弧進行轉(zhuǎn)角過渡，宜采用過渡配合和用非圓孔（見下圖）連接，不應(yīng)采用過盈配合和鍵連接。,返回,54,,2.5.4 塑料鉸鏈設(shè)計,對于聚乙烯、聚丙烯等軟性帶蓋容器，可以將蓋子和容器注射成型為一個整體，其間用鉸鏈結(jié)構(gòu)連接。 圖2-25是鉸鏈的截面形式。由圖可知，鉸鏈部位塑件壁厚減薄，且減薄處以圓弧過渡，蓋子與容器合攏打開時這段薄片彎曲轉(zhuǎn)動。,55,圖2-25 常見塑料鉸鏈,返回,56,,2.5.5 標記、符號、圖案、文字,塑件上文字圖案以在塑件上凸起為好，一是美觀，二是模具容易制造，但凸起的文字圖案容易磨損。 文字圖案等凹入塑件表面，雖不易磨損，但不僅不美觀，模具也難以加工制造，因為成型凹下的文字圖案，模具上的文字圖案必須凸起，很難加工出來。 解決的方法是仍使這些文字圖案在塑件上凸起，但塑件帶文字圖案的部位應(yīng)低于塑件主體表面。模具上成型文字圖案的部分加工成鑲件，鑲?cè)肽Ｇ恢黧w，使其高出型腔主體表面，如圖2-26所示。,57,圖2-26 塑件上的文字圖案和相應(yīng)的成型模具,注意：文字圖案的高度一般為0.2～0.5mm，線條寬度0.3～0.8mm。,58,塑料旋扭，瓶蓋、手柄等，都應(yīng)在柱面周圍設(shè)計出凸凹紋以增加手旋動時的摩擦力。常采用的凸凹紋可為密集的細紋，形如滾花，也可采用比較稀疏的粗紋。 細凸凹紋不能采用菱形，菱形凸凹紋成型后無法直接頂出。,59,60,END,61,