塑料零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總結(jié)

摘要 隨著公司的不斷發(fā)展和產(chǎn)品的增加，為了造型的需要產(chǎn)品結(jié)構(gòu)件中塑料零件用的越來(lái)越多。那么在具體設(shè)計(jì)塑料零件的結(jié)構(gòu)時(shí)需要考慮哪些方面的問(wèn)題?怎樣合理地設(shè)計(jì)塑料零件的結(jié)構(gòu)？如何選擇塑料零件的材料？壁厚選擇多少合適？等等。本文對(duì)這些具體問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)的總結(jié)。希望對(duì)大家在今后的設(shè)計(jì)中有所幫助并希望大家一起來(lái)補(bǔ)充完善。 關(guān)鍵詞 塑料零件、壁厚、脫模斜度、加強(qiáng)筋、材料選擇 1、零件的形狀應(yīng)盡量簡(jiǎn)單、合理、便于成型 1.1 在保證使用要求前提下，力求簡(jiǎn)單、便于脫模，盡量避免或減少抽芯機(jī)構(gòu)，如采用下圖例中(b)的結(jié)構(gòu)，不僅可大大簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，便于成型，且能提高生產(chǎn)效率。 1.2 利用轉(zhuǎn)換區(qū)的方法來(lái)防止突然的遞變。 1.3 利用肋及浮凸物和鑄空法使設(shè)計(jì)更合理。 1.4 轉(zhuǎn)角處用圓弧過(guò)渡。1.5 盡量讓浮凸物與外壁或肋相連。1.6 如果肋本身即與外壁間隔相當(dāng)遠(yuǎn)，則最好加上角板。 2、零件的壁厚確定應(yīng)合理塑料零件的壁厚取決于塑件的使用要求，太薄會(huì)造成制品的強(qiáng)度和剛度不足，受力后容易產(chǎn)生翹曲變形 ，成型時(shí)流動(dòng)阻力大 ，大型復(fù)雜的零件就難以充滿(mǎn)型腔。反之，壁厚過(guò)大，不但浪費(fèi)材料，而且加長(zhǎng)成型周期，降低生產(chǎn)率，還容易產(chǎn)生氣泡、縮孔、翹曲等疵病。因此制件設(shè)計(jì)時(shí)確定零件壁厚應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 2.1 在滿(mǎn)足使用要求的前提下，盡量減小壁厚； 2.2 零件的各部位壁厚盡量均勻，以減小內(nèi)應(yīng)力和變形。不均勻的壁厚會(huì)造成嚴(yán)重的翹曲及尺寸控制的問(wèn)題； 2.3 承受緊固力部位必須保證壓縮強(qiáng)度； 2.4 避免過(guò)厚部位產(chǎn)生縮孔和凹陷； 2.5 成型頂出時(shí)能承受沖擊力的沖擊。 下面是一些不合理壁厚的改進(jìn)設(shè)計(jì)實(shí)例： 塑件壁厚的設(shè)計(jì)比較總之，一般的原則就是能夠利用最少的壁厚，完成最終產(chǎn)品所須具備的功能。下表為一般熱塑性塑件和熱固性塑件的厚度表。 熱固性塑件的壁厚推薦值塑件材料 塑件外形高低尺寸 小于 50 50100 大于 100 粉狀填料的酚醛塑料 0.72 2.03 5.06.5 纖維狀填料的酚醛塑料 1.52 2.53.5 6.08.0 氨基塑料 1.0 1.32 3.04 聚酯玻纖填料的塑料 1.02 2.43.2 >4.8 聚酯無(wú)機(jī)物填料的塑料 1.02 3.24.8 >4.8 熱塑性塑件的最小壁厚及常用壁厚推薦值塑件材料 最小壁厚 小型塑件推薦壁厚 中型塑件推薦壁厚 大型塑件推薦壁厚 尼龍 0.145 0.76 1.5 2.43.2 聚乙烯 0.6 1.25 1.6 2.43.2 聚苯乙烯 0.75 1.25 1.6 3.25.4 改性聚苯乙烯 0.75 1.25 1.6 3.25.4 有機(jī)玻璃（372） 0.8 1.50 2.2 46.5 硬聚氯乙稀 1.2 1.60 1.8 3.25.8 聚丙烯 0.85 1.45 1.75 2.43.2 氯化聚醚 0.9 1.35 1.8 2.53.4 聚碳酸酯 0.95 1.80 2.3 34.5 聚苯醚 1.2 1.75 2.5 3.56.4 乙基纖維素 0.9 1.25 1.6 2.43.2 丙烯酸類(lèi) 0.7 0.9 2.4 3.06.0 聚甲醛 0.8 1.40 1.6 3.25.4 聚砜 0.95 1.80 2.3 34.5 3、必須設(shè)置必要的脫模斜度為確保制件成型時(shí)能順利脫模，設(shè)計(jì)時(shí)必須在脫模方向設(shè)置脫模斜度，其大小與塑料性能、零件件的收縮率和幾何形狀有關(guān)，對(duì)于工程塑料的結(jié)構(gòu)件來(lái)說(shuō)，一般應(yīng)在保證順利脫模的前提下，盡量減小脫模斜度。下表為根據(jù)不同材料而推薦的脫模斜度：各種材料推薦的脫模斜度材料 脫模斜度 聚乙烯、聚丙烯、軟聚氯乙稀 301° ABS、尼龍、聚甲醛、氯化聚醚、聚苯醚、硬聚氯乙稀、聚碳酸酯、聚砜 401°30 聚苯乙烯、有機(jī)玻璃 502° 熱固性塑料 201° 在具體選擇時(shí)，還應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題：3.1凡塑件精度要求高時(shí)，應(yīng)采用較小的脫模斜度；3.2 凡較高、較大的尺寸，應(yīng)選用較小的脫模斜度； 3.3 塑件形狀復(fù)雜的、不易脫模的應(yīng)選用較大的脫模斜度； 3.4 塑件的收縮率大的應(yīng)選用較大的斜度值； 3.5 塑件壁較厚時(shí)，會(huì)使成形收縮增大，脫模斜度應(yīng)采用較大的數(shù)值； 3.6 如果要求脫模后塑件保持在型芯的一邊，那么塑件的內(nèi)表面的脫模斜度可選的比外表面小；反之，要求脫模后塑件留在型腔內(nèi)，則塑件外表面的脫模斜度應(yīng)小于內(nèi)表面；但，當(dāng)內(nèi)外表面要求不一致時(shí)，往往不能保證壁厚的均勻； 3.7 增強(qiáng)塑件宜取大，含自潤(rùn)滑劑等易脫模塑料可取?。?3.8 取斜度的方向，一般內(nèi)孔以小端為準(zhǔn)，符合圖樣，斜度由擴(kuò)大方向取得。外形以大端為準(zhǔn)，符合圖樣，斜度由縮小方向取得，一般情況下，脫模斜度不包括在塑件公差范圍內(nèi)。 塑件的斜度4、強(qiáng)度和剛度不足可考慮設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋為滿(mǎn)足零件的使用所需的強(qiáng)度和剛度單用增加壁厚的辦法，往往是不合理的，不僅大幅增加了零件的重量，而且易產(chǎn)生縮孔、凹痕等疵病，在零件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮設(shè)置加強(qiáng)筋，這樣能滿(mǎn)意地解決這些問(wèn)題，它能提高零件的強(qiáng)度、防止和避免塑料的變形和翹曲。設(shè)置加強(qiáng)筋的方向應(yīng)與料流方向盡量保持一致，以防止充模時(shí)料流受到攪亂，降低零件的韌性或影響制件外觀質(zhì)量。加強(qiáng)筋在塑料部件上是不可或缺的功能部份。加強(qiáng)筋有效地如工字鐵般增加產(chǎn)品的剛性和強(qiáng)度而無(wú)需大幅增加產(chǎn)品切面面積，但沒(méi)有如工字鐵般出現(xiàn)倒扣難于成型的形狀問(wèn)題，對(duì)一些經(jīng)常受到壓力、扭力、彎曲的塑料產(chǎn)品尤其適用。此外，加強(qiáng)筋更可充當(dāng)內(nèi)部流道，有助模腔充填，對(duì)幫助塑料流入部件的支節(jié)部份很大的作用。加強(qiáng)筋一般被放在塑料產(chǎn)品的非接觸面，其伸展方向應(yīng)跟隨產(chǎn)品最大應(yīng)力和最大偏移量的方向，選擇加強(qiáng)筋的位置亦受制于一些生產(chǎn)上的考慮，如模腔充填、縮水及脫模等。加強(qiáng)筋的長(zhǎng)度可與產(chǎn)品的長(zhǎng)度一致，兩端相接產(chǎn)品的外壁，或只占據(jù)產(chǎn)品部份的長(zhǎng)度，用以局部增加產(chǎn)品某部份的剛性。要是加強(qiáng)筋沒(méi)有接上產(chǎn)品外壁的話，未端部份亦不應(yīng)突然終止，應(yīng)該漸次地將高度減低，直至完結(jié)，從而減少出現(xiàn)困氣、填充不滿(mǎn)及燒焦痕等問(wèn)題，這些問(wèn)題經(jīng)常發(fā)生在排氣不足或封閉的位置上。而且因?yàn)榭s水的問(wèn)題，筋骨的厚度不能大過(guò)平均壁厚的厚度。加強(qiáng)筋高度通常塑件為壁厚的 3倍左右，并有 25度的脫模斜度，與塑件壁的連接處應(yīng)用圓弧連接。防止應(yīng)力集中。，加強(qiáng)筋的厚度應(yīng)為塑件平均壁厚的 0.50.7，如果太大，容易產(chǎn)生癟凹。如果要設(shè)置多個(gè)加強(qiáng)筋，則分布應(yīng)錯(cuò)開(kāi)，防止破裂。下圖為推薦的加強(qiáng)筋截面尺寸： 5、零件的所有的轉(zhuǎn)角盡可能設(shè)計(jì)成圓角或者用圓弧過(guò)渡圓角具有以下特點(diǎn)： 5.1 圓角可避免應(yīng)力集中，提高制件強(qiáng)度 在零件的轉(zhuǎn)角處易產(chǎn)生應(yīng)力集中，在受力或受沖擊、振動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)生破裂，如果成型條件不當(dāng)或零件結(jié)構(gòu)不合理，則會(huì)產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力，特別容易產(chǎn)生應(yīng)力開(kāi)裂。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明，當(dāng)圓角半徑小于零件壁厚 0.3倍時(shí)應(yīng)力集中急劇增大，當(dāng)大于壁厚 0.8倍時(shí)，應(yīng)力集中明顯變小。 5.2 圓角可有利于充模和脫模 對(duì)于一些流動(dòng)性差的塑料或加入填料的塑料，零件設(shè)計(jì)圓角尤為重要，不僅可改善充模性能，而且可提高零件使用性能。 5.3 圓角有利于模具制造，提高模具強(qiáng)度 零件上設(shè)計(jì)了圓角，模具的對(duì)應(yīng)部位也呈圓角，這就增加了模具的堅(jiān)固性，模具在淬火或使用時(shí)不致因應(yīng)力集中而開(kāi)裂，因而也增加了模具的強(qiáng)度。 6、尺寸公差影響塑料零件尺寸精度的因素很多而且十分復(fù)雜，歸納起來(lái)主要有以下幾方面： 6.1塑料原料本身的特性，一般結(jié)晶型和半結(jié)晶型的塑料的收縮率比無(wú)定型的大，范圍也寬，因此零件尺寸精度也就有差異。 6.2成型工藝條件如料溫、模溫、注射壓力、保壓壓力、塑化背壓、注射速度、成型周期等都會(huì) 影響成型收縮率的大小和波動(dòng)范圍。 6.3模具的結(jié)構(gòu)如分型面選擇、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、排氣、模具的冷卻和加熱等以及模具的剛度等都會(huì)影響零件尺寸精度。 6.4模具在使用過(guò)程中的磨損和模具導(dǎo)向部件的磨損也會(huì)直接影響零件的尺寸精度。因此在制件設(shè)計(jì)中正確合理確定尺寸公差是非常重要的。對(duì)于工程塑料制件、尤其是以塑代鋼的制件，設(shè)計(jì)者往往簡(jiǎn)單地套用機(jī)械零件的尺寸公差，這是很不合理的，許多工業(yè)化國(guó)家都根據(jù)塑料特性制定了塑料零件尺寸公差。我國(guó)也于 1993年發(fā)布了GB/T1448693 工程塑料模塑塑料件尺寸公差，設(shè)計(jì)者可根據(jù)所用的塑料原料和零件使用要求，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定確定零件的尺寸公差。 大部分的塑料成形品皆能維持相當(dāng)緊密之尺寸公差，除了高收縮性的材料之外如 PE，PP，Nylon，POM，EVA及軟質(zhì)PVC，其收縮率達(dá)到2至 3，而一般熱塑性制品的商業(yè)許可公差為±0.5。所以對(duì)于這些高收縮性材料必須指定較大之容許公差方行，因?yàn)槠涑叽绻詈茈y藉模具設(shè)計(jì)予以補(bǔ)救。 產(chǎn)品設(shè)計(jì)者在選定尺寸公差時(shí)要考慮使用之塑料材料、產(chǎn)品形狀及將來(lái)之使用條件等。隨著公差的嚴(yán)格要求，其制造加工精度與模具價(jià)格亦相對(duì)提高，所以產(chǎn)品設(shè)計(jì)者于圖面上記入公差時(shí)，要審慎的設(shè)定適用于此公差的使用條件。因此，產(chǎn)品設(shè)計(jì)者所設(shè)定之總公差應(yīng)該包含了使用條件和環(huán)境條件下的尺寸變化。 塑料零件除了尺寸公差以外，對(duì)于一些精密成形更須考慮形狀公差，因?yàn)闈部诘姆N類(lèi)和位置或是模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)決定，皆須根據(jù)這些資料來(lái)設(shè)計(jì)。 7、塑料零件材料的選擇原則7.1 塑膠材料的適應(yīng)性 7.2 塑料制品的使用性能 7.3 塑料制品的使用環(huán)境 7.4 塑料的加工性能 7.5 塑料原料的來(lái)源下面是一些常用材料的特性 ABS 用途: 玩具、機(jī)殼、日常用品 特性: 堅(jiān)硬、不易碎、可涂膠水，但損壞時(shí)可能有利邊出現(xiàn)。 PP 用途: 玩具、日常用品、包裝膠袋、瓶子 特性: 有彈性、韌度強(qiáng)、延伸性大、但不可涂膠水。 用途: 軟喉管、硬喉管、軟板、硬板、電線、玩具 特性: 柔軟、堅(jiān)韌而有彈性。 POM 用途: 機(jī)械零件、齒輪、杠桿、家電外殼 特性: 耐磨、堅(jiān)硬但脆弱，損壞時(shí)容易有利邊出現(xiàn) Nylon 用途: 齒輪、滑輪 特性: 堅(jiān)韌、吸水、但當(dāng)水份完全揮發(fā)后會(huì)變得脆弱。 Kraton用途: 摩打墊特性: 柔軟，有彈性，韌度高，延伸性強(qiáng)。 總結(jié) 塑料零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須在滿(mǎn)足使用要求和符合塑料本身的特性前提下，盡可能簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)和模具、節(jié)省材料、便于成型。 這里有我的12套塑料模具設(shè)計(jì)經(jīng)典資料：8 / 8文檔可自由編輯打印