塑料螺紋等結(jié)構(gòu)設(shè)計

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1、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 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 塑件設(shè)計原則 : 滿足使用要求和外觀要求 針對不同物理性能揚長避短 便于成型加工 盡量簡化模具結(jié)構(gòu) 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 2.2.

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 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。 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

3、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 2.2.3 表面質(zhì)量 1、塑件制品的 表面質(zhì)量要求 : 表面粗糙度要求。 表面光澤性、色彩均勻性要求。 云紋、冷疤、表面縮陷程度要求。 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 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

4、要求 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。 透明制品型腔和型芯粗糙度 一致 。 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。 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 圖 2-1a所示塑件在取出模 具前，必須先由抽芯機構(gòu)

5、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 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 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

6、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 圖 2 5 可強制脫模的淺側(cè)凹結(jié)構(gòu) a)(A-B) 100%/B5% b) (A-B) 100%/C5% 2.3 塑件形狀設(shè)計 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

7、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 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。 圖 2 6 塑件上斜度留取方向 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

8、方向有利于型芯和型腔徑向尺寸修整 。 斜 度大小應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?。 塑件內(nèi)表面的脫模斜度應大于其外表面的脫模 斜度 。 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

9、推薦值可供設(shè)計塑件時參考 。 圖 2 7 脫模斜度的標注 返回 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。 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)應力和翹曲變形 ， 因此設(shè)計塑件時應盡可 能減小各部分的壁厚差別 ， 一般情況下應使壁 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

10、， 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。 返回 圖 2 8 挖空塑件過厚部分使壁厚均勻 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 。 7.0)8.0100( += LS 制件最小

11、壁厚與流程之間關(guān)系： 6.0)5.01 0 0( LS 9.0)1 . 21 0 0( LS 返回 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)筋條方向應不妨礙脫模 ， 筋本身應帶有大于塑 件主體部分的脫模斜度 ， 筋的設(shè)置不應使塑件壁 厚不均勻性明顯增加 。 圖 2-9 2)塑件上筋條方向也不應妨礙塑料充模時的流動 和塑料收縮 。 圖 2-10 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

12、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 筋的方向應不妨礙塑料收縮 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。 2.4.4 增加剛性減少變形的其他措

13、施 圖 2 11 盒蓋、容器等塑件采用拱形設(shè)計 返回 圖 2 12 大表面容器、罩殼增加剛度的設(shè)計 返回 圖 2 13 容器邊緣采用彎邊增加剛度 返回 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 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 ， 筋的端部應低于支承面約 0.5毫米左右 ， 如圖 2-15。 圖 2 14 塑件的支承面 返回 0 . 5 1 2 圖 2 15 支承面上加強筋的設(shè)計 2.4.6 塑件圓角的設(shè)計 為了使熔料易于

14、流動和避免應力集中 ， 應在轉(zhuǎn)角處加設(shè)圓角 R。 圖 2-16表示 R/A 與應力集中之間的關(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 。 圖 2 16 RT與應力集中的關(guān)系 返回 圖 2 17 圓角 R 返回 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 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 。

15、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 倍 ；對于壓縮成型 ， 平行與 施壓方向的孔深度為孔徑的 倍 。 圖 2 17 塑件上的孔距設(shè)計 返回 返回 返回 圖 2 18 通孔的成型 圖 2-19 孔邊增厚加強 a) b) 返回 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 圖 2-21 用拼合型芯成型

16、復雜孔 2.4.8 采用型芯拼合復雜型孔 返回 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 2.5.1 帶嵌件塑件的設(shè)計 1、 塑件中鑲?cè)肭都哪康?： 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

17、狀 、 針桿狀 、 片狀和框架等如圖 2-23 所示 。 返回 圖 2-22 嵌件示例 圖 2-23 嵌件的結(jié)構(gòu)形式 返回 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有倒角 ， 以減少周圍塑料冷 卻時產(chǎn)生的應力集中； 2 嵌件設(shè)在塑件上的凸起部位時 ， 嵌入深度應大于凸起部 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外螺紋嵌件應在無螺紋部分與模具配合，否則熔融物料 滲入螺紋部分 .嵌件在模內(nèi)的固定部分應采用三級精度間隙配合 ， 以保 證定位準確 ， 防止溢料； 6 嵌件高度不應超過其直徑的兩

18、倍 ， 高度應有公差 ， 如圖 2-24。 返回 圖 2-24 嵌件的高度 h=2d 1、塑件上螺紋成型可用以下三種成型方法 模具成型 機械加工制作 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： 模塑螺紋強度較差，一般宜設(shè)計為 粗牙螺紋。 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 由模具的螺紋成型機構(gòu)對應獲得三種結(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

19、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 。 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 。 a b c 2.5.3 塑料齒輪的設(shè)計 設(shè)計時應避免模塑 、 裝配和使用塑料齒輪時產(chǎn)生 內(nèi)應力或應力集中；避免收縮不均而

20、變形 。 為此 ， 塑 料輪要盡量避免截面突變 ， 應以較大圓弧進行轉(zhuǎn)角過 渡 ， 宜采用 過渡配合 和用 非圓孔 （ 見下圖 ） 連接 ， 不 應采用過盈配合和鍵連接 。 返回 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 。 R 0 . 7 5 0 . 2 5 0 . 1 0 . 4 0 . 2 R 0 . 7 5 R 0 . 7 5 R 0 . 2 5 0

21、. 2 5 a b c d 圖 2-25 常見塑料鉸鏈 返回 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?體，使其高出型腔主體表面，如圖 2-26所示。 圖 2-26 塑件上的文字圖案和相應的成型模具 注意：文字圖案的高度一般為 0.2 0.5mm，線條寬度 0.3 0.8mm。 塑料旋扭 ， 瓶蓋 、 手柄等 ， 都應在柱面周圍設(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。 END