1、塑料制品設計概述本章基本內容塑件尺寸、精度及表面質量塑件的形狀結構設計對塑件材料的要求 學習的目的與要求學習的目的與要求掌握塑件的設計準則熟悉塑料制品的設計程序本章重點本章重點 對塑件的尺寸、精度及表面質量的理解塑件形狀結構的優化設計螺紋塑件及帶嵌件塑件的設計本章難點本章難點對塑件成型工藝性、塑件的形狀結構與模具結構的關系的理解第一節第一節 制品的材料和幾何形狀制品的材料和幾何形狀 一、制品的材料選擇一、制品的材料選擇 塑料制品的選材應當考慮如下幾個方面的性能，塑料制品的選材應當考慮如下幾個方面的性能，以判斷其是否能夠滿足使用要求。以判斷其是否能夠滿足使用要求。1）塑料的力學性能，如強度、剛性

2、、韌性、彈性、）塑料的力學性能，如強度、剛性、韌性、彈性、彎曲性能。彎曲性能。2）塑料的物理性能，如對使用環境溫度變化的）塑料的物理性能，如對使用環境溫度變化的適應性、光學性能、絕熱或電氣絕緣的程度、精適應性、光學性能、絕熱或電氣絕緣的程度、精加工和外觀的完滿程度等。加工和外觀的完滿程度等。3）塑料的化學性能，如對接觸物（水、溶劑、油、藥）塑料的化學性能，如對接觸物（水、溶劑、油、藥品）的耐性、衛生程度以及使用上的安全性等。品）的耐性、衛生程度以及使用上的安全性等。4）必要的精度，如收縮率的大小及各向收縮率的）必要的精度，如收縮率的大小及各向收縮率的差異。差異。5）成型工藝性，如塑料的流動性、

3、結晶性、）成型工藝性，如塑料的流動性、結晶性、熱敏性等。熱敏性等。耐熱好，可制造耐熱性餐具。耐熱好，可制造耐熱性餐具。例如：聚丙烯和高密度聚乙烯比較例如：聚丙烯和高密度聚乙烯比較聚丙烯：聚丙烯： 收縮率小、制品細小部分的清晰度好、表面可制成收縮率小、制品細小部分的清晰度好、表面可制成皮革圖案；皮革圖案；透明性好，如制作注射器、吹塑容器；透明性好，如制作注射器、吹塑容器；尺寸穩定好，可制造較大平面的薄壁制品；尺寸穩定好，可制造較大平面的薄壁制品；光澤性好、外觀漂亮；光澤性好、外觀漂亮；高密度聚乙烯：高密度聚乙烯： 耐沖擊性能強，低溫下韌性好，耐沖擊性能強，低溫下韌性好， 適合制造寒冷地適合制造寒

4、冷地區使用的貨箱及冷藏室中使用的制品；區使用的貨箱及冷藏室中使用的制品； 適應氣候的能力強，如啤酒瓶周轉箱，室外垃圾適應氣候的能力強，如啤酒瓶周轉箱，室外垃圾箱等。箱等。二、成型工藝對制品幾何形狀的要求二、成型工藝對制品幾何形狀的要求塑料制品的內外形狀塑料制品的內外形狀脫模斜度脫模斜度制品壁厚制品壁厚加強肋加強肋圓角圓角孔孔支承面支承面標志及花紋標志及花紋1. 塑料制品的內外形狀塑料制品的內外形狀 2. 脫模斜度脫模斜度 一般取一般取0.5，最小為，最小為1520。 脫模斜度與塑料的品種、制品的形狀及模具脫模斜度與塑料的品種、制品的形狀及模具的結構等有關。的結構等有關。 1）聚乙烯、聚丙烯、軟

5、聚氯乙烯）聚乙烯、聚丙烯、軟聚氯乙烯 30 1 2）ABS、尼龍、聚甲醛、氯化聚醚、聚苯醚、尼龍、聚甲醛、氯化聚醚、聚苯醚 40 130 3）硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜、聚苯乙烯、）硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜、聚苯乙烯、有機玻璃有機玻璃 50 2 4）熱固性塑料）熱固性塑料 20 1各種塑料的脫模斜度如下：各種塑料的脫模斜度如下： 選擇具體的脫模斜度時，注意以下原則：選擇具體的脫模斜度時，注意以下原則： 1）制品尺寸公差允許，脫模斜度取大值。）制品尺寸公差允許，脫模斜度取大值。 2）熱塑性塑料的脫模斜度大，熱固性小。）熱塑性塑料的脫模斜度大，熱固性小。 3）壁厚大，收縮量大，脫模斜度大。）壁厚

6、大，收縮量大，脫模斜度大。 4）較高、較大的制品，脫模斜度小。）較高、較大的制品，脫模斜度小。 5）高精度制品，脫模斜度小。）高精度制品，脫模斜度小。 6）制品高度很小，脫模斜度為零。）制品高度很小，脫模斜度為零。 7）脫模后制品留在型芯一邊，型芯斜度小。）脫模后制品留在型芯一邊，型芯斜度小。 8）內孔以小端為基準，斜度由擴大方向取得；）內孔以小端為基準，斜度由擴大方向取得； 外形以大端為基準，斜度由縮小方向取得。外形以大端為基準，斜度由縮小方向取得。3. 制品壁厚制品壁厚（1）制品必須有足夠的強度和剛度；）制品必須有足夠的強度和剛度；（2）塑料在成型時有良好的流動狀態；）塑料在成型時有良好的

7、流動狀態；（3）脫模；）脫模； （4）壁厚均勻，否則使制品變形或產生縮孔、凹陷及填）壁厚均勻，否則使制品變形或產生縮孔、凹陷及填充不足等缺陷。充不足等缺陷。 （5）熱固性塑料的小型塑件，壁厚取）熱固性塑料的小型塑件，壁厚取1.62.5mm，大型塑，大型塑件取件取3.28mm。 （6）熱塑性塑料的小型制件，壁厚取）熱塑性塑料的小型制件，壁厚取1.752.30mm，大型制件，大型制件2.46.5mm。4. 加強肋加強肋增加塑件的強度和避免塑件翹曲變形。增加塑件的強度和避免塑件翹曲變形。加強肋的設計原則：加強肋的設計原則：（1）加強肋）加強肋 壁厚，壁厚，b （0.5 0.7）；（2）足夠的斜度，）

8、足夠的斜度，= 4 10 ；（3）圓角，）圓角，R =/ /8；（4）高度小，數量多，）高度小，數量多，L 3。其他防變形結構：其他防變形結構：5. 支承面及凸臺支承面及凸臺底腳（三點或四點）支承或邊框支承。底腳（三點或四點）支承或邊框支承。6. 圓角圓角應力集中，應力集中，尖角：尖角：圓角半徑：圓角半徑：圓角有利于塑料充型流動。圓角有利于塑料充型流動。圓角會導致凹模型腔加工復雜，圓角會導致凹模型腔加工復雜，塑件破裂，塑件破裂， 模具熱處理時淬裂。模具熱處理時淬裂。壁厚的壁厚的1/ /3以上。以上。使鉗工勞動量增加。使鉗工勞動量增加。7. 孔的設計孔的設計 a. 孔的位置孔的位置孔間距孔間距孔

9、邊距孔邊距b. 孔的形狀孔的形狀c. 孔的邊緣孔的邊緣d. 通孔的成型方法通孔的成型方法e. 復雜孔的成型方法復雜孔的成型方法8. 飾紋、文字、符號及標記飾紋、文字、符號及標記 設計要求：設計要求：a. 脫模脫模 b. 模具易于加工模具易于加工文字可用刻字機刻制文字可用刻字機刻制圖案可用手工雕或電加工等，圖案可用手工雕或電加工等， c. 標記的凸出高度標記的凸出高度0.2mm，線條寬度，線條寬度 0.3mm ，兩條線的間距兩條線的間距0.4mm，標記的脫模斜度，標記的脫模斜度 10。 第二節第二節 螺紋與齒輪設計螺紋與齒輪設計一、一、 塑料螺紋設計塑料螺紋設計1. 成型的螺紋精度低于成型的螺紋

10、精度低于3級。級。2. 金屬螺紋嵌件。金屬螺紋嵌件。3. 塑料螺紋螺牙尺寸應較大。塑料螺紋螺牙尺寸應較大。4. 塑料螺紋的外徑塑料螺紋的外徑4mm，內徑，內徑 2mm。 5. 螺孔始端有螺孔始端有0.2 0.8mm的臺階孔，的臺階孔，螺紋末端螺紋末端 0.2mm的距離。的距離。螺紋公稱直徑 螺距P （mm） (mm) 1020 2 2 4 2034 2 4 6 3452 3 6 8 52 3 8 10 塑料螺紋始末部分的尺寸二、塑料齒輪設計二、塑料齒輪設計齒輪的塑料：尼龍、聚碳酸酯、聚甲醛、聚砜等。齒輪的塑料：尼龍、聚碳酸酯、聚甲醛、聚砜等。1）h1= 3 h2）H1 H3）H2 H H2 D

11、4）D1= （1.53）D第三節第三節 金屬嵌件的設計金屬嵌件的設計一、一、 金屬嵌件的形式金屬嵌件的形式二、金屬嵌件的設計原則二、金屬嵌件的設計原則 1）圓形或對稱形狀；）圓形或對稱形狀；2）壁厚（金屬嵌件周圍的塑料層厚度）；）壁厚（金屬嵌件周圍的塑料層厚度）； 3）倒角；）倒角；4）定位；）定位；5）自由伸出長度）自由伸出長度2d； 6）降低生產效率，且生產不易自動化。）降低生產效率，且生產不易自動化。金屬嵌件周圍的塑料層厚度 （mm）第四節第四節 尺寸精度與表面粗糙度尺寸精度與表面粗糙度一、一、 影響尺寸精度的因素影響尺寸精度的因素1. 和模具有關的原因：和模具有關的原因：1）模具的形式

12、或基本結構）模具的形式或基本結構2）模具的加工制造誤差）模具的加工制造誤差3）模具的磨損、變形、熱膨脹）模具的磨損、變形、熱膨脹2. 和塑料有關的原因和塑料有關的原因 1）不同廠家生產的塑料的標準收縮率的變化）不同廠家生產的塑料的標準收縮率的變化 2）不同批量塑料的成型收縮率、流動性、結晶化程）不同批量塑料的成型收縮率、流動性、結晶化程度的差異度的差異 3）再生塑料的混合、著色劑等添加物的影響）再生塑料的混合、著色劑等添加物的影響 4）塑料中的水分以及揮發和分解氣體的影響）塑料中的水分以及揮發和分解氣體的影響3. 和成型工藝有關的原因和成型工藝有關的原因1）由于成型條件變化造成的成型收縮率的波

13、動）由于成型條件變化造成的成型收縮率的波動2）成型操作變化的影響）成型操作變化的影響3）脫模頂出時的塑料變形、彈性恢復）脫模頂出時的塑料變形、彈性恢復4. 和成型后時效有關的原因和成型后時效有關的原因 1）周圍溫度、濕度不同造成的尺寸變化）周圍溫度、濕度不同造成的尺寸變化 2）塑料的塑性變形及因為外力作用產生的蠕變、）塑料的塑性變形及因為外力作用產生的蠕變、彈性恢復彈性恢復 3）殘余應力、殘余變形引起的變化）殘余應力、殘余變形引起的變化1）模具成型零件的制造誤差）模具成型零件的制造誤差z；2）模具成型零件的表面磨損）模具成型零件的表面磨損c ；3）塑料收縮率波動）塑料收縮率波動s；4）模具活動

14、成型零件的配合間隙變化）模具活動成型零件的配合間隙變化j；5）模具成型零件的安裝誤差）模具成型零件的安裝誤差a。 從模具設計和制造的角度，影響塑料制品尺寸精度的從模具設計和制造的角度，影響塑料制品尺寸精度的因素有五個方面：因素有五個方面：= z + c + s + j + a 制品規定的誤差值為制品規定的誤差值為 模具制造誤差模具制造誤差1/3由收縮率波動引起的誤差由收縮率波動引起的誤差1/3由磨損造成的誤差由磨損造成的誤差1/3 對于小尺寸的制品，模具制造誤差對制品尺寸的影響對于小尺寸的制品，模具制造誤差對制品尺寸的影響要大些；要大些； 對于大尺寸的制品，收縮率波動引起的誤差是影對于大尺寸的制品，收縮率波動引起的誤差是影響制品尺寸精度的主要因素。響制品尺寸精度的主要因素。二、尺寸精度和公差的確定二、尺寸精度和公差的確定塑件精度等級的選用塑件精度等級的選用（GB/T 144862008）類別 塑料品種 建議采用的精度等級 高精度 一般精度 低精