第二章塑料制品的結構設計本章重點:1.塑料制品結構設計的主要原則及主要參數2.影響塑料制品尺寸精度的因素3.塑料制品的結構與模具結構設計的關系第二章塑料制品的結構設計總體原則：

在滿足使用要求的前提下，制品結構要符合注塑成型工藝、外觀要人性化。

（模具結構簡單，制造方便）塑件的工藝性

——是塑件對成型加工的適應性.塑件工藝性設計包括

:塑料材料選擇、尺寸精度和表面粗糙度、塑件結構.塑件工藝性設計的特點：應當滿足使用性能和成形工藝的要求，力求做到

結構合理、造型美觀、便于制造。一、塑件材料的選擇:塑料的選材包括：選定塑料基體聚合物（樹脂）種類、塑料具體牌號、添加劑種類與用量等。塑料原料選擇方法：

①使用環境(不同的溫度、濕度及介質條件、不同的受力類型選擇不同的塑料);②按用途進行分類（按應用領域、功能）。二、塑料制品的結構設計塑件的形狀：1.塑件上要盡量減少側孔、側凸和側凹；1.塑件上要盡量減少側孔、側凸和側凹；圖1a所示塑件在取出模具前，必須先由抽芯機構抽出側型芯，然后才能，取出模具結構復雜。圖1b側孔形式，無需側向型芯，模具結構簡單圖2a所示塑件的內側有凸起，需采用由側向抽芯機構驅動的組合式型芯，模具制造困難。圖2b避免了組合式型芯，模具結構簡單。圖1.具有側孔的塑件圖2.塑件內側表面形狀改進abab1.塑件上要盡量減少側孔、側凸和側凹；圖3、4的圖a形式需要側抽芯，圖b形式不需側型芯。圖3.取消塑件上不必要的側凹結構圖4.無需采用側向抽芯結構成型的孔結構二、塑料制品的結構設計2.塑件必須有一個有利于保證其外觀質量的結構；二、塑料制品的結構設計主要：

脫模斜度、壁厚、加強筋、圓角、孔、支撐面、裝飾標志、嵌件、分型面、強制脫模等。1.脫模斜度：減小開模力和脫模力。當塑件成型后因塑料收縮而包緊型芯，若塑件外形較復雜時，塑件的多個面與型芯緊貼，從而脫模阻力較大。為防止脫模時塑件的表面被檫傷和推頂變形，需設脫模斜度。一般來說，塑件高度在25mm以下者可不考慮脫模斜度。但是，如果塑件結構復雜，即使脫模高度僅幾毫米，也必須認真設計脫模斜度。1.脫模斜度：減小開模力和脫模力。為了便于塑件脫模，防止脫模時擦傷塑件，必須在塑件內外表面脫模方向上留有足夠的斜度α，在模具上稱為脫模斜度。大小：取決制品壁厚、收縮率、形狀和部位。30’-1o30’考慮留模：內外表面斜度應不同。

脫模斜度A設計原則：⑴.熱塑性塑料件脫模斜度取0.5°-1.5°。

熱固性酚醛壓塑件取0.5°-1.0°。⑵.塑件內孔的脫模斜度以小端為準，符合圖樣要求，斜度由擴大方向得到；外形以大端為準，符合圖樣要求，斜度由縮小方向得到。⑶.塑料收縮率大，塑件壁厚大則脫模斜度取大些。⑷.對塑件高度或深度較大的尺寸，應取較小的脫模斜度。A和塑件的高度相關；h=(0,50)mm A=1/30～1/35h=[50,100]mm A=1/35～1/60h>100mm A=1/60(5).動模側的A

<定模側的A

脫模斜度A：脫模斜度方向外形以大端為基準，斜度由縮小方向取得；內形以小端為基準，斜度由擴大方向取得。脫模斜度A：脫模斜度表示方法：另外:?100/102脫模斜度A：脫模斜度設計要點：塑件形狀復雜不易脫模，選用較大斜度；塑件精度高，采用較小脫模斜度；尺寸高的塑件，采用較小脫模斜度；收縮率大，斜度加大；從留模方位考慮:留在型芯，內表面脫模斜度﹤外表面留在型腔，外表面脫模斜度﹤內表面

2、壁厚：常用：2-4mm（最小：0.25，最大：8-10）

原則：1、滿足裝配使用收力要求要求下,取小壁厚；2、脫模頂出時零件不變形；3、滿足成型時熔體充模所需的壁厚；

4、厚度應均勻一致。否則制品成型收縮不均，易產生內應力，導致制品開裂、變形。厚薄適中均勻壁厚

塑件的最小壁厚應滿足的條件：*保證塑件的使用時的強度和剛度。*使塑料熔體充滿整個型腔。

塑件壁厚過小，則塑料充模流動的阻力很大，對于形狀復雜或大型塑件成型較困難。塑件壁厚過大，則不但浪費塑料原料，而且還給成型帶來困難，尤其降低了塑件的生產率，還給塑件帶來內部氣孔、外部凹陷等缺陷。所以正確設計塑件的壁厚非常重要。壁厚取值應當合理。壁厚均勻：壁厚均勻：壁厚不均勻：圖.采用加強筋改善壁厚壁厚不均勻的過渡方法：

3.加強筋：作用：1、使制品在不增加厚度的情況下，滿足強度和剛度增加的要求。（增大壁厚：厚度不均勻，會引起縮坑和內部氣孔）

2、防止制品翹曲變形。

設計原則：

1、厚度小于壁厚t（否則：根部內陷）

2、高度不宜太高，應低于支撐面0.6-0.8mm

3、間距（2-3）t

4、方向應該與熔體流動方向一致（減小流動阻力）5、拔模角度0.5-1.5°﹙最小0.5,通常﹙0.5-0.7﹚t﹚加強筋設計要點：1.加強筋的底部與壁連接應圓弧過渡，以防外力作用時，產生應力集中而被破壞。2.平板類零件加強筋方向與料流方向平行加強筋設計要點：3.4.加強筋厚度小于制品壁厚加強筋與支承面間留有間隙間距（2-3）t加強筋設計要點：增加剛性減少變形的其他措施:①將薄殼狀的塑件設計為球面，拱曲面等，可以有效地增加剛性、減少變形。增加剛性減少變形的其他措施:②薄壁容器的沿口是強度、剛性薄弱處賜于開裂變形損壞，故應按照下圖所示方法來給予加強。③當塑件較大、較高時，可在其內壁及外壁設計縱向圓柱、溝槽或波紋狀形式的增強結構。加強筋與支承:一般筋的壁厚為主體厚的0.4倍，最大不超過0.6倍。筋之間的間距大于4t，筋的高度低于3t，如圖6-1。在提高零件強度的方法中，一般加筋，不增加壁厚，如圖6-1所示。螺釘柱子的筋取至少低于柱子端面1.0mm，筋至少需要低于零件表面，或分型面1.0mm。多條筋相交，要注意相交帶來的壁厚不均勻性問題。4.圓角：作用:⑴避免產生應力集中。⑵提高了塑件強度。⑶利于塑料的充模流動。⑷塑件對應模具型腔部位設計成圓角，可以使模具在淬火和使用時不致因應力集中而開裂，提高模具的堅固性。

圓角可避免應力集中，提高制件強度；圓角可有利于充模和脫模。4.圓角：大小：

外圓角：R=1.5t;內圓角：r=0.5t4.圓角：5.孔：⑴塑件的孔三種成型加工方法：直接模塑出來；模塑成盲孔再鉆通孔；塑件成型后再鉆孔。當通孔孔徑﹤1.5mm，由于型芯易彎曲折斷，不適于模塑成型。肓孔的深度：h﹤（3～5）d

d﹤1.5mm時，h﹤3d①通孔:成型通孔時型芯的這三種結構形式，是根據通孔大小和深度的具體情況從而滿足型芯足夠的抗彎能力的需要出發而設計。如圖.圖.通孔的成型方法通孔：成型方法：1、通孔：通孔:√×√×通孔:×√②盲孔：

盲孔：盲孔只能用一端固定的型芯來成型。為避免型芯彎曲，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．

5.孔：形狀：1、簡單容易成型（防止側向抽芯發生P245）

2、緊固孔、收力孔應以凸臺加強（P243）

尺寸：注意孔徑與孔間距、孔邊距、孔深的關系

P242孔：形狀：1、簡單容易成型（防止側向抽芯發生）

圖用拼合型芯成型復雜孔孔：形狀：2、緊固孔、收力孔應以凸臺加強（P243）3、側向固定孔形式：a、c正確，b不正確孔：形狀：注意孔徑與孔間距、孔邊距、孔深的關系孔：成型方法：③、異形孔：孔：成型方法：④、強制脫模孔：﹙PE，PP可強制脫模，強制脫模量一般不超過型芯的最大截面積5%。﹚

當塑件的內外側凹陷較淺，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，塑件側凹深度必須在要求的合理范圍內，見圖6下面的說明(公式)，同時還要重視將凹凸起伏處設計為圓角或斜面過渡結構圖6可強制脫模的淺側凹結構a)(A-B)×100%/B≤5%b)(A-B)×100%/C≤5%ab6.支撐面：不宜采用整個底面做支撐面。（原因：制品稍微變形就不平整）

應該采用：邊框或底腳（三點、四點支撐）。7.塑件的角撐:角撐——塑件上邊角的支撐部分T——制品壁厚D＝TC＝2TA＝0.8TB＝2A8.塑件上的螺紋:1.塑件中的螺紋可用模塑方法成型出來，或切削方法獲得。經常拆裝或受力大的螺紋，要采用金屬螺紋嵌件來成型。2.不常拆卸的、d=2.5～6mm采用自攻螺紋;3.螺紋始端和末端應有圓臺,螺牙始末端應用過渡臺階。（原因:塑料螺紋強的強度差,最外圈容易變形或崩裂.）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在塑件內部鑲嵌金屬螺紋構件。模塑螺紋的性能特點：①模塑螺紋強度較差，一般宜設計為粗牙螺紋。②模塑螺紋的精度不高，一般低于GB3級。自攻螺釘對應的塑料件孔徑:自攻螺釘對應的塑料件孔徑自攻螺釘規格ST2.9ST3.5ST4.2ST4.8ST5.5ST6.3塑料件孔徑2.32.83.64.14.85.8塑件上的螺紋:由模具的注塑成型螺紋時對應兩種結構型式的模塑螺紋:它們是整圓型螺紋、對拼型螺紋。

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出一道線痕（分型線），兩瓣型腔分離塑件即可脫出模具；塑件上的螺紋:模塑螺紋起止端不能設計退刀槽，也不宜用過渡錐面結構。這一點與金屬螺紋件的要求不同。模塑螺紋起止端應設計為圓臺即圓柱結構，以提高該處螺紋強度.9.裝飾標志：凸字；凹字；凹坑凸字。標志、花紋（凸起，方便加工）塑膠件的表面處理序號種類工藝實質表面效果注意事項1塑膠原生光面模具型腔表面拋光塑膠表面光滑，光亮。模具表面尺寸精度越高，表面光潔度越高，零件的光澤越均勻。2塑膠原生紋面對模具表面拋光的基礎上再飾紋塑膠表面呈現微小的紋理，同時表面有不同的光澤狀態。蝕紋板分為光紋，半光紋，亞光紋；粗紋一般不與噴油聯用；蝕紋板越細越不耐刮花；亞光紋易刮花。3塑膠表面噴油對塑膠表面進行噴涂處理能得到不同的顏色，不同的光澤狀態，不同的手感，不同的耐磨程度的表面。噴漆有亮光效果和亞光效果，噴漆能明顯提高塑料件表面的外觀檔次，但是，成本也隨之增加很多。4塑膠表面絲印，移印對塑膠零件表面局部印刷能印字、圖案，能有不同的顏色狀態。其效果主要取決于油墨及顏色；5塑膠表面真空鍍真空鍍能有不同的顏色，不同的光澤狀態，能制作半透的燈鏡或燈板。光澤性取決于塑膠的原生狀態；顏色取決于真空鍍本身；真空鍍的產品不耐磨，一般要在真空鍍后噴UV提高耐磨性。6塑膠表面電鍍塑膠電鍍能有不同的顏色，不同的光澤，但不能制作半透的。光澤性取決于塑膠的原生狀態；顏色取決于電鍍本身；電鍍產品本身耐磨性好；有些塑膠原料不能電鍍10.嵌件：①塑件中鑲入嵌件的目的：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定性，起裝飾作用等。②嵌件結構有柱狀、針桿狀、片狀和框架等如圖所示。圖.嵌件的結構形式10.嵌件設計的要點：①、嵌件周圍的塑料層厚度不宜太簿，否則易開裂。具體：

嵌件：②、嵌件與制品應可靠聯接。防止嵌件在塑件中轉動或被抽離。柱狀嵌件可在外形滾直紋并切出溝槽，或在外表面滾菱形花紋。針桿狀嵌件可切口或沖孔。嵌件：②、嵌件與制品應可靠聯接。③、嵌件與模具應裝配可靠。

保證嵌件安裝準確并具有良好的穩定性。模具的定位孔、定位桿或定位槽與嵌件之間采用間隙配合，配合長度應足夠使嵌件抵抗物料的沖擊。下圖分別所示螺桿嵌件和螺母嵌件的定位安裝方法。

③、嵌件與模具應裝配可靠。

11.塑料鉸鏈設計對于聚乙烯、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，其間用鉸鏈結構連接。圖是鉸鏈的截面形式。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動。圖常見塑料鉸鏈

其它注意事項：1、長寬比大于5：1，且頂出較少的制品：

為防止變形，往往注塑壓力較大，此時脫模角應大于8?

2、通孔的“抱緊”力較大，脫模角應該增大。

3、分型面“錯型”的防止：或者：增加“唇邊”特征。4、利用動、定模“對插”成型制品側壁孔：4、利用動、定模“對插”成型制品側壁孔：5、自攻螺絲孔結構：不合理的結構：5、自攻螺絲孔結構：合理的結構：6、卡扣的結構設計：⑴.卡扣+通孔結構：6、卡扣的結構設計：⑵.卡扣+通孔模具結構：6、卡扣的結構設計：⑶.卡扣+不通孔（內側抽芯）結構：具體要求：

1.在制品內表面設0.05-0.1mm的凸臺，以保證斜頂桿能順利移動。

2.在斜頂桿橫向移動方向上的其它結構（筋、柱等），相距至少在16mm以上。7、防止制品變形的措施：⑴.凹槽：7、防止制品變形的措施：⑵.大平面：

壁厚不均勻：翹曲變形⑶.盒形件：8、與分型面平行的長孔的設計方法：8、與分型面平行的長孔的設計方法：8、與分型面平行的長孔的設計方法：9.避免使用雙臺階圓柱:10.塑料螺紋和塑料齒輪：P247-251⑴.塑料螺紋：

直接成型

自攻螺絲連接（先成型出帶底孔的圓柱）

切削加工

⑵.塑料齒輪：

注意結構區別于金屬齒輪（主要壁厚要均勻）10.塑料螺紋和塑料齒輪：塑料螺紋：塑料齒輪的設計設計時應避免模塑、裝配和使用塑料齒輪時產生內應力或應力集中；避免收縮不均而變形。為此，塑料輪要盡量避免截面突變，應以較大圓弧進行轉角過渡，宜采用過渡配合和用非圓孔（見圖）連接，不應采用過盈配合和鍵連接。11.塑膠零件常須解決的問題:2）塑膠零件的間隙取值：零件間直接裝配，相互間無運動一般取0.1mm；止口一般取0.15mm；零件間不需接觸的最小間隙為0.3mm，一般取0.5mm。3）塑膠零件止口的常見形式及間隙取法如圖2所示。圖2塑膠零件止口的常見形式及間隙取法1）過渡處理問題：塑膠零件的精度一般不高，在相鄰零件之間，同一零件的不同表面之間須有過渡處理。同一零件的不同表面之間一般用小槽過渡，不同零件之間可用小槽，高低錯面處理，如圖1所示圖1表面過度處理三、塑料制品的精度：1.①塑料的成型收縮率:制品從熱模具中取出后,由于熱脹冷縮的特性,使尺寸發生變化,稱塑料的成型收縮性。②.塑料的收縮率:

Lm--常溫下模腔的尺寸

Ls--常溫下制品的尺寸

Lm=Ls（1+S）常用塑料收縮率在：0.5%～4%③.影響塑料收縮率波動的因素:1)塑料的組成和結構：2)制品尺寸：壁厚、表面形狀、筋的形狀等。3)嵌件的數量和結構:4)模具設計：冷卻方案、流道和澆口的幾何形狀和尺寸、澆口的數量和位置等。5)成型工藝條件：壓力、溫度、成型時間等。④塑料收縮率選用原則:1)收縮率范圍小的塑料,取平均值;2)收縮率范圍大的塑料,如:聚乙烯:LDPE:1.5～5.0%HDPE:2.0～5.0%可按壁厚確定:壁厚：取上限；壁薄：取下限；3)用成型工藝參數,可對制品的收縮率進行調節:注射壓力越高---收縮率越小注射溫度越高---收縮率越大注射時間越短---收縮率越大三、塑料制品的精度：2.影響因素：塑料制品的精度：3.精度等級：GBT14486-93（區別與金屬件）3.精度等級：GBT14486-93（區別與金屬件）3.精度等級：GBT14486-93（區別與金屬件）塑料制品的精度：3.精度等級：GBT14486-93（區別與金屬件）四、塑件的表面質量:表面質量表面粗糙度、光亮程度色彩均勻性表面缺陷：縮孔、凹陷推桿痕跡