塑料零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總結(jié)

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1、 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。

2、 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

3、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

4、 小于 50 50～100 大于 100 粉狀填料的酚醛塑料 0.7～2 2.0～3 5.0～6.5 纖維狀填料的酚醛塑料 1.5～2 2.5～3.5 6.0～8.0 氨基塑料 1.0 1.3～2 3.0～4 聚酯玻纖填料的塑料 1.0～2 2.4～3.2 >4.8 聚酯無(wú)機(jī)物填料的塑料 1.0～2 3.2～4.8 >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 2.4～3.2 聚乙烯 0.

5、6 1.25 1.6 2.4～3.2 聚苯乙烯 0.75 1.25 1.6 3.2～5.4 改性聚苯乙烯 0.75 1.25 1.6 3.2～5.4 有機(jī)玻璃（372＃） 0.8 1.50 2.2 4～6.5 硬聚氯乙稀 1.2 1.60 1.8 3.2～5.8 聚丙烯 0.85 1.45 1.75 2.4～3.2 氯化聚醚 0.9 1.35 1.8 2.5～3.4 聚碳酸酯 0.95 1.80 2.3 3～4.5 聚苯醚 1.2 1.75 2.5 3.5～6.4 乙基纖

6、維素 0.9 1.25 1.6 2.4～3.2 丙烯酸類(lèi) 0.7 0.9 2.4 3.0～6.0 聚甲醛 0.8 1.40 1.6 3.2～5.4 聚砜 0.95 1.80 2.3 3～4.5 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 30′～

7、1° ABS、尼龍、聚甲醛、氯化聚醚、聚苯醚、硬聚氯乙稀、聚碳酸酯、聚砜 40′～1°30′ 聚苯乙烯、有機(jī)玻璃 50′～2° 熱固性塑料 20′～1° 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

8、，那么塑件的內(nèi)表面的脫模斜度可選的比外表面??；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α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

9、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(guān)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

10、，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(huà)，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 2~5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 0.5~0.7，如果太大，容易產(chǎn)生癟凹。如果要設(shè)置多個(gè)加

11、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。

12、 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

13、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/T14486－93 《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，Nylo

14、n，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

15、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(xiàn)、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