1、第3章 塑料制品结构工艺设计,本章介绍了塑料制品的设计原则、方法及其工艺设计、结构设计和塑料制品的表面修饰等，同时结合实例对塑料制品进行了工艺分析和生产工艺规程编订。重点对塑料制品工艺设计中的尺寸、精度、表面质量、壁厚和结构中的圆角、加强筋、脱模斜度、孔、螺纹、嵌件等的设计及其模具结构进行了介绍；并通过灯罩成型工艺规程的制定，全面介绍了塑料制品的生产工艺规程编订步骤与内容。通过本章学习希望学员能掌握上述内容，并应对制品的表面修饰有一定的认识。,3.1 塑料制品设计原则和方法,311 塑料制品设计原则1在塑料制品设计时，要对塑料制品进行必要的分析及计算校核。2在保障塑料制品的功能和性能前提下，正
2、确选择材料，选择材料要具有可加工性，并且，尽量选择低成本的材料。3大多数塑料制品经加热成型后固化定型，在塑料制品设计时，一定要考虑聚合物的流变过程和形态变化对塑料制品影响。4许多塑料制品是各种装置和设备中的配件或组合件，它的设计应统一在整机产品之中。在保证整机质量的前提下，降低塑料制品的成本。5标准化、系列化是塑料制品设计在工业发展中的方向，所以在设计中要充分体现标准化、系列化。,3.6.1 尺寸及精度,塑料制件的尺寸（主要指塑件的外形尺寸）大小取决于塑料的流动性、加工设备的大小以及制品的使用要求。 塑件的尺寸精度是指所获得的塑件尺寸与产品图中尺寸的符合程度，即所获塑件尺寸的准确度。影响塑件尺
3、寸精度的因素: 模具的制造精度、磨损程度和安装误差、塑料收缩率的波动以及成型时工艺条件的变化、塑件成型后的时效变化。,3.1.2 塑料制品设计方法和步骤,1明确设计任务。不论设计、制造任何一种产品，经久耐用、物美价廉始终是制品设计的最终目的。 2调研并收集相关资料。此项工作主要是确定塑料制品功能与性能要求，以符合制品消费者的潜在需要。3选择合适的塑料材料。对所用塑料材料的品种和型号是否有特别要求，甚至是塑料生产厂名、级别、颜色等是否有特别规定。4确定塑料的加工成型方法。根据塑料的特性及制品的要求可以确定制品的加工成型工艺。5对塑料制品进行失效分析。目的是保证塑料制品在使用期内功能和性能的可靠，
4、针对塑料制品对时间、温度和环境的敏感性，按主要失效形式进行预测性的理论计算和相应的试验测试。,3.2 塑料制品的工艺设计,3.2.1 塑料制品的尺寸、精度和表面质量1塑料制品的尺寸塑料制品尺寸是指制品的总体尺寸。它受到塑料流动性的制约，塑件尺寸越大，要求塑料的流动性越好，流动性差的塑料或薄壁制品进行注射模塑和传递模塑时，制品尺寸不宜过大，以免熔体不能充满型腔或形成熔接痕，从而影响制品外观和强度。此外，压缩模塑制品尺寸受到压力机最大压力及工作台面尺寸的限制；注射模塑制品的尺寸受到注射机的公称注射量、锁模力、开模行程和模板尺寸的限制。,2塑料制品的精度,尺寸精度的确定： 模塑件公差代号为MT（GB
5、/T144861993） MT1级精度最高（一般不采用） MT7级精度最低 根据教材表3.1，表3.2(塑件尺寸公差表 )（常用塑料制品公差等级和选用 ）选择塑件公差等级。 对于塑件上孔的公差可取表中数值冠以（）号作为上偏差；塑件上轴的公差可取表中数值冠以（）号作为下偏差；中心距尺寸取表中数值之半冠以“”号。,3塑料制品的表面质量,塑件的表面质量包括： 有无斑点，条纹、凹痕，起泡、变色等缺陷，亦包括表面光泽性和表面粗糙度。 一般模具表面粗糙度要比塑件的要求高 12级。,3.2.2 塑料制品的壁厚,壁厚过小：强度及刚度不足，塑料流动困难；壁厚过大：原料浪费，冷却时间长，易产生缺陷（缩孔、凹陷）。
6、 图3-2 塑料制品壁厚设计同一塑件的壁厚应尽可能一致。常用塑料制件壁厚见表3.3和表3.4,323 塑料制品的圆角和圆角半径,圆角设计的目的： 圆角可避免应力集中，提高制件强度；圆角可有利于充模和脱模；圆角有利于模具制造，提高模具强度 。圆角的大小：一般圆角半径不应小于0.5mm，理想的内圆角半径应为壁厚的1/3以上。,图3-3 圆角半径尺寸,324 塑料制品的加强筋和凸凹台,加强筋是指塑件上长的突起物，用来改善制品的强度和刚度，有的加强筋还能改善成型时熔体的流动状况。凸台是塑件上用来增强孔或供装配附件用的凸起部分、如图3-4所示。,图3-4 制品加强筋和凸台,设置加强筋，形状一定要正确。一
7、般筋的高度不超过5a。，筋的根部厚度不超过0.75a，如果筋的根部过厚会在塑料制品外表面产生凹陷，在材料中央产生真空泡。具体如图3-5所示。两筋中心之间的间距为（34）a.。,图3-5 制品加强筋形状和尺寸,图3-6 合理布置加强筋,图3-7 圆角上凸台结构,325 塑料制品的脱模斜度,为了便于塑件脱模，防止脱模时擦伤塑件，必须在塑件内外表面脱模方向上留有足够的斜度，在模具上称为脱模斜度。 脱模斜度取决于塑件的形状、壁厚及塑料的收缩率，一般取30 130。常用塑件的脱模斜度见表3.5表3.5,图3-11 塑料制品脱模斜度,325 塑料制品的脱模斜度,脱模斜度方向： 外形以大端为基准，斜度由缩小
8、方向取得， 内形以小端为基准，斜度由扩大方向取得。 脱模斜度设计要点： 塑件精度高，采用较小脱模斜度 尺寸高的塑件，采用较小脱模斜度 塑件形状复杂不易脱模，选用较大斜度 增强塑料采用较大的脱模斜度 收缩率大，斜度加大,326 塑料制品的孔,1、孔的成型方法： 直接模塑出来、模塑成盲孔再钻孔通、塑件成型后再钻孔。2、孔间距、孔边距： 热固性塑件的孔间距、孔边距见表3.7，热塑性塑料按表中数值75%确定。3、塑料制品上用于紧固和作其它受力的孔，应设计凸出边予以加强，如图3-12所示。固定孔一般采用图3-13(a)所示沉头螺钉孔形式，而不采用图3-13(b)所示沉头螺钉孔形式。如果必须采用图3-13
9、(b)的形式，则应采用图3-13(c)的形式，以便设置型芯。,图3-12 塑料制品上孔的加强,图3-13 塑料制品固定孔的设计,327 塑料制品的螺纹,塑件中的螺纹可用模塑方法成型出来，或切削方法获得。经常拆装或受力大的螺纹，要采用金属螺纹嵌件来成型。设计：直径、螺距、始末端形状、过渡长度、旋向等。,图3-16 螺纹始端和末端的过渡结构,328 塑料齿轮,塑料齿轮如图3-19所示，轮缘宽度tl最小应为齿高t 的3倍；辐板厚度H1应等于或小于轮缘厚度H；轮毂厚度H2等于或大轮缘厚度H，并相当于D，轮毂外径D1最小应为轴孔直径D的1.53倍。,图3-19 塑料齿轮各部分尺寸,329 塑料制品的嵌件
10、,概念：在塑件内压入其它的零件形成不可拆卸的连接，此压入零件称为嵌件。 材料：嵌件可以是金属、玻璃、木材或已成形的塑件。作用：提高塑件力学性能和磨损寿命；提高塑件的尺寸稳定性、尺寸精度；起导电、导磁作用。设计如图3-21所示.,图3-21 塑料制品中常见的嵌件种类,3210 铰链与搭扣,利用塑料的良好弹性，或柔软可塑性，或优良抗弯折疲劳特性，可设计出轻巧实用的塑料联结件，在电子、仪表，日常用品和玩具等产品中得到广泛应用，其中铰链与搭扣是最常用的两种联结方式。,图3-24 组合式铰链,图3-25 整体式铰链,图3-26 整体式铰链结构尺寸,图3-27 搭扣联结形式,本章小结,本章介绍了塑料制品的
11、设计原则、方法及其工艺设计、结构设计和塑料制品的表面修饰等，同时结合实例对塑料制品进行了工艺分析和生产工艺规程编订。重点对塑料制品工艺设计中的尺寸、精度、表面质量、壁厚和结构中的圆角、加强筋、脱模斜度、孔、螺纹、嵌件等的设计及其模具结构进行了介绍；并通过灯罩成型工艺规程的制定，全面介绍了塑料制品的生产工艺规程编订步骤与内容。通过本章学习希望学员能掌握上述内容，并应对制品的表面修饰有一定的认识。,习题,3-1 如何确定塑料制品的壁厚？3-2 塑料制品上孔的形式主要有哪几种，它们的成型方法如何，有何特点？3-3 脱模斜度的选择原则是什么？如何表示？3-4 嵌件的形式有哪些，对塑料制品有何影响？3-5 针对某一塑料制的日常用品，试分析其工艺、结构，并撰写一份分析报告。3-6 针对某一日常塑料用品，试分析其工艺和结构，并撰写一份分析报告。,
