塑料制品几何形状的结构设计-课件
《塑料模具设计与机构设计》2塑料组成分解精选课件PPT
第2章 塑料的组成与工艺特性
2.1塑料的基本组成
二、塑料的组成
问题 基本内容
2.添加剂
⑷ 润滑剂 （<1%）
重点难点
塑料和树脂 塑料的组成 塑料的分类 塑料的特性
为防止塑料在成型过程中粘模，减少塑料对模 具的摩擦，改善塑料的流动性，提高塑件表面的光 泽度而加入的添加剂。
如PE、PP、PVC、PS、PA、ABS
⑴ 填充剂（填料）
重要的但非必不可少的成分
作用：
减少树脂用量，降低塑料成本；
塑料的分类
改善塑料某些性能，扩大塑料的应用范围。
塑料的特性 思考与练习
2021/3/2
例如：酚醛压缩粉若无填充剂，则既不能进行成型加
工又无实用价值；PE、PVC+CaCO3 =廉价的具有足 够刚性和耐热性的钙塑料；玻璃纤维提高塑料的力学
塑料的分类 塑料的特性
常用的增塑剂是液态或低熔点固体有机物。主
要有甲酸脂类、磷酸酯类和氯化石蜡等。
思考与练习
2021/3/2
第2章 塑料的组成与工艺特性
2.1塑料的基本组成
二、塑料的组成
问题 基本内容 重点难点
2.添加剂
⑵ 增塑剂 作用： 提高塑性、流动性和柔软性；
塑料和树脂
降低刚性和脆性；
塑料的组成 塑料的分类 塑料的特性 思考与练习
天然树脂 ——是指由自然界中动植物分泌物所得的
无定形有机物质，如松香、琥珀、虫胶等。
塑料的组成 塑料的分类
合成树脂 ——是指由低分子化合物经化学合成或者
某些天然产物经化学反应而得到的树脂产物。
塑料的特性
思考与练习
2021/3/2
第2章 塑料的组成与工艺特性
塑料制品的常见结构设计
塑料制品的设计塑料制品的设计不仅要满足使用要求，而且要符合塑料成型的工艺特点，并且尽可能的使模具简单化。
这样既是成型工艺稳定，保证塑料制品的质量，又可以降低生产成本。
塑料制品要考虑一下因素。
1、塑料性能：塑料的物理学性能和工艺性能。
2、成型方法：要看具体的成型工艺要确定设计法案。
3、模具结构和制造工艺：要利于模具结构简化和方便制造。
一、塑料制品结构设计的一般原则1、力求使制品结构简单，避免侧向凹凸结构,使模具结构简单，易于制造；设计塑料制品时，应满足塑料制品功能的要求的前提下，力求使制品结构简单，尤其是要尽量避免侧向凹凸结构。
因为侧向凹凸结构需要模具增加侧向抽心或斜顶机构，使得模具变复杂，并增加成本。
如果侧向凸凹结构不可避免，则应该使侧向凸凹结构简单化，这里有两种方法可以避免模具采用侧向抽心或斜顶机构：强行脱模和对插。
•注：关于强行脱模：1） 当侧向凹凸较浅且允许有圆角时，可强行脱模； 2）可强行脱模的塑料有PE 、PP 、POM 和PVC 等；斜顶上图的W 不宜小于1/3H 。
制品设计时除了尽量避免侧向抽心外，还力求时模具的其它结构也简单耐用，主要包括一下几方面。
(1) 模具成型零件上不得有尖利和薄弱结构。
模具上的尖利或薄弱结构会影响模具强度及使用寿命。
制品设计时应尽量避免这种现象出现。
制品模具（2）尽可能使成型零件简单易加工。
型芯复杂，难以加工型芯则较容易加工（3）尽量使分型面变得简单。
简单的分型面使模具加工容易，生产时不易产生飞边，容易切除水口。
分型线为阶梯形状，模具加工困难改为直线或曲面，使得模具加工较为容易2、壁厚均匀，避免出现过厚或过薄的胶位壁厚均匀为塑料制件设计的第一原则，应尽量避免出现过厚或过薄的胶位。
这一点即使在转角部位也非常重要。
因为壁厚不均会使制件冷却后收缩不均，造成凹陷，产生内应力、变形及破裂等。
另外，成型制件的冷却时间取决于壁厚角厚的部分，壁厚不均会使成型周期延长，降低生产效率。
塑料制品的结构设计
第一章 塑料制品的结构设计塑料制品的结构设计又称塑料制品的功能特性设计或塑料制品的工艺性。
§1.1 塑料制品设计的一般程序和原则1.1.1 塑料制品设计的一般程序1、详细了解塑料制品的功能、环境条件和载荷条件2、选定塑料品种3、制定初步设计方案，绘制制品草图（形状、尺寸、壁厚、加强筋、孔的位置等）4、样品制造、进行模拟试验或实际使用条件的试验5、制品设计、绘制正规制品图纸6、编制文件，包括塑料制品设计说明书和技术条件等。
1.1.2 塑料制品设计的一般原则1、在选料方面需考虑：(1) 塑料的物理机械性能，如强度、刚性、韧性、弹性、吸水性以及对应力的敏感性等；(2) 塑料的成型工艺性，如流动性、结晶速率，对成型温度、压力的敏感性等；(3) 塑料制品在成型后的收缩情况，及各向收缩率的差异。
2、在制品形状方面：能满足使用要求，有利于充模、排气、补缩，同时能适应高效冷却硬化（热塑性塑料制品）或快速受热固化（热固性塑料制品）等。
3、在模具方面：应考虑它的总体结构，特别是抽芯与脱出制品的复杂程度。
同时应充分考虑模具零件的形状及其制造工艺，以便使制品具有较好的经济性。
4、在成本方面：要考虑注射制品的利润率、年产量、原料价格、使用寿命和更换期限，尽可能降低成本。
§1.2 塑料制品的收缩塑料制品在成型过程中存在尺寸变小的收缩现象，收缩的大小用收缩率表示。
%10000⨯-=L L L S 式中S ——收缩率；L 0——室温时的模具尺寸；L ——室温时的塑料制品尺寸。
影响收缩率的主要因素有：(1) 成型压力。
型腔内的压力越大，成型后的收缩越小。
非结晶型塑料和结晶型塑料的收缩率随内压的增大分别呈直线和曲线形状下降。
(2) 注射温度。
温度升高，塑料的膨胀系数增大，塑料制品的收缩率增大。
但温度升高熔料的密度增大，收缩率反又减小。
两者同时作用的结果一般是，收缩率随温度的升高而减小。
(3) 模具温度。
通常情况是，模具温度越高，收缩率增大的趋势越明显。
塑料件设计ppt课件
精选ppt
37
3.5.3 模塑螺纹的结构设计
由模具的螺纹成型机构对应获得三种结构 型式的模塑螺纹。它们是整圆型螺纹、对拼型 螺纹和间断型螺纹。
整圆螺纹是由完整的螺纹型腔或螺纹型腔 或螺纹型芯成型出来，螺纹表面光滑无痕，塑 件脱离模具时，模具螺纹成型零件需做旋转脱 离动作；
对拼螺纹是由两瓣螺纹型成型的，塑件表 面在两瓣型腔拼合初呈现出一道线痕（分型 线），两瓣型腔分离塑件即可脱出模具；
精选ppt
19
3.3 形状和结构设计 3.3.2 结构设计
图3—6 可强制脱模的浅侧凹结构
a)(A-B)×100%/B≤5% b) (A-B)×100%/C≤5%
精选ppt
20
3.4 壁厚与脱模斜度
3.4.1 脱模斜度设计
3.4.2 塑件壁厚设计
3.4.3 加强筋及其它增强结构
3.4.5 增加刚性减少变形的其他措施
精选ppt
12
3.2 尺寸精度与表面质量
3.2.3 表面质量
2、型腔表面粗糙度要求
①一般，型腔表面粗糙度要求达0.20.4mm。
②透明制品型腔和型芯粗糙度一致。 ③非透明制品的隐蔽面可取较大粗糙度， 即型芯表面相对型腔表面略为粗糙。
精选ppt
13
3.3 形状和结构设计
3.3.1 形状 3.3.2 结构设计
弧过渡。一般即使取0.5也可以增加塑件的强度。设计
塑件内外表面转角圆角时，应象图3-22所示确定内外
圆角半径。
塑件设计成圆角的作用：
⑴避免产生应力集中。
⑵提高了塑件强度。
⑶利于塑料的充模流动。
⑷塑件对应模具型腔部位设计成圆角，可以使模具
在淬火和使用时不致因应力集中而开裂，提高模具的
塑料制品设计--塑料制品设计基础 ppt课件
– 性能——指制品的力学、热力学、物理和化 学等性能。
ppt课件
5
• ２）选择材料 考虑制品的功能、性 能、加工性和生产成本；
• ３）确定加工方法 根据制品的形状、 大小、精度和生产成本选择；
• ４）对制品进行失效分析 对制品在 使用环境下失效形式，进行预测性计算或 相应的测试。
– 因热膨胀系数大，交替的冷缩热胀使塑料制品联接 处开裂。
• 聚酰胺（PA）
– PA含水量高，在高温下加工水解导致材料降解； – 固化时间过短，结晶不足，晶粒粗，而韧性差； – 使用环境湿度变化大，因吸水膨胀尺寸超出公差。
ppt课件
24
1.3 塑料的力学特性
• 1.3.1 静载荷下的形变行为
• 1.3.1.1 应变特性 • 1、应力—应变行为 • 影响塑料力学性能的主要因素：材料、温
ppt课件
10
材料 LDPE HDPE LLDPE PP
塑料的热性能
熔体流动速率 维卡软化温度0C
1.1
83
1.1
127
0.85
101
1.0
154
ppt课件
11
• 3) 物理性能 密度、渗透性（表1.２４）、电性能、光学性能。
• 4) 化学性能 耐腐蚀性、耐候性（表 1.２-７） 、吸水性（表1.２-３） 、可燃 性（表１.２-５） 。
形的起点。塑料制 品的极限应力应少 于屈服点的应力。
ppt课件
21
• 2) 蠕变和松驰失效
– 长期负载作用的塑料件会产生蠕变形 变，最终会蠕变断裂。如密封件变松 失效。
• 3) 冲击失效
– 在冲击下变形和断裂。负荷作用时间 极短，变形速率很高。如脆性材料PS 等制品的破坏。
《塑料模具设计与机构设计》2塑料组成分解PPT精品课件
染料：色彩鲜艳、颜色齐全，着色能力、透明性好。 性能与无机颜料相反。
思考与练习
2021/3/1
第2章 塑料的组成与工艺特性
2.1塑料的基本组成
二、塑料的组成
问题 基本内容 重点难点
2.添加剂
⑸ 着色剂 （0.01~0.02%）
有机颜料的特性介于无机颜料和染料之间。
塑料和树脂 塑料的组成
在塑料工业中着色剂多采用颜料 还有阻燃剂、抗静电剂、发泡剂、防腐剂、固化剂
思考与练习
2021/3/1
第2章 塑料的组成与工艺特性
2.1塑料的基本组成
二、塑料的组成
问题 基本内容
2.添加剂
⑸ 着色剂 （0.01~0.02%）
重点难点
塑料和树脂
起装饰美观的作用，某些着色剂还能提高塑料的光 稳定性、热稳定性和耐候性。
塑料的组成 塑料的分类 塑料的特性 思考与练习
分类
颜料 染料
塑料的分类
和加工助剂等等
塑料的特性
并非每种塑料都要加入全部的添加剂，根据塑料品
思考与练习
种和需求有选择性的加入某些添加剂
2021/3/1
第2章 塑料的组成与工艺特性
2.1塑料的基本组成
三、塑料的分类
问题 基本内容 重点难点
ABS
第2章 塑料的组成与工艺特性
2.1塑料的基本组成
二、塑料的组成
问题 基本内容
2.添加剂
⑷ 润滑剂 （<1%）
重点难点
塑料和树脂 塑料的组成 塑料的分类 塑料的特性
为防止塑料在成型过程中粘模，减少塑料对模 具的摩擦，改善塑料的流动性，提高塑件表面的光 泽度而加入的添加剂。
如PE、PP、PVC、PS、PA、ABS
塑料制品的设计7-3课件
2、模塑螺纹的结构设计
由模具的螺纹成型机构对应获得三种结 构型式的模塑螺纹。它们是整圆型螺纹、对 拼型螺纹和间断型螺纹。 整圆螺纹是由完整的螺纹型腔或螺纹型 芯成型出来，螺纹表面光滑无痕，塑件脱离 模具时，模具螺纹成型零件需做旋转脱离动 作；
对拼螺纹是由两瓣螺纹型腔成型的，塑件 表面在两瓣型腔拼合初呈现出一道线痕（分型 线），两瓣型腔分离塑件即可脱出模具； 间断螺纹为螺纹在周向上断离为几截，有 断为两截、三截、四截等。内螺纹断为两截时， 用内侧抽芯机构可快速完成塑件脱模动作。 将 外螺纹断为若干截的目的主要是为了减少螺纹 副间的结合面，提高旋合性。
2、 塑件壁厚设计
塑件的最小壁厚应满足的条件： *保证塑件在使用时的强度和刚度。 *使塑料熔体充满整个型腔。 塑件壁厚过小，则塑料充模流动的阻力很大， 对于形状复杂或大型塑件成型较困难。 塑件壁厚过大，则不但浪费塑料原料，而且 还给成型带来困难，尤其降低了塑件的生产率， 还给塑件带来内部气孔、外部凹陷等缺陷。 所以正确设计塑件的壁厚非常重要。壁厚取 值应当合理。
二、 形状设计要求
为使强制脱模时的脱模阻力不要 过大引起塑件损坏和变形，塑件侧凹 深度必须在要求的合理范围内，见图 7—5下面的说明(公式)，同时还要重 视将凹凸起伏处设计为圆角或斜面过 渡结构。
二、 形状设计要求
图7—5
可强制脱模的浅侧凹结构 b) (A-B)×100%/C≤5%
a)(A-B)×100%/B≤5%
图7-22
7.3.4 金属嵌件的设计
1、 嵌件及其主要结构形式 2、 嵌件的设计要点
1、
嵌件及其主要结构形式
（1）塑件中镶入嵌件的目的：
增加力学强度、寿命、硬度、耐 磨、导磁、导电性能，加强塑件尺寸 精度和形状的稳定性，起装饰作用等。 （ 2 ）嵌件结构有柱状、针杆状、 片状和框架等如图7-19所示。
塑料制品的结构设计
第一章 塑料制品的结构设计塑料制品的结构设计又称塑料制品的功能特性设计或塑料制品的工艺性。
§1.1 塑料制品设计的一般程序和原则1.1.1 塑料制品设计的一般程序1、详细了解塑料制品的功能、环境条件和载荷条件2、选定塑料品种3、制定初步设计方案，绘制制品草图（形状、尺寸、壁厚、加强筋、孔的位置等）4、样品制造、进行模拟试验或实际使用条件的试验5、制品设计、绘制正规制品图纸6、编制文件，包括塑料制品设计说明书和技术条件等。
1.1.2 塑料制品设计的一般原则1、在选料方面需考虑：(1) 塑料的物理机械性能，如强度、刚性、韧性、弹性、吸水性以及对应力的敏感性等；(2) 塑料的成型工艺性，如流动性、结晶速率，对成型温度、压力的敏感性等；(3) 塑料制品在成型后的收缩情况，及各向收缩率的差异。
2、在制品形状方面：能满足使用要求，有利于充模、排气、补缩，同时能适应高效冷却硬化（热塑性塑料制品）或快速受热固化（热固性塑料制品）等。
3、在模具方面：应考虑它的总体结构，特别是抽芯与脱出制品的复杂程度。
同时应充分考虑模具零件的形状及其制造工艺，以便使制品具有较好的经济性。
4、在成本方面：要考虑注射制品的利润率、年产量、原料价格、使用寿命和更换期限，尽可能降低成本。
§1.2 塑料制品的收缩塑料制品在成型过程中存在尺寸变小的收缩现象，收缩的大小用收缩率表示。
%10000×−=L L L S 式中S ——收缩率；L 0——室温时的模具尺寸；L ——室温时的塑料制品尺寸。
影响收缩率的主要因素有：(1) 成型压力。
型腔内的压力越大，成型后的收缩越小。
非结晶型塑料和结晶型塑料的收缩率随内压的增大分别呈直线和曲线形状下降。
(2) 注射温度。
温度升高，塑料的膨胀系数增大，塑料制品的收缩率增大。
但温度升高熔料的密度增大，收缩率反又减小。
两者同时作用的结果一般是，收缩率随温度的升高而减小。
(3) 模具温度。
模具设计-塑料制品分析PPT课件
2020/3/23
16
与其它成型方法相比，注射成型具有成型周期短，能一次成型外形复 杂、尺寸精密、带有嵌件的塑料制件，对各种塑料的适应性强，生产 效率高，产品质量稳定，易于实现自动化生产等的特点。所以注射成 型广泛地用于塑料制件的生产中。
但注射成型的设备及模具制造费用较高，不适合单件及批量较小的塑 料制件的生产。
22
工艺流程 原料
熔融塑化 挤出型胚
脱模 冷却 吹胀
后处理 制品
2020/3/23
23
2020/3/23
24
2020/3/23
4
1 质量轻 2 优良的化学性 3 良好的电绝缘性 4 热的不良导体 5 较高的比强度
2020/3/23
5
受热性能
• 热固性 • 热塑性
应用范围
• 通用塑料 • 工程塑料
可然程度
• 易燃 • 可燃 • 难燃
2020/3/23
6
塑料瓶的生产成型过程
2020/3/23
7
在生活中塑料瓶很常见， 塑料瓶主要用于饮料、食品、 酱菜、蜂蜜、干果、食用油、 农兽药等液体或者固体一次 性塑料包装容器。塑料瓶具 有不易破碎、成本低廉、透 明度高、食品级原料等特点。
2020/3/23
19
瓶胚的挤出
◦ 用注射成型的方法在高压下 将熔融的塑料注入型胚模具 中形成适宜尺寸、形状的管 状的型胚。
2020/3/23
20
型胚的吹胀
◦ 型坯的吹胀，型坯夹紧闭模后，对型坯通入压缩空气，压缩空气的
作用是，使吹胀的型坯紧贴模腔，对已吹胀的型坯吹加压力，得到
轮廓明显、花纹清晰的制品，有助
而可乐瓶盖需要大批量生产，适合这种生产方式。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
6.5.1 塑料产品的结构要素
1 . 脱模斜度设计 2 . 壁厚设计 3 . 加强筋设计 4 . 支承面的设计 5. 圆角的设计 6 . 孔的设计
1 .脱模斜度设计
当塑料制品成型后因塑料收缩而包紧型芯，若塑料制品 外形较复杂时，塑料制品的多个面与型芯紧贴，从而脱模阻 力较大。为防止脱模时塑料制品的表面被擦伤和推顶变形， 需设脱模斜度。如图3-1 一般来说，塑料制品高度在25mm以下者可不考虑脱模斜 度。但是，如果塑料制品结构复杂，即使脱模高度仅几毫米， 也必须认真设计脱模斜度。设计者应养成做脱模斜度的习惯。
图3-2 塑料制品壁厚结构
图3-3 塑料制品壁厚结构
3 .加强筋设计
为了提高塑料制品的强度和防止塑料 制品翘曲变形,常设计加强筋。如图3-4
图3-4 采用加强筋改善壁厚
3 .加强筋设计
加强筋的设计原则： ⑴筋厚不应大于壁厚，筋的形状采用圆弧过渡，避免外力作 用产生应力集中而破坏结构。 ⑵加强筋不应设臵在大面积制品中央部位。当设臵较多加强 筋时，分布排列应相互错开，应避免或减少塑料局部集中，避免 收缩不均而破裂。 ⑶加强筋的高度不宜过高，否则会使筋部受力破坏，降低自 身刚性。加强筋的最小厚度应不小于0.6mm，以防止注塑不足。
2. 壁厚设计
塑料制品的最小壁厚应满足的条件： （1）应满足塑件在装配、运输以及使用时的强度 要求。 （2）充分考虑在成型过程中塑料的流动性，保证 薄壁和棱边部分也能充满。 。 （3）塑件能承受足够的脱模力，不至于在塑件脱 模时损坏塑件。 塑料制品壁厚过小，则塑料充模流动的阻力很大， 对于形状复杂或大型塑料制品成型较困难。 塑料制品壁厚过大，则不但浪费塑料原料，而且 还给成型带来困难，尤其降低了塑料制品的生产率， 还给塑料制品带来内部气孔、外部凹陷等缺陷。 所以正确设计塑料制品的壁厚非常重要。壁厚取 值应当合理。
图3-7
4. 支承面的设计
当塑料制品上有一面作为支承面来使用时，将该 面设计为一个整面是不合理的，如图3-9所示。 因为平板状在成型收缩后很容易翘曲变形，稍许 不平都会影响良好的支承作用，故以边框式或凸台式 (三点或四点)结构设计塑料制品支承面。
图3-9加强筋与支承
5. 圆角的设计
塑料制品除了必须要保留的尖角外，凡转角处应采用圆弧过渡。 塑料制品设计成圆角的作用： ⑴避免产生应力集中。 ⑵提高了塑料制品强度。 ⑶利于塑料的充模流动。 ⑷塑料制品对应模具型腔部位设计成圆角，可以使模具在淬 火和使用时不致因应力集中而开裂，提高模具的坚固性。
第六章 塑料产品的结构设 计
6.5 塑料制品设计原则
塑料制品设计原则: ⑴在满足使用要求和性能的前提下，力求塑料产 品结构简单、壁厚均匀、连接可靠、安装和使用 3.1 塑料制品设计 方便。 ⑵应尽量使结构合理，便于模具制造和成型工艺 的实施，用最简单的工序和设备来完成产品的成 型加工。 ⑶产品要求外观美观，既满足外观又结构合理。 ⑷高效率、低消耗，尽量减少产品成型前后的辅 助工作量，并避免成型后的二次机械加工。
6.孔的设计
孔的设计要求： ⑴孔与孔、孔与边壁之间应保持足够的距离，孔与孔的最小 距离应不小于壁厚的2倍，孔与边壁之间最小距离应不小于1.5～ 3mm（大孔取大值）。 ⑵固定用孔因承受较大负荷，可设计周边增厚来加强。如图 3-14所示。 ⑶尽可能把孔设臵在制件强度大、不易削弱制件强度的地方、 避开把孔设臵在制件薄弱环节，避免减弱制品的机械强度。
图3-14 孔边增厚加强
习题
实物分析题：
请从我们的日常生活中，挑选一件塑料用 品，描述它的形状，在设计上使用了哪些结构 特征，以及这些特征有何作用。
塑料在设计中的应用
谢谢！
图３- 1 塑料制品脱模斜度
1. 脱模斜度设计
脱模斜度的选择原则：
⑴热塑性塑料件脱模斜度取0.5°-3.0°。 热固性酚醛压塑料制品取0.5°-1.0°。 ⑵塑料制品内孔的脱模斜度以小端为准，符 合图样要求，斜度由扩大方向得到；外形以大端 为准，符合图样要求，斜度由缩小方向得到。 ⑶塑料收缩率大，塑料制品壁厚大则脱模斜 度取大些。 ⑷对塑料制品高度或深度较大的尺寸，应取 较小的脱模斜度。
2. 壁厚设计
热塑性塑料制品的厚度一般在24mm之间,热固性塑料制品的厚度一般 在1-6mm。 就设计原则来说要求同一塑料制 品各处的壁厚均匀一致，否则制品成 型收缩不均，易产生内应力，导致制 品开裂、变形。如图3-2. 当无法避免壁厚不均时，可做成 倾斜的形状,如图3-3，使壁厚逐渐过 渡。或者使壁厚相差过大的两分别成 型然后粘合成为制品。若需要有差别 时，相邻的壁厚比应满足以下要求： 副壁厚：主壁厚 ≤1.5 ～ 2