第五章 注射成型制品结构及工艺性

5.3.1 壁厚（包括使用形状和艺术形状） 塑件的厚度应同时满足强度与刚度 的要求。对成型工艺而言，冷却时间与 制品厚度的平方成正比，但当壁厚小于 0.5mm时，冷却时间反而会延长。壁厚 过小，成型时流动阻力大，熔体难以充 满型腔，脱模时易引起塑件变形。 但壁厚也不能过大，否则不仅浪费 原料，降低生产率，而且容易产生气泡、 缩孔、凹陷等缺陷，影响产品质量。
5.3.2 脱模斜度 由于塑件冷却时产生收缩而包紧在 型芯上，或由于粘附作用而紧贴在型腔 内，脱模时塑件会发生表面划伤、擦毛， 甚至变形等。为便于塑件顺利脱模和保 证质量，在设计时应使其表面沿脱模方 向具有合理的脱模斜度。为满足装配要 求，在塑件图上标注斜度时，内孔以小 端为基准，斜度由扩大的方向取得；外 形以大端为基准，斜度由缩小的方向取 得，如图5-2所示。塑件脱模斜度的大小 与塑料的性质、收缩率、摩擦因数、塑 件壁厚和几何形状有关，一般取
对工艺性而言，尖角的存在在将增加 成型时熔体的流动阻力；内尖角可能导 致塑件在脱模过程中因成型内应力而产 生开裂，外尖角会造成模具的对应处存 在应力集中，在反复交变载荷作用下产 生裂纹而失效。因此，塑件除了使用上 要求采用尖角之外，其余所有转角处均 应采用圆角过渡。 通常，制品内圆角半径应为壁厚的 一半，外圆角半径可为壁厚的1.5倍，一 般圆角半径不应小于0.5mm。壁厚不等 的两壁间转角可按平均壁厚确定圆角半 径。对于塑件的某些部位，在成型中必
对于较深的通孔或处于较陡峭位置的 通孔，还可采用中间平面碰穿结构，如 图5-17所示。该结构采用两个型芯来成 型，使型芯长度减短，刚度增加，并可 避免斜面碰穿使型芯变形的缺点，但碰 穿面结合不良时会产生飞边。由于两型 芯的同轴度不易保证，当成型孔有装配 要求时，两个型芯应有0.5-1mm的直径 差。
5)冷却收缩会使塑件尺寸变小，对 凹模型腔的贴合力要小于对型芯的包紧 力，故外表面斜度可比内表面斜度小写。 6）当分型时需要塑件留在型芯上 时，塑件内表面斜度应比外表面斜度小； 反之，分裂时需要塑件留在凹模内时， 塑件外表面斜度应比内表面斜度小。 7）制品上带有雕刻花纹或标记符 号时，也应带有足够的脱模斜度。
高其使用性能并防止脱模后的变形。 塑件的增强结构形式很多，以下为几种 常见的设计方法： 1)底面增强。对于薄壳状的塑件底 面可制成球面、拱曲面等，如图5-6所 示，可有效地增加刚度，减少变形，并 增加美感。
2)边缘增强。对于壁薄容器的边缘， 可按图5-7所示设计来增加刚度和减少 变形。
。
3）平板增强。对于平板类塑件，可 设计成瓦楞形，如图5-8所示，增加其长 度方向的刚度。
对塑件的尺寸精度要求要具体分析，根 据装配情况来确定尺寸公差。一般配合 部分尺寸精度高于非配合部分尺寸精度。 受塑料收缩波动的影响，小尺寸易达到 高精度。塑件的精度要求越高，模具的 制造精度要求越高，制造难度及成本亦 增高，同时塑件的废品率也会增加。
5.2.3 塑件的表面质量
塑件的表面质量包括表面粗糙度和表 观质量等。塑件的表面粗糙度主要与模 具型腔的表面粗糙度有关。一般模具表 面粗糙度应比塑件低1-2级，即型腔表壁 的表面粗糙度数值应为塑件的1|2-1|4。 注射成型塑件的表面粗糙度通常为 Ra0.02-1.25um。 模具在使用过程中，由于型腔磨损而 使表面粗糙度不断加大，应随时进行抛 光复原。透明塑件要求型腔和型芯的表 面粗糙度相同，而不透明塑件则可以根 据塑件则可以根据使用情况分别确定。
30′～1°30′。表5-9列出了部分塑件的脱 模斜度，选择时应注意以下原则： 1）在不妨碍塑件使用的前提下，脱模 斜度应取大些。 2）塑料的强度越高或收缩率越大，冷 却后对模具的包紧力越大，脱模斜度应 取大些。 3）塑件的形状越复杂或壁厚越大，对 模具的包紧力越大，脱模斜度应取大些 。
4）塑件较高时，为减少对其精度的影响，应 取较小的脱模斜度，而塑件高度小于2-3mm 时，因脱模力小可不设计斜度 。
塑件的表观质量是指塑件成型后的 表观缺陷的存在程度，如缺料、溢料、 飞边、凹陷、气孔、熔接痕、银纹、斑 纹、翘曲、收缩等情况。它主要取决于 塑料原料的选择、成型工艺条件、模具 总体设计等因素。 5.2.4 塑件的表面形态 注射制品可以作各种表面处理。可 以是光结的表面，也可以取得喷砂效果， 甚至做出类似于木材、皮革、布和其它 天然材料等花纹，以提高塑料制品
设计加强筋时，应注意以下原则： 1） 筋的方向应与熔体的填充方向一致， 否则将因筋的干扰产生缺陷。 2）在塑件形状允许时，应多设计一些 高度较低的筋代替较高的筋，以避免筋 本身发生变形破坏。 3）为防止塑件因收缩而变形，两筋之 间的中心距应为塑件壁厚的2倍以上， 各条筋的排列应相互错开。 4）筋的布局应合理，以减小变形和开 裂，如图5-4所示。
（4）塑料的成型工艺性 如流动性、结晶性、热敏性等。 （5）对精度的影响 如收缩率波动量及各 向异性。
5.2 塑件的尺寸及精度 5.2.1 塑件的尺寸 塑件的总体尺寸主要取决于塑料的流 动性。在一定的设备和工艺条件下，流 动性好的塑料可以成型较大尺寸的塑件， 反之成型出的塑件尺寸就较小。大
而薄的塑件在塑件尚未充满型腔时以固 化，或勉强能充满，但前锋冷料已不能 很好熔合而形成冷接缝，影响塑件的外 观和结构强度。此外塑件尺寸还受到注 射机的注射量、锁模力和模板尺寸的限 制。从能源、模具制造成本和成型工艺 性等条件出发，在能够满足塑件使用要 求的前提下，应尽量将塑件设计得紧凑 一些。 5.2.2 塑件的精度
5)各筋厚度应尽量相同，防止熔体局部 集中而引起缩孔和气泡。
6)筋的宽度b不应大于制品壁厚，如 图5-5a所示，否则制品的另一面会产生 凹陷，如图5-5b所示。
7)筋的底部与制品间应圆弧过渡， 否则会因压力集中而破坏，但圆弧过 大同样会造成凹陷。
8)为了不降低筋的强度，应避免在 筋上安置任何零件。 加强筋的典型结构如图5-5a所示， 若塑件厚度为t，则筋的高度h=（1-3） t；根部过渡圆角R=（1／8～1／4）t， 端部圆角r=t／8；脱模斜度a=2°～ 5°；筋跟宽b=（1／4～1）t，当 t≤2mm时，取b=t。 5.3.4增强结构 对于某些塑件如容器等，设置加强 筋会影响其外观质量和使用效果，此时 应将塑件的特定部位设计成特殊的形状， 使其成为增强结构（或防变形结构） ， 以增加塑件的强度和刚度，提
当通孔处于较陡峭位置时，如图516a中的点M与点N的高度差h﹤0.5mm时 或图5-16b中的点M低于点N，采用碰穿 结构会在合模时使型芯受较大侧向力而 断裂，故应改用插穿结构对型芯双边支 撑，如图5-16c所示。插穿结构的封胶面 （防止溢料的配合面）最小距离L﹥1mm， 导向斜度a≥5°，长度h≥2.5mm。
4）侧壁增强。当侧壁面积较大刚度较差 时，可采用5-9所示的增强结构。
对于某些塑件，有时可采用多种手段 复合增强，效果较佳，，如图5-10所示。
5.3.5支承面 对于某些底面较大的塑件来讲，以 整个底面作为支承面往往是不合理的， 因为塑件稍许翘曲或变形就会使底面不 平；即使塑件底面是平的，如果底面不 平，仍会影响塑件放置的稳定性。所以， 通常采用凸起的边框或底脚（三点或四 点）来支承，如图5-11所示。当制品底 部有加强筋时，筋的端部应低于支承面 约0.5mm以上，如图5-12所示。
塑件厚度的确定应考虑一下因素： 1）制品的尺寸大小和结构特性。 2） 制品所受冲击力的均匀分散程度 和脱模斜度。 3）制品在使用、储存和装配过程中 所需的强度。 4）最终尺寸稳定性和外观。 5）成型时的充模流动性。 6）脱模时制品强度、变形、硬化、 脱模等情况。
同一塑件的壁厚应尽可能保持一致，否 则会因冷却不均而产生附加内应力，使 塑件产生翘曲、缩孔、裂纹甚至开裂。 塑件局部过厚，其表面会出现凹痕，内 部会产生气泡。表5-8为改善塑件壁厚的 典型实例。如果结构要求必须有不同壁 厚时，最小壁厚与最大壁厚的比值不应 超过1:3，且应进行适当的圆弧过渡以减 缓厚度的突然变化。
孔的类型及工艺 塑件上常见的孔有通孔、 不通孔、形状复杂的异型孔等。 1）通孔 如图5-15a所示，可由一端固 定的型芯来成型，型芯与定模板在A处 贴合，称为碰穿。碰穿面要求贴合严密， 否则会产生飞边。对于细长型芯，当受 测向力较大时易产生弯曲而影响精度， 可采用图5-15b所示的插穿方法，即在 合模时将型芯插入定模板中固定，以提 高其强度和刚度，且不会产生飞边。
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的外观效果，掩饰凹痕和流痕之类的表 面缺陷。花纹的存在不能影响制品的脱 模，在制品侧表面上存在凹陷会增加与 模具的粘附，给脱模造成困难。 5.3 塑件的结构工艺性设计 塑料制品的设计，首先使其几何形状 结构要满足使用要求，还要满足结构工 艺性要求，使其结构形状尽可能有利于 成型，避免产生气泡、疏松、凹陷及开 裂等工艺缺陷，简化模具结构，以较高 的生产率和较低的成本生产出合格的制 品。
§ 5.3.3 加强筋 § 5.3.4 增强结构 § 5.3.5 支承面 § 5.3.6 圆角 § 5.3.7 孔 § 5.3.8 侧凹和侧孔 § 5.4 塑件的使用功能设计 § 5.4.1 螺纹设计 § 5.4.2 嵌件设计 § 5.4.3 凸凹纹设计 § 5.4.4 铰链设计 § 5.4.5 标识设计
须处于分裂面、型芯与型腔配合处等位置 时，如不便制成圆角，可采用尖角。 总之，塑件采用圆角过渡，不仅利于 熔体的流动，还减小了应力集中，增加 了塑件的强度，并增加了美感。 5.3.7 孔 理论上讲，任何形状的孔都可用模具 上的型芯成型，但如果空的形状和位置 设计不当，会使模具结构复杂，制造困 难，成本增加。因此，在塑件上设计孔 时应同时考虑其使用性和工艺性。
一般情况下，脱模斜度不包括在塑件 的公差范围内。如果塑件有尺寸精度要 求，则脱模斜度的设置不能大于塑件的 公差范围。
5.3.3 加强筋 加强筋的作用是在不增加制品壁厚的 条件下，增强制品的强度和刚度，避免 塑件变形。如图5-3a、c的情况，壁厚太 厚时不仅浪费材料，还易产生缩孔等凹 陷，影响塑件质量。此时可采用加强筋 来增加塑件强度和避免塑件翘曲变形， 如图5-3b、d所示。
用于设置螺钉孔的凸台或凸耳应有足 够的强度，并避免突然过渡，如图5-13 所示。
5.3.6圆角 一个塑料制品，外角为尖角时，不 仅影响美观，也会造成壁厚不均，从而 产生应力，影响使用效果；内角为尖角 时，更容易在尖角处产生应力集中，受 力或受冲击振动时会发生破裂。图5-14 所示为塑件所受应力与圆角半径的关系。 可以看出，理想的内圆角半径应为壁厚 的1／3以上。
5.1 塑料制品的选材 （1）塑料的力学性能 如强度、刚度、 弹性、韧性、弯曲性能、冲击性能以及 对应力的敏感性等。 （2）塑料的物理性能 如对使用环境 温度的适应性、光学特性及受阳光的影 响、绝热与电气绝缘程度、精加工和外 观的完美程度。 （3）塑料的化学性能 如对接触物 （水、油、溶剂、药品）的耐蚀性、卫 生程度以及使用上的安全性等。
第5章 注射成型制品结构及工 艺性
§ 5.1 塑料制品的选材 § 5.2 塑件尺寸及其精度 § 5.2.1 塑件的尺寸 § 5.2.2 塑件的精度 § 5.2.3 塑件的表面质量 § 5.2.4 塑件的表面形态 § 5.3 塑件的结构工艺性设计 § 5.3.1 壁厚(包括使用形状和艺术形状) § 5.3.2 脱模斜度
塑件的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。在保证使用要求的前提下， 尺寸精度应尽可能选用低公差等级。 另外，成型塑件的有些尺寸不受模 具活动部分的影响，如图5-1中的A类尺 寸，其精度较高；而有些尺寸受到模具 活动部分的影响，如图5-1中的B类尺寸， 其精度相对较低。因而标准中两类尺寸 相对应的公差等级相同时，其公差数值 也是不一样的，分别用A类和B类表示。