专业塑胶结构工程师培训教程

专业结构工程师

培训教程

子曰：“三人行，必有我师。”是故，弟子不必不如师，师不必贤于弟子，闻道有先后，术业有专攻，如是而已，谨以此话，送给所有立志成为结构工程师的朋友！

第1章结构设计工程师的必备素质

在讲述Pro/E的具体应用之前，有必要先抛开Pro/E软件本身，认真想想作为设计的主体结构工程师，应该掌握些什么知识？

年轻的工程师在工作中常遇到这样的情况，一个老工程师最多不过熟悉AutoCAD，但在单位中却受到重用，甚至可能是一个部门主管。这让许多甚至是利用业务时间在热心学习Pro/E的人感到困惑：似乎不需要这么先进的东西也可以搞设计,这样好像也有一定道理，毕竟在三维设计软件问世以前，人们也做出了很多产品。但是三维设计软件是大幅度提高工作效率不可缺少的重型武器，搞工程的人不掌握它迟早要被淘汰，经验固然重要，但经验毕竟代表着过去，很多人的经验从某种程度上说甚至只能算抄袭。所以努力掌握软件的应用是必需的。那是不是掌握了软件就万事大吉了呢？回答当然不是。

一个合格的结构工程师，必须要掌握一定的机械知识、模具知识、材料学知识、行业安全规范知识，最好还能懂点电子知识，具备点美工功底。这些都是Pro/E应用之外的东西，我们看到多学习Pro/E的朋友只是为学习而学习，在屏幕上画了个零件转来转去只是好看，却不知道它是为了什么？长此下去，势必影响自己的学习兴趣，甚至半途而废。鉴于此，我们根据自身在工厂多年的产品设计和模具设计经验，总结出设计软件与实践经验相结合的教学课程，让学生们毕业出去就能胜任工厂里的工作做一个合格的设计工程师，而不是一个单单会Pro/E这门软件的绘图员！

要记住，我们要努力成为的是一个塑胶五金产品设计行业的高手，而不是一个老手！

1.1 需要掌握的机械知识

1.1.1 常用机构类介绍

1.平面连杆机构

2.凸轮机构

3.轮系机构

4.棘轮机构

5.轮槽机构

6.螺旋机构

1.1.2 常用机械传动分类

1.带传动

2.链传动

3.齿轮传动

4.蜗杆传动

1.2 塑胶结构一般优化设计原则

加强筋的拔模角一般取0.25°～2°，塑件表面有蚀纹或是结构复杂的应加大拔模角，可达到2°。这是因为形状复杂的制品脱模阻力大，例如，拔模角不够大时会出现拉花现象，如图1-1所示。

在塑件结构设计中，应避免在流料方向的尖角，因为这样会产生局部应力且有注塑缺陷。图1-2（a）是流料方向有夹角的不良设计，图1-2（b）是消除了尖角的改良设计。

倒圆角的一般原则，圆角半径的大小外R取2倍壁厚，内R取0.5～1倍壁厚。

塑件加强筋的设计，基本厚度等于0.5倍壁厚，高度小于等于3倍壁厚，圆角大于等于0.25～0.4倍壁厚，拔模角大于等于0.5°，间距大于2倍的壁厚，加强筋应布置在塑件受力较大之处，以改善塑件的强度。加强筋应作对称分布，避免塑件局部集中，同时加强筋应尽可能设计得矮一些。

塑件壁厚尽量均匀，小型玩具塑胶壁厚一般在1mm～2mm之间，最薄不能超过0.8mm，否则会造成出模困难。合金（一般指锌合金）壁厚要控制在0.8mm以上，对由于出模而必须加厚的部位也要尽量减少厚度，以节约原料。

圆丝筒，六角丝筒配胶柱，一般胶柱直径应大于丝筒孔径0.1mm。

铁轴配胶孔的设计：铁轴应大于相配的孔0.15mm～0.2mm。

小型玩具一般采用自攻螺丝孔定位。孔径按照受力大小的原则比选用螺丝直径小0.3mm～0.7mm，其中ABS材料孔径选用0.3mm～0.5mm，PP材料或PE材料孔径选用0.4mm～0.7mm。孔上端要有一沉孔，高度要确保使螺丝头不外露。一般超声线为60°，高约为

0.3mm。零件设计要尽量方便模具的制造。

1.3 常用塑胶材料的物理特性及识别方法

常用塑胶材料的物理特性及识别方法，如表P所示。

1.4 注塑工艺常识

1.4.1 注塑常用的名词问答

1.注射成型包括哪些阶段？

注射成型过程包括塑化与流动，注射和模塑冷却3个阶段。

2.什么叫塑化与流动？

塑料在机筒内径加热达到流动状态。

3.什么叫注射？

这一进程是指用栓塞或螺杆推挤，将具用流动性，温度均匀，组合均匀的熔体注入模具的过程。

4.什么叫模塑?

模塑阶段是指塑料熔体进入型腔开始，经过型腔注满，熔体在控制条件下冷却定型，直到从模腔脱出为止。

5.什么叫充模阶段？

充模阶段包括引料入模期、充模期、挤压增密期，因为引料入模期和挤压增密期时间很短，所以通常把充模时间称为注射时间。

1.4.2 注塑成型机的主要参数

¾注射量：注射量是指机器在对空注射条件下，注射螺杆（或栓塞）做一次最大注射行程时注射装置所能达到的最大注射量。

¾注射压力：为熔料流经喷嘴，浇道和型腔时的流动阻力，螺杆（或栓塞）对熔料必须施加足够的压力，称这种压力为注射压力。

¾注射速度：注射时单位时间内所能达到的体积流率。

¾注射时间：注射时螺杆射出一次注射容量所需的时间。

1.4.3 注塑的缺陷及其可能产生原因分析

1.制品不足的缺陷

¾料筒、喷嘴及模具温度偏低。

¾加料量不够。

¾注射压力过低。

¾注射速度过慢。

¾浇道或浇口过小，浇口数目不够，位置不当。

¾模腔排气不良。

¾注射时间太短

¾浇注系统性差。

¾材料流动性太差。

2.制品溢边的缺陷

¾料筒、喷嘴及模具温度太高。

¾注射压力太大，锁模力不足。

¾模具密度封不严，有杂物或模板弯曲变形。

¾模腔排气不良。

¾材料流动性太大。

¾加料量太多。

3.制品有气泡的缺陷

¾塑料干燥不良，含有水份或挥发性氯体。

¾塑料有分解。

¾注射速度太快。

¾注射压力太小。

¾模温太低，充模不完全。