第二章 塑料制品设计

二、 形状和结构设计
5．加强筋及增强措施
加强筋的形状尺寸：
高度L=(1～3)δ 筋条宽A=(1/4～1)δ 收缩角α=2°～5° 根部圆角R=(1/8～1/4)δ 顶部圆角r=δ/8,
注：加强筋常引起局部凹陷
二、 形状和结构设计
5．加强筋及增强措施
设计要求： ① 加强筋的厚度应小于塑件厚度，并与壁用圆弧过 渡 ② 加强筋端面高度不应超过塑件高度，宜低于0.5mm 以上
一、塑料材料的选择(分析)
塑料的选材包括：选定塑料基体聚合物（树脂） 种类、塑料具体牌号、添加剂种类与用量等 塑料原料选择方法：
使用环境(不同的温度、湿度及介质条件、不同的受 力类型选择不同的塑料)
使用对象（根据国别、地区、民族和具体使用者的
不同选材 ）
按用途进行分类 （按应用领域 、功能 ）
§2、塑件设计
直径小于1.5mm或深度大于孔径的 4 倍时，一般用成型后再机械加工的方法 获得。
注：压缩成形时尤应注 意，通孔深度应不超 过孔径的3.75倍
二、 形状和结构设计
８．孔的设计
5 ) 盲孔 盲孔只能用一端固定的型芯来成型。为避免型 芯弯曲，对于注射和压注成型，孔深不得大于孔径 的４倍；对于压缩成型，平行与施压方向的孔深度 为孔径的２倍．
二、 形状和结构设计 ９．符号、文字及标记的设计
①图案一般应设计为凸 形，方便加工 ②成型深度0.3mm左右 ③尽量将图案(字)刻在 与脱模方向垂直的面 上 ④为保证塑件的凸字在 使用过程中不被磨损， 可采用在凸字周围设 装饰边框。
二、 形状和结构设计
10．齿轮的设计
设计时应避免模塑、装配和使用塑料齿轮时产生内 应力或应力集中；避免收缩不均而变形。为此，塑料轮要 尽量避免截面突变，应以较大圆弧进行转角过渡，宜采用 过渡配合和用非圆孔连接，不应采用过盈配合和键连接。
不合理
合理
二、 形状和结构设计
5．加强筋及增强措施 设计要求： ③ 尽量采用数个高度较矮的筋代替孤立的高筋，筋与筋之间的 距离应大于壁厚的两倍。 ④ 加强筋的设置方向应与受力方向一致，并尽可能与熔体流动 方向一致。同一面上，如果设置多根加强筋，其分布排列应 互相错开，以减少收缩不均引起的变形。
不合理
一、塑件设计原则: • 满足使用要求和外观要求 • 在保证塑件的使用性能、物理、化学、介电性 能与力学性能等的前提下，尽量选用价格低廉 和成形性能较好的塑料，并力求结构简单、壁 厚均匀、成形方便。 • 在设计塑件时应考虑其模具的总体结构，使模 具型腔易于设计制造，模具抽芯和推出机构简 单，尽量简化模具结构。 • 在设计塑件时，应考虑原料的成形工艺性，如 流动性、收缩性等，塑件形状便于成型加工。
二、 形状和结构设计
4．塑件的壁厚
设计要点：
3)壁厚应尽量均匀，否则制品成型收缩不均，易产生内应力，导致制品 开裂、变形。受力大的部件可设加强筋。
壁厚应尽量均匀
壁厚均匀性设计
二、 形状和结构设计
4．塑件的壁厚
设计要点：
4)当无法避免壁厚不均时，可做成倾斜的形状, 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。
二、 形状和结构设计
5．加强筋及增强措施
⑦薄壁容器的边缘是强度、刚性薄弱处易于 开裂变形损坏，可按照下图所示方法给予 加强。 容器边缘的增强 容器侧壁的增强
二、 形状和结构设计 6．支承面和凸台 对于盒形、容器类塑件，当采用底平面作支 承面时，应将底平面设计成凹形或设置加强筋及凸 台、凸边等结构。
除特殊要求外，塑件转角处均应采用圆弧过渡。 1.减小应力集中，提高了塑件强度及美观。使 模具在淬火和使用时避免产生应力集中而开裂， 提高模具的坚固性。
2.改善熔体充模特性，避免流痕和充不满。同 时利于脱模。
圆角取值：内圆角半径应达壁厚的1/4以上。
过渡圆角对充模的影响：酚醛模压成型
多处充不满
电镀件、静电喷涂和热喷涂件，过渡圆角有利于镀层或涂 层厚度均匀。 电镀层厚度不均匀
螺纹牙形
常用
重载
重载
单向受力
瓶盖常用
少用
三、 塑料螺纹设计
1、塑件上螺纹成型可用以下三种成型方法 ①模具成型 ②机械加工制作 ③在塑件内部镶嵌金属螺纹构件。 2、模塑螺纹的性能特点： ①模塑螺纹强度较差，一般宜设计为粗牙螺纹。 ②模塑螺纹的精度不高，一般低于GB3级。 3. 螺纹设计的基本原则： 螺纹选用：细小螺纹一般采用自攻螺钉联接，只成型底孔； 细牙螺纹不宜选用，可采用金属嵌件解决； 常拆卸和锁紧力大的螺纹也可用金属嵌件。
塑件壁厚常用值：
热固性料：小件壁厚取1.6~2.5mm；大件取3.2~8mm；最大不宜大于10mm； 脆性料壁厚不小于3.2mm。
热塑性料：常取2~4mm；一般不小于0.6~0.9mm；最小可达0.25mm。
见教材表3-19、3-20
二、 形状和结构设计
4．塑件的壁厚 设计要点： 塑件应有一定的厚度才能具有足够的强度和刚度，即使产品设计时 对塑件的强度要求不高，为了承受脱模推出力，也要考虑塑件应有一定 的壁厚, 应合理设计壁厚。 1)壁厚太厚，收缩率加大，塑件变形大，冷却时间处长，易产生内 部气孔、外部凹陷、生产效率低。 2)壁厚太薄，强度和刚度下降，影响使用性能，成型时流动阻力大, 成型困难，成型后脱模困难。
脱模斜度 型芯（b）
25´~40´ 20´~40´ 25´~45´ 30´~1° 30´~1° 30´~1° 30´~1° 30´~1° 20´~1°
20´~40´ 20´~50´ 20´~45´ 35´~1°30´ 35´~1°30´ 40´~1°20´ 30´~1° 35´~1°30´ 20´~1°
整面支承，变 形后放置不稳。
支承面结构要合理，宜采用3~4个小凸台或凸缘支撑。
二、 形状和结构设计 6．支承面和凸台
二、 形状和结构设计 6．支承面和凸台 固定用的凸耳或台阶应有足够的强度，以 承受紧固时的作用力。应避免台阶突然过渡和 支承面过小，凸耳应用加强筋加强。
二、 形状和结构设计 7、圆角设计
三、 塑料螺纹设计
3、设计要点： ①为减小螺距积累误差，螺纹配合长度应小于螺纹直径的1.5～2倍 ②外螺纹直径不小于4mm，内螺纹直径不能小于2mm，螺距不小于0.7mm ③模塑螺纹起止端不能设计退刀槽，也不宜用过渡锥面结构。螺纹端 部有大于0.2~0.8mm的无螺纹区，防止螺纹崩裂变形，以提高该处螺纹强 度并使得模具结构简单。
成型方法 ：类似通孔。
二、 形状和结构设计
８．孔的设计
6 )异形孔设计： 斜孔或形状复杂的孔可采用拼合的方法来成形，避免侧向抽芯。
二、 形状和结构设计
８．孔的设计
7 )对于细长型芯,为防止其弯曲变形，在不影响塑
件的条件下，可在塑件的下方设支承柱来支撑。
二、 形状和结构设计
８．孔的设计
8) 对穿孔应注意设计成能设置型芯的结构
二、 形状和结构设计 １．形状 ２．结构 ３．脱模斜度 ４．塑件的壁厚 ５．加强筋及增强措施 ６．支承面和凸台 ７．圆角设计 ８．孔的设计 ９．符号、文字及标记的设计 10．铰链设计 11．齿轮的设计
二、 形状和结构设计 1．形状
塑件内外表面的形状设计除满足其使用性能外，应易于成型，尽 量避免侧抽芯结构设计。 侧面有孔时，通过改变孔的位置或形状来避免侧抽芯。
方法二：采用高刚度结构，如球面、拱形面、凸缘或皱折；
方法三：采用预变形补偿；需要有完善的成型性能数据库
有时为补偿视觉误差也可采用类似的外凸圆弧结构，如电 视机壳、汽车覆盖件……
二、 形状和结构设计
5．加强筋及薄壁容器设计
加强筋的作用： ① 在不增加壁厚的情况下提高塑件强度、刚度，避 免翘曲变形。 ② 在一定程度上可以改善塑料的充模流动性。
聚甲基丙烯甲脂 聚苯乙Байду номын сангаас ABS塑料 聚碳酸脂 聚甲醛 热固性塑料
二、 形状和结构设计 ３．脱模斜度 选取原则： （2）脱模斜度的取向应根据塑件的内外形尺寸而定，塑件内孔 以型芯小端准，斜度沿扩大方向变出，塑件外形以型腔大端为 准，斜度沿减少方向标出
二、 形状和结构设计 ３．脱模斜度 选取原则：
二、 形状和结构设计 ３．脱模斜度选取原则： （1）沿脱模方向必须设置足够的脱模斜度；
塑件内表面脱模斜度通常大于外表面； 脱模斜度取值：热塑性料0.5°~3°；热固性料0.5°~1° 性能硬而脆的塑件，其脱模斜度比柔韧的大
注：收缩率大的塑件应取较大的脱模斜度。
塑料名称
型腔（a）
聚酰胺通用级 聚酰胺增强级 聚 乙 烯
合理
二、 形状和结构设计
5．加强筋及增强措施
设计要求： ⑤ 在布置加强筋时，应避免或减少塑料的局部集中。
二、 形状和结构设计
5．加强筋及增强措施
设计要求： ⑥ 一些加强筋会引起塑件局部凹陷，可采用以下措施 来修饰和隐藏。
二、 形状和结构设计
5．加强筋及增强措施
设计要求： ⑦将薄壳状的塑件设计为球面，拱曲面等，可 以有效地增加刚性、减少变形。
第二章 塑料制品设计
电动车塑件
汽车塑件
家电塑件
日常用品塑件
主要内容 一、 塑件设计原则 二、 形状和结构设计 三、 尺寸精度与表面质量
§1、塑件的工艺性
塑件的工艺性 ——是塑件对成型加工的适应性
塑件工艺性设计包括 :塑料材料选择、尺寸精
度和表面粗糙度、塑件结构
塑件工艺性设计的特点：应当满足使用性能和 成形工艺的要求，力求做到结构合理、造型美 观、便于制造。
二、 形状和结构设计
1)设计原则： a.孔设在不易削弱塑件强度的地方 b.孔与孔之间，孔与边壁之间应留有足够的距离。
８．孔的设计
二、 形状和结构设计
８．孔的设计
2)孔与孔、孔与边壁最小壁厚
二、 形状和结构设计
８．孔的设计
3）孔深与孔径关系 孔深要小于孔径的 4 倍，否则，如孔太深，对于通孔，则型芯容易弯曲； 对于盲孔，则型芯难抽出。 4）通孔成型方法
3)塑件形状复杂，应取较大脱模斜度
二、 形状和结构设计 ３．脱模斜度 选取原则：
3)长条形、高深塑件应取较小脱模斜度
二、 形状和结构设计 ３．脱模斜度 选取原则：
5)精度要求高时，取较小脱模斜度
二、 形状和结构设计 ３．脱模斜度 选取原则： 6）如果要求脱模后塑件 保持在型芯一边，则塑 件的内表面的脱模斜度 可选的比外表面小；反 之，要求脱模后塑件留 在型腔内，则塑件的外 表面的脱模斜度应小于 内表面，但当内、外表 面要求脱模斜度不一致 时，往往不能保证壁厚 的均匀。
二、 形状和结构设计
4．塑件的壁厚 5)应根据塑件外形 尺寸及塑料品种合 理选择塑件的壁厚。
设计要点：
二、 形状和结构设计
4．塑件的壁厚 改善措施：
二、 形状和结构设计
4．塑件的壁厚 改善措施：
二、 形状和结构设计
4．塑件的壁厚 改善措施：
二、 形状和结构设计
5．加强筋及薄壁容器设计
增加塑件刚强度：单纯增加壁厚是不合理的，会带来成型 问题。 方法一：增设加强筋；
二、 形状和结构设计 ３．脱模斜度选取原则 （7）塑件侧面带文字、图案时，脱模斜度取10°～15°； 塑件侧面带花纹时，脱模斜度取4°～ 6 °；
利用脱模斜度的楔 形效应，提高压缩 模塑件上部密度。
二、 形状和结构设计
4．塑件的壁厚
塑件壁厚对质量和成型周期影响很大。
壁厚太薄：强度、刚度差，充模难； 壁厚太厚：浪费原料，成型周期长，内部缺陷增加； 壁厚设计原则：同一个塑件壁厚应尽可能均匀，壁厚差不大于3。 见教材表3-18
强制脱出的浅侧凹,尺寸应满足
(A-B)x100
C
%≦5%
强制脱出的浅侧凸,尺寸应满足
(A-B)x100 B %≦5%
强制脱出的浅侧凹,尺寸应满足
(A-B)x100
B
%≦5%
二、 形状和结构设计 • ３．脱模斜度
由于塑料冷却后产生收缩，会紧紧地包在凸模上， 或由于粘附作用，塑件紧贴在型腔内，为了便于脱模，在 设计时应考虑塑件表面具有合理的脱模斜度。
1．形状
左图塑件的内侧有凸起，需采用由侧向抽芯机构驱动的组合式型 芯，模具制造困难。 右图避免了组合式型芯，模具结构简单。
内侧凹的改进
1．形状
不合理
合理
２．结构
当塑件的内外侧凹陷较浅，同时成型塑件的 塑料为聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛这类在脱模温度 下仍带有足够弹性的塑料时，模具可采取强制脱 模。 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，同时还要重视将凹凸起伏处设计为圆角或 斜面过渡结构。