塑料制品的设计

第1讲1、塑料制品的新成型方法与新材料改善普通成型的缺陷。

答：气体辅助注射成型、水辅成型技术、注射压制成型技术、热流道技术、低压注射成型、可熔芯技术的注射成型。

常规塑料制品成型方法容易出现精度低、内应力大、翘曲变形、表面凹陷、内部缩孔、外观档次低、光泽差等各种缺陷。

2、设计塑料产品要求既要考虑使用者（在功能上、在使用操作上、在外型上、材料应用与加工方法上），又要考虑企业（将来性、技术性、领先性、销售可能性、经济性）；新制品产生的方式有（再设计、组合、创新）。

3、塑料制品设计的特点是：必须材料考虑物性，尤其是环境变化对物性影响及在长时间负载下对产品影响。

第2讲1、塑料制品开发包括：答：市场需求分析，产品造型设计，模具方案设计和模具结构设计，模具工程分析，模具制造装配，制品生产，产品检验2、串行工程与并行工程优缺点答：优点：（1）、制品开发的各个环节可及时接受其他环节的分析和反馈，并立即进行修改，提高了设计质量和可靠性。

（2）、充分利用了各个环节的时域交叉性，几个环节同时进行，大大缩短了模具产品的开发周期性。

（3）、不构成修改的大循环，降低了总的开发成本。

缺点：（1）整个开发过程信息单向流动，下游结果不能及时反馈给上游进行评价和修改；（2）制品设计和模具设计脱节，制品设计的质量靠最终生产来检验，往往要多次修模，不易控制各环节质量；（3）、各阶段按顺序进行导致产品开发周期长。

3、逆向工程答：现在采用三坐标测量机，将模拟信息转化为数字化的模型，这种通过样件开发产品的过程称为逆向工程4、快速原型（不考）5、设计塑料制品应考虑塑料材料的如下性能：材料的使用性能、材料的成型性能、材料的经济性6、塑料材料的加工性1）评定塑料可模性的目的：确定加工条件；评定物料成型各种制品可能性；试制新的塑料品种和改性。

2）评定方法：一般用能生产合格制品的速率和难易度来评价。

测定成型速率最好的办法是测定最短注射周期；测定成型难易程度是确立完成充模的温度和压力的综合工艺窗口，最直观的办法是绘制成型图。

第3讲掌握分析塑料制品力学状态，简支梁与柱体的力学计算第4讲1、塑料制品的尺寸为满足装配和使用，必须确定恰当的尺寸精度和形位精度，使制品具有互换性，既满足要求又能尽量降低成本。

2、塑件精度取决于原料、模具、设备、工艺和环境条件。

3、国内外塑料件尺寸标准的特点俄罗斯：公差表包含了尺寸分段、精度等级、配合座别和上下偏差；也有基孔制、基轴制。

德国：只有公差值，没有配合，也没有上下偏差。

美国：每种塑料分为精密、标准和粗糙三个精度等级，三个尺寸段0～6英寸、6～12及大于12。

我国标准的尺寸范围从0～1000，分28个尺寸段，其中0～500分25段。

该标准参照了德国标准DIN16901-1982，但有差异4、塑件表面粗糙度跟哪些有关。

答：由模具型腔表面粗糙度和所成型塑料的品种和成型加工方法决定第5讲1、设计塑料制品必须考虑模具的限制，以保证制品的成型、防止产生缺陷，并简化模具结构，降低成本，提高生产效率。

2、模具工程师对塑件结构分析（工艺性）应考虑：(1)注塑工艺对胶件结构的要求；(2)模具对胶件结构的要求；(3)产品装配对胶件结构的要求；(4)表面要求。

3、侧凸凹制品成型中的不利点：(1) 模具结构复杂，需采用对开式型腔、伸缩式型芯、侧向抽芯等结构。

(2) 模具制造费用加大，制造周期加长。

(3) 制品模塑周期加长，生产成本增加。

(4) 模具分型面缝隙溢料机会增多，制品的飞边多因此塑件应尽量避免侧面凸凹；若结构要求一定要抽芯，应尽量使抽芯机构简单。

4、制品成型后冷却收缩而包紧型芯，为便于脱模，以避免出现顶白、顶伤和拖白现象，在制品内外壁面平行于脱模方向应设有一定的脱模斜度。

脱模斜度与胶料性能、胶件形状、表面要求有关。

5、理解掌握选取脱模斜度的原则答：热固性塑料制品，脱模斜度小收缩率大，脱模斜度大刚性大，脱模斜度小壁愈厚，脱模斜度大制品的几何形状复杂而且很不规则，脱模斜度大制品较大、长度较长、高度较高的尺寸，脱模斜度小，以保证制品的尺寸精度若考虑留模，制品的内表面的脱模斜度可比外表面小；反之，外表面的脱模斜度应小于其内表面的脱模斜度。

成型增强塑料制品，脱模斜度大。

成型含有润滑剂、增塑剂等的塑料制品，脱模斜度比不含有的可小一些。

斜度的方向：当塑件为轴，应保证大端尺寸，塑件为孔，应保证小端尺寸；一般制品脱模斜度不包括在制品公差范围内。

6、脱模斜度表示方法：线性、比例、角度P1127、制品壁厚的作用(1) 使制品具有确定的结构和一定的强度、刚度，以满足制品的使用要求。

(2) 成型时具有良好的流动状态（如壁不能过薄）以及充填和冷却效果（如壁不能太厚)(3) 合理的壁厚使制品能顺利地从模具中顶出。

(4) 满足嵌件固定及零件装配等强度的要求。

(5) 防止制品翘曲变形。

8、壁厚设计的原则壁厚尽可能均匀一致，以便消除或减小制品内应力，防止模塑制品翘曲变形和开裂；满足要求前提下尽量减小壁厚，节省原料和缩短成型时间。

壁厚若不均匀，不能相差太多，应采用逐步过渡的形式或将制品设计成两个。

9、加强筋的作用1）在不增加整个制品厚度的条件下，增加制品的刚度和强度；2）适当地使用加强筋，能有效地克服制品扭曲、变形现象；3）起辅助流道作用，改善熔料的充模流动，有利于制品成型；4）减小制品厚度，能避免壁厚过大而产生缩孔、气泡、凹陷等现象，且能减轻制品质量。

10、加强筋设计原则（理解）1）方向：加强筋的走向应与熔料充模方向一致，与模具成型零件的运动方向一致，还应与制品的收缩方向一致。

2）高度：加强筋的高度不宜过大，宜设计得低一些、多一些，加强筋之间的中心距应大于2倍制品壁厚。

3）尽量避免在加强筋上装置任何零部件。

4）筋的根部用圆弧过渡，以避免外力作用时产生应力集中而破坏。

但根部圆角半径过大则会出现凹陷。

11、塑料制品上圆角的作用1）成型时，料流阻力小，改善了充模流动状态，利于充模与成型；2）可以减少因塑料收缩而导致的制品变形；3）避免因锐角而引起的应力集中，提高制品的强度；4）有时圆弧过渡改善制品外观；5）圆角可降低模具零件内应力、防止变形开裂，提高强度，延长模具寿命。

12、当塑件需要支撑面时，应采用凸起的边框或几个凸起的支脚作为支承，一整个面作支承面很难得到平直的表面。

第6讲1、塑料制品上得到孔的方法有：模塑成型，机械加工，模塑成型与机械加工相结合，冲压2、凸台作用：（作用）增强孔或供装配零件连接固定，承受应力和减少应变，（位置）一般设置在制品边缘及加强筋部位。

3、制品边缘、大面积部位为增加制品的刚度、强度，防止变形，应设计成特殊结构。

3、塑料制品上获得螺纹的方法：机械加工、模塑成型、螺纹嵌件。

4、塑料制品上使用的螺纹结构形状的选择P1345、塑料制品螺纹设计时始端与末端应有过渡段；塑料螺纹与金属螺纹的配合长度不能太长小于螺纹大径1.5倍；同一制品多段螺纹，螺纹旋向应相同；螺纹制品应设计有止转部分；应尽量采用公制标准螺纹。

6、塑料制品表面的花纹，可遮掩成型过程中的缺陷，增加美观，增大摩擦力，防止滑动；增加粘接表面积及粘接可靠性，粘结表面上作出细麻纹。

第7讲1、塑料制品上直接成型的三种形式文字：凸出制品表面：塑件文字为凸形，则模具为凹形，可用机械或手工雕刻，制造容易，但文字在使用中容易损坏；凹入制品表面：制品文字为凹形，相应模具为凸，用雕刻，则加工面积大，加工量大，粗糙度难保证，应尽量避免；凹坑凸字：制品上做出凹坑凸字，成型部分作成镶块，这样既能保证制品使用时不易被损坏又能使模具制造容易，且易更换。

2、异色标志：双色注射成型3、嵌件：定义、作用（功能性作用）、材料作用：功能性作用，如抗蚀性、抗磨性、导磁性、导电性、尺寸稳定性、表面装饰、提高制造精度以及便于拆卸。

定义：镶入塑料制品中的零件，使之成为模塑制品不可拆卸的组成部分，这些嵌入制品中的零件称为嵌件。

材料：铜、铝、钢、陶瓷、玻璃、塑料、木材、橡胶等。

4、结构设计：要求必须牢固固定在制品中，防止旋转和拔出，5、嵌件的安放、定位要求(1) 不能因设备的运动或振动而松动甚至脱落。

(2) 在高压塑料熔体的冲击下不产生位移和变形。

(3) 嵌件与模具的配合部分应能防止溢料，避免出现毛刺，影响使用性能。

第8讲1、异型材设计：截面形状应尽量简单、对称，断面壁厚应均匀，尽可能避免或减少设筋和凸台。

2、共挤异型材两种塑料相容性越好，粘接强度越高；若相容性不好，则截面间可采用机械连接。

3、中空容器几何形状有圆形、椭圆形、方形、异型。

4、中空吹塑制品结构设计应考虑强度与刚度，底部、身部、口部螺纹结构设计中空容器主要承受垂直方向的压力。

它主要来自三方面：（1）容器包装物料的自重；（2）容器堆叠时压力；（3）物料灌装时压力和瓶盖压配时压力。

吹塑成型用螺纹，设计为梯形或半圆形的截面，不采用三角形细牙或粗牙螺纹5、注塑吹塑制品的结构•剪边或铰孔加工后不需精加工；•有利于缩短时间和节约原料；•壁厚容易控制；•螺纹精度高；•底部不用截坯口；•不受场合的限制，生产速度快；•可制得高强度的制品。

6、热成型工艺过程7、制品设计•制品不能有侧孔、侧凹，否则难以脱模；•侧壁有凸凹，要考虑采用活动型芯或抽芯机构；•孔或开口不能直接成型，可采用二次加工。

•设计制品应考虑加强筋、脊或凹凸图案等；•对于薄壁、面积大的热成型制品，一般需要对表面增加凸凹，成拱形，进行增强，以提高制品刚度；•避免制品上的大凸凹，易造成壁厚不均，若壁太薄，强度不足，易出现皱折。

8、旋转模塑制品特点：大型、封闭、形状复杂，小型中空制品，也可制造特大型塑料制品；壁厚均匀，内应力极小，壁厚可以自由调整（假如原料重量不同）；形状可以非常复杂，设计自由度大；9、中空成型有吹塑、滚塑、热成型和气体辅助注塑成型法等多种方法。

大型中空制品成型工艺有吹塑、滚塑和热成型法。

滚塑适宜设计和加工复杂形状和侧面有孔的制品，多种内表面可同时成型为主要特点，制品壁厚均匀性优于吹塑成型法。

吹塑成型法原料贵，制品尺寸稳定性好，翘曲小，成型时间短，产量高，人力和能源成本低。

热成型(片材)法加工设备贵，而制品强度是3种方法中最高的。

10、旋转成型只为增加其强度，可在大面积平坦制品上布置筋或凹凸图案，起增强作用，但凹凸不能太窄而深。

或做成双层壁结构，成型后中空部分填入泡沫塑料，起增强作用。

第9讲1、塑料制品的装配分为可拆卸式的装配和固定而不可拆卸的装配两种2、可拆卸式装配有螺纹连接和弹性联接3、塑料制品的不可拆卸联接有粘接与焊接第10讲1、塑料作为支承材料的优点：•优良的摩擦和磨损性能；•不用或少用润滑剂，可减少冲击和噪声；•制造成本低；•化学稳定性好。

2、轴承材料PF、PA、氟塑料、POM、UHMWPE、聚酰亚胺3、轴承类型全塑料轴承：PA、POM应用最多，UHMWPE最有前途；金属轴瓦内衬氟塑料：金属轴瓦一般为钢，轴衬为多孔青铜用PTFE用浓缩分散液浸渍或涂覆；增强塑料轴瓦与编织的薄层轴衬：4、模塑齿轮的要求：•型芯与型腔都设于动模边；•多联齿轮型腔应设分型面同一侧；•将互相啮合的两齿轮放同一副模具；•考虑浇口类型和位置，避免偏心。