汽车塑料件设计要求PPT56页
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汽车塑料件设计要求——【塑胶模具与塑胶件】
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②结构泡沫：具有致密表皮层和呈微孔结构 的芯部，这种结构具有高的比强度，可应用 在受力结构中。
③口字形结构、T 形结构以及工字梁结构，与矩形截面的实心结构比 较，这种结构既能节省材料，又不降低刚性。
④圆锥体结构，相对圆柱体结构，这种结构 能承受很大的压缩载荷，弯曲稳定性好。
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⑤双壁结构，有不少工艺可成型具有双壁结构的制件，这种结构的制 件有较高的刚性、冲击韧性和抗弯能力。
形状和结构的简化 壁厚均一
避免应力集中 加强刚度的设计
抗变形设计 注塑件的精度
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一、 形状和结构的简化
产品形状和结构复杂
产品形状和结构简单
模具结构的复杂性
熔体充模也就越容易
增加模具制造的难度
质量就越有保证
产品性能不稳定性和经济成 本
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理想的产品简洁化设计基本原则：
①有利于成型 加工；
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（3） 尺寸设计要考虑成型的可能性，不同的成型工艺对制件的尺寸 设计，包括尺寸大小，尺寸变化会有一定的限制。
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二、壁厚均一的设计原则
• 在确定壁厚尺寸时，壁厚均一是一个重要原则。该 原则主要是从工艺角度以及由工艺导致的质量方面 的问题而提出来的。均匀的壁厚可使制件在成型过 程中，熔体流动性均衡，冷却均衡。壁薄部位在冷 却收缩上的差异，会产生一定的收缩应力，内应力 会导致制件在短期之内或经过一个较长时期之后发 生翘曲变形。 • 塑料件最通用料厚是2.5mm，大件适当增加，小件 减小，强烈建议通过增加翻边及加强筋的方式而不 是增加料厚来保证零件强度； PP塑料的壁厚范围 是0.6—3.5mm。
• 后果：塑料是对缺口和尖角之类比较敏感的材料， 在应力作用下，这些部位会逐渐产生微细裂纹， 随后逐步扩展到大的裂纹，而裂纹的不断延伸终 将导致制件的损坏。
②结构泡沫：具有致密表皮层和呈微孔结构 的芯部，这种结构具有高的比强度，可应用 在受力结构中。
③口字形结构、T 形结构以及工字梁结构，与矩形截面的实心结构比 较，这种结构既能节省材料，又不降低刚性。
④圆锥体结构，相对圆柱体结构，这种结构 能承受很大的压缩载荷，弯曲稳定性好。
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⑤双壁结构，有不少工艺可成型具有双壁结构的制件，这种结构的制 件有较高的刚性、冲击韧性和抗弯能力。
形状和结构的简化 壁厚均一
避免应力集中 加强刚度的设计
抗变形设计 注塑件的精度
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一、 形状和结构的简化
产品形状和结构复杂
产品形状和结构简单
模具结构的复杂性
熔体充模也就越容易
增加模具制造的难度
质量就越有保证
产品性能不稳定性和经济成 本
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理想的产品简洁化设计基本原则：
①有利于成型 加工；
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（3） 尺寸设计要考虑成型的可能性，不同的成型工艺对制件的尺寸 设计，包括尺寸大小，尺寸变化会有一定的限制。
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二、壁厚均一的设计原则
• 在确定壁厚尺寸时，壁厚均一是一个重要原则。该 原则主要是从工艺角度以及由工艺导致的质量方面 的问题而提出来的。均匀的壁厚可使制件在成型过 程中，熔体流动性均衡，冷却均衡。壁薄部位在冷 却收缩上的差异，会产生一定的收缩应力，内应力 会导致制件在短期之内或经过一个较长时期之后发 生翘曲变形。 • 塑料件最通用料厚是2.5mm，大件适当增加，小件 减小，强烈建议通过增加翻边及加强筋的方式而不 是增加料厚来保证零件强度； PP塑料的壁厚范围 是0.6—3.5mm。
• 后果：塑料是对缺口和尖角之类比较敏感的材料， 在应力作用下，这些部位会逐渐产生微细裂纹， 随后逐步扩展到大的裂纹，而裂纹的不断延伸终 将导致制件的损坏。
汽车塑料件结构设计的一般原则及精度
3 6
0.08 0.16 0.12 0.22 0.14 0.34 0.18 0.38 0.24 0.44 0.32 0.52 0.48 0.68
±0.12 ±0.22 ±0.16 ±0.26 ±0.24 ±0.34
6 10
0.09 0.18 0.14 0.24 0.16 0.36 0.20 0.40 0.28 0.48 0.38 0.58 0.58 0.78
下表 列出了常用的注射塑料的成型收缩率。 用无机填料填充、用玻璃纤维增强的塑料有较低的成型收 缩率。
41
6、注塑件的精度
42
②模具
6、注塑件的精度
对于小尺寸的塑料件，模具的制造误差占塑料公差的1/3。 与模具上运动的零件有关的塑件尺寸，其精度较低。 模具上浇注系统和冷却系统设计不当，会使成型塑件的 收缩不均匀。 脱模系统的作用力不当，会使被顶出塑件变形。
30
5、抗变形设计 防止变形的措施
前述的避免应力集中以及刚性设计的一些措施，也都有 助于防止或者降低制件的变形。此外，设计时考虑防止产品 变形，在形状上进行规避。
31
5、抗变形设计
矩形的薄壁容器的侧壁容易发生内凹变 形，为此可将侧壁设计得稍微外凸一些
32
5、抗变形设计
深度较浅的盒类制品，为避免翘曲变形， 可将其底边设计成倒角形状
后果：塑料是对缺口和尖角之类比较敏感的材料，在应 力作用下，这些部位会逐渐产生微细裂纹，随后逐步扩展到 大的裂纹，而裂纹的不断延伸终将导致制件的损坏。
17
3、避免应力集中原则
避免应力集中应作为一条基本的准则
避免应力集中最直接最有效的方法就是在拐角、棱边、 凹槽灯等轮廓过渡与厚薄交接处采用圆弧过渡。
5、抗变形设计
汽车内外饰(塑料)产品结构设计的一般原则及精度
27
五、抗变形设计
（2）抗热变形设计，温度对制件的影响与材料的耐热性直接有关。当 材料确定之后，在产品设计时，应采取各种有效措施，来减少和避免温度 对制品使用性能的影响，延长产品的使用寿命。
避免受热部位过热导致变形的几种设计方案如下： ① 使产品中的零部件与热源保持有一段距离。 ② 在塑料部件与发热体之间，设置像铝箔之类反射性能好的反射体， 可以减少热量的吸收。 ③ 可采用对流的设计。在适当部位设计格栅或开设不同形状的散热 窗口，也有利于热量的散发。 ④ 在用于温度过高的部位时，应采用热导率低的隔热材料进行隔热。
② 注塑制件中有如图 5-40 所示的凹槽时，由于壁厚与壁薄部位固化速 度不同，会使凹槽顶部出现拱起现象，为避免出现这种情况，正确的设计应 如图5-41 所示。
24
五、抗变形设计
③ 图 5-42 所示的构件，因壁厚不同，壁厚处的塑料完全固化后，会对 先行固化的薄壁部位施以拉力，导致制件出现变形。图 5-43 所示的两种措 施，可以避免出现这种情况，其中
11
二、壁厚均一的设计原则
（3）厚壁部位减薄，使厚壁 趋于一致，壁厚差异大的制 件可通过增设工艺孔、开槽 或设置加强筋的方式，使厚 壁部位减薄，厚薄趋于一致。 图5-21 是通过设计上的改进 使塑料件厚薄趋于一致的几 个例子。
12
三、避免应力集中
对制件上有孔洞、切口、拐角等几何不连续部位施加定的力，在这个部 位的断面上将产生远比给予的表观应力大得多的应力，这个现象角应力集中。 局部产生的很大应力对于表现应力之比称作应力集中系数。塑料是对缺口和 尖角之类比较敏感的材料，在应力作用下，这些部位会逐渐产生微细裂纹， 随后逐步扩展到大的裂纹，而裂纹的不断延伸终将导致制件的损坏。因此产 品设计中，避免应力集中应是一条基本的准则。
五、抗变形设计
（2）抗热变形设计，温度对制件的影响与材料的耐热性直接有关。当 材料确定之后，在产品设计时，应采取各种有效措施，来减少和避免温度 对制品使用性能的影响，延长产品的使用寿命。
避免受热部位过热导致变形的几种设计方案如下： ① 使产品中的零部件与热源保持有一段距离。 ② 在塑料部件与发热体之间，设置像铝箔之类反射性能好的反射体， 可以减少热量的吸收。 ③ 可采用对流的设计。在适当部位设计格栅或开设不同形状的散热 窗口，也有利于热量的散发。 ④ 在用于温度过高的部位时，应采用热导率低的隔热材料进行隔热。
② 注塑制件中有如图 5-40 所示的凹槽时，由于壁厚与壁薄部位固化速 度不同，会使凹槽顶部出现拱起现象，为避免出现这种情况，正确的设计应 如图5-41 所示。
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五、抗变形设计
③ 图 5-42 所示的构件，因壁厚不同，壁厚处的塑料完全固化后，会对 先行固化的薄壁部位施以拉力，导致制件出现变形。图 5-43 所示的两种措 施，可以避免出现这种情况，其中
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二、壁厚均一的设计原则
（3）厚壁部位减薄，使厚壁 趋于一致，壁厚差异大的制 件可通过增设工艺孔、开槽 或设置加强筋的方式，使厚 壁部位减薄，厚薄趋于一致。 图5-21 是通过设计上的改进 使塑料件厚薄趋于一致的几 个例子。
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三、避免应力集中
对制件上有孔洞、切口、拐角等几何不连续部位施加定的力，在这个部 位的断面上将产生远比给予的表观应力大得多的应力，这个现象角应力集中。 局部产生的很大应力对于表现应力之比称作应力集中系数。塑料是对缺口和 尖角之类比较敏感的材料，在应力作用下，这些部位会逐渐产生微细裂纹， 随后逐步扩展到大的裂纹，而裂纹的不断延伸终将导致制件的损坏。因此产 品设计中，避免应力集中应是一条基本的准则。
塑料件设计要求共80页文档
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。
3.5.3 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。
3.5.3 模塑螺纹的结构设计
模塑螺纹起止端不能设计退刀槽，也不宜用 过渡锥面结构。这一点与金属螺纹件的要求不同。 模塑螺纹起止端应设计为圆台即圆柱结构，以提高 该处螺纹强度并使得模具结构简单 。
ab
c
3.5.4 塑料齿轮的设计
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（见图3—40b）
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。 如图３-２５所示。
斜孔或形状复杂的孔可采用拼合的型芯来成型。 如图３-２６所示
3.5 嵌件的安放与塑料螺纹、齿轮设计
3.5.1 塑料铰链设计 3.5.2 模塑螺纹的特点
3.5.3 模塑螺纹的结构 3.5.4 塑料齿轮的设计 3.5.5 带嵌件塑件的设计 3.5.6 嵌件的主要结构
a)(A-B)×100%/B≤5% b) (A-B)×100%/.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 3.4.6 塑件支承面的设计 3.4.7 塑件圆角的设计 3.4.8 塑件孔的设计 3.4.9 采用型芯拼合复杂型孔
a
b
图3-1具有侧孔的塑件
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。
3.5.3 模塑螺纹的结构设计
模塑螺纹起止端不能设计退刀槽，也不宜用 过渡锥面结构。这一点与金属螺纹件的要求不同。 模塑螺纹起止端应设计为圆台即圆柱结构，以提高 该处螺纹强度并使得模具结构简单 。
ab
c
3.5.4 塑料齿轮的设计
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（见图3—40b）
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。 如图３-２５所示。
斜孔或形状复杂的孔可采用拼合的型芯来成型。 如图３-２６所示
3.5 嵌件的安放与塑料螺纹、齿轮设计
3.5.1 塑料铰链设计 3.5.2 模塑螺纹的特点
3.5.3 模塑螺纹的结构 3.5.4 塑料齿轮的设计 3.5.5 带嵌件塑件的设计 3.5.6 嵌件的主要结构
a)(A-B)×100%/B≤5% b) (A-B)×100%/.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 3.4.6 塑件支承面的设计 3.4.7 塑件圆角的设计 3.4.8 塑件孔的设计 3.4.9 采用型芯拼合复杂型孔
a
b
图3-1具有侧孔的塑件
塑料件设计要求
向圆柱、沟槽或波纹状形式的增强结构。
3.4.6 塑件支承面的设计
当塑件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3-19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 点式(三点或四点)结构设计塑件支承面。如下图 塑料盘所示。
3.4.6 塑件支承面的设计
a)(A-B)×100%/B≤5% b) (A-B)×100%/C≤5%
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 3.4.6 塑件支承面的设计 3.4.7 塑件圆角的设计 3.4.8 塑件孔的设计 3.4.9 采用型芯拼合复杂型孔
为了提高塑件的强度和防止塑件翘曲变形, 常设计加强筋,如图筋的设置位置应沿塑料 充模流向，降低充模流动阻力．见图3-12
加强筋的正确形状和尺寸比例如图3-15 所示。
3.4.4 加强筋的主要形式
加强筋的设计原则： ⑴沿塑料流向设置，从而降低塑料
的充模流动阻力。如图3-13 ⑵应避免或减少塑料的局部集中，
以防止产生凹陷和气泡。如图3-14 ⑶加强筋以设计矮一些多一些为好。 ⑷筋与筋的间隔距离应大于塑件的
壁厚。
3.4.5 增加刚性减少变形的其它措施
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。
薄壁容器的沿口是强度、刚性薄弱处赐于开裂变 形损坏，故应按照下图所示方法来给予加强。
当塑件较大、较高时，可在其内壁及外壁设计纵
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；
3.4.6 塑件支承面的设计
当塑件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3-19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 点式(三点或四点)结构设计塑件支承面。如下图 塑料盘所示。
3.4.6 塑件支承面的设计
a)(A-B)×100%/B≤5% b) (A-B)×100%/C≤5%
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 3.4.6 塑件支承面的设计 3.4.7 塑件圆角的设计 3.4.8 塑件孔的设计 3.4.9 采用型芯拼合复杂型孔
为了提高塑件的强度和防止塑件翘曲变形, 常设计加强筋,如图筋的设置位置应沿塑料 充模流向，降低充模流动阻力．见图3-12
加强筋的正确形状和尺寸比例如图3-15 所示。
3.4.4 加强筋的主要形式
加强筋的设计原则： ⑴沿塑料流向设置，从而降低塑料
的充模流动阻力。如图3-13 ⑵应避免或减少塑料的局部集中，
以防止产生凹陷和气泡。如图3-14 ⑶加强筋以设计矮一些多一些为好。 ⑷筋与筋的间隔距离应大于塑件的
壁厚。
3.4.5 增加刚性减少变形的其它措施
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。
薄壁容器的沿口是强度、刚性薄弱处赐于开裂变 形损坏，故应按照下图所示方法来给予加强。
当塑件较大、较高时，可在其内壁及外壁设计纵
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；
塑料件设计要求
a
b
图3-1具有侧孔的塑件
a
b
图3-2塑件内侧表面形 状改进
3.3 形状和结构设计
3.3.1 形状
图3-3、3-4的图a形式需要侧 抽芯，图b形式不需侧型芯。
a
b
图3-3取消塑件上不必 要的侧凹结构
a
b
图3-4无需采用侧向抽 芯结构成型的孔结构
3.3 形状和结构设计
3.3.1 形状
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、 聚甲醛这类仍带有足够弹性的塑料 时，模具可采取强制脱模。
a)(A-B)×100%/B≤5% b) (A-B)×100%/C≤5%
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 3.4.6 塑件支承面的设计 3.4.7 塑件圆角的设计 3.4.8 塑件孔的设计 3.4.9 采用型芯拼合复杂型孔
3.2 尺寸精度与表面质量
3.2.1 尺寸精度 3.2.2 尺寸精度的确定 3.2.3 表面质量
3.2 尺寸精度与表面质量
3.2.1 尺寸精度
1、塑件尺寸概念 塑件尺寸——塑件的总体尺寸。
2、塑料制品总体尺寸受限制的主要因素： *塑料的流动性 *成型设备的能力
3.2 尺寸精度与表面质量
影响塑件尺寸精度的因素： 1、模具制造的精度，约为1/3。 2、成型时工艺条件的变化，约为1/3。 3、模具磨损及收缩率的波动。 具体来说，对于小尺寸制品，模具制造 误差对尺寸精度影响最大；而大尺寸制品 则收缩波动为主要。
3.5.3 模塑螺纹的结构设计
模塑螺纹起止端不能设计退刀槽，也不宜用 过渡锥面结构。这一点与金属螺纹件的要求不同。 模塑螺纹起止端应设计为圆台即圆柱结构，以提高 该处螺纹强度并使得模Байду номын сангаас结构简单 。
汽车塑料产品结构设计的一般原则及精度ppt(56张)
汽车塑料产品结构设计的一般原则及 精度(pp t56页)
汽车塑料产品结构设计的一般原则及 精度(pp t56页)
容器沿口部位的设计起到了边缘增强 的作用，实质上这种突变的边缘可以 看作是加强筋的变异。
汽车塑料产品结构设计的一般原则及 精度(pp t56页)
汽车塑料产品结构设计的一般原则及 精度(pp t56页)
（1）几何形状的改变 • 薄壳状的平板制件，将其表面设计成波纹
形、瓦楞形、拱形、球形、抛物面，其刚 性比同样重量的平板要高得多
汽车塑料产品结构设计的一般原则及 精度(pp t56页)
汽车塑料产品结构设计的一般原则及 精度(pp t56页)
（2）加强筋的设计和运用
通过加强筋提高轴套扭转刚 性和弯曲刚性
汽车塑料产品结构设计的一般原则及 精度(pp t56页)
引起变形、翘曲、蠕变
汽车塑料产品结构设计的一般原则及 精度(pp t56页)
加强刚度
材料
形状和结 构
几何形状的改变
加强筋
嵌件的加强作用
汽车塑料产品结构设计的一般原则及 精度(pp t56页)
汽车塑料产品结构设计的一般原则及 精度(pp t56页)
壁厚不均匀时常用处理办法
（1）厚薄交接处的平稳过渡，当制件厚度不 可避免需设计成不一致时，在厚薄交接处 应逐渐过渡，避免突变，厚度比例变化在 一合适的范围（一般不超过3：1）。
汽车塑料产品结构设计的一般原则及 精度(pp t56页)
汽车塑料产品结构设计的一般原则及 精度(pp t56页)
壁厚过渡形式
（3）嵌件的加强作用
• 在制件中设置金属嵌件，可以提高塑料制件局部 或整体的强度。 如汽车方向盘、活动手柄、塑料门窗框、 带有金属嵌件的塑料齿轮等。
汽车塑料产品结构设计的一般原则及 精度(pp t56页)
容器沿口部位的设计起到了边缘增强 的作用，实质上这种突变的边缘可以 看作是加强筋的变异。
汽车塑料产品结构设计的一般原则及 精度(pp t56页)
汽车塑料产品结构设计的一般原则及 精度(pp t56页)
（1）几何形状的改变 • 薄壳状的平板制件，将其表面设计成波纹
形、瓦楞形、拱形、球形、抛物面，其刚 性比同样重量的平板要高得多
汽车塑料产品结构设计的一般原则及 精度(pp t56页)
汽车塑料产品结构设计的一般原则及 精度(pp t56页)
（2）加强筋的设计和运用
通过加强筋提高轴套扭转刚 性和弯曲刚性
汽车塑料产品结构设计的一般原则及 精度(pp t56页)
引起变形、翘曲、蠕变
汽车塑料产品结构设计的一般原则及 精度(pp t56页)
加强刚度
材料
形状和结 构
几何形状的改变
加强筋
嵌件的加强作用
汽车塑料产品结构设计的一般原则及 精度(pp t56页)
汽车塑料产品结构设计的一般原则及 精度(pp t56页)
壁厚不均匀时常用处理办法
（1）厚薄交接处的平稳过渡，当制件厚度不 可避免需设计成不一致时，在厚薄交接处 应逐渐过渡，避免突变，厚度比例变化在 一合适的范围（一般不超过3：1）。
汽车塑料产品结构设计的一般原则及 精度(pp t56页)
汽车塑料产品结构设计的一般原则及 精度(pp t56页)
壁厚过渡形式
（3）嵌件的加强作用
• 在制件中设置金属嵌件，可以提高塑料制件局部 或整体的强度。 如汽车方向盘、活动手柄、塑料门窗框、 带有金属嵌件的塑料齿轮等。
第二章塑料制件设计-64页PPT资料
2、成型通孔型芯的安装方法，孔深与孔径的关系
孔深与孔径的关系：一端固定时，压制L=2D，注
塑L=4~6D，一端固定另一端支撑时孔深L可翻倍
3、成型盲孔型芯的安装方法，孔深与孔径的关系
盲孔，盲孔只能用一端固定的型芯来成型。因 此其深度应浅于通孔。根据经验，注射成型或压 铸成型时，孔深应小于4d。压制成型时孔的深 度，则应更浅些，平行于压制方向的孔一般不超 过2.5d，垂直于压制方向的孔深为2d。直径过 小(例如小于1.5毫米)或深度太大(大于以上值) 的孔最好用成型后再经机械加工的办法来获得。 如能在模塑时在钻孔位置压出定位浅孔，则给后 加工带来很大方便。
五、支承面设计
六、圆角设计
1、避免应力集中。尖角在受力或受冲 击
振动时会发生破裂(见圆角与应力集 中之间的关系图) 2、可使料流平滑绕过，改善充模特性 （图例） 3、对电镀塑件，尖角会造成镀层厚度 增 加，凹陷处镀层过薄（P17图例） 4、模具圆角会增加模具的坚固性
七、孔的设计
(2)塑料的成型工艺性，如流动性。
(3)、塑料形状应有利于充模流动、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)。
(4)、塑件在成型后收缩情况及各向收缩率差 异。
(5)、模具的总体结构，特别是抽芯与脱出塑 件的复杂程度。
(6)、模具零件的形状及其制造工艺。
一、影响模塑尺寸精度的因素：
1、模具制造的精度； 2、塑料收缩率的波动； 3、磨损等原因造成模具尺寸不断变化，都会
使制件尺寸不稳定； 4、模制时工艺条件的变化，飞边厚度的变化
以及模制所需脱模斜度都会影响塑料制件 的精度； 5、活动配合间隙的变化。
有资料认为在引起制品尺寸的误差中，模 具制造公差和成型工艺条件波动引起的误差各 占1/3。实际上对小尺寸的制品来说，制造 公差对制品尺寸影响要大得多，而大尺寸制品， 收缩率波动则是影响尺寸精度的主要因素。
塑料件结构设计规范共86页PPT
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。—盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
86
塑料件结构设计规范
31、园日涉以成趣，门虽设而常关。 32、鼓腹无所思。朝起暮归眠。 33、倾壶绝余沥，窥灶不见烟。
34、春秋满四泽，夏云多奇峰，秋月 扬明辉 ，冬岭 秀孤松 。 35、丈夫志四海，我愿不知老。
▪
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• 这种变形由制件内的内应力所导致。 • 通常不均匀的内应力分布是翘曲变形的主
要原因，而内应力的不均匀分布则可能是 加工条件（如温度、压力的不均匀分布， 收缩率的各向异性等）、材料组成（结晶 型材料的百年形倾向较大）、模具结构（ 特别是浇口设计）和制品形状共同作用的 结果。
防止变形的措施
• 前述的避免应力集中以及刚性设计的一些 措施，也都有助于防止或者降低制件的变 形。此外，设计时考虑防止产品变形，在 形状上进行规避。
U 形注塑件由于熔体流动过程中热扩散 不均，引起直角方向上的收缩，因而会
产生如图（a）所示的翘曲变形。解决 这种现象的办法除设加强筋之外也可如
（b）所示，在直角部位开一小槽。
（二）抗热变形设计
• 温度对制件的影响与材料的耐热性直接有 关。
图中曲线表明，半径R 与壁厚T之比，即R/T 在 0.6 以后，曲线趋于平缓，由此可知，内圆角之 半径应至少为壁厚的一半，最好为壁厚的0.60.75。
四、加强刚度的设计
刚性不足 外载和自重 引起变形、翘曲、蠕变
加强刚度
材料
形状和结 构
几何形状的改变
加强筋
嵌件的加强作用
（1）几何形状的改变
• 薄壳状的平板制件，将其表面设计成波纹 形、瓦楞形、拱形、球形、抛物面，其刚 性比同样重量的平板要高得多
（3）厚壁部位减薄，使厚壁趋于一致，壁厚 差异大的制件可通过增设工艺孔、开槽或 设置加强筋的方式，使厚壁部位减薄，厚 薄趋于一致。
厚壁减薄
开槽
设置加强筋
三、避免应力集中
• 对制件上有孔洞、切口、拐角等几何不连续部位 施加一定的力，在这个部位的断面上将产生远比 给予的表观应力大得多的应力，这个现象称为应 力集中。局部产生的很大应力对于表现应力之比 为应力集中系数。
壁厚过渡形式
（a）为阶梯式过 渡，应尽力避免；
（b）为锥形过渡， 比较好；
（c）是圆弧过渡， 应是最好的。
（2）将尖角改为圆角处理，两个壁厚相同的 壁面成直角的连接，破坏了壁厚均一的原 则。
转角处的最大厚度是壁厚的1.4倍，如果将内角处 理成圆角而外角仍是直角，则在转角处的最大厚 度（W）可增加到壁厚的1.6-1.7 倍。正确的设计 应是内外角均进行圆角处理，以确保壁厚均匀。 圆角处理还可避免应力集中，以及改善塑料成型 时熔体的流动性和成型性。
（4）结构上的设计，在产品设计中，有几种 结构具有比较高的刚性/质量比。
① 蜂窝夹层结构：刚性的设计效果好，缺点 是工艺上比较复杂，成本和价格较高。
②结构泡沫：具有致密表皮层和呈微孔结构 的芯部，这种结构具有高的比强度，可应用 在受力结构中。
③口字形结构、T 形结构以及工字梁结构，与 矩形截面的实心结构比较，这种结构既能 节省材料，又不降低刚性。
汽车塑料产品结 构设计的一般原则及精度
形状和结构的简化 壁厚均一
避免应力集中 加强刚度的设计
抗变形设计 注塑件的精度
一、 形状和结构的简化
产品形状和结构复杂
产品形状和结构简单
模具结构的复杂性
熔体充模也就越容易
增加模具制造的难度
质量就越有保证
产品性能不稳定性和经济成 本
理想的产品简洁化设计基本原则：
• 塑料件最通用料厚是2.5mm，大件适当增加，小件 减小，强烈建议通过增加翻边及加强筋的方式而 不是增加料厚来保证零件强度； PP塑料的壁厚范 围是0.6—3.5mm。
壁厚不均匀造成制 件翘曲变形
不均匀壁厚部位设置圆 孔，由于收缩不均匀， 难以成为正圆。
壁厚不均匀时常用处理办法
（1）厚薄交接处的平稳过渡，当制件厚度不 可避免需设计成不一致时，在厚薄交接处 应逐渐过渡，避免突变，厚度比例变化在 一合适的范围（一般不超过3：1）。
①有利于成型 加工；
②节约原材料， 降低成本；
③简洁、美观；
简化设计的一些建议和提示
（1） 结构简单，形状对称，避免不规则的几 何图形；
结 构 简 单 容 易 成 型
对 称 设 计
（2） 产品侧孔和侧壁内表面的凹凸形状成型 困难，需要在产品成型后进行二次加工， 设计时应避免。
设 计 改 进 避 免 侧 向 抽 芯
（3） 尺寸设计要考虑成型的可能性，不同的 成型工艺对制件的尺寸设计，包括尺寸大 小，尺寸变化会有一定的限制。
二、壁厚均一的设计原则
• 在确定壁厚尺寸时，壁厚均一是一个重要原则。 该原则主要是从工艺角度以及由工艺导致的质量 方面的问题而提出来的。均匀的壁厚可使制件在 成型过程中，熔体流动性均衡，冷却均衡。壁薄 部位在冷却收缩上的差异，会产生一定的收缩应 力，内应力会导致制件在短期之内或经过一个较 长时期之后发生翘曲变形。
矩形的薄壁容器的侧壁容易发生内凹变 形，为此可将侧壁设计得稍微外凸一些
深度较浅的盒类制品，为避免翘曲变形， 可将其底边设计成倒角形状
因壁厚不同，壁厚处的塑料完全固化后， 会对先行固化的薄壁部位施以拉力，导 致制件出现变形
（a）采用均匀壁厚的办法；
（b）采用增加筋的高度的 办法。
采用加强筋来防止框形结构变形
• 后果：塑料是对缺口和尖角之类比较敏感的材料， 在应力作用下，这些部位会逐渐产生微细裂纹， 随后逐步扩展到大的裂纹，而裂纹的不断延伸终 将导致制件的损坏。
避免应力集中应作为一条基本的准则
• 避免应力集中最直接最有效的方法就是在 拐角、棱边、凹槽灯等轮廓过渡与厚薄交 接处采用圆弧过渡。
根据不同的壁厚和圆角半径对应的应力集中系数, 得出应力集中系数与半径R 与壁厚T之比的关系
（2）加强筋的设计和运用
通过加强筋提高轴套扭转刚 性和弯曲刚性
容器沿口部位的设计起到了边缘增强 的作用，实质上这种突变的边缘可以 看作是加强筋的变异。
（3）嵌件的加强作用
• 在制件中设置金属嵌件，可以提高塑料制件局部 或整体的强度。
如汽车方向盘、活动手柄、塑料门窗框、 带有金属嵌件的塑料齿轮等。
④圆锥体结构，相对圆柱体结构，这种结构 能承受很大的压缩载荷，弯曲稳定性好。
⑤双壁结构，有不少工艺可成型具有双壁结 构的制件，这种结构的制件有较高的刚性 、冲击韧性和抗弯能力。
五、抗变形设计
两种能引起制件 变形的情况
由制件的内应力 引起的翘曲变形
由热效应引起的 热变形。
（一）由内应力引起的制件变形
要原因，而内应力的不均匀分布则可能是 加工条件（如温度、压力的不均匀分布， 收缩率的各向异性等）、材料组成（结晶 型材料的百年形倾向较大）、模具结构（ 特别是浇口设计）和制品形状共同作用的 结果。
防止变形的措施
• 前述的避免应力集中以及刚性设计的一些 措施，也都有助于防止或者降低制件的变 形。此外，设计时考虑防止产品变形，在 形状上进行规避。
U 形注塑件由于熔体流动过程中热扩散 不均，引起直角方向上的收缩，因而会
产生如图（a）所示的翘曲变形。解决 这种现象的办法除设加强筋之外也可如
（b）所示，在直角部位开一小槽。
（二）抗热变形设计
• 温度对制件的影响与材料的耐热性直接有 关。
图中曲线表明，半径R 与壁厚T之比，即R/T 在 0.6 以后，曲线趋于平缓，由此可知，内圆角之 半径应至少为壁厚的一半，最好为壁厚的0.60.75。
四、加强刚度的设计
刚性不足 外载和自重 引起变形、翘曲、蠕变
加强刚度
材料
形状和结 构
几何形状的改变
加强筋
嵌件的加强作用
（1）几何形状的改变
• 薄壳状的平板制件，将其表面设计成波纹 形、瓦楞形、拱形、球形、抛物面，其刚 性比同样重量的平板要高得多
（3）厚壁部位减薄，使厚壁趋于一致，壁厚 差异大的制件可通过增设工艺孔、开槽或 设置加强筋的方式，使厚壁部位减薄，厚 薄趋于一致。
厚壁减薄
开槽
设置加强筋
三、避免应力集中
• 对制件上有孔洞、切口、拐角等几何不连续部位 施加一定的力，在这个部位的断面上将产生远比 给予的表观应力大得多的应力，这个现象称为应 力集中。局部产生的很大应力对于表现应力之比 为应力集中系数。
壁厚过渡形式
（a）为阶梯式过 渡，应尽力避免；
（b）为锥形过渡， 比较好；
（c）是圆弧过渡， 应是最好的。
（2）将尖角改为圆角处理，两个壁厚相同的 壁面成直角的连接，破坏了壁厚均一的原 则。
转角处的最大厚度是壁厚的1.4倍，如果将内角处 理成圆角而外角仍是直角，则在转角处的最大厚 度（W）可增加到壁厚的1.6-1.7 倍。正确的设计 应是内外角均进行圆角处理，以确保壁厚均匀。 圆角处理还可避免应力集中，以及改善塑料成型 时熔体的流动性和成型性。
（4）结构上的设计，在产品设计中，有几种 结构具有比较高的刚性/质量比。
① 蜂窝夹层结构：刚性的设计效果好，缺点 是工艺上比较复杂，成本和价格较高。
②结构泡沫：具有致密表皮层和呈微孔结构 的芯部，这种结构具有高的比强度，可应用 在受力结构中。
③口字形结构、T 形结构以及工字梁结构，与 矩形截面的实心结构比较，这种结构既能 节省材料，又不降低刚性。
汽车塑料产品结 构设计的一般原则及精度
形状和结构的简化 壁厚均一
避免应力集中 加强刚度的设计
抗变形设计 注塑件的精度
一、 形状和结构的简化
产品形状和结构复杂
产品形状和结构简单
模具结构的复杂性
熔体充模也就越容易
增加模具制造的难度
质量就越有保证
产品性能不稳定性和经济成 本
理想的产品简洁化设计基本原则：
• 塑料件最通用料厚是2.5mm，大件适当增加，小件 减小，强烈建议通过增加翻边及加强筋的方式而 不是增加料厚来保证零件强度； PP塑料的壁厚范 围是0.6—3.5mm。
壁厚不均匀造成制 件翘曲变形
不均匀壁厚部位设置圆 孔，由于收缩不均匀， 难以成为正圆。
壁厚不均匀时常用处理办法
（1）厚薄交接处的平稳过渡，当制件厚度不 可避免需设计成不一致时，在厚薄交接处 应逐渐过渡，避免突变，厚度比例变化在 一合适的范围（一般不超过3：1）。
①有利于成型 加工；
②节约原材料， 降低成本；
③简洁、美观；
简化设计的一些建议和提示
（1） 结构简单，形状对称，避免不规则的几 何图形；
结 构 简 单 容 易 成 型
对 称 设 计
（2） 产品侧孔和侧壁内表面的凹凸形状成型 困难，需要在产品成型后进行二次加工， 设计时应避免。
设 计 改 进 避 免 侧 向 抽 芯
（3） 尺寸设计要考虑成型的可能性，不同的 成型工艺对制件的尺寸设计，包括尺寸大 小，尺寸变化会有一定的限制。
二、壁厚均一的设计原则
• 在确定壁厚尺寸时，壁厚均一是一个重要原则。 该原则主要是从工艺角度以及由工艺导致的质量 方面的问题而提出来的。均匀的壁厚可使制件在 成型过程中，熔体流动性均衡，冷却均衡。壁薄 部位在冷却收缩上的差异，会产生一定的收缩应 力，内应力会导致制件在短期之内或经过一个较 长时期之后发生翘曲变形。
矩形的薄壁容器的侧壁容易发生内凹变 形，为此可将侧壁设计得稍微外凸一些
深度较浅的盒类制品，为避免翘曲变形， 可将其底边设计成倒角形状
因壁厚不同，壁厚处的塑料完全固化后， 会对先行固化的薄壁部位施以拉力，导 致制件出现变形
（a）采用均匀壁厚的办法；
（b）采用增加筋的高度的 办法。
采用加强筋来防止框形结构变形
• 后果：塑料是对缺口和尖角之类比较敏感的材料， 在应力作用下，这些部位会逐渐产生微细裂纹， 随后逐步扩展到大的裂纹，而裂纹的不断延伸终 将导致制件的损坏。
避免应力集中应作为一条基本的准则
• 避免应力集中最直接最有效的方法就是在 拐角、棱边、凹槽灯等轮廓过渡与厚薄交 接处采用圆弧过渡。
根据不同的壁厚和圆角半径对应的应力集中系数, 得出应力集中系数与半径R 与壁厚T之比的关系
（2）加强筋的设计和运用
通过加强筋提高轴套扭转刚 性和弯曲刚性
容器沿口部位的设计起到了边缘增强 的作用，实质上这种突变的边缘可以 看作是加强筋的变异。
（3）嵌件的加强作用
• 在制件中设置金属嵌件，可以提高塑料制件局部 或整体的强度。
如汽车方向盘、活动手柄、塑料门窗框、 带有金属嵌件的塑料齿轮等。
④圆锥体结构，相对圆柱体结构，这种结构 能承受很大的压缩载荷，弯曲稳定性好。
⑤双壁结构，有不少工艺可成型具有双壁结 构的制件，这种结构的制件有较高的刚性 、冲击韧性和抗弯能力。
五、抗变形设计
两种能引起制件 变形的情况
由制件的内应力 引起的翘曲变形
由热效应引起的 热变形。
（一）由内应力引起的制件变形