第二章塑料制品的设计原则和方法1

酸酯 构非结 130℃， 的化学 介电性能好， 330℃才严重分解），
（PC 晶型材 耐寒 稳定性，吸水性小，但 但熔体粘度大；
）， 料，透 性好， 不耐碱、水敏性强（含 流动性差（溢边值为
属于 明。 脆化 酮、酯 水量不得超过 0.06mm）；
热塑
温度 等。 0.2%），且吸 流动性对温度变化敏
性塑
第二章 塑料制品的设计和成型
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本章主要内容
§2.1 塑料制品的设计原则和方法 §2.2 塑料制品的失效分析 §2.3 塑料的非力学性能 §2.4 塑料的力学特性 §2.5 塑料结构件的刚性设计
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2.1 塑料制品设计和成型
塑料制品设计首先要确定制品的功能和性能指标，再 选择合适的材料，从而决定成型加工工艺。然后进行制品 结构的设计和计算，绘制塑料制品生产图。完善的塑料制 品设计还应包括制品的失效分析、成本核算和制品的功能 和性能测试。
可取Ra0.4μm。而塑件内部没有较高的表面粗糙度要求。 4．塑件的结构工艺性分析 （1）从图纸上分析，该塑件的外形为回转体，壁厚均匀，且符合最小 壁厚要求。 （2）塑件型腔较大，有尺寸不等的孔，如φ12、4-φ10、 4-φ4.5、 4-φ5它们均符合最小孔径要求。 （3）在塑件内壁有4个高2.2、长11的内凸台，因此成型后塑件不易取 出，需要考虑侧抽芯装置。
结构设计主要用工程制图来进行表达、描述，如各种草 图、轴测图和三视图等等。现代的电子计算机绘图和三维造 型是设计工作的发展方向。
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（3）生产准备和定型 完成了塑料件的图纸设计后，还必须与工艺工程师和
模具工程师合作，对制品进行计算机模拟和生产验证， 并进行修改，直至定型。
注射模塑制品有各种CAE/CAD分析软件。对塑件进行 二维或三维造型后，数值模拟注射工艺过程，可获知塑 料充模流动、保压冷却、固化收缩和翘曲变形的分析结 果。在此过程中，需对塑料件设计进行修正和优化。
的生产图。 ❖ 完善设计，包括制品的失败分析、成本核算、制
品的功能、性能测试。
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1、塑料制品设计的步骤（分三个阶段）
（1）拟定设计方案 接受任务后，收集相关资料和技术数据。进行以下工作
第一步:科学地确定制品的功能和性能（结构、包装）。 第二步:选择合适的材料。保证功能性能，还要考虑可加工性 和成本。 第三步:确定制品的加工方法。不同设备具有不用的加工精度， 生产率、尺寸、外形。 第四步：塑料件进行失败分析，时间、温度、环境（光、溶 剂），进行失效预测 • 遵循多个方案分析比较，逐步优化设计方法。
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（2）结构设计 基本上有功能结构、工艺结构和造型结构三方面。
功能结构确定使用功能实现的制品形状、尺寸和壁厚。 塑料件结构设计要做静载荷下短时和长期的形变校核；要作 动载荷下冲击、疲劳、滞后热和磨损等校核。
工艺结构设计是制品生产的前提，关系到质量、生产率 和成本。其理论基础就是聚合物流变学。
造型设计主要是对塑料制品进行装饰和美化。
2．水敏性强，加工前必须干燥处理，否则会出现银丝、气泡及 强度显著下降现象；
3．易产生应力集中，严格控制成型条件，塑件成型后退火处理 ，消除内应力；塑件壁不宜厚，避免有尖角、缺口和金属嵌件造 成应力集中，脱模斜度宜取2℃ 。
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2．塑件的尺寸精度分析
该塑件尺寸精度无特殊要求，所有尺寸均为自由尺寸，可按MT5查 取公差，其主要尺寸公差标注如下（单位均为mm）：
❖另外，降低塑料件的成本，塑料制品的标准化系列化也是正
趋于完善。
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实例分析
零件名称：灯罩 设计要求：
生产批量：大批量 材 料：聚碳酸酯 未注公差取MT5级精度
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一、塑件的工艺性分析
1．塑件的原材料分析，如下表：
塑料 品种
结构 特点
使用 化学稳 温度 定性
性能特点
成型特点
聚碳 线型结 小于 有一定 透光率较高， 熔融温度高（超过
孔尺寸：φ100+0.32﹑ φ120+0.32、φ1370+1.28﹑φ1640+1.6﹑ φ4.50+0.24﹑ φ2.0+0.2、 φ50+0.24
孔心距尺寸：34±0.28﹑ φ96±0.50﹑ φ150±0.27
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3．塑件表面质量分析 该塑件要求外形美观，色泽鲜艳，外表面没有斑点及熔接痕，粗糙度
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2、 塑料制品的设计遵循的基本原理。
① 保证塑料件在使用期限中的功能和性能，并做失效分析进 行理论设计计算校核，以及实验测试。
② 在保证塑料件的功能和性能前提下选择材料，必须考虑加 工的可行和材料成本低廉。
③ 考虑聚合物的流变和固化过程、以及形态变化对塑料制品 的影响。
④ 大多数塑料件是各种设备中的组成元件时，它的设计应统 一在整机产品中。
结论：综上所述，该塑件可采用注射成型加工。
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二、确定成型设备选择与模塑工艺规程编制
1．计算塑件的体积和重量 数。
计算塑件的重量是为了选择注射机及确定模具型腔
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§2.1.1 塑料制品的设计原则和方法
塑件设计总体原则:
⑴满足使用要求和外观要求 ⑵针对不同物理性能扬长避短 ⑶便于成型加工 ⑷尽量简化模具结构
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塑料制品设计的过程：
❖ 首先确定制品的功能和性能指标。 ❖ 再选择合适的材料，进而决定成型的加工工艺。 ❖ 然后进行制品结构的设计和计算，绘制塑料制品
为-
水后会降解。 感，冷却速度快；
料。
100℃。
来自百度文库
力学性能很好 成型收缩率小；
，抗冲击抗蠕 易产生应力集中。
变性能突出，
但耐磨性较差
。
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结论
1．熔融温度高且熔体粘度大，对于大于200g的塑件应用螺杆式 注射机成型，喷嘴宜用敞开式延伸喷嘴，并加热，严格控制模具 温度，一般在70～120℃为宜，模具应用耐磨钢，并淬火；
塑件外形尺寸： φ690-0.86 、 φ700-0.86 、 φ1270-1.28、
φ1290-1.28、
φ1700-1.6 、 R50-0.24、 φ1370-1.28﹑30-0.2、
80-0.28﹑ 1330-1.28
内形尺寸：φ630+0.74、φ640+0.74、φ1140+1.14、φ1210+1.28、R20+0.2、600+0.74、 320+0.56、 300 +0.50、80+0.28、 φ1230+1.28、 φ1310+1.28、 φ1640+1.6