汽車塑料產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般原則及精度

1、汽車塑料產(chǎn)品結(jié)汽車塑料產(chǎn)品結(jié) 構(gòu)設(shè)計的一般原則及精度構(gòu)設(shè)計的一般原則及精度 理想的產(chǎn)品簡潔化設(shè)計基本原則： （1） 結(jié)構(gòu)簡單，形狀對稱，避免不規(guī)則的幾 何圖形； （2） 產(chǎn)品側(cè)孔和側(cè)壁內(nèi)表面的凹凸形狀成型 困難，需要在產(chǎn)品成型后進行二次加工， 設(shè)計時應(yīng)避免。 （3） 尺寸設(shè)計要考慮成型的可能性，不同的 成型工藝對制件的尺寸設(shè)計，包括尺寸大 小，尺寸變化會有一定的限制。 在確定壁厚尺寸時，壁厚均一是一個重要原則。 該原則主要是從工藝角度以及由工藝導(dǎo)致的質(zhì)量 方面的問題而提出來的。均勻的壁厚可使制件在 成型過程中，熔體流動性均衡，冷卻均衡。壁薄 部位在冷卻收縮上的差異，會產(chǎn)生一定的收縮應(yīng) 力，內(nèi)應(yīng)

2、力會導(dǎo)致制件在短期之內(nèi)或經(jīng)過一個較 長時期之后發(fā)生翹曲變形。 塑料件最通用料厚是2.5mm，大件適當增加，小件 減小，強烈建議通過增加翻邊及加強筋的方式而 不是增加料厚來保證零件強度； PP塑料的壁厚范 圍是0.63.5mm。 （1）厚薄交接處的平穩(wěn)過渡，當制件厚度不 可避免需設(shè)計成不一致時，在厚薄交接處 應(yīng)逐漸過渡，避免突變，厚度比例變化在 一合適的范圍（一般不超過3：1）。 壁厚過渡形式 （2）將尖角改為圓角處理，兩個壁厚相同的 壁面成直角的連接，破壞了壁厚均一的原 則。 轉(zhuǎn)角處的最大厚度是壁厚的1.4倍，如果將內(nèi)角處 理成圓角而外角仍是直角，則在轉(zhuǎn)角處的最大厚 度（W）可增加到壁厚的1.

3、6-1.7 倍。正確的設(shè)計 應(yīng)是內(nèi)外角均進行圓角處理，以確保壁厚均勻。 圓角處理還可避免應(yīng)力集中，以及改善塑料成型 時熔體的流動性和成型性。 （3）厚壁部位減薄，使厚壁趨于一致，壁厚 差異大的制件可通過增設(shè)工藝孔、開槽或 設(shè)置加強筋的方式，使厚壁部位減薄，厚 薄趨于一致。 厚壁減薄 開槽 設(shè)置加強筋 對制件上有孔洞、切口、拐角等幾何不連續(xù)部位 施加一定的力，在這個部位的斷面上將產(chǎn)生遠比 給予的表觀應(yīng)力大得多的應(yīng)力，這個現(xiàn)象稱為應(yīng) 力集中。局部產(chǎn)生的很大應(yīng)力對于表現(xiàn)應(yīng)力之比 為應(yīng)力集中系數(shù)。 后果：塑料是對缺口和尖角之類比較敏感的材料， 在應(yīng)力作用下，這些部位會逐漸產(chǎn)生微細裂紋， 隨后逐步擴展到

4、大的裂紋，而裂紋的不斷延伸終 將導(dǎo)致制件的損壞。 避免應(yīng)力集中最直接最有效的方法就是在 拐角、棱邊、凹槽燈等輪廓過渡與厚薄交 接處采用圓弧過渡。 圖中曲線表明，半徑R 與壁厚T之比，即R/T 在 0.6 以后，曲線趨于平緩，由此可知，內(nèi)圓角之 半徑應(yīng)至少為壁厚的一半，最好為壁厚的0.6- 0.75。 根據(jù)不同的壁厚和圓角半徑對應(yīng)的應(yīng)力集中系數(shù), 得出應(yīng)力集中系數(shù)與半徑R 與壁厚T之比的關(guān)系 （1）幾何形狀的改變 薄殼狀的平板制件，將其表面設(shè)計成波紋 形、瓦楞形、拱形、球形、拋物面，其剛 性比同樣重量的平板要高得多 （2）加強筋的設(shè)計和運用 通過加強筋提高軸套扭轉(zhuǎn)剛 性和彎曲剛性 容器沿口部位的

5、設(shè)計起到了邊緣增強 的作用，實質(zhì)上這種突變的邊緣可以 看作是加強筋的變異。 （3）嵌件的加強作用 在制件中設(shè)置金屬嵌件，可以提高塑料制件局部 或整體的強度。 如汽車方向盤、活動手柄、塑料門窗框、 帶有金屬嵌件的塑料齒輪等。 （4）結(jié)構(gòu)上的設(shè)計，在產(chǎn)品設(shè)計中，有幾種 結(jié)構(gòu)具有比較高的剛性/質(zhì)量比。 蜂窩夾層結(jié)構(gòu)：剛性的設(shè)計效果好，缺點 是工藝上比較復(fù)雜，成本和價格較高。 口字形結(jié)構(gòu)、T 形結(jié)構(gòu)以及工字梁結(jié)構(gòu)，與 矩形截面的實心結(jié)構(gòu)比較，這種結(jié)構(gòu)既能 節(jié)省材料，又不降低剛性。 圓錐體結(jié)構(gòu)，相對圓柱體結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu) 能承受很大的壓縮載荷，彎曲穩(wěn)定性好。 結(jié)構(gòu)泡沫：具有致密表皮層和呈微孔結(jié)構(gòu) 的芯部，

6、這種結(jié)構(gòu)具有高的比強度，可應(yīng)用 在受力結(jié)構(gòu)中。 雙壁結(jié)構(gòu)，有不少工藝可成型具有雙壁結(jié) 構(gòu)的制件，這種結(jié)構(gòu)的制件有較高的剛性 、沖擊韌性和抗彎能力。 （一）由內(nèi)應(yīng)力引起的制件變形 這種變形由制件內(nèi)的內(nèi)應(yīng)力所導(dǎo)致。 通常不均勻的內(nèi)應(yīng)力分布是翹曲變形的主 要原因，而內(nèi)應(yīng)力的不均勻分布則可能是 加工條件（如溫度、壓力的不均勻分布， 收縮率的各向異性等）、材料組成（結(jié)晶 型材料的百年形傾向較大）、模具結(jié)構(gòu)（ 特別是澆口設(shè)計）和制品形狀共同作用的 結(jié)果。 前述的避免應(yīng)力集中以及剛性設(shè)計的一些 措施，也都有助于防止或者降低制件的變 形。此外，設(shè)計時考慮防止產(chǎn)品變形，在 形狀上進行規(guī)避。 （二）抗熱變形設(shè)計

7、溫度對制件的影響與材料的耐熱性直接有 關(guān)。 當材料確定之后，在產(chǎn)品設(shè)計時，應(yīng)采取 各種有效措施，來減少和避免溫度對制品 使用性能的影響，延長產(chǎn)品的使用壽命。 1、影響因素 材料 注塑模塑的塑料在高溫高壓的熔融狀態(tài)下充模流 動。常見的各種熔體溫度為170-300。然后被冷 卻固化，通常脫模溫度在20-100。 下表 列出了常用的注射塑料的成型收縮率。 用無機填料填充、用玻璃纖維增強的塑料有較低 的成型收縮率。 模具 對于小尺寸的塑料件，模具的制造誤差占塑料公 差的1/3。 與模具上運動的零件有關(guān)的塑件尺寸，其精度較 低。 模具上澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)設(shè)計不當，會使成型 塑件的收縮不均勻。 脫模系統(tǒng)的

8、作用力不當，會使被頂出塑件變形。 塑件結(jié)構(gòu) 塑料件壁厚均勻一致，形體又對稱，可使 塑件收縮均衡。提高塑料件的剛性，如加 強筋的合理設(shè)置或采用金屬嵌件，能減小 塑件翹曲變形，都有利于提高塑件精度。 工藝 注射周期各階段的溫度、壓力和時間會影 響塑件的收縮、取向和殘余應(yīng)力，存在對 于塑件精度要求的最佳工藝。保證注塑件 精度更重要的是工藝參數(shù)的穩(wěn)定性。成型 條件波動所造成的誤差占塑件公差的1/3。 使用 塑料材料對時間、溫度、濕度和環(huán)境條件 的敏感性，在注射成型制品長期使用后， 會有顯現(xiàn)。注塑件的尺寸和形位精度的穩(wěn) 定性差。 2、模塑塑料件尺寸公差 工程塑料模塑塑料件尺寸公差 標準GB/T14486

9、-93 ，模塑尺寸公差代號為MT。公差等級分為七級。 該標準規(guī)定了熱固性和熱塑性工程塑料模塑塑料 件的尺寸公差。 它適用于注塑、壓塑、傳遞和澆鑄成型的工程塑 料模塑的塑料件，不適用于擠塑成型、吹塑成型 、燒結(jié)和泡沫制品。 此標準只規(guī)定公差，基本尺寸的上、下偏差可根 據(jù)工程的實際需要分配。 標準規(guī)定了模塑收縮率VS,在常溫下模塑件與所用 模具相應(yīng)尺寸的差，同模具相應(yīng)尺寸之比，以百 分數(shù)表示。 LF模塑成型后標準環(huán)境下放置24h 后的塑料件 尺寸，mm; LW 模具的相應(yīng)尺寸，mm; 標準對成型模塑尺寸分成兩類： 不受模具活動部分影響的尺寸a，如圖所示，它 是指在同一動?；蚨５牧慵谐尚偷某叽?。

10、 受模具活動部分影響的尺寸 b，如圖所示，它是 指可活動的模具零件共同作用所構(gòu)成的尺寸。例 如壁厚和底厚尺寸；受動模零件、定模零件和滑 塊共同影響的尺寸。 塑料件的螺釘連接1： 簧片螺母連接，應(yīng)用于板類零件與塑料件之間的 連接； 板類零件與塑料件之間 大量使用簧片螺母連接 塑料件的螺釘連接2： 塑料螺母連接；應(yīng)用于板類零件與鈑金件之間的 連接。（鈑金件方孔開口7*7） 板類零件與鈑金件 之間大量使用塑料 螺母連接 塑料件的螺釘連接3： 自攻螺釘柱及螺釘沉臺的連接；應(yīng)用于機殼類塑 料件之間的連接； 機殼類塑料件通過自 攻螺釘柱及螺釘 沉臺連接 塑料件的彈片夾子連接： 應(yīng)用于最后安裝的需要經(jīng)常拆裝的面板