第一章塑料制品的結(jié)構(gòu)工藝性

1、1塑料模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)塑料模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)李小科李小科2一、課程性質(zhì)一、課程性質(zhì)塑料模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)塑料模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 是高分子材料與工是高分子材料與工程專業(yè)學(xué)生的專業(yè)限選程專業(yè)學(xué)生的專業(yè)限選 、考查課，、考查課，3232個學(xué)個學(xué)時，時，2 2學(xué)分。學(xué)分。本課程是一門與實(shí)踐聯(lián)系緊密的課程，是本課程是一門與實(shí)踐聯(lián)系緊密的課程，是后繼模具設(shè)計(jì)、專業(yè)作品、畢業(yè)論文等實(shí)后繼模具設(shè)計(jì)、專業(yè)作品、畢業(yè)論文等實(shí)踐課程的基礎(chǔ)。踐課程的基礎(chǔ)。 課程介紹課程介紹2022年3月25日20時10分3二、本課程的教學(xué)目的二、本課程的教學(xué)目的通過學(xué)習(xí)本課程使學(xué)生系統(tǒng)地掌握塑料模具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知通過學(xué)習(xí)本課程使學(xué)生系統(tǒng)地掌握塑料模具設(shè)計(jì)的

2、基礎(chǔ)知識、基本原理和方法。掌握塑料制件的設(shè)計(jì)原則，正確合識、基本原理和方法。掌握塑料制件的設(shè)計(jì)原則，正確合理地設(shè)計(jì)塑料產(chǎn)品；掌握塑料注射、擠出、壓縮、壓注等理地設(shè)計(jì)塑料產(chǎn)品；掌握塑料注射、擠出、壓縮、壓注等模具的基本設(shè)計(jì)規(guī)律、設(shè)計(jì)要領(lǐng)，掌握模具加工的新工藝，模具的基本設(shè)計(jì)規(guī)律、設(shè)計(jì)要領(lǐng)，掌握模具加工的新工藝，應(yīng)用新技術(shù)新材料及塑料模具裝配、調(diào)試與修模工藝等知應(yīng)用新技術(shù)新材料及塑料模具裝配、調(diào)試與修模工藝等知識。識。本課程密切聯(lián)系實(shí)際，為進(jìn)一步拓寬學(xué)生的知識面，增強(qiáng)本課程密切聯(lián)系實(shí)際，為進(jìn)一步拓寬學(xué)生的知識面，增強(qiáng)學(xué)生在應(yīng)用科學(xué)領(lǐng)域的知識，為大學(xué)畢業(yè)后直接走向社會，學(xué)生在應(yīng)用科學(xué)領(lǐng)域的知識，為大

3、學(xué)畢業(yè)后直接走向社會，參與市場競爭奠定一定的基礎(chǔ)。參與市場競爭奠定一定的基礎(chǔ)。 高分子材料專業(yè)畢業(yè)后工作能力要求高分子材料專業(yè)畢業(yè)后工作能力要求3.3.會模具設(shè)計(jì)的優(yōu)先，會會模具設(shè)計(jì)的優(yōu)先，會AUTOCAD,AUTOCAD,至少會一門三維制圖軟件：至少會一門三維制圖軟件：proeproe，ugug，solidworkssolidworks4高分子材料專業(yè)畢業(yè)后工作能力要求高分子材料專業(yè)畢業(yè)后工作能力要求1.熟悉各種高分子材料（主要是通用塑料、通用熟悉各種高分子材料（主要是通用塑料、通用橡膠）性能、加工工藝及條件。橡膠）性能、加工工藝及條件。高物、聚合物加工原理、聚合物成型工藝學(xué)、高高物、聚合物

4、加工原理、聚合物成型工藝學(xué)、高分子加工實(shí)驗(yàn)分子加工實(shí)驗(yàn)2.能進(jìn)行配方設(shè)計(jì)（主要是能進(jìn)行配方設(shè)計(jì)（主要是PVC、橡膠配方設(shè)計(jì)、橡膠配方設(shè)計(jì)高分子材料導(dǎo)論、通用高分子、高分子加工助劑、高分子材料導(dǎo)論、通用高分子、高分子加工助劑、聚合物加工原理聚合物加工原理5高分子材料專業(yè)畢業(yè)后工作能力要求高分子材料專業(yè)畢業(yè)后工作能力要求3.會模具設(shè)計(jì)的優(yōu)先，會會模具設(shè)計(jì)的優(yōu)先，會AUTOCAD,至少會一門至少會一門三維制圖軟件：三維制圖軟件：proe，ug，solidworks化工制圖、計(jì)算機(jī)輔助制圖、自學(xué)相關(guān)原件，聚化工制圖、計(jì)算機(jī)輔助制圖、自學(xué)相關(guān)原件，聚合物加工原理，聚合物成型工藝學(xué)合物加工原理，聚合物成型

5、工藝學(xué)塑料管材、膜材、片材、電線電纜、橡膠制品廠塑料管材、膜材、片材、電線電纜、橡膠制品廠（橋梁支座、輪胎、三角帶）（橋梁支座、輪胎、三角帶）高分子材料工程師要求全部都會且融會貫高分子材料工程師要求全部都會且融會貫通。通。6高分子材料專業(yè)畢業(yè)后工作能力要求高分子材料專業(yè)畢業(yè)后工作能力要求1.熟悉各種聚合物的合成方法、工藝熟悉各種聚合物的合成方法、工藝高分子化學(xué)，高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)，高分子材料導(dǎo)論，高分子化學(xué)，高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)，高分子材料導(dǎo)論，涂料與粘合劑，聚合物反應(yīng)工程涂料與粘合劑，聚合物反應(yīng)工程石油化工廠石油化工廠三、本課程的主要內(nèi)容三、本課程的主要內(nèi)容第一章第一章 塑料制品的結(jié)構(gòu)工藝性（塑料制品

6、的結(jié)構(gòu)工藝性（4學(xué)時）學(xué)時） 第二章第二章 注射成型模具設(shè)計(jì)（注射成型模具設(shè)計(jì)（16學(xué)時）學(xué)時） 第三章第三章 塑料擠出機(jī)頭設(shè)計(jì)（塑料擠出機(jī)頭設(shè)計(jì)（6學(xué)時）學(xué)時） 第四章第四章 其他塑料成型模具設(shè)計(jì)（其他塑料成型模具設(shè)計(jì)（4學(xué)時）學(xué)時） 第五章第五章 模具裝配、試模、使用與維修（模具裝配、試模、使用與維修（1學(xué)時）學(xué)時） 第六章第六章 模具材料模具材料 （1學(xué)時）學(xué)時） 8四、考核方法四、考核方法采用平時成績加期末考試的方式。平時成績采用平時成績加期末考試的方式。平時成績50，期末考試，期末考試50。以下三種情況之一，取消考試資格，曠課以下三種情況之一，取消考試資格，曠課3次以上，缺課次以上，

7、缺課6次以上，缺交作業(yè)達(dá)三分之次以上，缺交作業(yè)達(dá)三分之一以上。一以上。9四、考核方法四、考核方法平時成績平時成績50分：分：課堂提問課堂提問15分，作業(yè)分，作業(yè)25分，考勤分，考勤10分分課堂提問：知識點(diǎn)回顧，不看書，能基本熟課堂提問：知識點(diǎn)回顧，不看書，能基本熟練回答練回答5分，看書回答分，看書回答3分，找不到地方的，分，找不到地方的，或沒帶書的或沒帶書的0分；思考題答對一半以上分；思考題答對一半以上5分。分。期末考試期末考試50分：采用閉卷考試形式。分：采用閉卷考試形式。10五、教材和參考書五、教材和參考書申開智申開智主編主編塑料成型模具塑料成型模具(第第3版版)中國輕工業(yè)出版中國輕工業(yè)出

8、版社社 201303 參考書：參考書：1冉新成主編冉新成主編塑料成型模具塑料成型模具化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社201101 2 林章輝主編林章輝主編塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)北京理工大學(xué)出北京理工大學(xué)出版社版社2010073 江昌勇，沈洪雷主編江昌勇，沈洪雷主編塑料成型模具設(shè)計(jì)塑料成型模具設(shè)計(jì)北京大學(xué)出版北京大學(xué)出版社社201209 4 孫玲主編孫玲主編塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)指導(dǎo)塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)指導(dǎo)北京理工北京理工大學(xué)出版社大學(xué)出版社2008035 屈華昌主編屈華昌主編塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)(第第2版版) 高等教育高等教育出版社出版社20

9、070411 重點(diǎn)：模具標(biāo)準(zhǔn)化的意思塑料制品設(shè)計(jì)原則塑料成型模具分類重點(diǎn)、難點(diǎn) 難點(diǎn)：塑料制品設(shè)計(jì)原則（一）塑料制品的結(jié)構(gòu)工藝性（一）塑料制品的結(jié)構(gòu)工藝性（4學(xué)時）學(xué)時）12第一節(jié)第一節(jié) 概概 論論塑料制品加工三要素：工藝、設(shè)備、模具。13擠出機(jī)擠出機(jī)14注塑機(jī)注塑機(jī)151617平板硫化機(jī)平板硫化機(jī)1819概概 論論模具定義：模具是利用特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸精度的制品的工具。20概概 論論模具成型的優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)效率高、尺寸精度較高、機(jī)械性能好（與切削相比）、節(jié)約原料和能源、成本低。對模具的要求： 制品:尺寸精度、外觀和物理性能合格； 使用:高效率、自動化、操作簡便； 制造:選材合理、結(jié)

10、構(gòu)合理、制造容易、成本低。21塑料成型模具發(fā)展趨勢對模具理論的研究不斷深入，越來越成熟對模具理論的研究不斷深入，越來越成熟 流變學(xué)、熱力學(xué)、高分子物理學(xué)原理流變學(xué)、熱力學(xué)、高分子物理學(xué)原理模具設(shè)計(jì)一個重要的方面 力學(xué)原理及機(jī)構(gòu)運(yùn)動原理力學(xué)原理及機(jī)構(gòu)運(yùn)動原理高效率、自動化（比如熱流道模具、疊層模具等）大型模具、超小型模具（要求作較多的準(zhǔn)確的計(jì)算） 法國有注射量170Kg注射機(jī)，合模力150000KN；國內(nèi)最大注射機(jī)達(dá)35Kg注射量，鎖模力達(dá)80000KN。 德國有注射量0.1g的注射機(jī)，國內(nèi)有0.5g注射機(jī)。22高精度模具（制造齒輪、軸承等零件）CAD/CAM/CAECAD/CAM/CAE技術(shù)技

11、術(shù)（AutoCADAutoCAD、UGUG或或Pro/EPro/E、MoldflowMoldflow） 模具制造、表面處理及熱處理新工藝簡易、快速模具開發(fā)新型模具材料新型和特殊模具設(shè)計(jì)研制模具的標(biāo)準(zhǔn)化模具的標(biāo)準(zhǔn)化23標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)化概念：概念：指在模具設(shè)計(jì)和制造中應(yīng)遵循的技術(shù)規(guī)范和準(zhǔn)則。指在模具設(shè)計(jì)和制造中應(yīng)遵循的技術(shù)規(guī)范和準(zhǔn)則。意義：意義：使設(shè)計(jì)規(guī)范化，并使設(shè)計(jì)人員擺脫大量重復(fù)的使設(shè)計(jì)規(guī)范化，并使設(shè)計(jì)人員擺脫大量重復(fù)的一般性設(shè)一般性設(shè)計(jì)計(jì)，能專心于創(chuàng)造性的勞動去解決模具中的關(guān)鍵性技術(shù)，能專心于創(chuàng)造性的勞動去解決模具中的關(guān)鍵性技術(shù)問題。問題。改變模具制造行業(yè)改變模具制造行業(yè)“大而全大而全”、“小而

12、全小而全”的生產(chǎn)局面，的生產(chǎn)局面，轉(zhuǎn)為專業(yè)化生產(chǎn)。標(biāo)準(zhǔn)件由專業(yè)廠生產(chǎn)，各模具廠完成轉(zhuǎn)為專業(yè)化生產(chǎn)。標(biāo)準(zhǔn)件由專業(yè)廠生產(chǎn)，各模具廠完成型腔和型芯的加工和裝配。型腔和型芯的加工和裝配。模具的標(biāo)準(zhǔn)化是模具模具的標(biāo)準(zhǔn)化是模具CAD/CAMCAD/CAM技術(shù)的先決條件。技術(shù)的先決條件。有利于模具技術(shù)的國際交流和模具的進(jìn)出口。有利于模具技術(shù)的國際交流和模具的進(jìn)出口。因此，標(biāo)準(zhǔn)化對提高模具設(shè)計(jì)和制造水平、提高模具質(zhì)量、因此，標(biāo)準(zhǔn)化對提高模具設(shè)計(jì)和制造水平、提高模具質(zhì)量、縮短制模周期、降低成本、節(jié)約金屬材料和采用新技術(shù)都縮短制模周期、降低成本、節(jié)約金屬材料和采用新技術(shù)都具有重要的意義。具有重要的意義。24 國際

13、模具標(biāo)準(zhǔn)化組織國際模具標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO/TC29/SC8ISO/TC29/SC8，我國是，我國是成員國。美國成員國。美國DMEDME公司、德國公司、德國HASCOHASCO公司、日本公司、日本FUTABAFUTABA公司都是模具標(biāo)準(zhǔn)件的著名生產(chǎn)廠家。公司都是模具標(biāo)準(zhǔn)件的著名生產(chǎn)廠家。我國國標(biāo)：我國國標(biāo)：塑料注射模具零件：塑料注射模具零件：GB4169-2006GB4169-2006（模板模板、導(dǎo)套、墊塊、拉桿等導(dǎo)套、墊塊、拉桿等2323個零件）個零件）塑料注射模具零件塑料注射模具零件技術(shù)條件技術(shù)條件：GB4170-2006GB4170-2006塑料成型塑料成型模具術(shù)語模具術(shù)語：GB8846-8

14、8GB8846-88塑料注射模技術(shù)條件：塑料注射模技術(shù)條件：GB/T 12554-2006GB/T 12554-2006塑料注射模塑料注射模模架模架：GB/T 12555-2006GB/T 12555-2006塑料注射模模架技術(shù)條件：塑料注射模模架技術(shù)條件：GB/T 12556-GB/T 12556-20062006B BL 630L 630630630125012502000mm 2000mm 為大型模架為大型模架 25中小模架標(biāo)記法品種（基本型號）系列（BXL）規(guī)格（編號數(shù)）導(dǎo)柱安裝形式例：A3-355450-16-F1 GB/T 12556-90型號為A3型，（A1-A4為基本型，P1-

15、P9為派生型）模架BxL=355x450mm規(guī)格編號：16 即模板A=32mm,B=125mm。導(dǎo)柱安裝形式：反裝 （F1-F3，Z1-Z3）大型模架的標(biāo)記法與中小模架相同，但BL中少一個零或單位為cm，不表示導(dǎo)柱的安裝方式。26塑料成型模具分類注塑成型模具注塑成型模具壓塑成型模具（壓縮成型模具、壓制成型模具）壓塑成型模具（壓縮成型模具、壓制成型模具）傳遞成型模具（壓注成型模具）傳遞成型模具（壓注成型模具）擠塑成型模具擠塑成型模具中空吹塑成型模具熱成型模具（真空及壓縮空氣成型模具）另外搪塑成型模具反應(yīng)注塑成型模具泡沫塑料成型模具27第二節(jié)第二節(jié) 塑塑料制品設(shè)計(jì)料制品設(shè)計(jì)決定于：決定于：使用要求

16、、外觀要求、力學(xué)要求、美使用要求、外觀要求、力學(xué)要求、美術(shù)造型、成型工藝、模具設(shè)計(jì)和制造、塑料品術(shù)造型、成型工藝、模具設(shè)計(jì)和制造、塑料品種。（梳子）種。（梳子）原則：原則：發(fā)揮塑料優(yōu)點(diǎn)，避免缺點(diǎn)，在滿足使用發(fā)揮塑料優(yōu)點(diǎn)，避免缺點(diǎn)，在滿足使用要求的前提下，制品形狀盡可能使模具結(jié)構(gòu)簡要求的前提下，制品形狀盡可能使模具結(jié)構(gòu)簡單，符合成型工藝特點(diǎn)（比如不能中空等）。單，符合成型工藝特點(diǎn)（比如不能中空等）。281 1、尺寸和精度、尺寸和精度影響制品精度的因素：模具制造精度、塑料收縮影響制品精度的因素：模具制造精度、塑料收縮率波動、模具磨損、工藝條件波動、飛邊等。率波動、模具磨損、工藝條件波動、飛邊等。盡

17、可能選低精度（高、一般、低精度）。盡可能選低精度（高、一般、低精度）。受模具活動部分影響甚大的部分尺寸，要加大公受模具活動部分影響甚大的部分尺寸，要加大公差。差。七個公差等級七個公差等級(MT1(MT1、MT2MT2MT7MT7）（）（P16P16表表3-1-13-1-1）先根據(jù)塑料確定公差等級（表先根據(jù)塑料確定公差等級（表3-1-23-1-2），然后查公），然后查公差值（表差值（表3-1-13-1-1），確定），確定a a、b b，確定，確定。（。（P15)P15)以簽字筆為例以簽字筆為例292、表面粗糙度（概念？）、表面粗糙度（概念？）決定于模腔粗糙度。決定于模腔粗糙度。模腔表面的粗糙度比

18、制品的粗糙度低一級。模腔表面的粗糙度比制品的粗糙度低一級。透明制品的型腔和型芯粗糙度相同。透明制品的型腔和型芯粗糙度相同。從成型工藝上、模具設(shè)計(jì)上盡量避免冷疤、云紋和冷接縫等。從成型工藝上、模具設(shè)計(jì)上盡量避免冷疤、云紋和冷接縫等。生產(chǎn)過程中注意對模腔的生產(chǎn)過程中注意對模腔的拋光拋光（鋼材硬度足夠高）。（鋼材硬度足夠高）。3、形狀結(jié)構(gòu)、形狀結(jié)構(gòu)原則：盡可能使模具結(jié)構(gòu)簡單，不采用側(cè)抽芯或瓣合模。原則：盡可能使模具結(jié)構(gòu)簡單，不采用側(cè)抽芯或瓣合模。30側(cè)凹較淺并帶有圓角尺寸時，可用強(qiáng)制脫模，但塑料側(cè)凹較淺并帶有圓角尺寸時，可用強(qiáng)制脫模，但塑料應(yīng)有足夠的彈性（應(yīng)有足夠的彈性（PEPE、PPPP、POMP

19、OM、SPVCSPVC等），不宜于脆等），不宜于脆性材料（性材料（PSPS等）。（溫度、彈性、圓角、等）。（溫度、彈性、圓角、5%5%、脫模順、脫模順序）序）314 4、斜度、斜度塑料制品的內(nèi)外表面在開模方向均應(yīng)設(shè)脫模斜度，以避免脫塑料制品的內(nèi)外表面在開模方向均應(yīng)設(shè)脫模斜度，以避免脫模困難，除非制件在開模方向尺寸不大或材料較軟有自潤滑模困難，除非制件在開模方向尺寸不大或材料較軟有自潤滑性等特點(diǎn)。性等特點(diǎn)。特殊結(jié)構(gòu)可加大斜度到特殊結(jié)構(gòu)可加大斜度到4-6 4-6 ( (比如比如: :凸起、加強(qiáng)筋、多孔、凸起、加強(qiáng)筋、多孔、多格子、皮紋等多格子、皮紋等) )一般情況下，制件留在動（陽）模，則動模斜度

20、一般情況下，制件留在動（陽）模，則動模斜度 定模斜度；定模斜度；反之亦然。反之亦然。脫模斜度取向由制品外形尺寸確定，對塑件內(nèi)孔，以型芯小脫模斜度取向由制品外形尺寸確定，對塑件內(nèi)孔，以型芯小端為準(zhǔn)，其尺寸符合圖樣要求，斜度由擴(kuò)大方向取得。對塑端為準(zhǔn)，其尺寸符合圖樣要求，斜度由擴(kuò)大方向取得。對塑件外形，以型腔大端為準(zhǔn)，尺寸符合圖樣要求，斜度由縮小件外形，以型腔大端為準(zhǔn)，尺寸符合圖樣要求，斜度由縮小方向取得。斜度不應(yīng)包括在公差之內(nèi)。方向取得。斜度不應(yīng)包括在公差之內(nèi)。一般取一般取1 11.51.5，可大到，可大到4 46 6 。325 5、壁厚、壁厚壁厚設(shè)計(jì)應(yīng)使物品有足夠的強(qiáng)度和剛度，以滿足使用要求、

21、壁厚設(shè)計(jì)應(yīng)使物品有足夠的強(qiáng)度和剛度，以滿足使用要求、脫模要求和裝配要求。脫模要求和裝配要求。壁厚太大會增加冷卻時間（壁厚增加一倍，冷卻時間會增加壁厚太大會增加冷卻時間（壁厚增加一倍，冷卻時間會增加到到4 4倍），易產(chǎn)生氣泡、縮孔和翹曲等，對壓制件還可能使倍），易產(chǎn)生氣泡、縮孔和翹曲等，對壓制件還可能使固化不完全。固化不完全。同一制品各處壁厚應(yīng)盡可能地一致，否則可能會產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力、同一制品各處壁厚應(yīng)盡可能地一致，否則可能會產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力、縮孔、翹曲變形等縮孔、翹曲變形等。例子例子壁厚與流程關(guān)系如下（必須保證能成型）：壁厚與流程關(guān)系如下（必須保證能成型）：塑料類型塑料類型流動性流動性關(guān)關(guān) 系系 式式PE

22、PE、PAPA等等好好S=(0.01L+0.5)S=(0.01L+0.5)* *0.60.6PMMAPMMA、POMPOM等等中中S=(0.01L+0.8)S=(0.01L+0.8)* *0.70.7PCPC、PSUPSU等等差差S=(0.01L+1.2)S=(0.01L+1.2)* *0.90.9336、加強(qiáng)筋及其它防變形結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)筋及其它防變形結(jié)構(gòu)作用是增加強(qiáng)度以免變形（滿足制品等壁厚或小壁厚等條作用是增加強(qiáng)度以免變形（滿足制品等壁厚或小壁厚等條件），對大型制品，在充模方向設(shè)加強(qiáng)筋還可降低充模阻力。件），對大型制品，在充模方向設(shè)加強(qiáng)筋還可降低充模阻力。布置應(yīng)合理，避免局部集中，壁厚應(yīng)一致。

23、布置應(yīng)合理，避免局部集中，壁厚應(yīng)一致。薄殼制品的頂面可設(shè)計(jì)成球面或拱曲面，以減少變形。薄殼制品的頂面可設(shè)計(jì)成球面或拱曲面，以減少變形。加強(qiáng)筋應(yīng)有正確的形狀和尺寸，加強(qiáng)筋應(yīng)有正確的形狀和尺寸，中心距要大于壁厚中心距要大于壁厚。滿足等壁厚典型尺寸347 7、支撐面、支撐面避免整個面作為支撐面。避免整個面作為支撐面。底面的加強(qiáng)筋與支撐面相差底面的加強(qiáng)筋與支撐面相差0.50.5mmmm。對緊固用突耳要避免突然過渡。對緊固用突耳要避免突然過渡。加強(qiáng)筋與支撐面典型支撐面合理不合理緊固用突耳不合理358 8、圓角、圓角能設(shè)計(jì)成圓角的，盡量設(shè)計(jì)成圓角（即使能設(shè)計(jì)成圓角的，盡量設(shè)計(jì)成圓角（即使R0.5R0.5）

24、，），以避免應(yīng)力集中、提高強(qiáng)度、利于充模、美觀，也以避免應(yīng)力集中、提高強(qiáng)度、利于充模、美觀，也能提高模具強(qiáng)度，以免模具在熱處理時尖角應(yīng)力集能提高模具強(qiáng)度，以免模具在熱處理時尖角應(yīng)力集中而開裂。中而開裂。圓角半徑與壁厚之比R/A與應(yīng)力集中系數(shù)關(guān)系不合理合理酚醛塑料壓制件不同設(shè)計(jì)在相同的成型工藝下的充模流動比較圓角設(shè)計(jì)對電鍍件的影響，尖角處電流密度大，使鍍層較厚，凹處則相反合理不合理369 9、孔設(shè)計(jì)、孔設(shè)計(jì)孔的存在會削弱制品的強(qiáng)度，故應(yīng)采取加強(qiáng)的措施（孔的存在會削弱制品的強(qiáng)度，故應(yīng)采取加強(qiáng)的措施（1 1、2 2）。）。注意通孔中型芯固定，孔深不宜太大，否則易彎曲、折斷。注意通孔中型芯固定，孔深不

25、宜太大，否則易彎曲、折斷。成型盲孔的型芯只能在一端固定，故其深度不宜太大（成型盲孔的型芯只能在一端固定，故其深度不宜太大（L L、D D）。對直徑較小或深度太大的孔可用成型后機(jī)械加工獲得。）。對直徑較小或深度太大的孔可用成型后機(jī)械加工獲得。對有些復(fù)雜孔和斜孔可用組合型芯成型，以避免側(cè)抽芯。對有些復(fù)雜孔和斜孔可用組合型芯成型，以避免側(cè)抽芯?？走吘壖訌?qiáng)方法有飛邊，由于只固定一端，對深孔的型芯易彎曲。也有飛邊，型芯不易彎曲，但不易保證同心。強(qiáng)度剛度、同心度好，但也易磨損后溢料。用拼合型芯成型斜孔或復(fù)雜孔371010、螺紋設(shè)計(jì)、螺紋設(shè)計(jì)塑料制品的螺紋可用直接成型或后機(jī)械加工，若受力較大或塑料制品的螺紋

26、可用直接成型或后機(jī)械加工，若受力較大或經(jīng)常拆卸，則應(yīng)用金屬螺紋嵌件。經(jīng)常拆卸，則應(yīng)用金屬螺紋嵌件。塑料件螺紋不宜用較細(xì)的細(xì)牙螺紋塑料件螺紋不宜用較細(xì)的細(xì)牙螺紋( (特別對纖維或布基塑料特別對纖維或布基塑料) )。不宜用高精度，螺紋外徑要大于不宜用高精度，螺紋外徑要大于2 2mmmm。如果不加收縮率，則塑料螺紋與金屬螺紋聯(lián)接長度要小于如果不加收縮率，則塑料螺紋與金屬螺紋聯(lián)接長度要小于1.51.5倍螺紋直徑。倍螺紋直徑。當(dāng)同一螺紋型芯上有兩段螺紋時，則其旋向要相同、螺距要當(dāng)同一螺紋型芯上有兩段螺紋時，則其旋向要相同、螺距要相等。否則要用組合型芯。相等。否則要用組合型芯。對要求不高的對要求不高的(

27、(比如瓶蓋比如瓶蓋) )螺紋可用強(qiáng)制脫螺紋，此時應(yīng)采用螺紋可用強(qiáng)制脫螺紋，此時應(yīng)采用圓牙螺紋。（成型桿或成型環(huán)、瓣合?；蚨喟晷托荆﹫A牙螺紋。（成型桿或成型環(huán)、瓣合?；蚨喟晷托荆﹫A牙螺紋用于強(qiáng)制脫模38陰、陽螺紋始、末端都不應(yīng)突然開始或結(jié)束，應(yīng)有一平直過陰、陽螺紋始、末端都不應(yīng)突然開始或結(jié)束，應(yīng)有一平直過渡部分，以免螺紋崩塌或破渡部分，以免螺紋崩塌或破壞。（壞。（S、L值值P32表表3-2-6）不合理合理不合理合理39光學(xué)件設(shè)計(jì)作業(yè)（下周三作業(yè)（下周三3 3月月2525日上課時交作業(yè)）日上課時交作業(yè)）1.1.下面是一個塑料容器制品下面是一個塑料容器制品, ,如果沒有特殊要如果沒有特殊要求求, ,

28、則其設(shè)計(jì)有哪些不合理則其設(shè)計(jì)有哪些不合理? ?（提示：斜度（提示：斜度 圓角圓角 底面支撐形狀底面支撐形狀 等壁厚等壁厚 開口端加強(qiáng)）開口端加強(qiáng)）圖12.2.受載荷受載荷1000N1000N的純拉桿，材質(zhì)的純拉桿，材質(zhì)PPPP，桿斷面寬，桿斷面寬10mm10mm，設(shè)，設(shè)拉桿使用期限為拉桿使用期限為1515天，求最小厚度？（要求寫出計(jì)算原天，求最小厚度？（要求寫出計(jì)算原理及過程）理及過程）403.3.有一截面為有一截面為5 55mm5mm，高，高130mm130mm的的PCPC方形立柱，承受拉伸方形立柱，承受拉伸負(fù)載負(fù)載500N500N連續(xù)連續(xù)1515個月，若平均氣溫個月，若平均氣溫2323，問

29、承載是否安全，問承載是否安全， 1515個月內(nèi)蠕變伸長了多少？（要求寫出計(jì)算原理及過程）個月內(nèi)蠕變伸長了多少？（要求寫出計(jì)算原理及過程）4.4.現(xiàn)有一受均布載荷的現(xiàn)有一受均布載荷的30%GF-PP30%GF-PP材料平板簡支梁，總載荷材料平板簡支梁，總載荷F F=1000N=1000N，梁跨距，梁跨距800mm800mm，寬，寬200mm200mm，設(shè)計(jì)使用，設(shè)計(jì)使用4 4年，梁中點(diǎn)年，梁中點(diǎn)允許下垂允許下垂 f f=15mm=15mm，求梁的厚度？（要求寫出計(jì)算原理及，求梁的厚度？（要求寫出計(jì)算原理及過程）過程）5.5.設(shè)計(jì)一給水管，管徑為設(shè)計(jì)一給水管，管徑為110mm110mm，水管的靜液

30、壓為，水管的靜液壓為0.5MPa0.5MPa，材質(zhì)分別采用材質(zhì)分別采用HDPE 7600MHDPE 7600M（PE100PE100）和）和HDPE DGDB 2480HDPE DGDB 2480（PE80PE80），分別求出管設(shè)計(jì)壁厚（設(shè)安全系數(shù)為），分別求出管設(shè)計(jì)壁厚（設(shè)安全系數(shù)為1.21.2）。）。4142嵌件設(shè)計(jì)1111、嵌件設(shè)計(jì)、嵌件設(shè)計(jì)目的：提高強(qiáng)度、硬度、耐磨性、導(dǎo)電導(dǎo)磁性等。目的：提高強(qiáng)度、硬度、耐磨性、導(dǎo)電導(dǎo)磁性等。材料：金屬（占多）、玻璃、木材、塑料等。由于收縮率的材料：金屬（占多）、玻璃、木材、塑料等。由于收縮率的差異常造成很大的內(nèi)應(yīng)力而開裂，故盡可能選收縮率相近的差異常

31、造成很大的內(nèi)應(yīng)力而開裂，故盡可能選收縮率相近的材料。材料。連接：表面不要設(shè)計(jì)成光面。連接：表面不要設(shè)計(jì)成光面。( (用滾花、直紋和溝槽等使可用滾花、直紋和溝槽等使可靠相連靠相連) )。尺寸和形狀：高度不宜超過定位尺寸的兩倍，否則用支柱或尺寸和形狀：高度不宜超過定位尺寸的兩倍，否則用支柱或在流動的方向上打孔以減小流動的阻力。形狀上不要帶尖角，在流動的方向上打孔以減小流動的阻力。形狀上不要帶尖角，以免應(yīng)力集中。以免應(yīng)力集中。金屬嵌件常用固定方法對細(xì)長嵌件的加固43定位：為了要可靠，大多靠控制配合的形式或設(shè)計(jì)定位：為了要可靠，大多靠控制配合的形式或設(shè)計(jì)臺階密封面來避免塑料流入定位孔中。臺階密封面來避

32、免塑料流入定位孔中。內(nèi)應(yīng)力：嵌件制品肯定存在內(nèi)應(yīng)力。減小內(nèi)應(yīng)力的內(nèi)應(yīng)力：嵌件制品肯定存在內(nèi)應(yīng)力。減小內(nèi)應(yīng)力的方法有成型前把嵌件加熱至成型溫度或在嵌件表面方法有成型前把嵌件加熱至成型溫度或在嵌件表面覆一層樹脂或成型后退火。覆一層樹脂或成型后退火。缺點(diǎn)：增加了成本，使模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜、降低了生產(chǎn)缺點(diǎn)：增加了成本，使模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜、降低了生產(chǎn)效率，難自動化，盡量避免或后裝配加入。效率，難自動化，盡量避免或后裝配加入。陽螺紋嵌件固定方法陰螺紋嵌件固定方法制品成型后裝配嵌件44其它后裝入嵌件的方法 制品成型后立即裝入，利用后收縮包緊。（宜于熱固性塑料） 用膨脹型嵌件在制品冷后裝入。 對熱塑性塑料，還可用超聲波

33、把嵌件壓入塑料制品中。嵌件帶槽螺紋嵌件十字槽螺紋嵌件1-內(nèi)螺紋黃銅套 2-十字形零件45塑料自攻螺釘1212、塑料自攻螺釘、塑料自攻螺釘對塑料制品上裝拆次數(shù)不多的螺紋多采用自攻螺釘，用光孔對塑料制品上裝拆次數(shù)不多的螺紋多采用自攻螺釘，用光孔代替內(nèi)螺紋嵌件，提高成型加工效率。代替內(nèi)螺紋嵌件，提高成型加工效率。自攻螺釘類型自攻螺釘類型 切割螺紋螺釘：用于硬度剛性大的材料（切割螺紋螺釘：用于硬度剛性大的材料（PSPS、ABSABS等）和承等）和承受載荷小、振動小的場合。螺紋孔徑等于螺釘?shù)闹袕剑资茌d荷小、振動小的場合。螺紋孔徑等于螺釘?shù)闹袕?，孔深大于螺釘長。深大于螺釘長。 旋壓螺紋螺釘：用于彈性較好

34、的材料（旋壓螺紋螺釘：用于彈性較好的材料（PAPA、PEPE、PPPP、泡沫、泡沫ABSABS等）和裝拆次數(shù)多的場合，這樣也不會明顯減小螺紋的等）和裝拆次數(shù)多的場合，這樣也不會明顯減小螺紋的緊固力。這種自攻螺紋螺釘會對孔壁產(chǎn)生很大的側(cè)壓力，緊固力。這種自攻螺紋螺釘會對孔壁產(chǎn)生很大的側(cè)壓力，對高彈性模量材料對高彈性模量材料PCPC、PSPS、高剛性、高剛性ABSABS等要特別注意應(yīng)力開等要特別注意應(yīng)力開裂的可能。其螺紋孔徑應(yīng)等于螺釘中徑的裂的可能。其螺紋孔徑應(yīng)等于螺釘中徑的80%80%。螺釘旋入的最小深度必須大于或等于螺釘外徑的螺釘旋入的最小深度必須大于或等于螺釘外徑的2 2倍，以保證倍，以保證

35、足夠的連接強(qiáng)度。足夠的連接強(qiáng)度。46一、短期負(fù)載下的力學(xué)設(shè)計(jì)一、短期負(fù)載下的力學(xué)設(shè)計(jì)第三節(jié)第三節(jié) 塑料結(jié)構(gòu)件的力學(xué)設(shè)計(jì)塑料結(jié)構(gòu)件的力學(xué)設(shè)計(jì)（自學(xué)并完成作業(yè)）（自學(xué)并完成作業(yè)）承受短時負(fù)載的塑料結(jié)構(gòu)件可近似作為承受短時負(fù)載的塑料結(jié)構(gòu)件可近似作為彈性體彈性體考慮；考慮；可參照金屬件可參照金屬件按強(qiáng)度極限考慮一定安全系數(shù)按強(qiáng)度極限考慮一定安全系數(shù)作強(qiáng)度設(shè)計(jì)作強(qiáng)度設(shè)計(jì)；或根據(jù)其彈性模量、允許變形量、泊松比作或根據(jù)其彈性模量、允許變形量、泊松比作剛度設(shè)計(jì)剛度設(shè)計(jì)。短期負(fù)載忽略了短期負(fù)載忽略了蠕變?nèi)渥兒秃蛻?yīng)力松弛應(yīng)力松弛的影響的影響類似金屬材料。類似金屬材料。短期負(fù)載還忽略了短期負(fù)載還忽略了周期性交變載荷

36、周期性交變載荷和和疲勞損壞疲勞損壞等因素影響。等因素影響。塑件塑件承受極限載荷承受極限載荷不斷裂不斷裂強(qiáng)度達(dá)要求；強(qiáng)度達(dá)要求；塑件承受極限載荷塑件承受極限載荷變形不超量變形不超量剛度達(dá)要求。剛度達(dá)要求。47二、長期負(fù)載下的力學(xué)計(jì)算二、長期負(fù)載下的力學(xué)計(jì)算受受長期持久性載荷的塑件，會表現(xiàn)出明顯的蠕變和應(yīng)力松長期持久性載荷的塑件，會表現(xiàn)出明顯的蠕變和應(yīng)力松弛行為。弛行為。1.1.按等時蠕變曲線進(jìn)行柱狀塑件設(shè)計(jì)按等時蠕變曲線進(jìn)行柱狀塑件設(shè)計(jì)蠕變行為表征：蠕變行為表征：用在給定時間下的應(yīng)力應(yīng)變的等時蠕變曲用在給定時間下的應(yīng)力應(yīng)變的等時蠕變曲線來表示，參見圖線來表示，參見圖3-3-13-3-1和圖和圖3

37、-3-23-3-2。48按按應(yīng)力應(yīng)變等時蠕變曲線設(shè)計(jì)時，應(yīng)先按照設(shè)計(jì)壽命找出應(yīng)力應(yīng)變等時蠕變曲線設(shè)計(jì)時，應(yīng)先按照設(shè)計(jì)壽命找出該曲線，結(jié)合塑料材料允許的安全最大變形值，查出該條件該曲線，結(jié)合塑料材料允許的安全最大變形值，查出該條件下許用應(yīng)力。下許用應(yīng)力。例：例：受載荷受載荷800N800N的純拉桿，材質(zhì)的純拉桿，材質(zhì)PPPP或或PCPC，桿斷面寬桿斷面寬25mm25mm，求最小厚度？求最小厚度？結(jié)果：結(jié)果： PP PC GFPP PC GF增強(qiáng)增強(qiáng)PPPP瞬時載荷瞬時載荷/mm/mm 1.28 0.53 0.48 1.28 0.53 0.48=F/(b*L）49瞬時瞬時載荷設(shè)計(jì)參數(shù)：載荷設(shè)計(jì)參數(shù)

38、：50按按應(yīng)力應(yīng)變等時蠕變曲線設(shè)計(jì)時，應(yīng)先按照設(shè)計(jì)壽命找出應(yīng)力應(yīng)變等時蠕變曲線設(shè)計(jì)時，應(yīng)先按照設(shè)計(jì)壽命找出該曲線，結(jié)合塑料材料允許的安全最大變形值，查出該條件該曲線，結(jié)合塑料材料允許的安全最大變形值，查出該條件下許用應(yīng)力。下許用應(yīng)力。例：例：受載荷受載荷800N800N的純拉桿，材質(zhì)的純拉桿，材質(zhì)PPPP或或PCPC，桿斷面寬桿斷面寬25mm25mm，求最小厚度？求最小厚度？設(shè)拉桿使用期限為設(shè)拉桿使用期限為4年（折合年（折合1.26108s）蠕蠕=7.5Mpa51按按應(yīng)力應(yīng)變等時蠕變曲線設(shè)計(jì)時，應(yīng)先按照設(shè)計(jì)壽命找出應(yīng)力應(yīng)變等時蠕變曲線設(shè)計(jì)時，應(yīng)先按照設(shè)計(jì)壽命找出該曲線，結(jié)合塑料材料允許的安全最

39、大變形值，查出該條件該曲線，結(jié)合塑料材料允許的安全最大變形值，查出該條件下許用應(yīng)力。下許用應(yīng)力。例：例：受載荷受載荷800N800N的純拉桿，材質(zhì)的純拉桿，材質(zhì)PPPP或或PCPC，桿斷面寬桿斷面寬25mm25mm，求最小厚度？求最小厚度？設(shè)拉桿使用期限為設(shè)拉桿使用期限為4年（折合年（折合1.26108s）=F/(b*L）蠕蠕=7.5Mpa結(jié)果：結(jié)果： PP PC GFPP PC GF增強(qiáng)增強(qiáng)PPPP瞬時載荷瞬時載荷/mm/mm 1.28 0.53 0.48 1.28 0.53 0.48長期載荷長期載荷/mm/mm 4.3 2.2 4.3 2.2 通常：通常：按長期負(fù)載設(shè)計(jì)的構(gòu)件斷面尺寸比只承

40、受瞬時負(fù)載的大得多。按長期負(fù)載設(shè)計(jì)的構(gòu)件斷面尺寸比只承受瞬時負(fù)載的大得多。522、以不發(fā)生蠕變開裂或斷裂來設(shè)計(jì)柱狀塑件、以不發(fā)生蠕變開裂或斷裂來設(shè)計(jì)柱狀塑件允許變形量（表3-3-1）最大許用應(yīng)力以不產(chǎn)生蠕變開裂或斷裂開裂來確定（圖蠕變開裂或斷裂開裂來確定（圖3-3-3）53例：例：有一截面為有一截面為121212mm12mm，高高130mm130mm的的PCPC方形立柱，承受拉方形立柱，承受拉伸負(fù)載伸負(fù)載1200N1200N連續(xù)連續(xù)5 5年，若平均氣溫年，若平均氣溫2323，問承載是否安全，問承載是否安全，5 5年內(nèi)蠕年內(nèi)蠕變伸長了多少？變伸長了多少？解：拉應(yīng)力解：拉應(yīng)力)( 3 . 8101

41、21212006MPaAFt小時年41038. 45 由圖由圖3-3-33-3-3查得裂紋起始應(yīng)力為查得裂紋起始應(yīng)力為27.6MPa27.6MPa5455例：例：有一截面為有一截面為121212mm12mm，高高130mm130mm的的PCPC方形立柱，承受拉方形立柱，承受拉伸負(fù)載伸負(fù)載1200N1200N連續(xù)連續(xù)5 5年，若平均氣溫年，若平均氣溫2323，問承載是否安全，問承載是否安全，5 5年內(nèi)蠕年內(nèi)蠕變伸長了多少？變伸長了多少？解：拉應(yīng)力解：拉應(yīng)力)( 3 . 810121212006MPaAFt小時年41038. 45 由圖由圖3-3-33-3-3查得裂紋起始應(yīng)力為查得裂紋起始應(yīng)力為2

42、7.6MPa27.6MPa，取安全系數(shù)取安全系數(shù)1.21.2，則許用應(yīng)力為，則許用應(yīng)力為)MPa(232 . 16 .27即即 ，承載是安全的。，承載是安全的。 t56查圖查圖3-3-33-3-3：應(yīng)力為應(yīng)力為8.3MPa8.3MPa，經(jīng)經(jīng)4.384.3810104 4h h后，約有后，約有0.5%0.5%的應(yīng)變，其伸長變形值為的應(yīng)變，其伸長變形值為)mm(65. 0%5 . 0130蠕塑件受拉破損前會出現(xiàn)銀紋塑件受拉破損前會出現(xiàn)銀紋或應(yīng)力發(fā)白的微裂紋現(xiàn)象，或應(yīng)力發(fā)白的微裂紋現(xiàn)象，故可用裂紋起始應(yīng)力除安全故可用裂紋起始應(yīng)力除安全系數(shù)作為系數(shù)作為許用拉應(yīng)力許用拉應(yīng)力；用失；用失效應(yīng)力除安全系數(shù)作為效應(yīng)力除安全系數(shù)作為許用許用壓應(yīng)力壓應(yīng)力，來，來校核載荷校核載荷。57表觀蠕變模量表觀蠕變模量E Ea a：指指應(yīng)力與應(yīng)變之比。應(yīng)力與應(yīng)變之比。在在應(yīng)力不變應(yīng)力不變情況下，情況下，蠕變變形量隨時間不斷蠕變變形量隨時間不斷增加，則增加，則E Ea a將隨時間增將隨時間增加而降低。加而降低。蠕蠕 可由表觀蠕變模量可由表觀蠕變模量和允許蠕變變形值求得：和允許蠕變變形值求得：aE蠕3.3.按表觀蠕變模量進(jìn)行柱狀塑件尺寸設(shè)計(jì)按表觀蠕變模量進(jìn)行柱狀塑件尺寸設(shè)計(jì)58塑件受塑件受彎曲應(yīng)力作用時，所受應(yīng)力分布會隨時間發(fā)生變化。彎曲應(yīng)力作用時，所受應(yīng)力分布會隨時間發(fā)生變化。v因因應(yīng)力松弛作用，梁