塑料制品結(jié)構(gòu)設(shè)計概述

一塑料制品結(jié)構(gòu)設(shè)計主要內(nèi)容結(jié)構(gòu)設(shè)計概述塑料制品的收縮塑料制品幾何形狀設(shè)計（脫模斜度、壁厚、加強筋、凸臺、角撐、支承面、邊緣、平面、拱底、圓角、孔、避免側(cè)面凸凹和側(cè)孔、螺紋、凸凹紋（滾花）、文字、標記和符號）嵌件設(shè)計（作用、形式、設(shè)計要點）聯(lián)接件設(shè)計（螺釘聯(lián)接、卡夾聯(lián)接、鉸鏈聯(lián)接）塑料制品的尺寸精度與表面質(zhì)量設(shè)計實例目標：優(yōu)良的產(chǎn)品性能，同時獲得較低的成本。設(shè)計任務(wù)：材料選擇選擇合適的加工過程強度計算模具設(shè)計1、結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容和步驟設(shè)計零部件形狀、數(shù)量、相互空間位置、選擇材料、確定尺寸、進行各種計算、按比例繪制結(jié)構(gòu)方案總圖。充分考慮現(xiàn)有的各種條件，如加工條件、現(xiàn)有材料、各種標準零部件、相近機器的通用件等。結(jié)構(gòu)設(shè)計是從定性到定量，從抽象到具體，從粗略到精細的設(shè)計過程。結(jié)構(gòu)設(shè)計的步驟設(shè)計任務(wù)書對結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求初步確定主要功能載體的結(jié)構(gòu)初步確定輔助功能載體結(jié)構(gòu)檢查主輔助功能載體結(jié)構(gòu)相互影響及配合性詳細設(shè)計主輔功能載體結(jié)構(gòu)，確定兩種結(jié)構(gòu)的零部件幾何尺寸、相互位置等對設(shè)計的進一步完善技術(shù)和經(jīng)濟評價結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括3個方面定性分析構(gòu)形（各零件形狀、數(shù)目、位置關(guān)系）定量計算尺寸，確定材料按比例繪制結(jié)構(gòu)圖。結(jié)構(gòu)設(shè)計主要目標是：保證功能，提高性能，降低成本。1.1.2結(jié)構(gòu)設(shè)計基本要求功能和工作原理明確結(jié)構(gòu)簡單安全可靠1、功能和工作原理明確功能明確：所選擇結(jié)構(gòu)要達到預(yù)期的功能，每個分功能有確定的結(jié)構(gòu)來承擔(dān)，各部分結(jié)構(gòu)之間有合理的聯(lián)系。要避免冗余結(jié)構(gòu)，盡量減少靜不定結(jié)構(gòu)。工作原理明確：所選結(jié)構(gòu)的物理作用明確，從而可靠地實現(xiàn)能量流（力流）、物料流和信號流的轉(zhuǎn)換或傳導(dǎo)。2、結(jié)構(gòu)簡單零部件數(shù)量少零件幾何形狀簡單采用標準零部件操作簡單，結(jié)構(gòu)布置合理，信號顯示醒目包裝簡單，運輸方便3、安全可靠機器安全包括4個方面：零件安全、整機安全、工作安全、環(huán)境安全安全技術(shù)法：直接安全技術(shù)法（安全存在原理、有限損壞原理、冗余配置原理）、間接安全技術(shù)法、指導(dǎo)性安全技術(shù)法什么是結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計？結(jié)構(gòu)設(shè)計時時需要考慮慮如下要點點：確定尺寸，，選擇材料料，零部件件的安裝、、連接、固固定方式，，運動部件件的結(jié)構(gòu)，，表面處理理工藝和模模具加工要要求等。其其中，確定定尺寸最重重要的依據(jù)據(jù)是積累的的經(jīng)驗數(shù)據(jù)據(jù)，包括形形狀尺寸、、定位尺寸寸、配合尺尺寸；選擇擇材材料料要要考考慮慮材材料料的的成成本本，，成成型型特特點點，，物物理理和和化化學(xué)學(xué)性性能能等等，，塑塑料料件件的的連連接接結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)很很多多利利用用了了材材料料本本身身的的彈彈性性和和強強度度特特性性；；零部部件件的的安安裝裝、、連連接接、、固固定定、、運運動動方方式式需需要要積積累累各各種種典典型型結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)類類型型，，考考慮慮各各種種結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的優(yōu)優(yōu)劣劣、、適適用用場場合合，，盡盡可可能能采采用用簡簡單單的的方方式式實實現(xiàn)現(xiàn)；；表面面處處理理工工藝藝不不僅僅和和外外觀觀要要求求有有關(guān)關(guān)，，還還要要考考慮慮加加工工成成本本、、工工藝藝難難度度等等制制造造生生產(chǎn)產(chǎn)要要求求；；結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)設(shè)計計同同時時要要考考慮慮塑塑料料注注塑塑模模具具的的加加工工要要求求：：動動定定模模分分模模線線的的位位置置，，是是否否需需要要側(cè)側(cè)抽抽芯芯，，澆澆口口位位置置，，脫脫模模斜斜度度，，壁壁厚厚是是否否均均勻勻，，表表面面粗粗糙糙度度，，模模具具成成本本，，型型腔腔數(shù)數(shù)目目等等。?！?.1塑塑料料制制品品設(shè)設(shè)計計的的一一般般程程序序和和原原則則1.1.1塑塑料料制制品品設(shè)設(shè)計計的的一一般般程程序序詳細細了了解解塑塑料料制制品品的的功功能能、、環(huán)環(huán)境境條條件件和和載載荷荷條條件件選定定塑塑料料品品種種制定定初初步步設(shè)設(shè)計計方方案案，，繪繪制制制制品品草草圖圖（（形形狀狀、、尺尺寸寸、、壁壁厚厚、、加加強強筋筋、、孔孔的的位位置置等等））樣品品制制造造、、進進行行模模擬擬試試驗驗或或?qū)崒嶋H際使使用用條條件件的的試試驗驗制品品設(shè)設(shè)計計、、繪繪制制正正規(guī)規(guī)制制品品圖圖紙紙編制制文文件件，，包包括括塑塑料料制制品品設(shè)設(shè)計計說說明明書書和和技技術(shù)術(shù)條條件件等等塑料料的的性性質(zhì)質(zhì)受受使使用用環(huán)環(huán)境境、、加加工工過過程程、、模模具具設(shè)設(shè)計計和和操操作作條條件件的的影影響響從樣樣品品到到量量產(chǎn)產(chǎn)借助助原原料料制制造造商商的的經(jīng)經(jīng)驗驗，，將將新新的的設(shè)設(shè)計計理理念念轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化成成實實際際產(chǎn)產(chǎn)品品1.1.2塑塑料料制制品品設(shè)設(shè)計計的的一一般般原原則則在選選料料方方面面需需考考慮慮：：塑料料的的物物理理機機械械性性能能，，如如強強度度、、剛剛性性、、韌韌性性、、彈彈性性、、吸吸水水性性以以及及對對應(yīng)應(yīng)力力的的敏敏感感性性等等；；塑料料的的成成型型工工藝藝性性，，如如流流動動性性、、結(jié)結(jié)晶晶速速率率，，對對成成型型溫溫度度、、壓壓力力的的敏敏感感性性等等；；塑料料制制品品在在成成型型后后的的收收縮縮情情況況，，及及各各向向收收縮縮率率的的差差異異。在制品品形狀狀方面面：能能滿足足使用用要求求，有有利于于充模模、排排氣、、補縮縮，同同時能能適應(yīng)應(yīng)高效效冷卻卻硬化化（熱熱塑性性塑料料制品品）或或快速速受熱熱固化化（熱熱固性性塑料料制品品）等等。在模具方方面：應(yīng)應(yīng)考慮它它的總體體結(jié)構(gòu)，，特別是是抽芯與與脫出制制品的復(fù)復(fù)雜程度度。同時時應(yīng)充分分考慮模模具零件件的形狀狀及其制制造工藝藝，以便便使制品品具有較較好的經(jīng)經(jīng)濟性。。在成本方方面：要要考慮注注射制品品的利潤潤率、年年產(chǎn)量、、原料價價格、使使用壽命命和更換換期限，，盡可能能降低成成本。設(shè)計塑料料零件時時需注意意的要點點：比較各種種材料的的基本特特性。金屬具有有更高的的密度最高使用用溫度剛性/強強度導(dǎo)熱性導(dǎo)電性工程塑料料具有更更好的機械避震震熱伸縮性性斷裂伸長長率韌性必須對產(chǎn)產(chǎn)品所有有的要求求和限制制條件進進行完整整和細致致的分析析，選擇擇合適的的材料。。一般來說說，半結(jié)結(jié)晶性熱熱塑性塑塑料主要要用于機機械強度度高的部部件，而而無定型型熱塑性性塑料由由于不易易彎曲，，則常被被應(yīng)用于于外殼。。§1.2塑塑料制品品的收縮縮塑料制品品在成型型過程中中存在尺尺寸變小小的收縮縮現(xiàn)象，，收縮的的大小用用收縮率率表示。。S——收收縮率；；L0———室溫時時的模具具尺寸；；L——室室溫時的的塑料制制品尺寸寸。具有較低低同向收收縮率的的材料通通常提供供了較好好的尺寸寸控制———對于于小公差差工件來來說是一一個重要要的考慮慮因素。。影響收縮縮率的主主要因素素有：成型壓力力型腔內(nèi)的的壓力越越大，成成型后的的收縮越越小。注射溫度度收縮率隨隨溫度的的升高而而減小。。模具溫度度通常情況況是，模模具溫度度越高，，收縮率率增大的的趨勢越越明顯。。成型時間間成型時保保壓時間間一長，，補料充充分，收收縮率小小。與此此同時，，塑料的的凍結(jié)取取向要加加大，制制品的內(nèi)內(nèi)應(yīng)力亦亦大，收收縮率也也就增大大。成型型的冷卻卻時間一一長，塑塑料的固固化便充充分，收收縮率亦亦小。制品壁厚厚結(jié)晶型塑塑料(聚聚甲醛除除外)的的收縮率率隨壁厚厚的增加加而增加加，而非非結(jié)晶型型塑料中中，收縮縮率的變變化又分分下面幾幾種情況況：ABS和聚聚碳酸酯酯等的收收縮率不不受壁厚厚的影響響；聚乙乙烯、丙丙烯腈——苯乙烯烯、丙烯烯酸類等等塑料的的收縮率率隨壁厚厚的增加加而增加加；硬質(zhì)質(zhì)聚氯乙乙烯的收收縮率隨隨壁厚的的增加而而減小。。材料特性性例如：半半結(jié)晶熱熱塑性塑塑料收縮縮率高于于非結(jié)晶晶熱塑性性塑料。。工件尺寸寸孔、肋板板等工件件特征起起到限制制收縮的的作用，，減小整整體收縮縮率。進料口尺尺寸進料口尺尺寸大，，塑料制制品致密密，收縮縮小。靠靠近進料料口的區(qū)區(qū)域收縮縮小于遠遠離進料料口的區(qū)區(qū)域。玻璃纖維維等的填填充物收縮率隨隨填充量量的增加加而減小小?！?.3塑料制制品幾何何形狀設(shè)設(shè)計1.3.1尺寸寸精度和和表面光光潔度塑件的尺尺寸精度度主要取取決于塑塑料收縮縮率的波波動和模模具制造造誤差。。根據(jù)材料料類型，，可選用用不同的的精度等等級。表面光潔潔度主要要取決于于模具光光潔度。?！?.3塑料制制品幾何何形狀設(shè)設(shè)計1.3.2脫脫模斜斜度脫模斜度度：為便便于脫模模，塑料料制品壁壁在出模模方向上上應(yīng)具有有傾斜角角度α，，其值以以度數(shù)表表示。制品精度度要求越越高，脫脫模斜度度應(yīng)越小小。尺寸大的的制品，，應(yīng)采用用較小的的脫模斜斜度。制品形狀狀復(fù)雜不不易脫模模的，應(yīng)應(yīng)選用較較大的斜斜度。制品收縮縮率大，，斜度也也應(yīng)加大大。增強塑料料宜選大大斜度，，含有自自潤滑劑劑的塑料料可用小小斜度。。制品壁厚厚大，斜斜度也應(yīng)應(yīng)大。斜度的方向向。內(nèi)孔以以小端為準準，滿足圖圖樣尺寸要要求，斜度度向擴大方方向取得；；外形則以以大端為準準，滿足圖圖樣要求，，斜度向偏偏小方向取取得。一般般情況下脫脫模斜度。?？刹皇苤浦破饭顜У南拗?，，高精度塑塑料制品的的脫模斜度度則應(yīng)當(dāng)在在公差帶內(nèi)內(nèi)。由表中可以以看出，塑塑料硬脆、、剛性大的的，脫模斜斜度要求大大。具備以下條條件的型芯芯，可采用用較小的脫脫模斜度：：(1)頂頂出時制品品剛度足夠夠。(2)制制品與模具具鋼材表面面的摩擦系系數(shù)較低。。(3)型型芯表面的的粗糙度值值小，拋光光方向又與與制品的脫脫模方向——致。(4)制制品收縮量量小，滑動動摩擦力小小。制品脫模斜斜度設(shè)計箱體與蓋類類制品當(dāng)H≤50mm時，，S/H=1/30~1/50當(dāng)50＜H≤100mm時，，S/H≤≤1/60格子板形制制品當(dāng)格子的間間距P≤4mm時，，脫模斜度度α=1/10P。。格子C尺尺寸越大，，脫模斜度度越大。當(dāng)格子高度度H超過8mm，脫脫模斜度不不能取太大大值時，可可采用圖(b)的形形式，使一一部分進入入動模一側(cè)側(cè)，從而使使脫模斜度度滿足要求求。帶加強筋類類制品A=(1.0~1.8)Tmm；B=(0.5~0.7)Tmm底筋類制品品A=(1.0~1.8)Tmm；B=(0.5~0.7)Tmm凸臺類制品品最小脫模斜斜度§1.3.4制制品壁厚制品壁厚的的作用使制品具有有確定的結(jié)結(jié)構(gòu)和一定定的強度、、剛度，以以滿足制品品的使用要要求。成型時具有有良好的流流動狀態(tài)（（如壁不能能過薄）以以及充填和和冷卻效果果（如壁不不能太厚)合理的壁厚厚使制品能能順利地從從模具中頂頂出。滿足嵌件固固定及零件件裝配等強強度的要求求。防止制品翹翹曲變形。。改變一個零零件的壁厚厚，對以下下主要性能能將有顯著著影響：零件重量在模塑中可可得到的流流動長度零件的生產(chǎn)產(chǎn)周期模塑零件的的剛性公差零件質(zhì)量，，如表面光光潔度、翹翹曲和空隙隙流程與壁厚厚的比率翹曲模量與與壁厚的關(guān)關(guān)系一塊平板的的抗撓剛度度由材料特特有的彈性性模數(shù)和該該塊版的橫橫截面的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動慣量所所決定。如如果未經(jīng)任任何考證就就自動增加加以改進塑塑料制品的的剛性，通通常會導(dǎo)致致出現(xiàn)嚴重重問題，對對結(jié)晶材料料尤為如此此。對玻璃璃纖維增強強材料，改改變也會影影響玻璃纖纖維的取向向?？拷Ｄ＞弑诿?，，纖維按照照流體流動動方向取向向。而在模模具壁面橫橫截面的中中央部位，，纖維取向向混亂，從從而導(dǎo)致出出現(xiàn)湍流。。制品壁厚的的設(shè)計基本原則———均勻壁壁厚。即：：充模、冷冷卻收縮均均勻、形狀狀性好、尺尺寸精度高高、生產(chǎn)率率高。在滿足制品品結(jié)構(gòu)和使使用要求的的條件下，，盡可能采采用較小的的壁厚。制品壁厚的的設(shè)計，要要能承受頂頂出裝置等等的沖擊和和振動。在制品的連連接固緊處處、嵌件埋埋入處、塑塑料熔體在在孔窗的匯匯合（熔接接痕）處，，要具有足足夠的厚度度。保證貯存、、搬運過程程中強度