塑膠件設(shè)計指南

塑膠件設(shè)計指南〔jinyongcai〕一、塑膠1、塑膠的定義塑膠：主要由碳、氧、氫和氮及其他有機或無機元素所構(gòu)成，成品為固體，在制造過程種外形，此浩大而變化多端的材料族群稱為塑膠。2、塑膠的特征低強度與低韌性原料豐富，價格低廉成型簡潔，易加工成簡潔外形，可大批量生產(chǎn)4) 重量輕，低密度〔0.9~22.77.8〕受外力作用時簡潔產(chǎn)生連續(xù)變形顏色鮮亮，著色簡潔，適當(dāng)參與著色劑，可轉(zhuǎn)變其色澤良好的絕緣性耐腐蝕性佳，耐水、耐油、耐酸、耐化學(xué)藥品，而且不生銹耐熱性差，大部份的塑料耐熱溫度約在150℃以下不導(dǎo)電性、不導(dǎo)熱性可以具有其他特別性質(zhì)，例如透亮性、彈性等3、注射成型〔InjectionMolding〕一個典型的注射成型機主要包括：模具系統(tǒng)、射出系統(tǒng)、油壓系統(tǒng)、把握系統(tǒng)、鎖門系5個單元。二、塑膠材料的選擇1、塑膠材料的分類、通用塑料產(chǎn)量大的塑料。如：PE、PP、EEA、PVC用處：薄膜、管材、鞋材、盆子、桶、包裝材料等。、一般工程塑料一般綜合塑料：指綜合力學(xué)性能中等、在工程方面用作非承載荷的材料。如：PS、HIPS、ABS、AAS、ACS、MBS、AS、PMMA用處：各種產(chǎn)品外殼和殼體類。、構(gòu)造工程塑料的材料。如：PA、POM、NORYL、PC、PBT、PET用處：各種產(chǎn)品外殼、耐高溫工程塑料耐高溫工程塑料：指在高溫條件下仍能保持較高力學(xué)性能的塑料，耐高溫存高剛性。如：PI、PPO、PPS、PSF、PAS、PAR用處：汽車發(fā)動機部件、油泵和氣泵蓋、電子電器儀表用高溫插座等。、塑料合金材料。能改善或提高現(xiàn)有塑料的性能并降低本錢。如：PC/ABS、PC/PBT、PC/PMMA用處：汽車、電子、周密儀器、辦公設(shè)備、包裝材料、建筑材料等領(lǐng)域。、熱塑性彈性體熱塑性彈性體〔TP橡膠的彈性，又具有塑料的易加工性。用處：汽車、電子、電氣、建筑、工程及日常生活用品等多方面，其使用的最終形態(tài)包括各種護套、管材、電線電纜、墊片、零配件、鞋件、密封條、輸送帶、涂料、油漆、粘合劑、熱熔膠、纖維。、改性塑料改性塑料：指在塑料原料中添加各種添加劑、填充料和增加劑〔如玻璃纖維、導(dǎo)電纖維、阻燃劑、抗沖擊劑、流淌劑、光穩(wěn)定劑等擊性、耐高溫性、高耐磨性、導(dǎo)電性等性能，從而擴大塑料的使用范圍。如：玻璃纖維增加塑料，簡稱玻璃鋼，是在原有塑料〔如PC、PP、PA、PET、PBT〕的根底上，參與玻璃纖維，復(fù)合而成的一種具有高強度、高性能的工程構(gòu)造塑料。用處：汽車、機械、電器、輪船、航空航天等領(lǐng)域，是替代傳統(tǒng)金屬材料的最好選擇。2、常用塑膠材料性能3、塑膠材料選擇原則、塑膠件載荷狀況表：典型的載荷條件及應(yīng)考慮的塑膠材料特性：載荷條件載荷條件應(yīng)考慮的塑膠材料特性短期載荷應(yīng)力-應(yīng)變行為長期載荷潛變反復(fù)性載荷疲乏強度高速和沖擊性載荷抗沖擊強度極端溫度下的載荷熱應(yīng)力-應(yīng)變行為、產(chǎn)品使用環(huán)境環(huán)境溫度：考慮使用環(huán)境的溫度、最高和最低使用溫度、長期工作溫度、倉儲溫度等。接觸介質(zhì)：如接觸溶劑和各種蒸汽的狀況、與酸堿等發(fā)生化學(xué)反響的狀況、吸水狀況、受紫外線和環(huán)境氧化的影響、受砂和雨水的影響等。、價格在滿足產(chǎn)品應(yīng)用的條件下，選取價格比較廉價的塑膠材料。本錢：通用塑料〔PVC<PE<PS<PP<PMMA〕<工程塑料〔ABS<POM<PC<PA6<PBT<PA66<PET〕<高性能工程塑料〔PPO<PPS<PSU<PI〕、裝配要求考慮到零件通過什么方式裝配到產(chǎn)品之中，依據(jù)產(chǎn)品裝配需求選擇適宜的材料。如：超聲波焊接，就得選考慮材料的焊接熔合性能。、尺寸穩(wěn)定性有些塑膠材料尺寸穩(wěn)定性好，如：PC、ABS。有些塑膠材料尺寸穩(wěn)定性差，如：PA、PBT。、外觀考慮零件是否有透亮度、咬花、電鍍、外表粗糙度等要求。、安全標(biāo)準(zhǔn)考慮產(chǎn)品是否需要滿足安全標(biāo)準(zhǔn)或認證的要求。如：阻燃、防火等級、3C認證、FDA、USDA、UL等要求。三、設(shè)計指南1、零件壁厚、零件壁厚必需適中壁厚太小：強度低；流淌阻力大，熔料難布滿。壁厚太大：零件產(chǎn)生縮水、氣孔和翹曲等質(zhì)量問題；零件冷卻時間增加，成型周期加長，零件生產(chǎn)效率低；零件用料增加，產(chǎn)品本錢增加。材料壁厚最小最大表：常用塑膠材料零件的適宜壁厚范圍〔單位：材料壁厚最小最大PEPPNylonPSASPMMAPVCPCABSPOM0.90.60.61.01.01.51.51.51.51.54.03.53.04.04.05.05.05.04.55.0、盡量減小零件壁厚打算塑膠件壁厚的關(guān)鍵因素包括：零件的構(gòu)造強度是否足夠。零件成型時能否抵抗脫模力。能否抵抗裝配時的緊固力。有金屬埋入件時，埋入件四周強度是否足夠。零件能否均勻分散所承受的沖擊力?？椎膹姸仁欠褡銐?。量做到最小。、零件壁厚均勻最抱負的零件壁厚分布是在零件的任意截面上零件壁厚均勻全都寸精度很難保證等缺陷。一般來說，過渡區(qū)域的長度為厚度的3倍。2、避開尖角陷；同時在尖角處簡潔產(chǎn)生應(yīng)力集中，降低零件強度。使得零件在承受載荷時失效。因此，在塑膠件的尖角處，應(yīng)當(dāng)添加圓角，使得零件光滑過渡。、避開零件外部尖角固然，避開零件外部尖角也不行一概而論。零件分型面處的圓角會造成模具構(gòu)造簡潔，增加模具本錢，影響外觀。在零件分型面處直角的設(shè)計較好。、避開在塑膠熔料流淌方向上產(chǎn)生尖角、避開零件壁連接處產(chǎn)生尖角應(yīng)力集中是塑膠件失效的主要緣由之一。應(yīng)力集中大多發(fā)生在零件尖角處。一般來說，零件截面連接處內(nèi)部圓角R0.5t1.5t。3、脫模斜度打算脫模斜度的因素：脫模斜度一般取1°～2°；收縮率較大的塑膠件脫模斜度較大；尺寸精度要求較高的特征處取較小脫模斜度；公模側(cè)脫模斜度小于母模側(cè)以利于脫模；壁厚較厚時，成型收縮大，取較大脫模斜度；咬花面與簡潔面取較大脫模斜度；玻纖增加塑料取較大脫模斜度；具構(gòu)造簡潔，本錢高；在零件功能和外觀等允許狀況下，零件脫模斜度盡可能取大；脫模斜度的大小與方向不能影響零件的功能實現(xiàn)。4、加強肋的設(shè)計50%～60%對于薄壁塑膠件〔零件厚度小于1.5m零件壁厚。加強肋厚度越小，外表縮水程度越小。3倍、加強肋根部圓角為塑膠件壁厚的0.25～0.5倍、加強肋的脫模斜度一般為0.5°～1.5°2倍、加強肋設(shè)計需要遵守均勻壁厚原則過大。、加強肋頂端增加斜角避開困氣、加強肋方向與塑膠熔料流向全都5、支柱的設(shè)計參數(shù)：20.650.25～0.50.7支柱的脫模斜度，內(nèi)徑為0.25°，外徑為0.5用套筒來脫模，但模具費用稍高。、支柱與零件壁的連接更加順暢。 、單獨支柱四周添加加強肋圓角。、支柱設(shè)計需要遵守均勻壁厚原則6、孔的設(shè)計、孔的深度尺寸推舉5mm2倍。5mm3倍。5mm4倍。5mm6倍。階梯孔：假設(shè)孔太深狀況。、避開不通孔底部太薄不通孔底部厚度至少應(yīng)當(dāng)大于不通孔直徑的0.2倍。假設(shè)底部太薄，則可以考慮使用如以下圖的方法增加不通孔的強度。 、孔與孔的間距及孔與零件邊緣之間的距離孔與孔之間、距及孔與零件邊緣之間的距離，至少大于孔直徑或零件壁厚的1.5倍，即S≥1.5D〔1倍，即S=D〕如以下圖。、零件上的孔盡可能遠離守載荷部位塑膠零件常常由于過多的孔而造成強度降低，因此在零件受載荷部位應(yīng)盡量避開放置太多的孔。 、在孔的邊緣增加凸緣以增加孔的強度對需要增加強度的長孔或槽也可以使用類似的設(shè)計。、避開與零件脫模方向垂直的側(cè)孔和避開側(cè)向抽芯機構(gòu)的使用。、長孔的設(shè)計避開阻礙塑膠熔料的流淌、風(fēng)孔的設(shè)計一般狀況下，風(fēng)孔為圓孔時模具型芯為圓柱形，加工簡潔，模具本錢低。強度。7、提高塑膠件強度的設(shè)計、通過添加加強肋而不是增加壁厚來提高零件強度、加強肋方向需要考慮載荷方向向的載荷或扭曲載荷，可以考慮添加X型加強肋或發(fā)散形加強肋來提高零件強度。、多個加強肋常比單個較厚或較高的加強肋好當(dāng)單個加強肋太高或太厚時，可以用兩個較小的加強肋來替代。、通過設(shè)計零件增加剖面外形提高零件強度常見的零件增加剖面包括V形、鋸齒形和圓弧形，這種方法的缺點是零件不能供給一個平坦的平面，在某些狀況下不能使用。、增加側(cè)壁和優(yōu)化側(cè)壁剖面外形來提高零件強度、避開零件應(yīng)力集中零件應(yīng)力集中常發(fā)生于零件尖角處、零件壁厚猛烈變化處、零件孔、槽及金屬鑲件處。、合理設(shè)置澆口避開零件在熔接痕區(qū)域承受載荷零件熔接痕區(qū)域是零件強度最低的區(qū)域之一，是最簡潔發(fā)生失效的區(qū)域，因此必需合理設(shè)置澆口的位置和數(shù)量，以避開零件在熔接痕區(qū)域承受載荷。、其它強度相關(guān)因素玻纖增加塑料常用來代替一般塑膠材料來提高塑膠件強度塑膠只在玻纖的方向上提高零件的強度；塑膠件承受壓縮載荷的力氣比承受拉伸載荷的力氣強；在承受拉伸載荷時，設(shè)計全都的零件剖面以均勻分散載荷。而失效；缺口和應(yīng)力集中。8、改善塑膠件外觀的設(shè)計、選擇適宜的塑膠材料、避開零件外觀外表縮水通過設(shè)計掩蓋零件外表隨水，如：U形槽、零件外表斷差的設(shè)計、外表咬花等方式掩蓋塑膠件外表隨水。“火山口”設(shè)計，但會在確定程度上降低支柱或加強肋的強度。得塑膠熔料從壁厚處流向壁薄處。、避開零件變形零件發(fā)生變形的主要緣由：零件在塑膠熔料流淌方向上和橫截面方向上不同的收縮比零件不均勻的冷卻零件壁厚不均勻零件集合特征不對稱、外觀零件間美工溝的設(shè)計、避開外觀零件外表消滅熔接痕塑膠件外表咬花可以局部掩蓋熔接痕，但并不能完全掩蓋熔接痕；噴漆可以掩蓋熔接痕；合理設(shè)置澆口的位置和數(shù)量，避開在零件重要外觀外表產(chǎn)生熔接痕；保證模具通風(fēng)順暢。、避開外觀零件外表消滅斷差或毛邊特別留意。9、降低塑膠件本錢的設(shè)計、設(shè)計多功能的零件一個塑膠件往往可以替代兩個甚至多個傳統(tǒng)工藝方法加工的零件時候也可以合并成一個塑膠件以節(jié)約本錢。、降低零件材料本錢降低零件厚度；通過添加加強肋而不是增加壁厚的方法提高零件強度；零件較厚的局部去除材料；、簡化零件設(shè)計，降低模具本錢零件中的每一個特征必需有存在的理由，否則，該特征是能夠去除的。、避開零件嚴格的公差、零件設(shè)計避開倒扣有些外側(cè)倒扣可以通過重設(shè)計分型面來避開重設(shè)計零件特征避開零件倒扣、降低模具修改本錢零件的可注塑性設(shè)計；削減產(chǎn)品設(shè)計修改次數(shù)；避開添加材料的模具修改；、使用卡扣代替螺釘?shù)裙潭?gòu)造塑膠件的固定方式包括卡扣、螺釘、熱熔和超聲波焊接等。、其他零件外觀裝飾特征宜向外凸出，模具加工時為下凹，加工簡潔。零件上文字和符號宜向外凸出，模具加工時為下凹，加工簡潔。10、注射模具可行性設(shè)計、卡扣等構(gòu)造應(yīng)為斜銷〔或滑塊〕預(yù)留足夠的退出空間7mm行程空間、避開模具消滅薄鐵以及強度太低的設(shè)計11、注射模具爭論要點、分型面的設(shè)計分型面是注射模具公模和母模的分界限，分型面的選擇一般需要留意以下幾點：不得位于外觀明顯位置而影響產(chǎn)品外觀質(zhì)量。盡量避開倒扣的產(chǎn)生，簡化模具構(gòu)造，降低模具本錢。構(gòu)較簡潔。分型面應(yīng)有利于保證塑膠零件的某些尺寸精度要求。對于高度較大、脫模斜度較小的特征可以中間分模。位于模具加工和產(chǎn)品后加工簡潔處。便利零件的咬花和拋光。、澆口的選擇、頂出系統(tǒng)的設(shè)計114頁四、塑膠件的裝配方式塑膠件裝配方式優(yōu)缺點比照：1、卡扣裝配、卡扣的分類依據(jù)卡扣的外形可以分為：直臂卡扣、L形卡扣、U形卡扣、圓周卡扣依據(jù)卡扣是否可以拆卸分：可拆卸卡扣、不行拆卸卡扣依據(jù)卡扣的截面是否變化分為：直臂卡扣、錐型卡扣、卡扣設(shè)計留意事項卡扣的尺寸卡扣厚度t=0.5~0.6T卡扣的根部圓角Rmin=0.5t卡扣的高度H=5~10t卡扣的裝配導(dǎo)入角α=25°~35°卡扣的拆卸角度β：β≈35°用于不需外力的可拆卸的裝配；β≈45°用于需較小外力的可拆卸的裝配；β≈80°~90°用于需很大外力的不行拆卸的裝配；卡扣的頂端厚度Y≤t卡扣根部增加圓角避開應(yīng)力集中卡扣均勻分布使用定位柱關(guān)心零件裝配和包裝裝配尺寸精度卡扣設(shè)計避開增加模具簡潔度卡扣設(shè)計需要考慮模具修改的便利性2、機械緊固、緊固件裝配避開使用過大的扭矩來進展裝配避開使用較小頭型的螺栓〔螺釘〕避開使用平頭螺釘或平頭拉釘可以通過塑膠件的優(yōu)化設(shè)計來避開塑膠件承受較大的應(yīng)力、自攻螺釘裝配次數(shù)3次，可以使用自攻螺釘。自攻螺釘支柱的內(nèi)徑和外徑一般自攻螺釘支柱的內(nèi)徑為螺釘公稱直徑的0.8倍，外徑為公稱直徑的2倍。支柱徑可適當(dāng)削減，反之則加大；假設(shè)螺紋旋合長度較大，支柱內(nèi)徑則可適當(dāng)加大。螺紋旋合長度不小于螺釘公稱直徑的2倍0.5mm支柱頂部增加斜角或沉孔支柱四周添加加強肋和圓角合理的驅(qū)動扭矩、埋入螺母埋入螺母的安裝方式分為：超聲波螺母、熱熔螺母、壓入螺母、模內(nèi)鑲嵌螺母。1253-7螺母支柱設(shè)計指南一般來說，螺母四周塑膠材料的厚度為螺母外徑的1/2~1倍。假設(shè)螺母埋入支柱中，支2倍。3、超聲波焊接、導(dǎo)熔線設(shè)計正確的導(dǎo)熔線必需具備的條件是最初的接觸面積不行太大。、接觸面設(shè)計平面式焊接面這種焊接面設(shè)計的缺點是焊接完成后焊接處有毛邊產(chǎn)生階梯式焊接面2mm。溝槽式焊接面適用于