塑料件结构设计指导

§ 1.4 制 品 壁 厚
确定合适的制品壁厚是制品设计的主要内容之一。
1.4.1 制 品 壁 厚 的 作 用
(1) 使 制 品 具 有 确 定 的 结 构 和 一 定 的 强 度 、 刚 度 ， 以 满 足 制 品 的 使 用 要 求 。 (2) 成 型 时 具 有 良 好 的 流 动 状 态 （ 如 壁 不 能 过 薄 ） 以 及 充 填 和 冷 却 效 果 （ 如 壁 不 能 太 厚 ) (3) 合 理 的 壁 厚 使 制 品 能 顺 利 地 从 模 具 中 顶 出 。 (4) 满 足 嵌 件 固 定 及 零 件 装 配 等 强 度 的 要 求 。 (5) 防 止 制 品 翘 曲 变 形 。
2、 在 制 品 形 状 方 面 ： 能 满 足 使 用 要 求 ， 有 利 于 充 模 、 排 气 、 补 缩 ， 同 时 能 适 应 高 效 冷 却 硬 化 （ 热 塑性塑料制品）或快速受热固化（热固性塑料制品）等。
3、 在 模 具 方 面 ： 应 考 虑 它 的 总 体 结 构 ， 特 别 是 抽 芯 与 脱 出 制 品 的 复 杂 程 度 。 同 时 应 充 分 考 虑 模 具零件的形状及其制造工艺，以便使制品具有较好的经济性。
S = L0 − L ×100% L0
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影响收缩率的主要因素有： (1) 成 型 压 力 。 型 腔 内 的 压 力 越 大 ， 成 型 后 的 收 缩 越 小 。 非 结 晶 型 塑 料 和 结 晶 型 塑 料 的 收 缩 率 随 内压的增大分别呈直线和曲线形状下降。 (2) 注 射 温 度 。 温 度 升 高 ， 塑 料 的 膨 胀 系 数 增 大 ， 塑 料 制 品 的 收 缩 率 增 大 。 但 温 度 升 高 熔 料 的 密 度增大，收缩率反又减小。两者同时作用的结果一般是，收缩率随温度的升高而减小。 (3) 模 具 温 度 。 通 常 情 况 是 ， 模 具 温 度 越 高 ， 收 缩 率 增 大 的 趋 势 越 明 显 。 (4) 成 型 时 间 。 成 型 时 保 压 时 间 一 长 ， 补 料 充 分 ， 收 缩 率 便 小 。 与 此 同 时 ， 塑 料 的 冻 结 取 向 要 加 大，制品的内应力亦大，收缩率也就增大。成型的冷却时间一长，塑料的固化便充分，收缩率亦小。 (5) 制 品 壁 厚 。 结 晶 型 塑 料 (聚 甲 醛 除 外 )的 收 缩 率 随 壁 厚 的 增 加 而 增 加 ， 而 非 结 晶 型 塑 料 中 ， 收 缩 率 的 变 化 又 分 下 面 几 种 情 况 ： ABS 和 聚 碳 酸 酯 等 的 收 缩 率 不 受 壁 厚 的 影 响 ； 聚 乙 烯 、 丙 烯 腈 — 苯 乙 烯 、丙 烯 酸 类 等 塑 料 的 收 缩 率 随 壁 厚 的 增 加 而 增 加 ；硬 质 聚 氯 乙 烯 的 收 缩 率 随 壁 厚 的 增 加 而 减 小 。 (6) 进 料 口 尺 寸 。 进 料 口 尺 寸 大 ， 塑 料 制 品 致 密 ， 收 缩 便 小 。 (7) 玻 璃 纤 维 等 的 填 充 量 。 收 缩 率 随 填 充 量 的 增 加 而 减 小 。 表 2-1、 表 2-2、 表 2-3 为 常 用 塑 料 的 成 型 收 缩 率 。
第一章 塑料制品的结构设计
塑料制品的结构设计又称塑料制品的功能特性设计或塑料制品的工艺性。
§ 1.1 塑 料 制 品 设 计 的 一 般 程 序 和 原 则
1.1.1 塑 料 制 品 设 计 的 一 般 程 序
1、 详 细 了 解 塑 料 制 品 的 功 能 、 环 境 条 件 和 载 荷 条 件 2、 选 定 塑 料 品 种 3、 制 定 初 步 设 计 方 案 ， 绘 制 制 品 草 图 （ 形 状 、 尺 寸 、 壁 厚 、 加 强 筋 、 孔 的 位 置 等 ） 4、 样 品 制 造 、 进 行 模 拟 试 验 或 实 际 使 用 条 件 的 试 验 5、 制 品 设 计 、 绘 制 正 规 制 品 图 纸 6、 编 制 文 件 ， 包 括 塑 料 制 品 设 计 说 明 书 和 技 术 条 件 等 。
型 腔 ： α = arctg D − D' = arctg(1/100 ~ 1/ 50) 2H
型芯的脱模斜度应大于型腔。 6、 最 小 脱 模 斜 度 （ 表 2-6） 脱模斜度影响制品的脱出情况。如果脱模斜度很小，脱模阻力增大，顶出机构就会失去作用。 在一般情况下，不能小于最小脱模斜度，以防止制品留模。
(2) 可 克 服 制 品 壁 厚 差 带 来 的 应 力 不 均 所 造 成 的 制 品 歪 扭 变 形 。 (3) 便 于 塑 料 熔 体 的 流 动 ， 在 塑 料 制 品 本 体 某 些 壁 部 过 薄 处 为 熔 体 的 充 满 提 供 通 道 。
1.5.2 加 强 筋 的 形 状 及 尺 寸
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(4) 保 证 贮 存 、 搬 运 过 程 中 强 度 所 需 的 壁 厚 。 (5) 满 足 成 型 时 熔 体 充 模 所 需 壁 厚 ， 既 要 避 免 充 料 不 足 或 易 烧 焦 的 薄 壁 ， 又 要 避 免 熔 体 破 裂 或 易 产生凹陷的厚壁。 制 品 上 相 邻 壁 厚 差 的 关 系 (薄 壁 ： 厚 壁 )为 ： 热 固 性 塑 料 ： 压 制 1： 3， 挤 塑 1： 5 热 塑 性 塑 料 ： 注 塑 1： 1.5(2) 当 无 法 避 免 不 均 匀 的 壁 厚 时 ， 制 品 壁 厚 设 计 可 采 用 逐 步 过 渡 的 形 式 （ 图 2-6， 图 2-7）， 或 者 改 制 成 两 个 制 品 然 后 再 装 配 为 一 个 制 品 （ 图 2-8） 等 方 法 。
A=(1.0~1.8)T mm； B=(0.5~0.7)T mm 5、 凸 台 类 制 品 （ 图 2-5、 表 2-5）
α = arctg D − D' = arctg(1/ 30 ~ 1/ 20) 2H
高 凸 台 制 品 （ H＞ 30mm） 的 脱 模 斜 度 ：
பைடு நூலகம்
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型 芯 ： α = arctg d − d ' = arctg(1/ 50 ~ 1/ 30) 2H
1.1.2 塑 料 制 品 设 计 的 一 般 原 则
1、 在 选 料 方 面 需 考 虑 ： (1) 塑 料 的 物 理 机 械 性 能 ， 如 强 度 、 刚 性 、 韧 性 、 弹 性 、 吸 水 性 以 及 对 应 力 的 敏 感 性 等 ； (2) 塑 料 的 成 型 工 艺 性 ， 如 流 动 性 、 结 晶 速 率 ， 对 成 型 温 度 、 压 力 的 敏 感 性 等 ； (3) 塑料制品在成型后的收缩情况，及各向收缩率的差异。
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3、 带 加 强 筋 类 制 品 （ 图 2-3）
α = arctg A − B = arctg(1/ 500 ~ 1/ 200) 2H
A=(1.0~1.8)T mm； B=(0.5~0.7)T mm 4、 底 筋 类 制 品 （ 图 2-4）
α = arctg A − B = arctg(1/150 ~ 1/100) 2H
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§ 1.3 脱 模 斜 度
脱模斜度：为便于脱模，塑料制品壁在出模方向上应具有倾斜角度α，其值以度数表示（参见 表 2-4）。
1.3.1 脱 模 斜 度 确 定 要 点
(1) 制 品 精 度 要 求 越 高 ， 脱 模 斜 度 应 越 小 。 (2) 尺 寸 大 的 制 品 ， 应 采 用 较 小 的 脱 模 斜 度 。 (3) 制 品 形 状 复 杂 不 易 脱 模 的 ， 应 选 用 较 大 的 斜 度 。 (4) 制 品 收 缩 率 大 ， 斜 度 也 应 加 大 。 (5) 增 强 塑 料 宜 选 大 斜 度 ， 含 有 自 润 滑 剂 的 塑 料 可 用 小 斜 度 。 (6) 制 品 壁 厚 大 ， 斜 度 也 应 大 。 (7) 斜 度 的 方 向 。 内 孔 以 小 端 为 准 ， 满 足 图 样 尺 寸 要 求 ， 斜 度 向 扩 大 方 向 取 得 ； 外 形 则 以 大 端 为 准，满足图样要求，斜度向偏小方向取得。一般情况下脱模斜度。可不受制品公差带的限制，高精 度塑料制品的脱模斜度则应当在公差带内。
制 品 壁 厚 的 设 计 可 参 照 表 2-7~表 2-11。
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§ 1.5 加 强 筋 (含 凸 台 、 角 撑 ) 1.5.1 加 强 筋 的 作 用
(1) 在 不 加 大 制 品 壁 厚 的 条 件 下 ， 增 强 制 品 的 强 度 和 刚 性 ， 以 节 约 塑 料 用 量 ， 减 轻 重 量 ， 降 低 成 本。
1.4.2 制 品 壁 厚 的 设 计
基本原则——均匀壁厚。即：充模、冷却收缩均匀、形状性好、尺寸精度高、生产率高。 (1) 在 满 足 制 品 结 构 和 使 用 要 求 的 条 件 下 ， 尽 可 能 采 用 较 小 的 壁 厚 。 (2) 制 品 壁 厚 的 设 计 ， 要 能 承 受 顶 出 装 置 等 的 冲 击 和 振 动 。 (3) 在 制 品 的 连 接 固 紧 处 、 嵌 件 埋 入 处 、 塑 料 熔 体 在 孔 窗 的 汇 合 （ 熔 接 痕 ） 处 ， 要 具 有 足 够 的 厚 度。
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1.5.3 加 强 筋 的 设 计 要 点
(1) 用 高 度 较 低 、 数 量 稍 多 的 筋 代 替 高 度 较 高 的 单 一 加 强 筋 ， 避 免 厚 筋 底 冷 却 收 缩 时 产 生 表 面 凹 陷 （ 图 2-17、 图 2-18）。 当 筋 的 背 面 出 现 凹 陷 影 响 美 观 时 ， 可 采 用 图 2-19 所 示 的 装 饰 结 构 予 以 遮 掩 。
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脱 模 斜 度 α 值 可 按 表 2-4 选 取 。
由表中可以看出，塑料硬脆、刚性大的，脱模斜度要求大。 具备以下条件的型芯，可采用较小的脱模斜度： (1) 顶 出 时 制 品 刚 度 足 够 。 (2) 制 品 与 模 具 钢 材 表 面 的 摩 擦 系 数 较 低 。 (3) 型 芯 表 面 的 粗 糙 度 值 小 ， 抛 光 方 向 又 与 制 品 的 脱 模 方 向 — 致 。 (4) 制 品 收 缩 量 小 ， 滑 动 摩 擦 力 小 。