塑料制品结构

3. 和成型工艺有关的原因 1）由于成型条件变化造成的成型收缩率的波动 2）成型操作变化的影响 3）脱模顶出时的塑料变形、弹性恢复
4. 和成型后时效有关的原因
1）周围温度、湿度不同造成的尺寸变化 2）塑料的塑性变形及因为外力作用产生的 蠕变、弹性恢复 3）残余应力、残余变形引起的变化
从模具设计和制造的角度，影响塑料制品尺寸 精度的因素有五个方面：
第二章 塑料制品的设计
本章基本内容 对塑件材料的要求 塑件的形状结构设计 塑件尺寸、精度 及表面质量
学习的目的与要求
掌握塑件的设计准则 熟悉塑料制品的设计程序
本章重点
对塑件的尺寸、精度及表面质量的理解 塑件形状结构的优化设计 螺纹塑件及带嵌件塑件的设计
本章难点
对塑件成型工艺性、塑件的形状结构与模具 结构的关系的理解
4. 加强肋 增加塑件的强度和避免塑件翘曲变形。
加强肋的设计原则： （1）加强肋 < 壁厚，b <（0.5 ~ 0.7）δ； （2）足够的斜度，α= 4°~ 10° ； （3）圆角，R =δ/8； （4）高度小，数量多，L< 3δ。
其他防变形结构：
5. 支承面及凸台 底脚（三点或四点）支承或边框支承。
第一节 制品的材料和几何形状
一、制品的材料选择
塑料制品的选材应当考虑如下几个方面的性 能，以判断其是否能够满足使用要求。
1）塑料的力学性能，如强度、刚性、韧性、弹性、 弯曲性能。 2）塑料的物理性能，如对使用环境温度变化的 适应性、光学性能、绝热或电气绝缘的程度、精 加工和外观的完满程度等。 3）塑料的化学性能，如对接触物（水、溶剂、 油、药品）的耐性、卫生程度以及使用上的安全 性等。
高密度聚乙烯： 耐冲击性能强，低温下韧性好， 适合制造寒 冷地区使用的货箱及冷藏室中使用的制品； 适应气候的能力强，如啤酒瓶周转箱，室外 垃圾箱等。
二、成型工艺对制品几何形状的要求
塑料制品的内外形状
脱模斜度 制品壁厚 加强肋 圆角 孔 支承面 标志及花纹
1. 塑料制品的内外形状
2. 脱模斜度
三、表面粗糙度的确定 1. 模具的表面粗糙度比塑料制品的表面 粗糙度低一级；
2. 对透明的塑料制品要求型腔和型芯的 表面粗糙度相同； 3. 对于不透明的塑料制品，型芯的表面粗糙 度的级别可比型腔的表面粗糙度高1 ~ 2级。
聚乙烯（高密度） 4 聚乙烯（低密度） 5
塑件的尺寸公差（GB/T 14486—2008） 塑件基本尺寸/mm 1 精度等级 2 3 4
公差数值/ mm 50 ~ 65 塑件基本尺寸/mm 5 6 0.20 0.30 0.40 0.56
精度等级 7
公差数值/ mm 50 ~ 65 0.74 1.10 1.54
1）模具成型零件的制造误差δz； 2）模具成型零件的表面磨损δc ； 3）塑料收缩率波动δs； 4）模具活动成型零件的配合间隙变化δj； 5）模具成型零件的安装误差δa。
δ = δz + δc + δs + δj + δa 制品规定的误差值为Δ Δ ≥δ 模具制造误差1/3
由收缩率波动引起的误差1/3
4）必要的精度，如收缩率的大小及各向收缩率 的差异。
5）成型工艺性，如塑料的流动性、结晶性、 热敏性等。
例如：聚丙烯和高密度聚乙烯比较 聚丙烯： 光泽性好、外观漂亮； 收缩率小、制品细小部分的清晰度好、表面 可制成皮革图案； 透明性好，如制作注射器、吹塑容器； 尺寸稳定好，可制造较大平面的薄壁制品； 耐热好，可制造耐热性餐具。
脱模斜度与塑料的品种、制品的形状 及模具的结构等有关。 一般取0.5º，最小为15′~20′。
各种塑料的脱模斜度如下：
1）聚乙烯、聚丙烯、软聚氯乙烯 30′ ~ 1°
2）ABS、尼龙、聚甲醛、氯化聚醚、聚苯醚
40′~ 1°30′
3）硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜、聚苯乙烯、 有机玻璃 50′~ 2°
4）热固性塑料 20′~ 1°
由磨损造成的误差1/3
对于小尺寸的制品，模具制造误差对制品尺 寸的影响要大些； 对于大尺寸的制品，收缩率波动引起的误差 是影响制品尺寸精度的主要因素。
二、尺寸精度和公差的确定
塑件精度等级的选用（GB/T 14486—2008） 类别 塑料品种 建议采用的精度等级
高精度 1 2 3 4 聚苯乙烯 聚酰胺 2 3 一般精度 3 4 5 6 低精度 5 6 7 7
3. 制品壁厚
（1）制品必须有足够的强度和刚度； （2）塑料在成型时有良好的流动状态； （3）脱模； （4）壁厚均匀，否则使制品变形或产生缩孔、凹 陷及填充不足等缺陷。 （5）热固性塑料的小型塑件，壁厚取1.6～2.5mm， 大型塑件取3.2～8mm。 （6）热塑性塑料的小型制件，壁厚取1.75～ 2.30mm，大型制件2.4～6.5mm。
金属嵌件周围的塑料层厚度
（mm）
第四节 尺寸精度与表面粗糙度
一、 影响尺寸精度的因素 1. 和模具有关的原因：
1）模具的形式或基本结构
2）模具的加工制造误差
3）模具的磨损、变形、热膨胀
2. 和塑料有关的原因 1）不同厂家生产的塑料的标准收缩率的变化 2）不同批量塑料的成型收缩率、流动性、结 晶化程度的差异 3）再生塑料的混合、着色剂等添加物的影响 4）塑料中的水分以及挥发和分解气体的影响
第二节 螺纹与齿轮设计 一、 塑料螺纹设计 1. 成型的螺纹精度低于3级。 2. 金属螺纹嵌件。 3. 塑料螺纹螺牙尺寸应较大。 4. 塑料螺纹的外径≥4mm，内径≥ 2mm。 5. 螺孔始端有0.2 ~ 0.8mm的台阶孔， 螺纹末端≥ 0.2mm的距离。
塑料螺纹始末部分的尺寸 螺纹公称直径 (mm) ≤10 >10~20 >20~34 >34~52 >52 螺距P （mm） <0.5 ≥0.5 ≥1 始末部分长度尺寸l（mm） 1 2 3 2 2 4 2 4 6 3 6 8 3 8 10
二、塑料齿轮设计
齿轮的塑料：尼龙、聚碳酸酯、聚甲醛、聚砜等。
1）h1= 3 h
2）H1≤ H 3）H2≥ H H2≈ D
4）D1= （1.5～3）D
第三节 金属嵌件的设计 一、 金属嵌件的形式
二、金属嵌件的设计原则 1）圆形或对称形状； 2）壁厚（金属嵌件周围的塑料层厚度）； 3）倒角； 4）定位； 5）自由伸出长度≤2d； 6）降低生产效率，且生产不易自动化。
6. 圆角
尖角： 应力集中，塑件破裂， 模具热处理时淬裂。 圆角半径： 壁厚的1/3以上。 圆角有利于塑料充型流动。 圆角会导致凹模型腔加工复杂， 使钳工劳动量增加。
7. 孔的设计 a. 孔的位置 孔间距 孔边距
b. 孔的形状 c. 孔的边缘
d. 通孔的成型方法
e. 复杂孔的成型方法
8. 饰纹、文字、符号及标记 设计要求： a. 脱模 b. 模具易于加工 文字可用刻字机刻制 图案可用手工雕或电加工等， c. 标记的凸出高度≥0.2mm，线条宽度≥ 0.3mm ， 两条线的间距≥0.4mm，标记的脱模斜度≥ 10°。
选择具体的脱模斜度时，注意以下原则： 1）制品尺寸公差允许，脱模斜度取大值。 2）热塑性塑料的脱模斜度大，热固性小。 3）壁厚大，收缩量大，脱模斜度大。 4）较高、较大的制品，脱模斜度小。 5）高精度制品，脱模斜度小。 6）制品高度很小，脱模斜度为零。 7）脱模后制品留在型芯一边，型芯斜度小。 8）内孔斜度由缩小方向取得。