塑料制品的设计原则和方法
塑料制品设计十大技巧
塑料制品设计十大技巧一、指导方针——设计核对表新产品开发或产品改善的目标是使产品有优良的表现，而同时获得低的生产成本。
这里，设计任务主要是指原料的选择，适合加工过程的选择，强度计算和模具设计。
只有全盘考虑这些步骤，并有系统化的跟进，才能生产出高质量的、具商业效益的模具。
设计部门经常只是探用性的解决方案。
然而，必须强调的是，塑料的实用性和成本效率不是必然的，设计者必须非常注重开发原料和加工过程的正确解决方案。
塑料性质并非永恒不变的塑料的性质受使用环境、加工过程、模具设计和操作条件的影响（如图1所示）。
塑料性质由实验室环境下的测试得到。
测试图由具有优化参数的高光度模具，在规定压力的标准条件下检测产生的。
然而，实际上，塑料不可能恰好在这样的条件下生产，在使用中也不可能正好在同样的压力下。
因此，在推出任何塑料设计方案的时候，其精确的要求和界定条件必须仔细地分析和罗列出来，设计核对表在这方面可以提供有用的帮助。
样品的生产开发一种产品，从设计阶段到市场准备阶段，有必要准备样品来进行试验和修正。
要确保样品的生产方法广泛适用于量产方案。
部分注塑成型的样品也要由注塑模具来制造。
如果没有模具可以适用，就有必要使用近似的材料或片材，切割加工成为测试样品。
但是，总是存在这样那样的问题，原因如下：▪无法考察注塑成型部件的焊接线的影响。
▪与注塑成型部分相比，有时候，机械加工中产生的凹槽会降低构件的强度性质。
▪由于结晶度高，挤塑棒材和片材的强度和硬度高于注塑部件。
▪无法考察纤维取向作用的影响。
由挤出材料制成的用于电灯开关的样品，可以承受180000次周期性应力。
而同样情况下，注塑部件在80000次之后就出现了疲劳破坏。
这种差异是由于在注塑过程中晶体结构的不同所造成的。
见图3样品模具目前生产样品的模具，都是通过简单的机械加工或运用低成本材料（如铝或铜为原料）制作而成。
然而，需要注意的是，对生产来说非常重要的参数如温度、压力等，不能以这样的模具作代表。
第三章_塑料制件设计原则2019
四.塑料制件的结构设计---1.形状
塑件的形状在满足使用要求的前提下，应使其有利于 成型，特别是尽量不采用侧向抽芯机构，因此塑件设计时尽 可能避免凹凸形状或侧孔。
图3-2 改变塑件形状图
侧向分型与抽芯机构的模具结构不仅提高了模具设计与制 造成本，而且会在塑件分型面上留下飞边，增加后续工作量。 下面就这一案例做具体分析，塑件如图3-3所示。
图3-19 加强筋错排
Hale Waihona Puke 除采用加强筋外，对于薄壁容器或壳类件，可以通过适 当改变其结构或形状达到提高其刚度、强度和防止变形的目的。 （1) 将薄壳状的塑件设计为球面，拱曲面等，可以有效地增 加刚性、减少变形。
图3-20 改变形状提高强度(a)
(2) 薄壁容器的边缘是强度、刚性薄弱处易于开裂变形损 坏，可按照图3-20(b)所示方法给予加强。
图3-13 塑件成型
为了便于塑件脱模，防止脱模时擦伤塑件，必须在塑件
内外表面脱模方向上留有足够的斜度α，在模具上称为脱模斜 度。
脱模斜度取决于 塑件的形状、壁厚 及塑料的收缩率，
一般取30 ′～
1°30′。
图3-14 脱模斜度
图3-15 脱模斜度示意图
外形以大端为基准，斜度由缩小方向取得 内形以小端为基准，斜度由扩大方向取得
图3-20 改变形状提高强度(b)
❖ 容器边缘的增强 ❖ 容器侧壁的增强
加强筋尺寸设计：
❖ 高度L=(1～3)t ❖ 筋条宽A=(1/4～1)t ❖ 收缩角α=2°～5° ❖ 根部圆角R=(1/8～1/4)t ❖ 顶部圆角r=t/8
图3-21 加强筋示意图
5 支承面
支承面：用于放置物体的平面，要求物体放置后平稳。
经常拆装或受力大的螺纹，要采用金属螺纹 嵌件来成型。
塑料制品的结构设计规范
塑料制品的结构设计规范塑料制品在现代生活中已经成为了不可或缺的一部分，随处可见的塑料制品的使用使人们的生活更加便捷和美好。
为了保证塑料制品的质量和功能，制品的结构设计至关重要。
本文将从材料选择、结构设计和工艺控制三个方面阐述塑料制品的结构设计规范。
一、材料选择塑料制品的材料选择直接影响着塑料制品的使用寿命、强度和耐热性等性能指标。
在选择塑料制品的材料时，应该综合考虑材料的物理和化学性能，场所和使用环境等多方面的因素。
一般而言，工程塑料比通用塑料具有更好的机械性能、化学稳定性和耐热性，比如PC、ABS等工程塑料。
二、结构设计1、合理的壁厚设计塑料件的壁厚是指制品壁厚与外径或内径的比值。
塑料制品的壁厚应该尽可能的薄，并且均匀一致。
因为塑料的热导率很低，导热性差，如果部分壁厚过厚，会造成热应力，导致塑料制品变形或开裂。
所以，在设计塑料制品的壁厚时，需根据使用场合、力学要求以及成本等因素进行综合考虑。
2、结构的可靠性和安全性设计结构时需充分考虑结构的可靠性和安全性，既要满足使用的要求，又要尽可能的减小结构的体积和材料消耗。
此外，结构设计时还应该考虑未来可能出现的一些异常情况，如使用环境的变化、超负荷的物理作用和力学应力等因素都应该在结构设计中进行考虑。
三、工艺控制优秀的结构设计标准是塑料制品质量保证的前提，但良好的生产工艺过程也是确保质量的关键。
生产过程中应该选择先进的生产工艺技术，如模具设计、注塑机选型和注射参数的调控等。
此外，应该做好产品的标准化、精细化生产和检验工作，以确保产品品质达到标准。
综上所述，塑料制品的结构设计对产品质量至关重要，必须遵循一定的规范和标准进行设计和制造。
同时，在生产过程中也需要遵循简单、精细、标准化、自动化和人性化原则。
一旦遇到质量问题，企业应该采取积极有效的措施，及时处理，以免造成不必要的损失和影响公司声誉。
塑料件设计准则
2024/5/12
目录
一． 壁厚均匀原则 二． 加强筋设计原则 三． 倒角原则 四． 拔模原则 五． 形状和结构的简化 六． 避免应力集中 七． 加强刚度的设计 八． 抗变形设计
一．壁厚均匀原则
• 在确定壁厚尺寸时，壁厚均一是一个重要原则。该原则主要是从工艺角度以 及由工艺导致的质量方面的问题而提出来的。均匀的壁厚可使制件在成型过 程中，熔体流动性均衡，冷却均衡。壁薄部位在冷却收缩上的差异，会产生 一定的收缩应力，内应力会导致制件在短期之内或经过一个较长时期之后发 生翘曲变形。
壳体/盒状体 一般≥1.5°；
皮纹面
细皮纹≥3.5° 粗皮纹≥5°
注：皮纹区域在设计数模前必须定义，由客户定义或我们定义客户确认，皮纹状态为客户输入，且必须输入
如出现客户未定义，皮纹面按5°执行，并与客户报警。
四 . 拔模原则
拔模角设计参考 塑胶产品在设计上通常会为了能够轻易的使产品由模具脱离出来而需要在边缘的内侧和外侧各设有一个倾斜角”出模角〔。 若然产品附有垂直外壁并且与开模方向相同的话，则模具在塑料成型後需要很大的开模力才能打开，而且，在模具开启後， 产品脱离模具的过程亦相信十分困难。要是该产品在产品设计的过程上已预留出模角及所有接触产品的模具零件在加工过程 当中经过高度抛光的话，脱模就变成轻而易举的事情。因此，出模角的考虑在产品设计的过程是不可或缺的 因注塑件冷却收缩後多附在凸模上，为了使产品壁厚平均及防止产品在开模後附在较热的凹模上，出模角对应於凹模及凸模 是应该相等的。不过，在特殊情况下若然要求产品於开模後附在凹模的话，可将相接凹模部份的出模角尽量减少，或刻意在 凹模加上适量的倒扣位。 出模角的大小是没有一定的准则，多数是凭经验和依照产品的深度来决定。此外，成型的方式，壁厚和塑料的选择也在考虑 之列。一般来说，高度抛光的外壁可使用1/8度或1/4度的出模角。深入或附有织纹的产品要求出模角作相应的增加，习惯上 每0.025mm深的织纹，便需要额外1度的出模角。
塑料制品的设计(强行脱模、表面质量)
塑胶制品结构的设计
一．制品结构工艺设计的原则：
1．在保证制品性能和使用要求的情况下，尽量选用价廉、且成型性能好的塑料；
2．力求使制品结构简单，避免侧向凹凸结构,使模具结构简单，易于制造；(内侧凹凸结构有两种情况可不用内行位：碰穿和强行脱模)
•注：关于强行脱模：
1）当侧向凹凸较浅且允许有圆角时，可强行脱模；
2）可强行脱模的塑料有PE、PP、POM和PVC等；
三、制品的表面质量：
1、包括制造质量：型腔省模抛光，一般模具型腔粗糙度为
Ra0.02—1.25um,制品的粗糙度比模具型腔粗糙度低1-2级。
2、注塑质量：水花，蛇纹，熔接痕，顶白变形，黑斑，披锋、
凹痕等。
3、烤柒质量：
4、电镀质量：
5、丝印质量：
6、拉丝质量：
7、抛光质量：
8、汤金质量
9、贴纸质量
10、贴片
四．塑料制品的常见结构设计：
1．脱模斜度：
1）．不同塑料的脱模斜度不同，在不影响产品性能的情况下，脱模斜度尽量取较大值；
2）．脱模斜度不包括在公差范围之内；
3）．晒纹脱模斜度应取较大值，
一般为3°～9°；
4）．硬质塑料比软质塑料的脱模斜度大，收缩率大的塑料比收缩率小的脱模斜度大；
5）、制品高度越高，孔越深，为保证精度要求，脱模斜度宜取小一点；
6）、制品形状复杂难脱模时，脱模斜度要大一些；
7）、前模脱模斜度大于后模脱模斜度；
8）、配合精度要求越高，脱模斜度要越小；
9）、壁厚大的制品，脱模斜度可取较大值；机械性能强塑料，自润滑性塑料，脱模斜度可取小一些。
第三章塑料制件的设计原则
三、塑料(sùliào)制件的表面质量
表面质量包括：表面粗糙度和表观(biǎo ɡuān)质量。
塑件表面粗糙度的高低，主要与模具型腔表面的粗糙度 有 关 。 目 前 ， 注 射 成 型 塑 件 的 表 面 粗 糙 度 通 常 为 Ra0.02— 1.25μm，模腔表壁的表面粗糙度应为塑件的l／2，即Ra0.0l～
精品资料
③对于较浅的侧凹槽并带有圆角的制件，若制件在脱模温度下具 有(jùyǒu)足够的弹性，可采用强制脱模的方法将制件脱出，图3— 14，而不必采用组合型芯的方法。塑件材料：聚甲醛、聚乙烯、 聚丙烯。图中，A与B的关系应满足
AB10% 05% B
精品资料
（3-1）
7．螺纹 (luówén)设计 ①塑件上的螺纹既可以直接用模具(mújù)成型，也可以在 成型后用机械加工获得，对于需要经常装拆和受力较大的 螺纹，应采用金属螺纹嵌件。
重点(zhòngdiǎn)掌握 一、塑料制件的选材 二、塑料制件的尺寸精度
三、塑料制件的表面质量 四、塑料制件的结构设计
精品资料
塑件设计原则：
①在保证使用要求的前提下尽量选用价格低廉和成型性能较好的 塑料。
②力求结构简单、壁厚均匀(jūnyún)、成型方便，利于模 具分型、排气、补缩和冷却。
③塑件结构应能使其模具的总体(zǒngtǐ)结构尽可能简化，避免 模具侧抽芯和简化脱模机构。
图3—4(a)中的加强筋因 排列不合理，在加厚集 中的地方容易出现缩孔 和气泡，可改用图3— 4(b)所示的排列形式。
精品资料
图3—5采用加强筋 改 善 制 品 ( z h ìp ǐ n ) 壁厚与刚度的，图 3—5(a)为不合理， (b)为合理。
精品资料
4．支承(zhī chénɡ)面
塑料制品的设计原则
集成的设计环境
•塑件工艺性分析 •模具型腔布置 •塑件收缩计算 •分模面设计 •标准模架 •浇注系统设计 •冷却系统设计 •标准件 •型腔加工电极设计 •辅助装置设计 •其它
产品工艺性分析
•确定分模线 •自动找出型芯、型腔面 •模拟型腔、型芯分割 •确定需斜抽芯位置 •确定垂直小拨模面；
自动/辅助分模
当制品很大，精度不高时，忽略δz 、δc LM = (1+s) Ls –△/2 当制品很小，精度要求高时， δz一般不大于△的1/3， δc一般不大 于△ 的1/6。取δz ＝ △ /3， δc ＝ △ /6。 LM = (1+s) Ls –(3 /4) △ 一般的， LM = [(1+s) Ls –x △ ]0 δz x : 1/2~3/4
多轴联动加工机床
制造技术
先进的加工技术
主轴高速性能，实现免冲液加工，避免 侧面二次放电， 提高加工精度和精加工 效率。
在精密深槽、窄缝加工中可提高效率3倍
精密电火花线切 割加工设备
无电解脉冲电源、优化能量脉冲电 源以及去离子水对离子的控制等技 术使线切割加工的表面质量大为 改观。可减少甚至避免磨削加工。 例如：日本SODIK公司的AP200L线 切割机床采用0.05mm的碳化钨丝及 油工作液,其加工精度为1.0um，表面 光洁度达Ra0.09um
第二节 设计原则
冷却系统与推出机构的协调 凸凹模热平衡 优先采用简易计算 凸凹模分别冷却 水管均匀分布 防泄漏 多而细优于少而粗 快冷与缓冷的关系 加强浇口处冷却 合理的参数配置
• • • • • • • • • •
第三节 冷却回路课堂练习来自谢谢!制造技术
先进的加工技术 高速铣削加工
精密电火花成型加工设备
塑料制品的设计规范
3.2
尺寸精度与表面质量
3.2.1 3.2.2 3.2.3 尺寸精度 尺寸精度的确定 表面质量
3.2 尺寸精度与表面质量 3.2.1 尺寸精度
1、塑件尺寸概念 塑件尺寸——塑件的总体尺寸。 2、塑料制品总体尺寸受限制的主要因素： *塑料的流动性
*成型设备的能力
3.2 尺寸精度与表面质量
影响塑件尺寸精度的因素： 1、模具制造的精度，约为1/3。 2、成型时工艺条件的变化，约为1/3。 3、模具磨损及收缩率的波动。 具体来说，对于小尺寸制品，模具制 造误差对尺寸精度影响最大；而大尺寸制 品则收缩波动为主要。
3.2 尺寸精度与表面质量 3.2.3 表面质量
1、塑件制品的表面质量要求: ①表面粗糙度要求。 ②表面光泽性、色彩均匀性要求。 ③云纹、冷疤、表面缩陷程度要求。 ④熔结痕、毛刺、拼接缝及推杆痕迹等 缺陷的要求。
3.2 尺寸精度与表面质量 3.2.3 表面质量
2、型腔表面粗糙度要求
①一般，型腔表面粗糙度要求达0.20.4mm。 ②透明制品型腔和型芯粗糙度一致。 ③非透明制品的隐蔽面可取较大粗糙 度，即型芯表面相对型腔表面略为粗糙。
第３章
塑件设计
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。
第３章
塑件设计
3.1 塑件设计原则 3.2 尺寸精度与表面质量 3.3 形状和结构设计 3.4 壁厚与脱模斜度 3.5 嵌件的安放与塑料螺纹、齿 轮设计 3.6 思考题
3.1
塑件设计
塑件设计原则: ⑴满足使用要求和外观要求 ⑵针对不同物理性能扬长避短 ⑶便于成型加工 ⑷尽量简化模具结构
a 图3-1具有侧孔的塑件
b a
b 图3-2塑件内侧表面形 状改进