塑胶件结构设计

塑料零件结构设计总结
Grail0922 **公司 摘要 随着公司的不断发展和产品的增加，为了造型的需要产品结构件中塑料零件用 的越来越多。那么在具体设计塑料零件的结构时需要考虑哪些方面的问题?怎样合理地设计 塑料零件的结构？如何选择塑料零件的材料？壁厚选择多少合适？等等。 本文对这些具体问 题进行了详细的总结。希望对大家在今后的设计中有所帮助并希望大家一起来补充完善。 关键词 塑料零件、壁厚、脱模斜度、加强筋、材料选择 1、零件的形状应尽量简单、合理、便于成型 1.1 在保证使用要求前提下，力求简单、便于脱模，尽量避免或减少抽芯机构，如采用下 图例中(b)的结构，不仅可大大简化模具结构，便于成型，且能提高生产效率。
1.2 利用转换区的方法来防止突然的递变。

1.3 利用肋及浮凸物和铸空法使设计更合理。
1.4 转角处用圆弧过渡。

1.5 尽量让浮凸物与外壁或肋相连。
1.6 如果肋本身即与外壁间隔相当远，则最好加上角板。
2、零件的壁厚确定应合理 塑料零件的壁厚取决于塑件的使用要求， 太薄会造成制品的强度和刚度不足， 受力后容 易产生翘曲变形 ， 成型时流动阻力大 ， 大型复杂的零件就难以充满型腔。 反之， 壁厚过大， 不但浪费材料，而且加长成型周期，降低生产率，还容易产生气泡、缩孔、翘曲等疵病。因 此制件设计时确定零件壁厚应注意以下几点： 2.1 在满足使用要求的前提下，尽量减小壁厚； 2.2 零件的各部位壁厚尽量均匀， 以减小内应力和变形。 不均匀的壁厚会造成严重的翘曲 及尺寸控制的问题； 2.3 承受紧固力部位必须保证压缩强度； 2.4 避免过厚部位产生缩孔和凹陷； 2.5 成型顶出时能承受冲击力的冲击。

下面是一些不合理壁厚的改进设计实例：
塑件壁厚的设计比较 良 不良 说明
局部不可 过厚，否则 会产生缩陷 活缩孔。 热固性塑 料则交联不 完全，强 度降低。
良
不良
说明
若因制件要求 ，需要不同壁 厚时，应逐渐 过渡，不可突 然加厚。而且 厚度变化比不 应1：2
如将金属之间 改用塑件时， 须注意将原来 实体的结构改 为薄壳结构， 以保证成形后 的外观质量
如球类手柄， 不应做成实体， 应改为相对的 两件薄壳结构， 最后组成成为 一体
总之，一般的原则就是能够利用最少的壁厚，完成最终产品所须具备的功能。下表为一般 热塑性塑件和热固性塑件的厚度表。 热固性塑件的壁厚推荐值 塑件材料 小于 50 粉状填料的酚醛塑料 纤维状填料的酚醛塑料 氨基塑料 聚酯玻纤填料的塑料 聚酯无机物填料的塑料 塑件材料 尼龙 聚乙烯 聚苯乙烯 改性聚苯乙烯
有机玻璃（372＃）
塑件外形高低尺寸 50～100 2.0～3 2.5～3.5 1.3～2 2.4～3.2 3.2～4.8 中型塑件推荐壁厚 1.5 1.6 1.6 1.6 2.2 1.8 1.75 1.8 2.3 2.5 1.6 2.4 1.6 2.3 大于 100 5.0～6.5 6.0～8.0 3.0～4 >4.8 >4.8 大型塑件推荐壁厚 2.4～3.2 2.4～3.2 3.2～5.4 3.2～5.4 4～6.5 3.2～5.8 2.4～3.2 2.5～3.4 3～4.5 3.5～6.4 2.4～3.2 3.0～6.0 3.2～5.4 3～4.5 0.7～2 1.5～2 1.0 1.0～2 1.0～2 小型塑件推荐壁厚 0.76 1.25 1.25 1.25 1.50 1.60 1.45 1.35 1.80 1.75 1.25 0.9 1.40 1.80
热塑性塑件的最小壁厚及常用壁厚推荐值 最小壁厚 0.145 0.6 0.75 0.75 0.8 1.2 0.85 0.9 0.95 1.2 0.9 0.7 0.8 0.95
硬聚氯乙稀 聚丙烯 氯化聚醚 聚碳酸酯 聚苯醚 乙基纤维素 丙烯酸类 聚甲醛 聚砜

3、必须设置必要的脱模斜度 为确保制件成型时能顺利脱模，设计时必须在脱模方向设置脱模斜度，其大小与塑料 性能、零件件的收缩率和几何形状有关，对于工程塑料的结构件来说，一般应在保证顺利脱 模的前提下，尽量减小脱模斜度。 下表为根据不同材料而推荐的脱模斜度： 各种材料推荐的脱模斜度 材料 聚乙烯、聚丙烯、软聚氯乙稀 ABS、尼龙、聚甲醛、氯化聚醚、聚苯醚、硬聚氯乙稀、聚碳酸酯、聚砜 聚苯乙烯、有机玻璃 热固性塑料 脱模斜度 30′～1° 40′～1°30′ 50′～2° 20′～1°
在具体选择时，还应注意以下几个问题： 3.1 凡塑件精度要求高时，应采用较小的脱模斜度； 3.2 凡较高、较大的尺寸，应选用较小的脱模斜度； 3.3 塑件形状复杂的、不易脱模的应选用较大的脱模斜度； 3.4 塑件的收缩率大的应选用较大的斜度值； 3.5 塑件壁较厚时，会使成形收缩增大，脱模斜度应采用较大的数值； 3.6 如果要求脱模后塑件保持在型芯的一边， 那么塑件的内表面的脱模斜度可选的比外表 面小； 反之， 要求脱模后塑件留在型腔内， 则塑件外表面的脱模斜度应小于内表面； 但， 当内外表面要求不一致时，往往不能保证壁厚的均匀； 3.7 增强塑件宜取大，含自润滑剂等易脱模塑料可取小； 3.8 取斜度的方向，一般内孔以小端为准，符合图样，斜度由扩大方向取得。外形以大端 为准，符合图样，斜度由缩小方向取得，一般情况下，脱模斜度α不包括在塑件公差范 围内。
塑件的斜度

4、强度和刚度不足可考虑设计加强筋 为满足零件的使用所需的强度和刚度单用增加壁厚的办法， 往往是不合理的， 不仅大 幅增加了零件的重量，而且易产生缩孔、凹痕等疵病，在零件设计时应考虑设置加强筋，这 样能满意地解决这些问题，它能提高零件的强度、防止和避免塑料的变形和翘曲。设置加强 筋的方向应与料流方向尽量保持一致， 以防止充模时料流受到搅乱， 降低零件的韧性或影响 制件外观质量。 加强筋在塑料部件上是不可或缺的功能部份。加强筋有效地如『工』字铁般增加产品 的刚性和强度而无需大幅增加产品切面面积，但没有如『工』字铁般出现倒扣难于成型的形 状问题，对一些经常受到压力、扭力、弯曲的塑料产品尤其适用。此外，加强筋更可充当内 部流道，有助模腔充填，对帮助塑料流入部件的支节部份很大的作用。 加强筋一般被放在塑料产品的非接触面， 其伸展方向应跟随产品最大应力和最大偏移 量的方向，选择加强筋的位置亦受制于一些生产上的考虑，如模腔充填、缩水及脱模等。加 强筋的长度可与产品的长度一致，两端相接产品的外壁，或只占据产品部份的长度，用以局 部增加产品某部份的刚性。要是加强筋没有接上产品外壁的话，未端部份亦不应突然终止， 应该渐次地将高度减低，直至完结，从而减少出现困气、填充不满及烧焦痕等问题，这些问 题经常发生在排气不足或封闭的位置上。 而且因为缩水的问题， 筋骨的厚度不能大过平均壁 厚的厚度。加强筋高度通常塑件为壁厚的 3 倍左右，并有 2~5 度的脱模斜度，与塑件壁的连 接处应用圆弧连接。 防止应力集中。 加强筋的厚度应为塑件平均壁厚的 0.5~0.7， ， 如果太大， 容易产生瘪凹。如果要设置多个加强筋，则分布应错开，防止破裂。 下图为推荐的加强筋截面尺寸：
5、零件的所有的转角尽可能设计成圆角或者用圆弧过渡 圆角具有以下特点： 5.1 圆角可避免应力集中，提高制件强度 在零件的转角处易产生应力集中，在受力或受冲击、振动时会发生破裂，如果成型条 件不当或零件结构不合理， 则会产生很大的内应力， 特别容易产生应力开裂。 实验数据证明， 当圆角半径小于零件壁厚 0.3 倍时应力集中急剧增大， 当大于壁厚 0.8 倍时， 应力集中明显 变小。 5.2 圆角可有利于充模和脱模 对于一些流动性差的塑料或加入填料的塑料， 零件设计圆角尤为重要， 不仅可改善充 模性能，而且可提高零件使用性能。