第2章 塑料制品结构工艺性 2.2(第4讲)

《塑料成型工艺与模具设计》第2章塑料制品结构工艺性2.2塑料制品的结构设计一、塑件的几何形状及结构设计二、塑件螺纹设计三、齿轮的设计四、嵌件的设计五、塑件连接结构的设计第4讲第2章塑料制品设计六、塑件表面文字、图案及装饰设计《塑料成型工艺与模具设计》第2章塑料制品结构工艺性6、孔的设计孔的形式：通孔、肓孔、异形孔和螺纹孔……一、塑件的几何形状及结构设计1）孔的极限尺寸《塑料成型工艺与模具设计》第2章塑料制品结构工艺性2）孔径与间距的关系6、孔的设计孔与孔边缘、孔与内外缘之间距离应不小于孔径。《塑料成型工艺与模具设计》第2章塑料制品结构工艺性3）孔的深度6、孔的设计通孔：单端固定时，压塑L=2D，注塑L=（4~6）D；一端固定，一端支撑时，孔深L可加倍。盲孔：孔深应小于通孔，平行于压塑方向L2.5D，垂直于压塑方向L2D；注塑L4D；小于1.5mm的孔，孔深L≤D。《塑料成型工艺与模具设计》第2章塑料制品结构工艺性4）孔的成型6、孔的设计斜孔或异形孔：采用拼接法成型，可避免侧向抽芯。《塑料成型工艺与模具设计》第2章塑料制品结构工艺性4）孔的成型6、孔的设计《塑料成型工艺与模具设计》第2章塑料制品结构工艺性7、塑件结构形状易于模塑：有利于熔体流动充满模腔，转折处应有一定的曲率半径，避免流动死角；气泡缺陷《塑料成型工艺与模具设计》第2章塑料制品结构工艺性7、塑件结构形状避免侧向分型抽芯：有利于脱模；简化模具结构。方法一：利用型腔与型芯的对插结构，形成侧面通孔，避免侧抽。《塑料成型工艺与模具设计》第2章塑料制品结构工艺性7、塑件结构形状方法二：改变塑件外形结构，避免侧凹。避免侧向分型抽芯：有利于脱模；简化模具结构。《塑料成型工艺与模具设计》第2章塑料制品结构工艺性7、塑件结构形状脱模困难分型面不理想修飞边难方法二：改变塑件外形结构，避免侧凹。避免侧向分型抽芯：有利于脱模；简化模具结构。《塑料成型工艺与模具设计》第2章塑料制品结构工艺性7、塑件结构形状方法三：采用强行脱模，但必须满足塑料具有一定弹韧性、变形量小、具有脱模时产生侧向作用力的结构三个条件，且强脱时最好能解除变形约束。应先解除约束再脱模塑料弹性好、柔软避免侧向分型抽芯：有利于脱模；简化模具结构。《塑料成型工艺与模具设计》第2章塑料制品结构工艺性7、塑件结构形状《塑料成型工艺与模具设计》第2章塑料制品结构工艺性7、塑件结构形状《塑料成型工艺与模具设计》第2章塑料制品结构工艺性1、螺纹牙形二、塑件螺纹的设计螺纹选用：细小螺纹一般采用自攻螺钉联接，只成型底孔；细牙螺纹不宜选用，可采用金属嵌件解决；常拆卸和锁紧力大的螺纹也可用金属嵌件。常用重载重载单向受力瓶盖常用少用《塑料成型工艺与模具设计》第2章塑料制品结构工艺性2、螺纹选用范围二、塑件螺纹的设计螺纹精度：一般低于机加工螺纹，受成型收缩率影响；螺纹配合长度不宜过长，以减小螺距累积误差。《塑料成型工艺与模具设计》第2章塑料制品结构工艺性3、螺纹成型方法二、塑件螺纹的设计方法一：采用螺纹型芯或型环成型；方法二：采用瓣合型芯或瓣合型环成型，应避免飞边；方法三：强制脱模，只针对弹性好的塑料，且牙形结构要合理。《塑料成型工艺与模具设计》第2章塑料制品结构工艺性4、螺纹始末端结构二、塑件螺纹的设计《塑料成型工艺与模具设计》第2章塑料制品结构工艺性5、自攻螺钉连接二、塑件螺纹的设计塑件上装拆次数不多的螺纹可采用自攻螺钉，塑件上只成型出螺纹底孔（光孔）；自攻螺钉分类：切割螺纹和旋压螺纹螺钉；切割型螺钉用于硬度和刚性大的材料，如PC、PS、ABS；孔的深度需大于螺钉，以便储存切屑。旋压型螺钉用于弹性较好的塑料，如PA、PE、PP、泡沫ABS等，旋入时会产生高侧压力，应防止塑件开裂。底孔尺寸：切割型底孔等于螺钉中径；旋压型底孔等于螺钉中径的80%。螺钉旋入深度：最小深度L≥2d，塑料管外径D≈3d，H≈2D《塑料成型工艺与模具设计》第2章塑料制品结构工艺性6、其它二、塑件螺纹的设计《塑料成型工艺与模具设计》第2章塑料制品结构工艺性齿轮设计注意点：•相互啮合的传动齿轮应采用相同的原料，尽可能在同一副模具中成型；——防止收缩变形对传动的影响•齿轮内孔与轴采用过渡配合，不宜采用过盈配合，力矩传动宜用扁轴形式，不宜用键槽方式连接。——提高齿轮强度三、塑料齿轮的设计《塑料成型工艺与模具设计》第2章塑料制品结构工艺性1、嵌件作用：改善塑件局部的强度、硬度、耐磨性、导磁性、导电性等，或提高局部尺寸精度……四、嵌件的设计《塑料成型工艺与模具设计》第2章塑料制品结构工艺性2、嵌件结构设计四、嵌件的设计解决嵌件与塑料牢固连接问题——防转和防移动。《塑料成型工艺与模具设计》第2章塑料制品结构工艺性2、嵌件结构设计四、嵌件的设计保证嵌件与塑料的连接强度——嵌件周围塑料层厚度足够。嵌件不宜带尖角，以减少应力集中。注射成型前嵌件应预热到接近物料温度，以减小收缩差。《塑料成型工艺与模具设计》第2章塑料制品结构工艺性3、嵌件在模内的安放四、嵌件的设计嵌件定位和密封——在熔体冲击下不移位或有过大的变形。定位面不确定带螺纹型芯《塑料成型工艺与模具设计》第2章塑料制品结构工艺性3、嵌件在模内的安放四、嵌件的设计加强嵌件的刚度和强度可增设支撑。打孔减小充模阻力《塑料成型工艺与模具设计》第2章塑料制品结构工艺性4、嵌件模外装配四、嵌件的设计塑件成型后再装入嵌件可提高生产率和自动化——冷装配《塑料成型工艺与模具设计》第2章塑料制品结构工艺性4、嵌件模外装配四、嵌件的设计塑件脱模后立即压入嵌件，塑件收缩紧固嵌件——热装配；采用膨胀型嵌件或带槽外螺纹嵌件可在冷态下装配；还可用超声波装配嵌件。膨胀型嵌件开槽外螺纹嵌件《塑料成型工艺与模具设计》第2章塑料制品结构工艺性1、联接结构类型五、塑件连接结构的设计利用塑料的良好弹性、或柔软可塑性，或优良的抗疲劳特性，可设计出轻巧实用的塑料连接件。类型：卡夹连接、搭扣连接、铰链连接和压力装配连接。2、卡夹连接利用塑料的弹性变形，实现两种零件快装和速拆的连接方法，可作为暂时或永久性的连接。优点：两零件连接装配后无载荷作用，不存在蠕变和振动下松开的问题。《塑料成型工艺与模具设计》第2章塑料制品结构工艺性2、卡夹连接五、塑件连接结构的设计分类：分悬臂状卡夹件和圆筒状卡夹件凸起的几何形状和尺寸是设计的关键回程止动角：β角增大至不能拆卸时称之；此时具有自锁作用。悬臂弹性片变形、磨损会引起失效《塑料成型工艺与模具设计》第2章塑料制品结构工艺性2、卡夹连接五、塑件连接结构的设计分类：分悬臂状卡夹件和圆筒状卡夹件圆筒状卡夹双悬臂结构《塑料成型工艺与模具设计》第2章塑料制品结构工艺性2、卡夹连接五、塑件连接结构的设计分类：分悬臂状卡夹件和圆筒状卡夹件台阶卡夹结构卡夹轴承结构《塑料成型工艺与模具设计》第2章塑料制品结构工艺性3、搭扣连接五、塑件连接结构的设计分类：分按钮型、永久型、拉链型、系条型、销型、快速释放型和扭转型搭扣。永久型搭扣按钮型搭扣拉链型搭扣《塑料成型工艺与模具设计》第2章塑料制品结构工艺性3、搭扣连接五、塑件连接结构的设计条系型搭扣销型搭扣《塑料成型工艺与模具设计》第2章塑料制品结构工艺性3、搭扣连接五、塑件连接结构的设计快速释放型搭扣合页与锁扣形式《塑料成型工艺与模具设计》第2章塑料制品结构工艺性3、搭扣连接五、塑件连接结构的设计扭转型搭扣《塑料成型工艺与模具设计》第2章塑料制品结构工艺性4、铰链连接五、塑件连接结构的设计铰链设计：包括铰链的厚度与长度、搭片的长度和弯曲半径的确定，以及成型流动方向和拉伸强度的关系等内容。塑料铰链尺寸设计设计要点:聚丙烯铰链曲折区的铰链宽度定为1.5mm，铰链中央处的最小厚度0.25～0.38mm；实验表明此时的弯曲次数可达到最高值。铰链小间隙区附近的模具应有足够的冷却，以防塑料降解，保证弯曲强度不降低。铰链脱模后应立即人工弯折几次，弯曲角度为90°～180°，使铰链区拉伸达200％或更多，厚度减薄为低于0.13mm，抗拉强度从34MPa增加到552MPa。《塑料成型工艺与模具设计》第2章塑料制品结构工艺性4、铰链连接五、塑件连接结构的设计设计要点:成型浇口相对于铰链的位置是模具设计者必须遵照的原则。热成型铰链只需将片板压缩到合理的厚度（约0.25mm）即可；冲压成型铰链的弯曲寿命较低，但是抗撕裂性能好；吹塑铰链由余料切口处留0.25mm厚度来成型。浇口位置选择《塑料成型工艺与模具设计》第2章塑料制品结构工艺性4、铰链连接五、塑件连接结构的设计《塑料成型工艺与模具设计》第2章塑料制品结构工艺性5、压力装配连接五、塑件连接结构的设计压力装配的轴径略大于孔径，干涉应力大，孔与轴的配合应有严格的公差要求，模塑要求高。压配空心圆柱搭扣和双悬臂搭扣的比较《塑料成型工艺与模具设计》第2章塑料制品结构工艺性5、压力装配连接五、塑件连接结构的设计高拔脱力压力装配结构高扭矩压力装配结构《塑料成型工艺与模具设计》第2章塑料制品结构工艺性5、压力装配连接五、塑件连接结构的设计用非圆毂改进压力装配用钢嵌件的压力装配《塑料成型工艺与模具设计》第2章塑料制品结构工艺性1、文字、图案的位置选择平面、圆弧面、任意曲面塑件内表面、外表面、底面2、形式和尺寸六、塑件表面文字、图案及装饰设计《塑料成型工艺与模具设计》第2章塑料制品结构工艺性2、形式和尺寸尺寸：高度0.2mm；线宽0.3mm；线间距0.4mm；脱模斜度宜8°3、表面装饰：凹凸纹、皮纹、木纹、几何图形网纹、水波纹……4、文字、图案及装饰纹的加工电铸成型、冷挤压、雕刻、CNC加工、电火花加工、照相腐蚀加工等。非立体文字、图案及装饰纹常用彩印、胶印、丝印和喷漆等方法。六、塑件表面文字、图案及装饰设计《塑料成型工艺与模具设计》第2章塑料制品结构工艺性思考题塑料制品结构设计的关键点有哪些？塑料制品设计除考虑成型结构工艺性要求外，还应注意哪些问题？试举例说明。