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塑料件设计基础知识一、材料四大类：金属材料、高分子材料、无机非金属材料（如陶瓷、石棉、玻璃）以及半导体材料。非金属材料的特点：比重小、重量轻。密度=0.9~2.3g/cm3，对减重有意义。耐腐蚀性好。如聚四氟乙烯，耐酸碱侵蚀，连“王水”中煮沸也不影响。电绝缘性好。减摩、耐摩性好。消音和吸震性好。另外，还有耐热和耐寒性、与金属相比，易加工生产效率高、节省费用。二、塑料的组成和分类塑料工业从1907年酚醛塑料的生产算起，已有近100年的历史，产量、品种的发展很快；目前已有300多种，常用的30余种；原料便宜易得且具有很多的优良性能。1、组成：塑料是以天然或合成树脂为基本原料，在一定的温度和压力下可塑制成型并在常温下能保持其形状不变的材料。2、塑料的主要成分是合成树脂。有些合成树脂可以单独做塑料，有些则不能，必须加入一些添加剂。有填料、增塑剂、固化剂、稳定剂、润滑剂、发泡剂、着色剂等等。另外还有抗静电剂、导电、导磁材料、加入香酯类制成香味塑料。3、分类：按热性能分为热塑性和热固性塑料。如热塑性塑料PP、ABS、POM、PC、PA等等，；热固性塑料PF（酚醛树脂）、EP（环氧树脂）。按使用性能分通用塑料（PVC、PE、PP）、工程塑料（PA、PC、POM、ABS）和特种塑料（含氟塑料、导电导磁导热塑料）。三、塑料的性能与检测1、物理性能：比重、熔融指数、吸水性、耐油性。2、机械性能：1）硬度：布氏HB和洛氏硬度HR；还有邵氏硬度D，适用于软塑料。2）拉伸强度、弹性模量和伸长率a、硬而韧的塑料：如PC、POM、PA等b、硬而脆的塑料：如PF（电木）、PS（聚苯乙烯）、PMMA（有机玻璃）等c、硬而强的塑料：如硬聚氯乙烯等d、软而韧的塑料：如含有增塑剂的聚氯乙烯、硫化橡胶等应变%应力应力应变%应变%应力应力应变%3）压缩强度4）弯曲强度5）煎切强度6）冲击强度7）摩擦、磨损性能8）蠕变3、热性能：主要有耐热性（最高允许使用温度范围）、导热性、热膨胀性（金属的3~10倍）及燃烧性。4、电性能四、塑料件的选材1、选材原则：a、良好的使用性能上的要求；b、优良的工艺性能的要求；c、合理的经济性方面的要求。2、选材方法：a、全面了解部件的使用要求；b、掌握材料的性能特征；c、初步选定、反复试验。五、塑料件的设计前提1、在设计前，首先应查找公司和同行类似的产品，原有的产品发生过那些问题，有那些不足，参考现有的成熟结构，避免有问题的结构形式。2、从造型图和效果图理解造型风格，配合产品的功能分解，确定零件折分的数目(不同的表面状态要么分为不同的零件，要么在不同的表面之间须有过度处理)，确定零件表面间的过度处理，决定零件之间的连接方式，零件之间的配合间隙。3、零件强度与连接强度的确定根据产品大小，确定零件主体壁厚。零件本身的强度，由壁厚塑料件，结构形式(平板形状的的塑料件强度最差)，加强筋与加强骨共同决定。在决定零件的单个强度的同时，须确定零件之间的连接强度，改变连接强度的方法有，加螺钉柱、加止口、加扣位、加上下顶住的加强骨。六、塑料件的设计要点利用注塑工艺生产产品时，由于塑料在模腔中的不均匀冷却和不均匀收缩以及产品结构设计的不合理，容易引起产品的各种缺陷：缩印、熔接痕、气孔、变形、拉毛、顶伤、飞边。为得到高质量的注塑产品，我们必须在设计产品时充分考虑其结构工艺性，下面结合注塑产品的主要结构特点分析避免注塑缺陷的方法。1、开模方向和分型线每个注塑产品在开始设计时首先要确定其开模方向和分型线，以保证尽可能减少抽芯机构和消除分型线对外观的影响。1.1开模方向确定后，产品的加强筋、卡扣、凸起等机构尽可能设计成与开模方向一致，以避免抽芯减少拼缝线，延长模具寿命。1.2例如：保险杠的开模方向一般为车身坐标X方向，如果开模方向设计成与X轴不一致，则必须在产品图中注明其夹角。1.3开模方向确定后，可选择适当的分型线，以改善外观及性能。2、脱模斜度2.1适当的脱模斜度可避免产品拉毛。光滑表面的脱模斜度应大于0.5度，细皮纹表面大于1度，粗皮纹大于1.5度。2.2收缩率大的制件选用较大的脱模斜度；对于大尺寸制件或尺寸要求高的制件采用较小的脱模斜度。2.3适当的脱模斜度可避免产品顶伤。2.4一般情况下脱模斜度不包括在制件公差范围内。3、产品壁厚3.1应尽量壁厚均匀、厚度适当、不应有突变，厚度不同时应逐渐过度。3.2各种塑料均有一定的壁厚范围，一般0.5～4mm，当壁厚超过4mm时，将引起冷却时间过长，产生缩印等问题，应考虑改变产品结构。满足要求时尽量减小壁厚3.3壁厚不均会引起表面缩印。如PP、POM、PE、PA更为显著。4、加强筋4.1加强筋的合理应用，可增加产品刚性，减少变形。4.2加强筋的厚度必须小于产品壁厚的1/3，否则引起表面缩印。4.3加强筋的单面斜度应大于1.5度，以避免顶伤。4.4多条加强筋相互错开、布置得当，之间的距离大于4t；筋的高度低于3t，不易过大，否则会使筋部受力破损。4.5螺钉柱子的筋取至少低于柱子端面1mm，筋至少需要低于零件表面或分型面1mm，。4.6设置方向应与槽内料流方向一致，避免料流干扰而损害产品的质量。5、圆角5.1圆角太小可能引起产品应力集中，导致产品开裂。5.2圆角太小可能引起模具型腔应力集中，导致型腔开裂。5.3设置合理的圆角，可以提高制件强度，有利于充模和脱模，还可以改善模具的加工工艺，如型腔可直接用R刀铣加工，而避免低效率的电加工。5.4注塑圆角值由相临的壁厚决定，一般为0.5~1.5t，但不小于0.5mm。5.5不同的圆角可能会引起分型线的移动，应结合实际情况选择不同的圆角或倾角。合理不合理6、孔（通孔、盲孔、螺纹孔等）6.1孔的形状应尽量简单，一般取圆形。6.1应尽量设计在不减弱强度的部位。6.2孔的轴向和开模方向一致，可以避免抽芯。6.3当孔的长经比大于2时，应设置脱模斜度。此时孔的直径应按小径尺寸（最大实体尺寸）计算。6.4盲孔的长经比一般不超过4。6.5孔与产品的边缘的距离一般大于孔径尺寸。7、注塑模的抽芯机构及避免7.1当塑件按开模方向不能顺利脱模时，应设计抽芯机构，抽芯机构能成型复杂产品结构。但是易起产品拼缝线，缩印等缺陷，并增加模具成本缩短模具寿命。7.2设计注塑产品时，如无特殊要求，尽量避免抽芯结构。如孔轴向和筋的方向改为开模方向，利用型腔型芯碰穿等方法。8、一体铰链8.1利用PP料的韧性，可将铰链设计成和产品一体。8.2作为铰链的薄膜尺寸应小于0.5mm，且保持均匀。8.3注塑一体铰链时，浇口只能设计在铰链的某一侧。9、嵌件9.1在注塑产品中镶入嵌件可增加局部强度，硬度，尺寸精度和设置小螺纹孔（轴），满足各种特殊需求，同时会增加产品成本。9.2嵌件一般为铜，也可以是其它金属或塑料件。9.3嵌件在嵌入塑料中的部分应设计止转和防拔出结构。如：滚花、孔、折弯、压扁、肩等。9.4嵌件周围塑料为适当加厚，以防止塑件应力开裂。9.5设计嵌件时，应充分考虑其在模具中的定位方式（孔、销、磁性）10、标识产品标识一般设置在产品内表面较平坦处，并采用凸起形式，选择法向与开模方向尽可能一致的面处设置标识，可以避免拉伤。11、注塑件精度和表面粗糙度11.1由于注塑时收缩率的不均匀和不确定性，注塑件精度明显低于金属件，应按标准选择适当的公差要求（SJ/T10628—1995）。11.2蚀纹表面不能标注的粗糙度。在表面光洁度特别高的地方，将此范围圈出标注表面状态为镜面。11.3塑料零件的表面一般平滑、光亮，表面粗糙度一般为Ra2.5～0.2um.。12、注塑件的变形提高注塑产品结构的刚性，减少变形，尽量避免平板结构，合理设置翻边，凹凸结构。设置合理的加强筋。13、气辅注塑13.1采用气辅注塑，可提高产品刚性，减少变形。13.1采用气辅注塑，可以避免缩印。13.2采用气辅注塑，可以节省原料，缩短冷却时间。14、焊接（热板焊、超声波焊、振动焊）14.1采用焊接，可提高联接强度。14.2采用焊接，可简化产品设计。七、合理考虑工艺和产品性能之间的矛盾1、设计注塑产品时必须综合考虑产品外观、性能和工艺之间的矛盾。有时牺牲部分工艺性，可得到很好的外观或性能。2、结构设计实在无法避免注塑缺陷时，尽可能让缺陷发生在产品的隐蔽部位。八、练习设计装饰盖板：3D或2D图示意。(07年1月5日下班前)谢谢！