塑料制件设计

此图为塑料制件设计的思维导图。内容分为两个维度，其一包含设计考虑重点、力学设计、塑件的尺寸和精度和表面粗糙度等设计层面的问题解读；其二包含了脱模斜度、壁厚、圆角设计等具体应用上的问题。

塑料制件设计

• 塑料件的形状和结构设计
  • 易于模塑，避免侧向分型抽芯
    • 为使模具结构简化，尽量不采用复杂的瓣合模与侧抽芯机
  • 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
    • 热塑性材料：0.5 ～3°；热固性塑料：0.5 ～1°
    • 设计要点
      • 塑件精度高，采用较小脱模斜度
      • 尺寸高的塑件，采用较小脱模斜度
      • 塑件形状复杂不易脱模，选用较大斜度
      • 增强塑料采用较大的脱模斜度
      • 收缩率大，斜度加大
  • 壁厚
    • 壁厚设计的原则
      • 满足塑件结构和使用性能要求下取小壁厚
      • 能承受推出机构等的冲击和振动
      • 制品连接紧固处、嵌件埋入处等具有足够的厚度
      • 保证贮存、搬运过程中强度所需的壁厚
      • 同一个零件壁厚应尽可能均匀一致
      • 厚薄适中 均匀壁厚
    • 壁厚过小
      • 强度及刚度不足，塑料流动阻力大，充模困难
    • 壁厚过大
      • 原料浪费，冷却时间长，易产生缺陷（气泡、凹陷、翘曲变形）
  • 增加刚性减小变形的结构设计
    • 加强筋
      • 不单增加了塑件强度同时更多地增加了塑件的刚度，降低成型时变形翘曲
      • 设计要点
        • 加强筋不能太厚 侧壁必须有足够的斜度 筋的底部圆弧过渡 矮一些,多一些 中心距大于塑件厚度 避免塑料局部集中
        • 加强筋的底部与壁连接应圆弧过渡，以防外力作用时，产生应力集中而被破坏。
        • 加强筋端面高度不应超过塑件高度，宜低于0.5mm以上
        • 尽量采用数个高度较矮的筋代替孤立的高筋，筋与筋之间的距离应大于壁厚的两倍
        • 同一面上，如果设置多根加强筋，其分布排列应互相错开，以减少收缩不均引起的变形
        • 加强筋的设置方向应与受力方向一致，并尽可能与熔体流动方向一致
        • 在布置加强筋时，应避免或减少塑料的局部集中
    • 通常塑件一般不以整个平面作为支承面，而是以底脚或边框为支承面
  • 圆角设计
    • 在满足使用要求的前提下,制件的所有的转角尽可能设计成圆角，或者用圆弧过渡。
    • 圆角的作用
      • 可避免应力集中，提高制件强度
      • 有利于充模和脱模
      • 有利于模具制造，提高模具强度
      • 理想的内圆角半径应为壁厚的1/4以上
  • 孔的设计
    • 孔的类型有通孔和盲孔，断面形状有圆形及异形孔
    • 成型加工方法
      • 直接模塑出来
      • 模塑成盲孔再钻孔通
      • 塑件成型后再钻孔
    • 设计要求
      • 模塑通孔要求孔径比（长度与孔径的比值）要小些
      • 当通孔孔径﹤1.5mm，由于型芯易弯曲折断，不适于模塑成型
      • 紧固用的孔和其它受力的孔，应设凸台予以加强
      • 孔与孔的边缘，或孔边与制品外边缘之间的距离应不小于孔径
  • 螺纹的设计
    • 成型方法
      • 直接模塑成型
      • 后加工切削
      • 模制的光孔内攻丝
      • 经常拆装或受力较大的螺纹
      • 应采用金属螺纹嵌件
    • 采用成型杆或成型环，成型后拧下来； 外螺纹采用瓣合模成型，内螺纹采用可收缩的多瓣型芯成型
    • 螺纹的精度一般低于机加工的螺纹，其外径不能小于2mm，当与金属螺纹配合时，配合长度不大于螺纹外径。
  • 嵌件设计和自攻螺纹
    • 在塑件内压入其它的零件形成不可拆卸的连接，此压入零件称为嵌件
    • 嵌件可以是金属、玻璃、木材或已成形的塑件
    • 嵌件的作用
      • 提高塑件力学性能和磨损寿命
      • 起导电、导磁作用
      • 起紧固、连接作用
      • 提高塑件的尺寸稳定性、尺寸精度
    • 自攻螺钉
      • 切割螺纹螺钉
        • 用于硬度、刚性大的材料
      • 切割螺纹螺钉
        • 用于弹性较好的材料
• 塑件的尺寸、精度和表面粗糙度
  • 塑件的尺寸
    • 指塑件的总体尺寸
    • 因素影响
      • 塑料的流动性（大而薄的塑件充模困难）
      • 设备的工作能力（注射量、锁模力、工作台面）
  • 影响塑件尺寸精度的因素
    • ①模具制造精度 ②由于工艺条件变化引起收缩率的波动 ③设计模具时收缩率选择不准所造成的误差。 ④模具的磨损 ⑤活动配合间隙的变化
    • 小制件以模具制造精度为主 大制件以收缩率为主 在满足使用要求的前提下尽可能选用低精度等级
  • 塑件尺寸公差
    • 对于塑件上孔的公差可采用基准孔，可取表中数值冠以（＋）号
    • 对于塑件上轴的公差可采用基准轴，可取表中数值冠以（－）号
    • 中心距取公差数值之半冠以（±）号
    • 模具尺寸精度比塑件尺寸精度高2-3级。
  • 表面粗糙度
    • 表面粗糙度、光亮程度
    • 色彩均匀性
    • 表面缺陷：缩孔、凹陷
    • 推杆痕迹
    • 对拼缝、熔接痕、毛刺等
    • 子主题
  • 光亮度措施
    • 加入光亮剂
    • 蚀纹
• 力学设计
  • 短期负荷下的力学计算
    • 近似理想的弹性体：仿照金属构件的设计方法
  • 长期负荷下的力学计算
    • 高分子材料由于粘弹性在室温即有蠕变或应力松弛现象发生
    • 塑料蠕变性的表征（应力应变等时蠕变曲线）
• 设计考虑重点
  • 塑件的物理力学性能
    • 强度、刚度、韧性、弹性，吸水性，应力敏感性
  • 塑料的成型工艺性
    • 流动性，成型收缩率，塑件形状等
  • 模具结构应尽可能简化
    • 避免侧向分型抽芯机构，简化脱模机构