塑胶制件结构设计笔记Word格式.docx
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常用材料代号如:
三菱VH001。
透明模型、车灯灯罩、广告牌、绝缘材料。
工程塑料
PC
具有良好的韧性和刚性,抗冲击性能极好,价格贵,流动性不好,收缩率为0.5%——0.8%,具有极好的耐磨性耐热性,变形温度135——145℃,透明度好,表面可着色,未增强PC塑件易开裂,耐疲劳性强度差。
帝人L1250Y、PC2405、PC2605。
节流阀、轴承、齿轮、凸轮、蜗轮蜗杆、外壳。
PA——尼龙
PA稳定性较差,只能在80——100℃使用,优良的力学性能,抗冲击强度比一般塑料有提高,吸水性强收缩率大,具有良好的消音效果和自润滑性能。
常用于齿轮、滑轮等。
受冲击力较大的关键齿轮,需添加填充物。
材料代号如:
CM3003G-30。
POM——聚甲醛
俗称赛钢料,淡黄或白色,硬且滑,壁薄时半透明,收缩率较大,成型温度下热稳定较差。
具有高的刚度和硬度、极佳的耐疲劳性和耐磨性、较小的蠕变性和吸水性、较好的尺寸稳定性和化学稳定性、良好的绝缘性等。
常用材料代号如M90-44
轴承、齿轮、凸轮、泵叶轮、外壳、管道,蜗轮、蜗杆、传动机构件。
2、塑件收缩
塑件在成型过程中存在尺寸变小的收缩现象,收缩的大小用收缩率表示。
式中S——收缩率;
L0——室温时的模具尺寸;
L——室温时的塑件尺寸。
影响收缩率的主要因素有:
(1)成型压力。
型腔内的压力越大,成型后的收缩越小。
非结晶型塑料和结晶型塑料的收缩率随内压的增大分别呈直线和曲线形状下降。
(2)注射温度。
温度升高,塑料的膨胀系数增大,塑件的收缩率增大。
但温度升高熔料的密度增大,收缩率反又减小。
两者同时作用的结果,一般是收缩率随温度的升高而减小。
(3)模具温度。
通常模具温度越高,收缩率增大的趋势越明显。
(4)成型时间。
成型时保压时间一长,补料充分,收缩率便小。
与此同时,塑料的冻结取向要加大,制品的内应力亦大,收缩率也就增大。
成型的冷却时间一长,塑料的固化便充分,收缩率亦小。
(5)制品壁厚。
结晶型塑料(POM除外)的收缩率随壁厚的增加而增加,而非结晶型塑料中,收缩率又分以下情况:
ABS、PC等的收缩率受壁厚的影响小;
聚乙烯、丙烯腈—苯乙烯、丙烯酸类等塑料的收缩率随壁厚的增加而增加;
硬质pvc的收缩率随壁厚的增加而减小。
(6)进料口尺寸。
进料口尺寸大,塑件致密,收缩便小。
(7)玻璃纤维等的填充量。
收缩率随填充量的增加而减小。
表2-1、表2-2、表2-3为常用塑料的成型收缩率。
3、脱模斜度
为便于脱模,塑料制品在触摸方向上应具有倾斜角度a,其数值大小参考下表
脱模斜度的要点
1.制品精度要求越高,脱模斜度应越小。
2.尺寸大的制品,应选用较小的脱模斜度。
3.制品形状复杂不易脱模的,应选用较大的斜度。
4.制品收缩率大,斜度也应加大。
5.增强塑料宜选大斜度,会含有自润滑剂的塑料可选小斜度。
6.制件壁厚大,斜度也应大。
7.斜度方向
制件脱模设计
4、制件壁厚
作用
(1)使制品具有确定的结构和一定的强度、刚度,以满足制品的使用要求。
(2)成型时具有良好的流动状态(如壁不能过薄)以及充填和冷却效果(如壁不能太厚)
(3)合理的壁厚使制品能顺利地从模具中顶出。
(4)满足嵌件固定及零件装配等强度的要求。
(5)防止制品翘曲变形。
设计基本原则
均匀壁厚,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。
即:
充模、冷却收缩均匀、形状性好、尺寸精度高、生产率高。
(1)在满足制品结构和使用要求的条件下,尽可能采用较小的壁厚。
(2)制品壁厚的设计,要能承受顶出装置等的冲击和振动。
(3)在制品的连接固紧处、嵌件埋入处、塑料熔体在孔窗的汇合(熔接痕)处,要具有足够的厚度。
(4)保证贮存、搬运过程中强度所需的壁厚。
(5)满足成型时熔体充模所需壁厚,既要避免充料不足或易烧焦的薄壁,又要避免熔体破裂或易产生凹陷的厚壁。
制品上相邻壁厚差的关系(薄壁:
厚壁)为:
热固性塑料:
压制1:
3,挤塑1:
5
热塑性塑料:
注塑1:
1.5
(2)
当无法避免不均匀壁厚时可采用逐步过渡的形式,如下图
制品壁厚的设计可参照表2-7~表2-11。
5、加强筋(含凸台、角撑)
(1)增强制品的强度和刚性,以节约塑料用量,减轻重量,降低成本。
(2)可克服制品壁厚差带来的应力不均所造成的制品歪扭变形。
(3)便于塑料熔体的流动,在塑件本体某些壁部过薄处为熔体的充满提供通道。
加强筋的形状及尺寸
塑件上加强筋和凸台的形式和应用如图2-9,图2-10所示。
加强筋尺寸参数如图2-11,图2-12所示。
凸台的形状及尺寸参数如图2-13---图2-15所示。
2.
角撑位于制品边缘,支撑制品壁面,以增加强度及刚度,尺寸参数如图2-16所示。
A为制品壁厚,B=C=A,D=2A,E=0.8A,F=2A
加强筋的设计要点
(1)用高度较低、数量稍多的筋代替高度较高的单一加强筋,避免厚筋底冷却收缩时产生表面凹陷(图2-17、图2-18)。
当筋的背面出现凹陷影响美观时,可采用图2-19所示的装饰结构予以遮掩。
(2)筋的布置方向最好与熔料的充填方向一致
(3)筋的根部用圆弧过渡,以避免外力作用时产生应力集中而破坏。
但根部圆角半径过大则会出现凹陷。
(4)一般不在筋上安置任何零件。
(5)位于制品内壁的凸台不要太靠近内壁,以避免凸台局部熔体充填不足(图2-20)。
加强筋在防止制品变形、增加制品刚性方面的应用如图2-21~图2-22所示。
加强筋厚度与塑件壁厚的关系
举例说明:
为避免缩水,筋的根部为0.6T,底部圆角为R=0.25T,拔模斜度为0.5°
~1.5°
。
筋间的距离尽可能在壁厚两倍以上.
加强筋设计注意的问题参见表2-12。
螺丝柱设计
又称BOSS柱,常见的成型缺陷为开裂、滑牙(Strip)、根部断裂、缩水、发白、流痕等问题。
1.螺柱结构设计
螺柱孔外径D=M×
外径系数;
螺柱孔内径d=M×
内径系数;
螺纹深度H=M×
螺纹深度系数。
螺柱孔的深度必須比螺丝的长度深,为了容纳被自攻螺絲切削出來的塑料屑,以避免螺柱孔爆裂。
成型螺丝柱的材料不同,尺寸系数也有所不同,具体可参考下图。
螺丝柱内径的入口处可设计一个凹台,凹台的作用是减小攻螺丝时的初始应力。
凹台的直径D1=M+约0.2mm;
深度h=(0.3~0.5)×
D1。
有时为了设计简单化,将凹台改成倒角,如图3,同样也可以起到减小初始应力的作用,倒角的大小一般为(1~1.5)×
45°
在内径、外径和凹台的根部,应采用圆角过渡。
因为注塑成型过程中,尖角处会产生很高的内应力。
过渡圆角越大,产生的应力集中越小,如图4所示,当90°
转角的过渡圆角小于壁厚的25%时,该处就会有较高的应力集中;
在允许的情况下,推荐过渡圆角的半径大于壁厚的50%以上。
螺丝柱高度应尽可能矮。
当螺丝柱高度大于其外径的两倍时,一般需要添加加强筋以增加强度。
螺丝柱不能太靠近外壁,否则会造成制件的壁厚不均,从而导致缩水。
当靠近外壁时,可采用加强筋与外壁相连,如图5所示。
有时会在螺丝柱上作火山口。
所谓的火山口就是将螺丝柱的外圆柱面的孔缘和销同步向
上延伸,如图6和图7所示。
此时螺丝柱根部的塑胶不再那么集中,冷却充分,对防止缩痕
有很好的效果。
柱子的缩水的改善方式见如下图所示:
改善前柱子的胶太厚,易缩水;
改善后不会缩水。
图4-1
孔设计
a.孔与孔之间的距离,一般应取孔径的2倍以上。
b.孔与塑件边缘之间的距离,一般应取孔径的3倍以上,如因塑件设计的限制或作为固定用孔,则可在孔的边缘用凸台来加强。
c.侧孔的设计应避免有薄壁的断面,否则会产生尖角,有伤手和易缺料的现象。
“减胶”的问题
6、支承面
7、圆角
制件圆弧作用:
1.分散载荷,增强及充分发挥制品的机械强度。
2.改善塑料熔体的流动性,便于充满与脱模,消除壁部转折处的凹陷等缺陷。
3.便于模具的机械加工和热处理,从而提高模具的使用寿命。
8、孔
制品孔的形式及成型方法
孔的形式主要分为圆形孔和非圆形孔两大类。
孔的模塑成型
盲孔成型
2.通孔的成型
孔的成型尺寸参数
孔设计要点
1.孔与孔的中心距应该大于孔径(两者中最小的孔径)的2倍,孔中心至边缘的距离为孔径的3倍。
常见孔设计注意事项
侧面凸凹和侧孔
侧凸凹的设计与成型
螺纹
塑料制品螺纹设计要点
塑料齿轮
1.塑料齿轮用于精度及强度不太高的传动系统,其噪音低,自润滑性好。
制品的尺寸精度
塑料制品尺寸公差
塑料件表面处理
常见的表面处理有喷涂、电镀、丝印、移印。
喷漆
塑件喷漆工艺
工艺流程:
检查→除油→除电及除尘→调油→喷涂→烘干。
1.检查:
检查塑胶件是否有缩水、划伤、颗粒、撞伤等不良。
2.除油:
塑料件表面常沾有油污、手汗和脱模剂,它会使涂料附着力变差,涂层产生龟裂、起泡和脱落。
涂装前应进行除油处理。
对塑料件通常用汽油或酒精清洗,除油后应彻底清洗工件表面残留液,并用纯水清洗干净,晾干或烘干。
3.除电及除尘:
塑料制品是绝缘体,表面易产生静电,容易吸附空气中的细小灰尘。
一般采用采用高压离子化空气流同时除电除尘。
4.调油:
严格按照油漆厂商的说明书,按特定的比例调配油漆、开油水和固化剂。
在调配之前要把油漆充分搅拌(可借助搅拌机)再称重。
固化剂称好之后,先用开油水稀释再跟油漆混合,最后三者混合,搅拌均匀,用150目的过滤网过滤,静止5-10min,待气泡消除,备用。
5.喷涂:
按先里后外,先上后下,先难后易的原则。
喷嘴与被喷面的距离一般以20~30cm为宜,塑料涂层厚度为25~35μm。
通常要喷涂2~3道才能完成,一道喷涂后晾干15min,再进行第二次喷涂。
需要光亮的表面还必须喷涂透明涂料(光油)。
6.烘干:
喷涂完以后,放置5-10min,待涂层充分流平,然后在60℃-75℃条件下烘烤30min。
出料,放置24h之后方可包装。
(实际烘烤温度以塑胶件的耐温情况而定)。
说明:
有些塑料成型时易形成内应力,涂装后应力集中处易开裂。
可采用退火处理或整面处理,消除应力。
退火处理是把ABS塑料成型件加热到60℃保温2h或配置消除塑件内应力的溶液在室温下对塑件表面进行15~20min的处理即可。
缺陷:
积漆;
在喷漆件表面出现局部的油漆堆积现象。
阴影:
在喷漆件或塑料件表面出现的颜色较周围暗的区域。
桔纹:
在喷漆件或电镀件表面出现大面积细小的像桔子皮形状的起伏不平。
透底:
在喷漆件表面出现局部的油漆层过薄而露出基体颜色的现象。
鱼眼:
由于溶剂挥发速度不适而造成在喷漆件表面有凹陷或小坑。
剥落:
产品表面上出现涂层脱落的现象。
毛絮:
油漆内本身带有的,或油漆未干燥时落在油漆表面而形成的纤维状毛絮。
色差:
产品表面呈现出与标准样品(客户承认样品)的颜色的差异,称为色差。
光泽不良:
产品表面呈现出与标准样品(客户承认样品)光泽不一致的情况。
手印:
在产品表面或零件光亮面出现的手指印痕。
异色点:
在产品表面出现的颜色异于周围的点。
雾状:
整个产品表面的光泽度不好,看上去像有一层雾。
阻燃等级
塑料阻燃等级由HB,V2,V1向V0逐级递增:
HB:
UL94标准中最底的阻燃等级。
要求对于3到13毫米厚的样品,燃烧速度小于40毫米每分钟;
小于3毫米厚的样品,燃烧速度小于70毫米每分钟;
或者在100毫米的标志前熄灭。
V2:
对样品进行两次10秒的燃烧测试后,火焰在30秒内熄灭。
可以有燃烧物掉下。
V1:
不能有燃烧物掉下。
V0:
对样品进行两次10秒的燃烧测试后,火焰在10秒内熄灭。
常见塑料底部编号释义
1号PET(聚对苯二甲酸乙二醇脂):
矿泉水瓶、碳酸饮料瓶等。
耐热至70℃,只适合装暖饮或冻饮,装高温液体、或加热则易变形,有对人体有害的物质融出。
1号塑料品用了10个月后,可能释放出致癌物。
2——HDPE(高密度聚乙烯):
清洁用品、沐浴产品。
3——PVC
4——LDPE(低密度聚乙烯):
保鲜膜、塑料膜等。
耐热性不强,通常,合格的PE保鲜膜在遇温度超过110℃时会出现热熔现象,会留下一些人体无法分解的塑料制剂。
并且,用保鲜膜包裹食物加热,食物中的油脂很容易将保鲜膜中的有害物质溶解出来。
5——PP
6——PS:
碗装泡面盒、快餐盒.又耐热又抗寒,但不能放进微波炉中,以免因温度过高而释出化学物。
并且不能用于乘装强酸(如柳橙汁)、强碱性物质.
7——PC其它类:
水壶、水杯、奶瓶。
PBT聚对苯二甲酸丁二醇酯
自润滑、摩擦系数低,但体积电阻、介电损耗大。
可以在140℃下长期工作,玻纤增强后制品纵、横向收缩率不一致,易使制品发生翘曲。
缺点:
缺口冲击强度低,成型收缩率大为1.5%~2.0%缩水。
故大部分采用玻璃纤维增强或无机填充改性,其拉伸强度、弯曲强度可提高一倍以上,热变形温度也大幅提高。
机械性能:
强度高、耐疲劳性、尺寸稳定、蠕变也小(高温条件下也极少有变化);
耐溶剂性:
无应力开裂;
对水稳定性:
PBT遇水易分解(高温、高湿环境下使用需谨慎)
适用范围:
家用器具(食品加工刀片、真空吸尘器元件、电风扇、头发干燥机壳体、咖啡器皿等),电器元件(开关、电机壳、保险丝盒、计算机键盘按键等),汽车工业(散热器格窗、车身嵌板、车轮盖、门窗部件等。
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- 塑胶 制件 结构设计 笔记
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