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塑胶结构设计精华

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塑胶结构设计规范

1. 塑料制品设计的一般原则

1、在选料方面需考虑:★塑料的物理机械性能,如强度、刚性、韧性、弹性、吸水性以及对应力的敏感性等;★ 塑料的成型工艺性,如流动性、结晶速率,对成型温度、压力的敏感性等;★ 塑料制品在成型后的收缩情况,及各向收缩率的差异。

2、在制品形状方面:能满足使用要求,有利于充模、排气、补缩,同时能适应高效冷却硬化(热塑性塑料制品)或快速受热固化(热固性塑料制品)等。

3、在模具方面:应考虑它的总体结构,特别是抽芯与脱出制品的复杂程度。同时应充分考虑模具零件的形状及其制造工艺,以便使制品具有较好的经济性。

4、在成本方面:要考虑注射制品的利润率、年产量、原料价格、使用寿命和更换期限,尽可能降低成本。

2.材料的选取

★ABS:高流动性,便宜,适用于对强度要求不太高的部件(不直接受冲击,不承受可靠性测试中结构耐久性的部件),如内部支撑架(键板支架、LCD支架)等。还有就是普遍用在电镀的部件上(如按钮、侧键、导航键、电镀装饰件等)目前常用奇美PA-757、PA-777D等

★PC+ABS:流动性好,强度不错,价格适中。适用于作高刚性、高冲击韧性的制件,如框架、壳体等。常用材料代号:拜尔T85、T65。

★PC:高强度,价格贵,流动性不好。适用于对强度要求较高的外壳、按键、传动机架、镜片等。常用材料代号如:帝人L1250Y、PC2405、PC2605。

★POM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。常用于滑轮、传动齿轮、蜗轮、蜗杆、传动机构件等,常用材料代号如:M90-44。 ★PA坚韧、吸水、但当水份完全挥发后会变得脆弱。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。

★PMMA有极好的透光性,在光的加速老化240小时后仍可透过92%的太阳光,室外十年仍有89%,紫外线达78.5% 。机械强度较高,有一定的耐寒性、耐腐蚀,绝缘性能良好,尺寸稳定,易于成型,质较脆,常用于有一定强度要求的透明结构件,如镜片、遥控窗、导光件等。常用材料代号如:三菱VH001。

3.壳体的厚度

塑件壁厚设计的基本依据是塑件的使用要求,例如强度、刚度、绝缘性、重量、尺寸稳定性和与其他零件的装配关系。壁厚设计也需考虑到塑件成形时的工艺性要求,如对熔体的流动阻力,顶出时的强度和刚度等。在满足工作要求和工艺要求的前提下,塑件壁厚设计应遵循如下两项基本原则。

★尽量减小壁厚,减小壁厚不仅可以节约材料,节约能源,也可以缩短成形周期,因为塑料是导热系数很小的材料,壁厚的少量增加,会使塑件在模腔内冷却凝固时间明显增长。塑件壁厚减小,也有利于获得质量较优的塑件,因为厚壁塑件容易产生表面凹陷和内部缩孔。热塑性塑件的壁厚一般在1~4mm之间,下表列出了热塑性塑件最小壁厚及推荐壁厚。

★塑件壁厚不均匀时,成形中各部分所需冷却时间不同,收缩率也不同,容易造成塑件的内应力和翘曲变形,因此设计塑件时应尽可能减小各部分的壁厚差别,一般情况下应使壁厚差别保持在30%以内

主壁厚根据产品的结构强度来定,

一般来说t≦4mm,B/A=3/4 为

最佳

4.脱模斜度

为便于塑件从模腔中脱出,在平行于脱模方向的塑件表面上,必须设有一定的斜度,此斜度称为脱模斜度。斜度留取方向,对于塑件内表面是以小端为基准(即保证径向基本尺寸),斜度向扩大方向取,塑件外表面则应以大端为基准(保证径向基本尺寸),斜度向缩小方向取。脱模斜度随制件形状、塑料种类、模具结构、表面精加工程度、精加工方向等而异。一般情况下,脱模斜度取1/30~1/60 (2°~1°)较适宜。如果在允许范围内取较大值,可使顶出更加容易,所以应尽可能采取较大的脱模斜度。塑件尺寸精度要求越高,则其脱模斜度越取小值。当塑件为轴时,应保证其大端尺寸,斜度向小的方向取;塑件为孔时,应保证其小端尺寸,斜度向大的方向取。其目的是,使模具成形零件有修理的余地,留有足够的修模余量。

开模脱出塑件时,希望塑件留在有脱模装置的模具一侧。要求塑件留在型芯上,则该塑件内表面脱模斜度应比其外表面小。反之,若要求塑件留在型腔内,则其外表面的脱模斜度应小于其内表面的脱模斜度。如果希望塑件留于型腔内,但塑件内腔形状复杂,有留于型芯的可能性,此时若沿脱模方向塑件外表面长度不大于10 ~15mm,就可不给该表面设置脱模斜度。如果该塑件外表面的长度小于3~4mm时,则可取与其脱模方向相反的脱模斜度。

塑件上脱模斜度可以用线性尺寸、角度、比例等三种方式来标注。

用线性尺寸标注脱模斜度的图例如图2-4(a)所示,用角度表示脱模斜度如图2-4(b)所示,用比例标注法如图2-4(c)所示。采用线性尺寸标注法可以直接地给出一个具体的斜度值,斜度值与塑件该部分表面的高度或长度有关。采用角度表示法对模具零件的加工极为方便,勿须换算,因而应用颇普遍。采用用比例标注法,例如用比例1:50、1:100等来表示脱模斜度、非常直观,勿须计算就能判断出脱模斜度的大小,同时不必在塑件图上夸大斜度而使其失真,比例法表示脱模斜度的缺点是只能选取严格的一定的比例值。

做斜度的一些经验

1.做模具时容易加的,作图的时候就不作斜度

2.外观的如果是出模方向的,斜度一定要作

3.行位上出的,可以作直的

4.一些柱子、筋等,如果不是很深也不作

5.如果是轴状特征,拔模斜度要使得最大端跟模型或图纸相符。即拔模斜度要使轴变得更细。

6.对孔状结构,跟上面的正相反。

7.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。如下图1-1。

8.凡较高、较大的尺寸,应选用较小的脱模斜度。

9.塑件的收缩率大的,应选用较大的斜度值。

10.塑件壁厚较厚时,会使成型收缩增大,脱模斜度应采用较大的数值。

11.透明件脱模斜度应加大,以免引起划伤。一般情况下,PS料脱模斜度应大于3°,ABS及PC料脱模斜度应大于2°

12.带革纹、喷砂等外观处理的塑件侧壁应加3°~5°的脱模斜度,视具体的咬花深度而定,一般的晒纹版上已清楚例出可供作参考之用的要求出模角。咬花深度越深,脱模斜度应越大.推荐值为1°+H/0.0254°(H为咬花深度).如121的纹路脱模斜度一般取3°,122的纹路脱模斜度一般取5°

13.插穿面斜度一般为1°~3°

14.外壳面脱模斜度大于等于3°

15.除外壳面外,壳体其余特征的脱模斜度以1°为标准脱模斜度。特别的也可以按照下面的原则来取:低于3mm 高的加强筋的脱模斜度取0.5°,3~5mm取1°,其余取1.5°;低于3mm高的腔体的脱模斜度取0.5°,3~5mm取1°,其余取1.5°

5.加强筋

为了确保塑件的强度和刚性,而又不致使塑件的壁厚过厚,可以在塑件的适当部位设置加强筋。加强筋还可以避免塑件的变形,在某些情况下,加强筋还可以改善塑件成型过程中塑料流动的情况。加强筋的选择应遵循以方面:

1.为防止缩水缺陷及保证加强筋强度,加强筋的宽度一般取壁厚的0.5~0.7,肋高<3T,肋间距>4T

2.一般拔模斜度取0.1~1度,加强筋越高斜度越小

3.为保证塑件基本平整,加强筋的端面不应与塑件的支撑面相平,应低于支撑面至少0.5mm

4.螺丝柱上的加强筋可以做高一点(比螺丝柱矮2~3mm),因为螺丝柱多数都是司筒顶出的

5.塑件上加强筋的筋条方向应不妨碍塑料充模时的流动和塑料收缩,否则会造成塑件内应力并引起塑件翘曲。

6.螺丝柱

塑胶螺丝柱主要包含:自攻螺柱、热压螺柱和预埋螺柱。螺丝柱的设计应注意以下要素

1.一般螺丝柱用司筒顶出,这时外径斜度推荐0.25度,内径推荐0度。如果螺丝柱太浅可以不用司筒,在不引起缩水的情况下内外径推荐0.25~0.5度

2.为保证螺柱的强度和刚性,必要时应采用“工”字型或者“十”字形加强筋设计

3.螺钉柱内侧应加倒角,利于螺钉的安装。倒角大小一般为1~1.5mm*45°

4.为避免应力集中,司筒/镶针顶部要做R0.3~R0.5圆角

5.为防止缩水,螺柱底部应设计火山口减胶

6.用于自攻螺丝的螺丝柱的设计原则是为:其外径应该是螺丝外径的2.0~2.4倍。图6-2为M1.6×0.35的自螺丝与螺柱的尺寸关系。设计中可以取:螺丝柱外径=2×螺丝外径;螺柱内径(ABS,ABS+PC)=螺丝外径-

0.40mm;螺柱内径(PC)=螺丝外径-0.30mm或-0.35mm(可以先按0.30mm来设计,待测试通不过再修模加胶);两壳体螺柱面之间距离取0.05mm。

T

0.50.2~0.3T

7.孔

在设计塑件上的各种孔的位置时,应不致影响塑件的强度,并应尽量不增加模具制造的复杂性。孔与孔之间,孔与边缘之间的距离不应太小 ,否则在装配其他零件时孔的周围易破裂

1.孔间距最好大于孔径的两倍以上,孔到制品边缘的距离最好大于孔径的三倍以上,当孔径大于10mm时,这段距离可以小于孔径

2.孔的成形方法与其形状和尺寸大小有关。对于较浅的通孔,可用一端固定的型芯成形,如图2-17(a)所示。而对于较深的通孔,则可用两个对接的型芯成形,如图2-17(b)所示,但这种方法容易使上下孔出现偏心,避免的方法是将上、下任何一侧的孔径增大0.5mm以上。盲孔只能用一段固定的型芯成形,如果孔径较小但深度又很大时,成形时会因熔体流动不平衡易使型芯弯曲或折断。因此,可以成形的盲孔深度与其直径有关,设计时可参考图2-18数值。对于比较复杂的孔形,可采用图2-19所列的方法成形。

8.止口、美工线

美工线作用有几点:

1.因模具制作及成型公差,上下盖配合容易有断差,往往设计美工线使配合断差变的不明显. 尺寸为0.3*0.3mm.

2.产品侧孔模具需要跑滑块, 滑块位置处增加美工线, 可以将滑块位置线隐藏到美工线处. 尺寸0.5*0.5MM

3.模具上行位镶件的分型线和美工线一体化,外观很难看出

4.要喷双色漆,两种颜色分界线用美工线分界,也为喷漆时屏蔽治具屏蔽方便

5.增加美感,特别是在一些大的平面空间是为了不让一整面都是一样,增加一条美工线来改变一下视觉

6.防止缩水

9.超声线

超声线直接影响到超声效果,合理的尺寸设计应参考以下方面:

1.超声线常设计为等腰三角形,高度H常取0.3-0.8mm,角度a为60°-70°;

2.超声线应做成间断式利于走胶,常用比例为:3(留胶段B):1(空胶段A)。

10.塑胶模具结构

注塑模具主要组成部分

1.成型零部件:型芯、型腔、镶件

2.浇注系统:喷嘴、主流道、冷料井、分流道、浇口

3.导向机构:导柱、导套

4.脱模机构:推杆固定板、推杆、复位杆

5.加热与冷却系统:冷却水道、加热器

6.排气系统:排气槽或配合间隙排气

7.侧向分型与抽芯系统:斜导柱、滑块

8.支撑零部件:动模板、定模板

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