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塑料件设计工艺

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第一章 塑料件设计工艺
一、胶件连接方式
自攻螺丝、扣位、超声波(超声线)、螺纹连接、胶水、嵌件、过盈配合等。

塑胶件设计一般步骤
塑料件是在工业造型的基础上进行的结构设计，首先看有无相似的产品借鉴，再对产品及零件进行详尽的功能分解，确定零件的折分、壁厚、脱模斜度、零件间的过渡处理、连接处理、零件的强度处理等主要工艺问题。
１） 相似借鉴
　　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） 确定零件折分、零件间的过渡、连接、间隙处理
　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。
４） 脱模斜度的确定
　　脱模斜度要根据材料（PP，PE硅胶，橡胶能强行脱模）、表面状态（饰纹的斜度要比光面的大，蚀纹面的斜度尽可能比样板要求的大0.5度，保证蚀纹表面不被损伤，提高产品的良品率）、透明与否决定零件应有的脱模斜度（透明的斜度要大）等因素综合确定。
公司不同的产品系列推荐的材料种类。
表6-1 不同塑料零件的推荐材料
序号
零件分类
推荐材料
标记示例
注意问题
1
扳手类
阻燃级ABS
阻燃级
ABS
加色一定要抽粒，真空镀，电镀性能不好
2
小面板类
阻燃级ABS
HF-606
加色一定要抽粒，真空镀，电镀性能不好
3
导轨类
PA66+玻纤
PA66-RG25
零件看起来表面粗糙，颜色难以调配，此种材料脆，韧性不好，结构件上的扣位等小结构易断，在结构设计上要加圆角，增强强度
4
灯镜，导光柱类
PMMA，PC
PMMA560F
透明PC韧性好，不易脆裂，价格高，透光性差些。PMMA易脆，透光性较好，价格低些。PC和PMMA的流动性不好，设计要充分考虑
5
镜片，透明窗
透明PC
陶氏302-05
6
防尘网
丝织防尘网
PPK15X13H/B 珠海金海三喜公司
使用环境温度太高要考虑改换材料。
阻燃级ABS
阻燃级ABS
７
双色注塑标牌
抗电镀，耐候材料
PC
双料注塑工艺较复杂。
电镀材料
ABS PA-757
塑胶件的表面处理
表6-2 塑料表面处理的选择
序号
种类
工艺实质
表面效果
注意事项
1
塑胶原生光面
模具型腔表面抛光
塑胶表面光滑，光亮。
模具表面尺寸精度越高，表面光洁度越高，零件的光泽越均匀。
2
塑胶原生纹面
对模具表面抛光的基础上再饰纹
塑胶表面呈现微小的纹理，同时表面有不同的光泽状态。
蚀纹板分为光纹，半光纹，亚光纹；
粗纹一般不与喷油联用；
蚀纹板越细越不耐刮花；
亚光纹易刮花。
3
塑胶表面喷油
对塑胶表面进行喷涂处理
能得到不同的颜色，不同的光泽状态，不同的手感，不同的耐磨程度的表面。
喷漆有亮光效果和亚光效果，喷漆能明显提高塑料件表面的外观档次，但是，成本也随之增加很多。
4
塑胶表面丝印，移印
对塑胶零件表面局部印刷
能印字、图案，能有不同的颜色状态。
其效果主要取决于油墨及颜色；
5
塑胶表面真空镀
真空镀
能有不同的颜色，不同的光泽状态，能制作半透的灯镜或灯板。
光泽性取决于塑胶的原生状态；
颜色取决于真空镀本身；
真空镀的产品不耐磨，一般要在真空镀后喷UV提高耐磨性。
6
塑胶表面电镀
塑胶电镀
能有不同的颜色，不同的光泽，但不能制作半透的 。
光泽性取决于塑胶的原生状态；
颜色取决于电镀本身；
电镀产品本身耐磨性好；
有些塑胶原料不能电镀
7
塑胶表面IMD
工艺可理解为在塑胶的表面覆盖一层可印刷的薄膜。
薄膜本身耐磨，
基本上印刷能达到的效果，这种方法在塑胶表面都能达到。
薄膜一般覆盖在表面
可以覆盖白膜，在薄膜上或工件后面丝印，移印在喷UV漆。
此种方法对锐角，对凸凹有工艺设计要求。
8
塑胶表面IML
薄膜层比较厚，可理解为单独的零件， 可叠加在塑胶的表面或里面。
薄膜本身耐磨
利用薄膜的厚度多层叠加能达到立体效果。
薄膜一般覆盖在表面。
此种方法对锐角，对凸凹有工艺设计要求。

塑胶件的工艺技术要求.
塑胶件零件的壁厚选择
表6-3 塑胶件零件的壁厚选择
塑胶种类
最小壁厚
小型件壁厚
中型件壁厚
大型件壁厚
ABS
0.75
1.25
1.6
3.2～5.4
防火ABS
0.75
1.25
1.6
3.2～5.4
PA66+玻纤
0.45
0.75
1.6
2.4～3.2
PMMA
0.8
1.5
2.2
4～6.5
透明PC
0.95
1.8
2.3
3～4.5

塑胶件，对壁厚均匀性有要求，壁厚不均匀工件将有缩水痕迹，要求加强筋与主体壁厚的比值最好为0.4以下，最大比值不超过0.6.
塑胶零件的脱模斜度
在立体图的构建中，凡影响外观，影响装配的地方需要画出斜度，加强筋一般不画斜度。
塑胶零件的脱模斜度由材料，表面饰纹状态，零件透明与否决定。硬质塑料比软质塑料的脱模斜度大，零件越高，孔越深，斜度越小。
表6-4 脱模斜度的选择
序号
影响脱模斜度的主要方面
1
塑胶材料的影响
PE，PP可强制脱模，强制脱模量一般不超过型芯的最大截面积5%。
2
饰纹的影响
一般情况下，脱模角比蚀纹板许可得大0.5度
3
工件透明预防的影响
透明的工件一般取3度
4
一般情况取值
一般情况下取0.5～1.5度

表6-5 不同材料的推荐脱模斜度
塑胶种类
型腔斜度
型芯斜度
ABS
40”～1.2度
35”～1度
防火ABS
40”～1.2度
35”～1度
PA66+玻纤
25”～45”
20”～40”
PMMA
35”～1度30”
30”～1度
透明PC
35”～1度
30”～50”

塑胶零件的尺寸精度
塑胶零件一般精度不高，
在实际使用中，我们主要检验装配尺寸，在平面图上主要标注总体尺寸，装配尺寸，及其它需要控制的尺寸。
我们在实际中主要考虑尺寸的一致性，如上下盖的边需对齐，
表6-6 不同精度在不同尺寸范围的数值
序号
基本尺寸(mm)
精度等级
1
2
3
4
5
6
7
8
公差数值（mm）
1
<3
0.04
0.06
0.09
0.14
0.22
0.36
0.46
0.58
2
>3～6
0.04
0.07
0.10
0.16
0.24
0.40
0.50
0.64
3
>6～10
0.05
0.08
0.11
0.18
0.26
0.44
0.54
0.70
4
>10～14
0.05
0.09
0.12
0.20
0.30
0.48
0.60
0.76
5
>14～18
0.06
0.10
0.13
0.22
0.34
0.54
0.66
0.84
6
>18～24
0.06
0.11
0.15
0.24
0.38
0.60
0.74
0.94
7
>24～30
0.07
0.12
0.16
0.26
0.42
0.66
0.82
1.04
8
>30～40
0.08
0.14
0.18
0.30
0.46
0.74
0.92
1.18
9
>40～50
0.09
0.16
0.22
0.34
0.54
0.86
1.06
1.36
10
>50～65
0.11
0.18
0.26
0.40
0.62
0.98
1.22
1.58
11
>65～80
0.13
0.20
0.30
0.46
0.72
1.14
1.44
1.84
12
>80～100
0.15
0.22
0.34
0.54
0.84
1.34
1.66
2.10
13
>100～120
0.17
0.26
0.38
0.62
0.96
1.54
1.94
2.40
14
>120～140
0.19
0.30
0.44
0.70
1.08
1.76
2.20
2.80
15
>140～160
0.22
0.34
0.50
0.78
1.22
1.98
2.40
3.10
16
>160～180

0.38
0.55
0.86
1.36
2.20
2.70
3.50
17
>180～200

0.42
0.60
0.96
1.50
2.40
3.00
3.80
18
>200～225

0.46
0.66
1.06
1.66
2.60
3.30
4.20
19
>225～250

0.50
0.72
1.16
1.82
2.90
3.60
4.60
20
>250～280

0.56
0.80
1.28
2.00
3.20
4.00
5.10
21
>280～315

0.62
0.88
1.40
2.20
3.50
4.40
5.60
22
>315～355

0.68
0.98
1.56
2.40
3.90
4.90
6.30
23
>355～400

0.76
1.10
1.74
2.70
4.40
5.50
7.00
24
>400～450

0.85
1.22
1.94
3.00
4.90
6.10
7.80
25
>450～500

0.94
1.34
2.20
3.40
5.40
6.70
8.60

表6-7 不同材料所使用的经济精度
塑胶种类
建议采用的精度等级
高精度
一般精度
低精度
未注公差
ABS
2
3
4
5
防火ABS
2
3
4
5
PA66+玻纤
3
4
5
6
PMMA
2
3
4
5
透明PC
2
3
4
5
PC+ABS
2
3
4
5

塑胶的表面粗糙度.
1）蚀纹表面不能标注的粗糙度。在塑胶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。
2）塑胶零件的表面一般平滑，光亮，表面粗糙度一般为Ra2.5～0.2um..
3）塑胶的表面粗糙度，主要取决于模具型腔表面的粗糙度，模具表面的粗糙度要求比塑胶零件的表面粗糙度高一到二级。用超声波、电解抛光模具表面能达到Ra0.05。
圆角
注塑圆角值由相邻的壁厚决定，一般取壁厚的0.5～1.5倍，但不小于0.5mm。
分型面的位置要郑重选择圆角，在分型面有圆角，圆角部分需出在模具另外一边，制作有一定难度，在圆角处有细微的痕迹线。但需要防割手时需要圆角。

加强筋的问题
注塑工艺与铸造工艺类似，壁厚的不均匀性将产生缩水缺陷，一般筋的壁厚为主体厚的0.4倍，最大不超过0.6倍。筋之间的间距大于4t，筋的高度低于3t，如图6-1。在提高零件强度的方法中，一般加筋，不增加壁厚，如图6-1所示。
螺钉柱子的筋取至少低于柱子端面1.0mm，筋至少需要低于零件表面，或分型面1.0mm。
多条筋相交，要注意相交带来的壁厚不均匀性问题。

图6-1 塑料件加强筋设计
支承面
塑胶易变形，在定位上应当归为毛胚的定位一类，在定位面积上要小，如平面的支承，应当改为小凸点，凸环。
斜顶与行位问题
斜顶与行位，在分模方向，垂直于分模方向均有运动。斜顶与行位在垂直于分模的方向不能有胶位阻挡运动，要有足够的运动空间，如下图6-2

图6-2 斜顶与行位问题
塑胶的极限工艺问题的处理方法
１）壁厚的特殊处理方法
特别大的工件，如玩具汽车外壳，采用多点进胶的方法，能将壁厚取的相对薄些。
柱子的局部胶位厚，用如下图6-3的方法处理。

图6-3 壁厚的特殊处理
２）小斜度与垂直面的处理。
模具表面尺寸精度高，表面光洁度高，脱模阻力小，脱模斜度能取小。为达到此目的将工件小斜度的地方单独镶，镶件用线割，用磨的方法加工，如图6-4。

如图6-4 小斜度与垂直面的处理
要保证侧壁垂直的情况需要走行位或斜顶，走行位时有接口线，为避免接口明显，一般将接线放在圆角与大面的交接处，如图6-5。

图6-5 小斜度与垂直面的处理
塑胶零件常须解决的问题
1）过渡处理问题：
塑胶零件的精度一般不高，在相邻零件之间，同一零件的不同表面之间须有过渡处理。
同一零件的不同表面之间一般用小槽过渡，不同零件之间可用小槽，高低错面处理，如图6-6所示。

图6-6 表面过度处理
2）塑胶零件的间隙取值：
零件间直接装配，相互间无运动一般取0.1mm；
止口一般取0.15mm；
零件间不需接触的最小间隙为0.3mm，一般取0.5mm。
3）塑胶零件止口的常见形式及间隙取法如图6-7所示。

图6-7 塑胶零件止口的常见形式及间隙取法
自攻螺钉对应的塑料件孔径
自攻螺钉对应的塑料件孔径
自攻螺钉规格
ST2.9
ST3.5
ST4.2
ST4.8
ST5.5
ST6.3
塑料件孔径
2.3
2.8
3.6
4.1
4.8
5.5

塑胶件正在进入的领域
1． 用塑胶机箱盖替代钣金机箱盖；
2． 用双色注塑的标牌代替电铸标牌；
3． 公司正在用防静电的塑胶小面板代替金属防静电小面板；
4． 公司正在用塑胶屏蔽面板代替金属屏蔽小面板；

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