二塑料制品的研发程序PPT课件.ppt

第二章第二章 塑料制品和成型模具的研塑料制品和成型模具的研发程序程序2.1塑料制品和模具开塑料制品和模具开发方式方式2.2 设计程序程序2.3 设计实例例1.传统的方式是按的方式是按串行串行的的产品开品开发模式模式进行，如：行，如：2.整个开整个开发过程程信息信息单向流向流动，下游，下游结果不能及果不能及时反反馈给上游上游进行行评价和修改；价和修改；制品制品设计和模具和模具设计脱脱节，制品，制品设计的的质量靠最量靠最终生生产来来检验，往往要，往往要多次修模多次修模，不易控制各，不易控制各环节质量；量；各各阶段按段按顺序序进行行导致致产品开品开发周期周期长。其缺点：其缺点：3.并行工程和逆向工程并行工程和逆向工程一、并行工程一、并行工程塑料制品塑料制品开开发包括：包括：市市场需求分析需求分析产品造型品造型设计模具方案模具方案设计和模具和模具结构构设计模具工程分析模具工程分析模具制造装配模具制造装配制品生制品生产产品品检验？如何？如何实现4.显然：建立一个内部可以交互操作的然：建立一个内部可以交互操作的支持支持环境境是是实现并行工并行工程的先决条件。程的先决条件。图中可以看出，并行工程是在多中可以看出，并行工程是在多项新的关新的关键技技术开开发的基的基础上上发展起来的，如塑料模的展起来的，如塑料模的CAD/CAM/CAE技技术、实体造型技体造型技术、快速成型技、快速成型技术、信息管理技、信息管理技术、产品的力学分析品的力学分析软件等件等并行工程并行工程是是对产品品设计过程、制造程、制造过程（模具程（模具设计与制与制造）和支持造）和支持过程（制品程（制品实体模型制造、体模型制造、试模）模）进行并行行并行考考虑。5.并行开并行开发模式，相互影响的各个模式，相互影响的各个环节通通过数据交数据交换平台及平台及时进行信息交行信息交换，其，其优点在于：点在于：制品开制品开发的各个的各个环节可及可及时接受其他接受其他环节的分析和反的分析和反馈，并，并立即立即进行修改，行修改，提高了提高了设计质量和可靠性量和可靠性。充分利用了各个充分利用了各个环节的的时域交叉性，几个域交叉性，几个环节同同时进行，大行，大大大缩短了模具短了模具产品的开品的开发周期性周期性。不构成修改的大循不构成修改的大循环，降低了降低了总的开的开发成本成本。6.二、逆向工程二、逆向工程 新新产品的开品的开发多是在同多是在同类产品丰富知品丰富知识积累的基累的基础上上产生的，采用模生的，采用模拟和和改改进的的办法更新法更新产品。品。现在采用三坐在采用三坐标测量机，将模量机，将模拟信息信息转化化为数字化的模型，数字化的模型，这种通种通过样件件开开发产品的品的过程称程称为逆向工程逆向工程，对现实世界的模仿和改造，开世界的模仿和改造，开发模式如模式如图：7.逆向工程所涉及的关逆向工程所涉及的关键技技术：用三坐用三坐标测量机作三量机作三维实体几何模型形状数据的采集，即体几何模型形状数据的采集，即曲面的数字化。曲面的数字化。规则或大量离散数据的或大量离散数据的处理。理。三三维实体模型的重建。体模型的重建。通通过CAM软件件进行行NC加工。加工。u逆向工程在开逆向工程在开发具有具有复复杂型面的塑料型面的塑料产品品时能大大能大大缩短开短开发周期，保周期，保证了了产品品质量。量。8.2.2 塑料制品塑料制品设计程序程序一、一、设计思想思想产品用途品用途经济评价价材料材料选用用设计评价价加工加工评价价9.1、详细了解塑料制品的功能、了解塑料制品的功能、环境条件和境条件和载荷条件荷条件2、选定塑料品种定塑料品种3、制定初步、制定初步设计方案，方案，绘制制品草制制品草图4、样品制造、品制造、进行模行模拟试验或或实际使用条件的使用条件的试验5、制品最、制品最终设计、绘制正制正规制品制品图纸6、编制文件，包括塑料制品制文件，包括塑料制品设计说明明书和技和技术条件等。条件等。二、塑料制品二、塑料制品设计的一般程序的一般程序10.1、详细了解塑料制品的功能、了解塑料制品的功能、环境条件和境条件和载荷条件荷条件预定的定的结构要求构要求：包括：包括载荷大小及持荷大小及持续时间；交；交变载荷性荷性质及其率；冲及其率；冲击力大小及性力大小及性质；有无振；有无振动或抗疲或抗疲劳要求；要求；可可预见的的误用情况分析。用情况分析。预定的定的环境条件境条件，通常有：，通常有：工作温度及其允工作温度及其允许的极限温度；工作介的极限温度；工作介质空气、水、油、空气、水、油、溶溶剂；光照，是否要防气候老化；光照，是否要防气候老化遵循的准遵循的准则或或标准准，包括：国家，包括：国家标准准GB；部；部颁标准；企准；企业标准；国准；国际标准准要求的成本限制要求的成本限制：要有：要有经济效效应，产品的成本品的成本应是多少？是多少？预定年定年产量是多少？从量是多少？从经济上考上考虑，采用何种成型方法有，采用何种成型方法有利？利？竞争的材料价格是多少？期望的使用寿命多争的材料价格是多少？期望的使用寿命多长，更，更换期限？期限？11.2、选定塑料品种定塑料品种产品数学品数学设计用性能数据用性能数据比例极限比例极限值、模量与温度关系、表、模量与温度关系、表观模量、疲模量、疲劳极限、泊松比、极限、泊松比、断裂断裂强度、度、热膨膨胀系、密度成型收系、密度成型收缩率率通通过试验才能才能获得的性能数据得的性能数据硬度、冲硬度、冲击强度、断裂伸度、断裂伸长率、易燃性、率、易燃性、热变形温度、形温度、电性能、性能、屈服屈服强度度12.3、制定初步、制定初步设计方案，方案，绘制制品草制制品草图 初步确定初步确定形状、尺寸、壁厚、加形状、尺寸、壁厚、加强筋、孔的位置等；筋、孔的位置等；明确明确：规定的尺寸和可改定的尺寸和可改变的尺寸。的尺寸。设计的哪些部分是灵活的哪些部分是灵活的，哪些是用来的，哪些是用来获得所要求的得所要求的结构性能水平的。构性能水平的。目的：目的：验证产品的可靠程度品的可靠程度对产品的初步性能有所了解品的初步性能有所了解鉴别可能存在的可能存在的问题分析方法如下：分析方法如下：应变仪分析分析热循循环试验用用环境室境室人工气候老化箱人工气候老化箱仿真仿真应用条件（如重复用条件（如重复载荷）下寿命荷）下寿命试验特定性能特定性能专门试验4、样品制造、品制造、进行模行模拟试验或或实际使用条件的使用条件的试验13.一个塑料制品，若按常一个塑料制品，若按常规生生产，要，要经历模具模具设计、模具制造、模具制造、注塑成型等几道工序，周期注塑成型等几道工序，周期较长。如想要尽快得到如想要尽快得到样品，以品，以对其其进行性能行性能检验或或评价价结构合构合理性或与其他零件理性或与其他零件组装后来考察其性能，或以装后来考察其性能，或以样品品进入市入市场来来检验新新产品的市品的市场认可度。可度。这时，并不需要有大量的，并不需要有大量的产品，只品，只需要需要12件塑件件塑件样品。品。关于关于产品制品制样（原型）和快速原型技（原型）和快速原型技术u要求要求课后后查相关相关资料料14.5、制品、制品设计、绘制正制正规制品制品图纸通通过修改修改设计，反映出：，反映出：选用塑料特定品种的用塑料特定品种的综合性能合性能成型加工及成型加工及过程的限制程的限制装配方法装配方法特特别提示提示：要取得成功的：要取得成功的设计，下列四点，下列四点值得重得重视：对产品最品最终用途的要求，要做用途的要求，要做认真分析真分析要与成品尽量相似，特要与成品尽量相似，特别在在临界的或估算的性能方面界的或估算的性能方面发展仿真展仿真应用或仿真用或仿真贮存的存的试验方法方法在在产品投放市品投放市场之前，按要求之前，按要求进行行测试。6、编制文件，包括塑料制品制文件，包括塑料制品设计说明明书和技和技术条件等。条件等。15.2.3 塑料制品塑料制品设计实例例MP3为例例一、外一、外观造型的确定造型的确定前提：前提：外外观的的设计涉及到了市涉及到了市场、美学、制做工、美学、制做工艺等的等的专业知知识，是要是要综合考合考虑的。的。要熟悉市要熟悉市场上的相关上的相关产品；品；对现有的制做工有的制做工艺要了如指掌要了如指掌。调查：市市场上采上采购样机，机，设计上的上的细节可参考他可参考他们的的产品。品。考察模具厂，了解制造工考察模具厂，了解制造工艺。将外。将外观设计、模具制做和、模具制做和产品品制做制做紧密的配合了起来。密的配合了起来。16.设计思想：外思想：外观造型的造型的设计要要时尚、精美，尚、精美，让消消费者者爱不不释手，但考手，但考虑到生命周期，最后到生命周期，最后产品使用的品使用的设计思路，造型采用思路，造型采用中性，不要太另中性，不要太另类。涉及功能的外涉及功能的外观设计：按：按键有开机、停机、前有开机、停机、前进、后退、音、后退、音量大小、量大小、录音、复音、复读、模式、模式、删除除键共共10个按个按键，在，在产品上要品上要排布妥当是很排布妥当是很难的。的。17.正面正面：1.1.录音音键 2.2.删除除键 3.3.停止停止键 4.4.音效音效键 5.5.复复读键 6.6.播放播放键 13.13.液液晶晶显示屏示屏侧面面：7.7.音量减小音量减小键 8.8.音量增大音量增大键顶部部：9.9.耳机插孔耳机插孔 10.10.键盘锁 11.11.快快进键 12.12.快退快退键其它的分其它的分别是是：14.14.话筒筒录音口音口 15.SMC15.SMC卡退卡退键 16.USB16.USB连接口接口 17.SMC17.SMC卡槽卡槽 18.18.电池池仓协调后后的的设计18.正面：有正面：有LCD液晶液晶显示、开关机按示、开关机按键和一些操作复和一些操作复杂的按的按键，如将，如将录音、复音、复读、模式、模式、删除除键放到正面，放到正面，前前进、后退按、后退按键放到了放到了顶部（水平排布），向前部（水平排布），向前进曲目就曲目就按按顶部的右按部的右按键；音量；音量+-按按键放到了右放到了右侧（上下排布），想增（上下排布），想增大音量就按右大音量就按右侧上部的按上部的按键。考考虑了使用者的使用了使用者的使用惯性并性并综合了功能的性合了功能的性质进行行设计的。的。考考虑到到这几个几个键在使用中按在使用中按动不是很不是很频繁。使用者不是很熟悉繁。使用者不是很熟悉它它们的功能，使用的功能，使用过程中很程中很长一段一段时间内要靠内要靠说明明书来完成操来完成操作，所以我作，所以我们就是要就是要让消消费者好找好者好找好记。如果把它。如果把它们排到排到别的的地方，消地方，消费者就是看着者就是看着说明明书也要找半天按也要找半天按键的位置，的位置，这一遍一遍会用了，下一遍可能又不会了。会用了，下一遍可能又不会了。19.二、二、结构构设计用三用三维软件来配合工作，件来配合工作，软件件给出出3维的造型，各个部件用的造型，各个部件用计算机算机进行模行模拟装配，以装配，以检验设计部件的可能性。部件的可能性。设计期期间，电路路设计工程工程师与与结构构设计工程工程师要配合，两者要配合，两者要要协调，在，在结构构设计期内的同期内的同时，电路路设计方要完成方要完成电路板路板的的设计工作。工作。20.三、快速成型三、快速成型 结构构设计完成后，要完成后，要进行关行关键的激光快速成型，可以在很的激光快速成型，可以在很短的短的时间内内给出一个和出一个和设计一一样的外壳。的外壳。四、最四、最终产品品结构的确定构的确定 根据快速成型根据快速成型样品品进行行协调、评价，确定最价，确定最终产品品结构构21.在在设计期期间内基本上需：内基本上需：外外观造型造型结构构设计工程工程师2-3人，人，电路路设计工程工程师2人，人，软件件设计工程工程师1人。人。还要完成要完成说明明书、包装的、包装的设计；所有外；所有外协厂家的确定；制定厂家的确定；制定企企业标准准等等。等等。经过紧张的的设计、试生生产周期，周期，进入到平入到平稳的生的生产期。期。五、五、编制相关文件制相关文件 产品生品生产前生前生产部部门要要编制制生生产作作业指指导书、生生产工工艺与品与品质验收收标准准等等生等等生产用文件。用文件。22.第三章第三章 塑料制件塑料制件设计l决定于：使用要求、外决定于：使用要求、外观要求、要求、强度要求、美度要求、美术造型、成型造型、成型工工艺、模具、模具设计和制造、塑料品种。和制造、塑料品种。l原原则：发挥塑料塑料优点，避免缺点。点，避免缺点。符合成型工符合成型工艺特点。特点。在在满足使用要求的前提下，制品形状尽可能使模具足使用要求的前提下，制品形状尽可能使模具结构构简单。23.一、主要考一、主要考虑的四个方面的四个方面制件的使用性能（第一位）制件的使用性能（第一位）制件材料的制件材料的选用用制件的成型工制件的成型工艺性性制件的制件的艺术造型造型设计24.一、塑料制件材料的一、塑料制件材料的选用用1、力学性能、力学性能模量模量：拉伸模量（：拉伸模量（杨氏模量）氏模量）E、剪切模量、剪切模量G、体、体积模量模量B，模量愈高模量愈高材料材料发生生单位形位形变所需施加所需施加应力愈大，即力愈大，即材料材料刚性愈性愈大。大。泊松比泊松比：材料在拉伸：材料在拉伸试验中中试样的横向尺寸收的横向尺寸收缩率与率与纵向向长度增加率之比。度增加率之比。强度度：材料：材料发生屈服生屈服变形或断裂破坏形或断裂破坏时所承受的所承受的应力。力。拉伸拉伸强度度：拉伸：拉伸时发生屈服形生屈服形变或断裂破坏或断裂破坏时的的应力，前力，前者叫拉伸屈服者叫拉伸屈服强度，后者叫拉伸断裂度，后者叫拉伸断裂强度。度。压缩强度度：在：在压缩时的的压缩屈服屈服强度和度和压缩断裂断裂强度。度。剪切剪切强度度：材料达到剪切破坏：材料达到剪切破坏时的剪切的剪切应力。力。冲冲击强度度：长条形条形标准准试样被冲断被冲断时单位截面或位截面或单位位宽度度所吸收的能量，即冲所吸收的能量，即冲击摆锤所所损耗的功。耗的功。25.弯曲弯曲强度度：长条形条形标准准试样在受三点式弯曲在受三点式弯曲时发生弯曲断裂生弯曲断裂或达到或达到规定定挠度度时试样中点最大的弯中点最大的弯应力。力。疲疲劳强度度：在循：在循环载荷作用下，若荷作用下，若应力力过大材料会大材料会发生疲生疲劳断裂，在循断裂，在循环次数达到次数达到107108，试样尚有尚有50%不破坏不破坏时的的应力叫力叫试样的疲的疲劳强度。度。长期静力作用下的蠕期静力作用下的蠕变特性即特性即静静态粘粘弹性性，如蠕，如蠕变。交交变应力下的力下的动态粘粘弹性，如性，如图。断裂生断裂生长率率：材料：材料发生拉伸断裂瞬生拉伸断裂瞬间试样变形形长度度与原与原长度之比。度之比。断裂功断裂功：材料：材料发生断裂生断裂时外力所作的功。外力所作的功。粘粘弹性性：高聚物具有粘：高聚物具有粘弹性性26.2、电学特性学特性1）电导率：衡量材料率：衡量材料导电性大小。即性大小。即电阻率的倒数阻率的倒数体体积电阻率阻率：电流通流通过电极之极之间塑料本体塑料本体时的阻力。的阻力。表面表面电阻率阻率：电流通流通过试样表面表面时沿沿试样表面表面电流方向的流方向的直流直流电场强度与度与单位位长度表面度表面传导电流之比。流之比。根据根据电阻率不同，将材料分阻率不同，将材料分为超超导体、体、导体、半体、半导体、体、绝缘体四体四类，绝大多数塑料属于大多数塑料属于绝缘体。体。2）耐）耐电击穿性：用介穿性：用介电强度表示度表示 当当电压达到达到击穿点后出穿点后出现电流突然增大，聚合物流突然增大，聚合物丧失失电绝缘性，材料性，材料发生熔化、生熔化、烧焦甚至燃焦甚至燃烧，在，在继续不断不断升升压情况下会情况下会发生生电击穿，穿，击穿穿电压与材料厚度之比叫与材料厚度之比叫介介电强度。度。27.3）介）介电性性聚合物按聚合物按结构构单元偶极矩的大小分元偶极矩的大小分为非极性、弱极性和极性非极性、弱极性和极性几大几大类。介介电常数愈大，常数愈大，绝缘越好。越好。介介电损耗：耗：电介介质在交在交变电场中由于中由于发热而消耗部分而消耗部分电能的能的现象。象。解决静解决静电办法：法：塑料原料加入塑料原料加入导电性物性物质以降低体以降低体积电阻率，如炭黑、阻率，如炭黑、石墨、金属粉末等。石墨、金属粉末等。加抗静加抗静电剂 制品表面离子化；制品表面离子化；相互抵消法。相互抵消法。静静电的的应用：复印机利用静用：复印机利用静电印刷；静印刷；静电喷涂等涂等4）聚合物的静）聚合物的静电现象象28.3、光学特性、光学特性包括包括对光的吸收、反射、折射、散射和透射性能。光的吸收、反射、折射、散射和透射性能。1）塑料）塑料对光的吸收和透光的吸收和透过模具的表面粗糙度、模具的表面粗糙度、树脂中脂中杂质和水分含量都会影响制和水分含量都会影响制品的透明度和表面光品的透明度和表面光泽。在在纯聚合物中加入填料粒子或聚合物中加入填料粒子或发泡成泡沫塑料泡成泡沫塑料时，塑料，塑料成成为两相或多相两相或多相结构，即使填入的粒子或泡孔是透明的，构，即使填入的粒子或泡孔是透明的，但当光但当光线遇到相界面遇到相界面时会会发生漫反射，使生漫反射，使产品透明度下品透明度下降，如若两相的折光指数相近，降，如若两相的折光指数相近，则能增加制品的透明性。能增加制品的透明性。聚合物有透明、半透明与不透明，控制聚合物有透明、半透明与不透明，控制结晶聚合物的晶聚合物的结晶度及晶粒尺寸的大小，可以得到所需制品。晶度及晶粒尺寸的大小，可以得到所需制品。29.2）折射）折射 制造透制造透镜、车灯等光学制品灯等光学制品时要考要考虑折光指数低折光指数低，透明性透明性好好；PMMA透明性透明性优于于PS、PC。30.3）反射）反射 粗糙的表面粗糙的表面会形成漫反射，即没有会形成漫反射，即没有规律地向四面八方反射，律地向四面八方反射，使表面粗糙度提高使表面粗糙度提高。结晶聚合物晶聚合物体内的球晶粒子会体内的球晶粒子会产生漫反射，使反射光消失，生漫反射，使反射光消失，因而因而光光泽性差性差。向向聚合物中加入粉状聚合物中加入粉状填料会形成凸凹不平的表面，并消除内填料会形成凸凹不平的表面，并消除内表面反射，形成表面反射，形成无光制品无光制品；向；向PET、PA中加入中加入0.3%0.8%的的二氧化二氧化钛可制成消光可制成消光纤维，PE、PP、ABS、PVC等塑件常加等塑件常加入二氧化入二氧化钛细粉来消光着色。粉来消光着色。塑料光塑料光纤也是利用高聚物的反射特性。也是利用高聚物的反射特性。31.4、热学特性学特性1）聚合物力学状）聚合物力学状态与温度与温度2）聚合物耐）聚合物耐热性性 耐耐热性是重要指性是重要指标，特，特别是高温使用的塑料制品，聚合物受是高温使用的塑料制品，聚合物受热过程程发生物理及化学生物理及化学变化。化。聚合物耐聚合物耐热性受性受环境影响，境影响，还与使用与使用时间有关，故有关，故温度温度时间环境境性能性能四个方面四个方面应同同时加以考加以考虑。确定加工温度；确定加工温度；确定使用温度。确定使用温度。32.提高熔点或玻璃化温度可采用：提高熔点或玻璃化温度可采用：（1）合成）合成时能生成高能生成高刚性分子性分子链的原料；的原料；（2）增加聚合物）增加聚合物结晶度；晶度；（3）进行交行交联；（4）增）增强复合复合 3）几种重要）几种重要热性能的定性能的定义及及测试方法方法（1）差）差热分析法分析法（2）热变形温度形温度测定法定法（3）塑料）塑料马丁耐丁耐热试验（4）维卡卡软化点化点测试33.5、阻隔特性、阻隔特性1）影响透气性的主要因素）影响透气性的主要因素（1）相容性影响）相容性影响 根据根据极性原极性原则，极性气体易溶入极性聚合物，非极性气体极性气体易溶入极性聚合物，非极性气体易溶入非极性聚合物易溶入非极性聚合物。PVA、聚氨、聚氨酯及硅橡胶及硅橡胶对水蒸汽（极性）水蒸汽（极性），天然橡胶、，天然橡胶、PS对氮气和氧气（非极性）体系的透氮气和氧气（非极性）体系的透过系数高；系数高；而极性的而极性的PVA、AS、PVC对非极性的氧、氮气透非极性的氧、氮气透过率极低。率极低。（2）透）透过气体的分子大小气体的分子大小 分子体分子体积愈小越容易愈小越容易扩散散，如，如氢气高于氧气。气高于氧气。（3）聚合物的）聚合物的结构构 分子分子链的的刚性、极性、性、极性、对称性、称性、结晶、交晶、交联等因素增加等因素增加时，会降低会降低连段运段运动能力或增加堆砌密度，因而能力或增加堆砌密度，因而阻碍气体分子阻碍气体分子的溶的溶解和解和扩散，降低透气性。散，降低透气性。LDPE透气高于透气高于HDPE。（4）增塑）增塑 增塑增塑剂加入，气体容易加入，气体容易扩散。散。（5）聚合物两相体系）聚合物两相体系 介于两相之介于两相之间。34.2）聚合物阻隔性的）聚合物阻隔性的应用用（1）包装材料）包装材料 防潮防潮：一般：一般选用用PE、PP、PVC和橡胶等极性和中等极性和橡胶等极性和中等极性的聚合物材料。的聚合物材料。防氧保防氧保鲜：鱼肉、粮食、糖果和糕点要防氧和水分作用，肉、粮食、糖果和糕点要防氧和水分作用，常用的常用的PE、PP对氧透氧透过率高，包装的食品率高，包装的食品储存的周期短，存的周期短，PET、PA和聚偏二和聚偏二氯乙乙烯性能好，但价格性能好，但价格贵，两者，两者组成复成复合薄膜。合薄膜。（2）选择性透性透过 如聚硅如聚硅酮薄膜不透薄膜不透过氮气，很容易透氮气，很容易透过氧气，可以从空氧气，可以从空气中制取氧气。气中制取氧气。（3）逆渗透淡化水和制）逆渗透淡化水和制盐 海水透海水透过PP、醋酸、醋酸纤维等中空等中空纤维获得可直接得可直接饮用淡水。用淡水。35.6、塑件减摩、耐磨特性、塑件减摩、耐磨特性塑料具有塑料具有优异的减摩，耐磨特性。异的减摩，耐磨特性。耐磨、减摩塑料件：耐磨、减摩塑料件：轴承、承、齿轮、活塞、活塞环、机械密封、机、机械密封、机床床导轨、丝杆螺母、杆螺母、滚动轴承保持承保持驾，固体粒子，固体粒子风送管道、送管道、滑槽等。滑槽等。PTFE用于用于轴承、机床承、机床导轨PA、POM齿轮可用注射成型，制造成本大大降低，且尺可用注射成型，制造成本大大降低，且尺寸公差和行位公差可以降低要求。寸公差和行位公差可以降低要求。36.三、制件的成型工三、制件的成型工艺性性1、热稳定性定性 热塑性塑料在高温下抗化学分解的塑性塑料在高温下抗化学分解的稳定性可以用定性可以用热稳定性定性来表征，指其开始来表征，指其开始发生明生明显化学化学变化的温度。化的温度。2、流、流变性能（复性能（复习）3、收、收缩特性特性 塑料塑料产生收生收缩值大且收大且收缩不不稳定及定及发生后收生后收缩现象；收象；收缩率率与制品与制品结构和模具构和模具结构有关。构有关。37.4、可加工性（可模性）、可加工性（可模性）评定方法：一般用能生定方法：一般用能生产合格制品的合格制品的速率和速率和难易度易度来来评价。价。定定义：热塑性塑料注塑加工的塑性塑料注塑加工的难易性叫塑料的可模性。易性叫塑料的可模性。评定塑料可模性的目的：定塑料可模性的目的：确定加工条件；确定加工条件；评定物料成型各种制品可能性；定物料成型各种制品可能性；试制新的塑料品种和改性。制新的塑料品种和改性。测定成型速率最好的定成型速率最好的办法是法是测定最短注射周期；定最短注射周期；测定成型定成型难易程度是确立完成充模的温度和易程度是确立完成充模的温度和压力的力的综合工合工艺窗口，最直窗口，最直观的的办法是法是绘制成型制成型图。u试验条件：尽可能接近聚合物在注塑机上的加工条件下条件：尽可能接近聚合物在注塑机上的加工条件下测定成定成型速率和成型的型速率和成型的难易程度。易程度。38.u 制作成型制作成型图和和测定最短成型周期所用的方法可能定最短成型周期所用的方法可能繁繁杂而而费钱，但可用来，但可用来较准确地准确地选择聚合物品牌和确聚合物品牌和确定最定最经济注塑条件。注塑条件。成型效率最高的成型效率最高的最短成型周期点。最短成型周期点。PVC的成型的成型图简化不同配方塑料化不同配方塑料的可模性叠合的可模性叠合最短注塑周最短注塑周期与料筒温期与料筒温度关系度关系图39.二、塑料二、塑料设计的主要内容的主要内容第一第一节 塑件的精度和表面粗糙度塑件的精度和表面粗糙度第二第二节 塑件的形状和塑件的形状和结构构设计圆度、斜度、厚度、度、斜度、厚度、圆角角孔、螺孔、螺纹、嵌件、螺、嵌件、螺钉第三第三节 塑件塑件结构件的力学构件的力学设计（蠕（蠕变或或应力松弛行力松弛行为）短期短期负载下的力学下的力学计算算长期期负载下的力学下的力学计算算40.高分子材料成型模具一、尺寸精度一、尺寸精度尺寸尺寸设计要求要求:对流流动性差的塑料制品和薄壁制品性差的塑料制品和薄壁制品,其外形尺寸不能太其外形尺寸不能太大。大。压制件尺寸受制于制件尺寸受制于压机机压力和工作台尺寸。力和工作台尺寸。注塑件受注射机注射量、注塑件受注射机注射量、锁模力、模板尺寸、开合模距模力、模板尺寸、开合模距离和最大与最小模厚的限制。离和最大与最小模厚的限制。塑料制品设计第一第一节 塑件的精度和表面粗糙度塑件的精度和表面粗糙度41.高分子材料成型模具一、尺寸精度一、尺寸精度尺寸精度尺寸精度1、影响因素、影响因素模具制造模具制造精度精度 m（对小尺寸制品影响小尺寸制品影响较大）大）一般占塑件公差的三分之一，即一般占塑件公差的三分之一，即m=1/3塑件收塑件收缩率的波率的波动s（对大尺寸制品影响大尺寸制品影响较大）大）即即s=1/3 模具磨模具磨损（w）w=1/6 成型零件的活成型零件的活动间隙隙q设计模具模具时收收缩率率选择不准造成的不准造成的误差差 ss塑料制品设计42.高分子材料成型模具一、尺寸精度一、尺寸精度尺寸精度尺寸精度2、塑件公差的、塑件公差的组成成=m+s+w+q+ss3.精度与公差的精度与公差的选择塑件精度塑件精度标准采用准采用GB/T14486-1993 P16精度等精度等级 MT1，MT2，MT3MT7 高精度等高精度等级 一般精度等一般精度等级 未注公差尺寸未注公差尺寸塑料制品设计43.高分子材料成型模具一、尺寸精度一、尺寸精度尺寸精度尺寸精度3.精度与公差的精度与公差的选择根据塑料品种及使用情况根据塑料品种及使用情况选精度（第一步）精度（第一步）A.在在P17表表3-1-2中中选择 高精度：高精度：塑料收塑料收缩小且配合精度高小且配合精度高 一般精度：一般精度：没有特殊要求的大多数塑件没有特殊要求的大多数塑件未未标注公差尺寸：玩具或精度要求低塑件注公差尺寸：玩具或精度要求低塑件B.若在表若在表2-1-2中无所需塑料品种，用表中无所需塑料品种，用表2-1-3收收缩特性特性值s选择塑料制品设计44.高分子材料成型模具一、尺寸精度一、尺寸精度尺寸精度尺寸精度3.精度与公差的精度与公差的选择根据精度等根据精度等级与塑件基本尺寸与塑件基本尺寸选公差表公差表2-1-1（第二步）（第二步）成型成型时不受模具活不受模具活动部分影响的尺寸部分影响的尺寸 a行行公差公差值成型成型时受受模具活模具活动部分影响的尺寸部分影响的尺寸 b行行公差公差值公差公差标注注常用的常用的标注方法注方法基准制原基准制原则基孔制的孔可取表中数基孔制的孔可取表中数值冠以（冠以（+）基基轴制的制的轴可取表中数可取表中数值冠以（冠以（-）中心距尺寸取表中数中心距尺寸取表中数值冠以（冠以（）或或选择其他公差其他公差标注方法注方法塑料制品设计45.高分子材料成型模具二、表面二、表面质量量1、表面、表面质量量l表面粗糙度表面粗糙度l光亮度光亮度l色彩均匀度色彩均匀度l表面缺陷（如微孔、凹陷、熔接痕）表面缺陷（如微孔、凹陷、熔接痕）塑料制品设计46.高分子材料成型模具二、表面二、表面质量量2、影响表面、影响表面质量的三大因素及关系量的三大因素及关系三大因素：三大因素：l成型工成型工艺（温度、（温度、压力、力、时间）l塑料品种塑料品种l模具型腔粗糙度模具型腔粗糙度塑料制品设计47.高分子材料成型模具二、表面二、表面质量量2、影响表面、影响表面质量的三大因素量的三大因素 关系关系l表面粗糙度表面粗糙度模具型腔的粗糙度是主要因素模具型腔的粗糙度是主要因素l光亮度光亮度塑料品种、温度有关塑料品种、温度有关l色彩色彩均匀度均匀度颜料品种及工料品种及工艺l表面缺陷（如微孔、凹陷、熔接痕表面缺陷（如微孔、凹陷、熔接痕）成型工成型工艺及模及模具具结构构塑料制品设计48.高分子材料成型模具二、表面二、表面质量量3、粗糙度、粗糙度u常用常用“Ra”表示表示uRa值的的选择一般比模具低一个等一般比模具低一个等级工工艺品、透明制品品、透明制品 Ra 0.1Ra 0.05m生活用品生活用品 Ra 0.2m工工业用品用品 Ra 0.4m非配合表面及非配合表面及隐蔽表面蔽表面 Ra 0.8m艺术效果表面效果表面 设计成布成布纹、麻、麻纹、花、花纹 仿波仿波纹塑料制品设计49.高分子材料成型模具二、表面二、表面质量量4、应用用l“Ra”应标在在图上或上或图纸右上角右上角“其余其余”或写在技或写在技术要求要求中。中。l对于于“色彩均匀性、表面缺陷、光亮度等表面色彩均匀性、表面缺陷、光亮度等表面质量要求量要求写在写在图纸技技术要求中。要求中。塑料制品设计50.高分子材料成型模具一、易于模塑，避免一、易于模塑，避免侧向分型抽芯向分型抽芯1.易于模塑的易于模塑的结构构设计常用方法常用方法料流的方向上料流的方向上设计成流成流线型或大曲率半径型或大曲率半径圆弧弧优点：便于流点：便于流动，防止阻力，防止阻力过大或在死角大或在死角处产生气泡、生气泡、缩孔。孔。图见书上上P18 图3-2-1塑料制品设计第二第二节 塑件的形状和塑件的形状和结构构设计51.高分子材料成型模具一、易于模塑，避免一、易于模塑，避免侧向分型抽芯向分型抽芯1.易于模塑的易于模塑的结构构设计常用方法常用方法料流的方向上料流的方向上设计成流成流线型或大曲率半径型或大曲率半径圆弧弧优点：便于流点：便于流动，防止阻力，防止阻力过大或在死角大或在死角处产生气泡、生气泡、缩孔。孔。图见书上上P18 图3-2-1塑料制品设计第二第二节 塑件的形状和塑件的形状和结构构设计52.高分子材料成型模具一、易于模塑，避免一、易于模塑，避免侧向分型抽芯向分型抽芯2.使成型模具使成型模具简化的化的结构构设计（以改（以改变塑件塑件结构考构考虑）：）：常用方法常用方法在在满足使用的前提下，改足使用的前提下，改变侧孔，孔，侧凸凸结构形状，避免构形状，避免侧向抽芯。向抽芯。优点：点：简化模具化模具结构，减少构，减少维护次数，增加模具寿命，次数，增加模具寿命，减少减少飞边的修整工作量，提高生的修整工作量，提高生产效率，降低成本。效率，降低成本。塑料制品设计53.高分子材料成型模具一、易于模塑，避免一、易于模塑，避免侧向分型抽芯向分型抽芯3.使成型模具使成型模具简化的化的结构构设计（以不改（以不改变塑件塑件结构考构考虑）：）：常用方法常用方法在塑件在塑件侧孔，孔，侧凸凸较小小时，采用，采用强制脱模。制脱模。塑料制品设计强制脱模必要条件：制脱模必要条件：脱模温度下具脱模温度下具备足足够弹性性侧凹、凹、侧凸凸设计圆弧弧过渡渡相相对尺寸高度或尺寸高度或深度小于深度小于5%54.高分子材料成型模具塑料制品设计二、斜度二、斜度1.设计斜度的原因斜度的原因因塑件冷却（或固化后），塑料件收因塑件冷却（或固化后），塑料件收缩而包在凸模上，而包在凸模上，产生一定的包生一定的包紧力，脱模力，脱模时使塑件表面划使塑件表面划伤、变形甚形甚至破裂，所以在平行于脱模方向的表面至破裂，所以在平行于脱模方向的表面设计脱模斜度。脱模斜度。55.高分子材料成型模具塑料制品设计二、斜度二、斜度2.设计斜度的原斜度的原则满足使用情况下，斜度尽量数足使用情况下，斜度尽量数值大一些，便于脱模大一些，便于脱模斜度斜度值选的的过小小时，模具表面，模具表面Ra要低，塑料收要低，塑料收缩率要率要小，小，选择合理高度。合理高度。不不设计斜度斜度时，塑件高度不能，塑件高度不能过大，且塑料大，且塑料质地柔地柔软，并且具有自并且具有自润滑性。滑性。一般情况下，制件留在一般情况下，制件留在动（阳）模，（阳）模，则动模斜度模斜度8D压出定位坑，后机加70.高分子材料成型模具孔设计注意通孔中型芯固定，孔深不宜太大，否则易弯曲、折断。塑料制品设计71.高分子材料成型模具塑料制品设计4、盲孔的、盲孔的设计（模具或型芯的（模具或型芯的设计）采用采用结构：一端固定的构：一端固定的悬臂梁臂梁结构构孔深孔深通孔通孔注塑成型或注塑成型或传递模塑，模塑，L4D；压制成型制成型时，平行于，平行于压制方向制方向L2.5D;垂直于垂直于压制方向制方向L2D。72.高分子材料成型模具塑料制品设计5、孔的加、孔的加强受力孔或固定孔受力孔或固定孔应设计在在应力集中小的合理位置力集中小的合理位置 如如远离离浇口、口、转角位置，不角位置，不设在薄壁在薄壁处 孔的周孔的周边设置凸起置凸起孔边缘加强方法73.高分子材料成型模具孔设计对有些复杂孔和斜孔可用组合型芯成型，以避免侧抽芯。塑料制品设计74.高分子材料成型模具塑料制品设计七、螺七、螺纹设计1、螺、螺纹成型加工方法成型加工方法直接成型法直接成型法螺螺纹依靠模具一次成型出来依靠模具一次成型出来a)型芯与型腔整体成型型芯与型腔整体成型b)外螺外螺纹采用瓣合模成型，内螺采用瓣合模成型，内螺纹采用可收采用可收缩的多瓣型芯的多瓣型芯成型成型c)要求不高的内螺要求不高的内螺纹，可，可强制脱模制脱模 强制脱模条件：足制脱模条件：足够弹性、性、圆弧弧过渡、浅渡、浅侧凹尺寸凹尺寸5%圆牙螺纹用于强制脱模75.高分子材料成型模具塑料制品设计机械加工成型法机械加工成型法配合配合长度度较长、配合精度高、配合精度高塑件内放置嵌件塑件内放置嵌件用于用于经常拆卸或受力常拆卸或受力较大的部件大的部件自攻螺自攻螺纹用于承受用于承受载荷小，振荷小，振动小部位小部位76.高分子材料成型模具塑料制品设计七、七、螺螺纹设计2、常、常见的螺的螺纹形状形状标准公制螺准公制螺纹矩形螺矩形螺纹梯形螺梯形螺纹锯齿形螺形螺纹V形螺形螺纹圆弧形螺弧形螺纹77.高分子材料成型模具塑料制品设计七、七、螺螺纹设计3、螺、螺纹选择大多数大多数连接都可以接都可以选择标准螺准螺纹，首，首选粗牙螺粗牙螺纹 表表3-2-5使用使用场合合为较高高强度度时，选矩形、梯形螺矩形、梯形螺纹使用使用场合合为单方向承受方向承受轴向力向力较大大时，选锯齿螺螺纹对密封性要求不高密封性要求不高场合，合，选择圆弧形螺弧形螺纹78.高分子材料成型模具七、七、螺螺纹设计4、螺、螺纹结构构1）当塑料螺）当塑料螺纹与金属螺与金属螺纹配合配合时，其配合，其配合长度不度不应大于大于螺螺纹直径的直径的1.52倍。因塑料收倍。因塑料收缩使螺距改使螺距改变，配合部分，配合部分过长会会产生附加内生附加内应力，使力，使联接接强度降低（塑料螺度降低（塑料螺纹强度度约为钢制螺制螺纹强度的度的1/51/10）。）。2）同一塑件上前后两段螺）同一塑件上前后两段螺纹，应尽可能使其螺距相等，尽可能使其螺距相等，旋向相同，以旋向相同，以简化模具化模具结构。构。3）为防止塑料螺防止塑料螺纹最外圈崩裂或最外圈崩裂或变形，内外螺形，内外螺纹的始端的始端和和终端端应留有留有0.20.8mm的无螺的无螺纹段，并且第一扣或末端段，并且第一扣或末端一扣，一扣，设计渐渐凸起的凸起的过渡段渡段L。如表。如表410所示。所示。79.高分子材料成型模具 表表4-10 4-10 螺螺纹纹始末端尺寸始末端尺寸（b）内螺纹（a）外螺纹80.高分子材料成型模具塑料制品设计八、嵌件八、嵌件设计1、为什么什么设计嵌件嵌件目的：提高目的：提高强度、硬度、耐磨性、度、硬度、耐磨性、导电导磁性等。磁性等。材料：金属（占多）、玻璃、木材、塑料等。由于收材料：金属（占多）、玻璃、木材、塑料等。由于收缩率的差异常造成很大的内率的差异常造成很大的内应力而开裂，故尽可能力而开裂，故尽可能选收收缩率相近的材料。率相近的材料。缺点：增加了成本，使模具缺点：增加了成本，使模具结构复构复杂、降低了生、降低了生产效效率，率，难自自动化，