史上最全的塑胶件设计指导宝典,必收藏!

新材料在线2019-06-15 03:12:04



一、塑胶件结构设计基本原则:


结构设计要合理:装配间隙合理,所有插入式的结构均应预留间隙;保证有足够的强度和刚度(安规测试),并适当设计合理的安全系数。

塑件的结构设计应综合考虑模具的可制造性,尽量简化模具的制造。

塑件的结构要考虑其可塑性,即零件注塑生产效率要高,尽量降低注塑的报废率。

考虑便于装配生产(尤其和装配不能冲突)。

塑件的结构尽可能采用标准、成熟的结构,所谓模块化设计。

能通用/公用的,尽量使用已有的零件,不新开模具。

兼顾成本


二、塑胶件基础结构设计指南


1.零件壁厚


合适的壁厚


塑胶产品的胶厚(整体外壳)通常在0.80-3.00左右,壁厚太小:强度低;流动阻力大,熔料难充满;壁厚太大:零件产生缩水、气孔和翘曲等质量问题;零件冷却时间增加,成型周期加长,零件生产效率低;


常用塑胶材料合适壁厚范围(单位mm):




尽量减少零件壁厚,决定零件壁厚的因素如下:


零件的强度要求;

零件成型时能否抵抗脱模力;

零件能够抵抗装配时的紧固力;

有金属埋入件时,埋入件周围强度是否足够;

孔的强度是否足够;

错误的做法:为提高零件强度,片面的增加零件壁厚。


零件壁厚均匀


尽可能采用多种方法使壁厚保持均匀:

当壁厚不均匀时:


2. 圆角设计


在塑件设计过程中,为了避免应力集中,提高塑件强度,改善塑件的流动情况及便于脱模,在塑件的各面或内部连接处,应采用圆弧过度。另外,塑件上的圆角对于模具制造和机械加工及提高模具强度,也是不可少的。在塑件结构上无特殊要求时,塑件的各转角处均应有半径不小于0.5~1mm的圆角。允许的情况下,圆角应尽量大。


对于内外表面的拐角处,外圆角应为内圆角加壁厚,可减少内应力,并能保证壁厚均匀一致。


避免零件外部尖角



避免在塑胶熔料流动方向上产生尖角


避免在零件连接处产生尖角


3. 脱模斜度


一般来说,对模塑产品的任何一个侧面,都需有一定量的脱模斜度,以便产品从模具中顺利脱出。脱模斜度的大小一般以0.5度至1度间居多。具体选择脱模斜度注意以下几点:


塑件表面是光面的,尺寸精度要求高的,收缩率小的,应选用较小的脱模斜度,如0.5°。

较高、较大的尺寸,根据实际计算取较小的脱模斜度,比如双筒洗衣机大桶的筋板,计算后取0.15°~0.2°。

塑件的收缩率大的,应选用较大的斜度值。

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。

透明件脱模斜度应加大,以免引起划伤。一般情况下,PS料脱模斜度应不少于2.5°~3°,ABS及PC料脱模斜度应不小于1.5°~2°。

带皮纹、喷砂等外观处理的塑件侧壁应根据具体情况取2°~5°的脱模斜度,视具体的皮纹深度而定。皮纹深度越深,脱模斜度应越大。

结构设计成对插时,插穿面斜度一般为1°-3°。


4. 脱模斜度的大小与方向不能影响零件的功能实现:


5. 加强筋的设计


塑胶产品大部分都有加强筋,因加强筋在不增加产品整体胶厚的情况下可以大大增加其整体强度,对大型和受力的产品尤其有用,同时还能防止产品变形。


加强筋的厚度通常取整体胶厚的0.5-0.7倍,如大于0.7倍则容易缩水。加强筋的高度较大时则要做0.5-1.5的斜度(因其出模阻力大),高度较矮时可不做斜度。


6. 加强筋的设计原则:


壁厚均匀:


顶端增加斜角避免困气:



筋的方向与塑胶熔料方向一致:


7. 孔的设计


从利于模具加工方面的角度考虑,孔最好做成形状规则简单的圆孔,尽可能不要做成复杂的异型孔,孔径不宜太小,孔深与孔径比不宜太大,因细而长的模具型芯容易断、变形。


孔的深度尺寸:


孔与孔的间距及孔与零件边缘尺寸:


避免盲孔根部太薄:


零件上的孔尽量远离受载荷部位:


⑤ 孔的边缘增加凸缘增加孔的强度:


⑥ 避免与零件脱模方向垂直的侧孔:


8. 支柱的设计


壁厚均匀:



保持与零件璧的连接:


单独支柱四周增加加强肋:


三、提高塑胶件强度的结构设计指南


1.通过添加加强肋而不是增加壁厚来提高零件强度:


2.加强肋的方向要考虑载荷的方向:



3.多个加强肋的方向比单个较厚或较高的加强肋好:


4.设计零件增强剖面:



5.增加侧壁:


6.避免零件应力集中;


7.避免零件在熔接痕区域承受载荷;



8.其它方法:


玻纤增强塑料常用来代替普通塑胶材料来提高塑胶件强度,需要注意的是玻纤增强塑胶只在玻纤的方向上提高零件的强度;

塑胶件承受压缩载荷的能力比承受拉伸载荷的能力强;

避免零件承受圆周载荷。零件承受圆周载荷时,例如金属镶件处,很容易发生破裂而失效;

在承受冲击载荷时,保持零件剖面的完整性,避免在冲击载荷方向上零件剖面出现缺口和应力集中。


四、提高塑胶件外观的结构设计


1.选择合适的塑胶材料;


2.避免零件外观表面缩水


通过设计掩盖缩水;


“火山口”设计;


3、避免零件外观表面缩水:


合理的浇口位置;


4.避免零件变形:



5.设计美工沟:



6.避免外观零件表面出现熔接痕:


塑胶件表面咬花可以部分掩盖熔接痕,但并不能完全掩盖熔接痕;

喷漆可以掩盖熔接痕;

合理设置浇口的位置和数量,避免在零件重要外观表面产生熔接痕;

保证模具通风顺畅。F.避免外观零件表面出现断差或毛边;


五、降低塑胶件成本的设计


1.设计多功能的零件:



2.降低零件材料成本:


通过添加加强肋而不是增加壁厚的方法提高零件强度;

零件较厚的部分去除材料;C.简化零件设计,降低模具成本:KISS原则(Keep it simple, stupid),简单就是美!零件中的每一个特征必须有存在的理由,否则,该特征是能够去除的。D.避免零件严格的公差:公差越严格,零件制造成本就越高;


3.零件设计避免倒扣:


有些外侧倒扣可以通过重新设计分模线而避免:



重新设计零件特征避免倒扣:



4.降低模具修改成本:


零件的可注塑性设计;

减少产品设计修改次数;

避免添加材料的模具修改;G.使用卡扣代替螺钉等固定结构。


六、注塑模具可行性设计


1.卡扣等结构应为斜销(或滑块)预留足够的退出空间:


2.避免模具出现薄铁以及强度太低的设计:



七、塑胶件的装配设计


塑胶件的装配各种装配方式的优缺点


1.卡扣装配



2. 卡扣设计指南


卡扣的尺寸:

卡扣厚度t = 0.5~0.6T

卡扣的根部圆角Rmin = 0.5t

卡扣的高度H = 5~10t

卡扣的装配导入角α= 25°~ 35°

卡扣的拆卸角度β:β≈35°用于不需外力的可拆卸的装配;β≈45°用于需较小外力的可拆卸的装配;β≈80°~90°用于需很大外力的不可拆卸的装配;

卡扣的顶端厚度Y ≤ t


卡扣根部增加圆角:



卡扣均匀分布

均匀的设置在零件的四周,以均匀承受载荷

靠近零件容易变形的地方;


使用定位柱辅助卡扣装配和提高装配精度:


卡扣根部增加圆角:


考虑模具修改方便性

卡扣尺寸一般会经过多次修改,可先做小,以保证修模的方便性


3. 机械紧固:自攻螺钉


自攻螺钉的种类:


A. 装配次数

装配次数一般不超过3次

B. 支柱的内径和外径


C. 螺牙咬合长度不少于2倍螺钉公称直径

D. 支柱的深度至少比螺钉长度高0.5毫米E.支柱顶部增加斜角或沉孔。


D.支柱四周增加加强筋、根部添加圆角

E.支柱最常见的失效方式是支柱破裂



4. 超声波焊接:导熔线设计




正确的导熔线设计

设计定位特征


增加塑胶件焊接面与焊接头的面积


把近程焊接作为第一选择



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