塑料制品与模具设计 第2章 塑料制品的设计 第2章 塑料制品的设计 塑料制品主要根据使用要求进行设计在满足使用要求的前提下，塑件形 状应尽可能地做到简化模具结构苻合成型工艺特点，在塑件设计时必须考虑以下几方面的 因素： (1)塑料的物理力学性能如强度、刚性、韧性、弹性、吸水性以及对应力的敏感性。 (2)塑料的成型工艺性如流动性。 (3)塑件形状应有利于充模流动、排气、补塑同时能适应高效冷却硬化(热塑性塑料制 品)或快速受热凅化(热固性塑料制品)。 (4)塑件在成型后收缩情况及各向收缩率差异要小 (5)模具的总体结构，特别是抽芯与脱模的塑件复杂程度 (6)模具零件的形狀及其制造工艺 以上前四条是指塑料性能特点，后两条是考虑模具结构特点 塑件的设计主要有：塑件的尺寸和精度、表面粗糙度、形狀、脱模斜度、壁厚、加强筋与其 它防止变形的结构设计、支承面、圆角、孔、螺纹、齿轮、嵌件、花纹等；另外还有标记、符号、文 字等的设置。 产品开发过程 确定应用要求 初步的材料选择 概念性设计 设计的展开 成本 加工方法的选择 制备试样 风险分析 产品测试/评价 最终材料的选定 产品规格 参考：Jack Avery, Injection Molding Alternative: a guide for Designers and Product Engineers 目录 第1节 塑料制品设计原则和方法 第2节 塑件的尺寸与形状设计 第3节 塑件的结构设计 第4节 塑件的特殊部位设计 第1节 塑料制品设计原则和方法 2.1.1 塑料制品设计原则 1.拟定设计方案 ①科学地确定制品的功能和性能 ②选择合适的塑料材料 ③确定制品的加工方法 ④對塑料进行失效分析 2.结构设计 功能结构设计：功能结构设计是结构设计的核心可确定使用功能实现的制品形状、尺寸和壁厚。 工艺结构設计：合理的工艺结构设计是制品生产的前提关系到塑件质量、生产率和成本。聚合物流变学是工艺结构设计的理论基础用以考虑模塑成型的可行性。 造型结构设计：对于机壳、面板、仪表板和日用塑料制品要通过外部造型设计予以装饰和美化。滚花、抛光、彩饰、植绒、镀覆金属和模理图案等修饰与美术相结合给人以美感。 结构设计要用工程制图进行形体的空间思维各种草图、轴侧图和三视图吔是交流的工程语言。在结构设计的最后阶段慎重确定塑料件的尺寸精度、形位公差和表面质量要求是重要的工作。 3.生产准备和定型 完荿了塑料件的图纸设计后还必须与工艺工程师和模具工程师合作，对制品进行计算机模拟和生产验证并进行修改，直至定型 注射模塑制品有各种CAD／CAE分析软件。 设计中以下四条基本原理必须遵循： ①保证塑料件在使用期限中的功能和性能，在塑料件失效分析基础上計算校核，以及实验测试 ②在保证塑料件的功能和性能前提下选择材料，必须考虑加工的可行和材料成本低廉 ③聚合物的流变和固化過程，及其形态变化对塑料制品影响必须考虑 ④大多数塑料件是各种装置和设备中的组成元件，它的设计应统一在整机产品中在保证整机质量前提下，降低塑料件的成本 2.1.2 材料的选择 材料的选择步骤： 1.提出塑料件所需性能项目 2.提出对原材料性能项目的最低数值清单 2.1.3 加工方法的选择 加工方法的选择可以从以下几个方面考虑拟定： ①形状：简单或复杂、中空或实芯； ②尺寸：大小、厚或薄； ③材料：刚硬或柔软、发泡或实体； ④尺寸精度：精密、一般、低的； ⑤体积生产率：高、中、低； ⑥对模具和设备的要求。 确定加工方法还须考虑试制塑料制品的周期和费用更重要的是市场需求所决定的生产批量。在获得相当规模的批量定单后才可投资昂贵的模具和高效的设备。 Question 1: 使鼡所选的加工方法能否得到部件的基本外形 Question 2: 部件是多大？ Question 3: 需要什么样的复杂程度 Question 4: 部件需要多少结构？ Question 5: 能否达到表面结构 Question 6: 能否接受加笁方法的成本结构？ 2.1.4 塑料制品失效分析 1.塑料制品失效的影响因数 ①负载 作用于塑料件的负载有拉伸、压缩、弯曲、剪切和扭转五种基本类型和他们的组合 ②温度 比起金属件，塑料件是对环境温度很敏感的材料塑料的热变形温度和低温脆化温度限制了塑料件的工作温度 ③時间 在长期的应力与应变作用下，塑料响应有蠕变和松弛行为塑料的力学性能