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1、第三章注塑件的设计,学习目的与要求 了解熔体流动特性和冷却固化过程，熟悉注塑件精度的确定，分型面的设计原则及注塑件设计的主要工艺要素。,注塑件的设计主要内容,3.1 熔体的流动特性3.2 冷却固化3.3 注塑件的精度3.4 分型面3.5 注塑件设计的主要工艺要素,3.1熔体的流动特性,.熔体的充模流动特性）绝大多数塑料熔体为非牛顿流体粘度常用流动速率表示，常用流动速率仪测定。一般为注塑熔体为150g/min，薄膜吹塑0.56g/min。塑料熔体为非牛顿流体要用非牛顿流体流变方程描述剪切应力：式中 K流体的稠度，Pas n非牛顿指数，n1为非牛顿性n接近零时非牛顿性强，“剪切变稀”明显 a非牛顿
2、流体塑料熔体的表观粘度,）塑料熔体有“剪切变稀”现象 注射充模的熔体粘度不但与温度和压力有关，还随剪切速率的上升而下降。如图3.2-1（b）,3）塑料熔体的测定和计算可用流变仪测定表观流动的稠度、粘度和剪切速率，获得流变曲线。如图3-2-1,也可查手册如表3-2-1，查不同塑料在一定温度和速率范围内的流动指数n和表观粘度K，代入流变方程计算（3.2-6式）。,(3.2-6),分析充模过程熔体在圆形流道中流动时，剪切应力及各段压力损失可由（3.2-4式）求得，各位置的体积流率由（3.2-5式）求得。,式中,p 管道两端压力差，paR、L管径、管道长度，m Q 体积流率,4）保证塑料熔体充模时在合
3、理的剪切速率范围内 熔体剪切速率范围 103104s-1。熔体的流动是雷诺数很低的层流。剪切速率过低，充模时间长，生产效率低，流动性差，产品质量差；剪切速率过高，会出现湍流或涡流，熔体在型腔内会产生喷射，生产废品。,5）保证型腔的充模压力 充模时进入型腔的压力 2550MPa，压力过低，充模不充分，料流末端压力不足，造成制品密度低，收缩率大；压力过高，易产生飞边，模具设计要求高，对注射机注射压力要求高。,.熔合缝,）熔合缝及其特点熔合缝是塑料制品在成型过程中，互相分离的熔体相遇后熔合固化后的一个区域。是不可避免的，熔合缝区的性能较差，是塑料件的薄弱环节；）形成原因型芯和嵌件的分流同一型 腔有多
4、个浇口熔体喷射和蛇形射流引起波状折叠的熔合缝,）熔合缝系数klkl熔合缝区域强度与无缝材料强度之比（如表3.2-2）结晶聚合物熔合缝系数（0.8）大于脆性聚合物（0.6），玻纤塑料最低。提高熔合缝强度方法：增加厚度；改变浇口数量或位置（如图3.2-2）。,3.2 塑料熔体的取向和冷却固化,塑料熔体的冷却固化速度影响生产效率，固化收缩、取向和残余应力影响制品的形变及精度。1.取向 形成原因剪切应力作用；温度差异，引起密度不均和收缩不均匀，造成取向。取向对塑料件性能的影响取向造成塑件的质量各向异性；取向方向的力学性能和收缩率大于均质材料；垂直取向方向的力学性能和收缩率低于均质材料。,控制取向，提高
5、塑料件性能的方法延长冷却固化时间、退火处理塑件降低取向；控制取向方向提高塑料件性能（如图3.2-3）。,.残余应力,形成原因及对制品质量的影响剪切应力和正压力作用，引起的残余流动压力；模具温度不均匀和冷却固化速度快，产生的温差残余应力，塑料件愈厚，温差残余应力愈大。残余应力，造成塑料件变形（如图3.2-4）。,消除残余应力方法提高成型温度；尽量避免模具温度的不均匀；延长冷却固化时间；退火处理注塑件。,3.3 注塑件的精度,1.塑件精度的影响因素）材料的收缩 线膨胀系数是金属的210倍（例表3.2-3）。）模具精度制造误差（占塑件公差的/3）；使用的磨损（占塑件公差的/）。）工艺条件温度、压力、
6、速率、时间（占塑件公差的/3）塑件的结构壁厚一致性和结构的对称性；加强筋和金属嵌件的合理使用，对制品刚性的影响。,.模塑塑料件的公差,1）塑料件尺寸公差表现行业用 SJ 1372-1978（原四机部）塑料件尺寸公差表（表3-4-3）。精度等级分8级。国标GB1800塑料件尺寸公差表。精度等级分7级。2)根据材料选用公差等级常用材料模塑件公差等级表（表3-2-5）比较PE、SPVC、ABS和PC,3.4分型面,1.分型面是注射模中用于取出塑件或浇注系统凝料的面。,2.分型面的设计原则,）首要原则是选择在塑件的最大截面处,）尽可能将塑料件留在动模一侧,）有利于保证塑料件的尺寸精度,）尽量不影响塑料
7、件的外观,）尽量满足塑料件的使用要求,）尽量减少型腔和流道的投影面积,）长型芯应置于开模方向,）有利于排气,）有利于简化模具结构,10）尽量保持分型面上的力平衡,3.5 塑料制品设计工艺要素,制品设计的主要内容形状壁厚斜度嵌件加强筋支承面孔圆角螺纹,3.5.1 塑件的形状,.考虑容易脱模，避免与脱模方向垂直的孔和侧壁凹槽。,2.塑件当带有较浅（少于直径的）内侧凹槽和内凸（少于直径的）或带有较浅外侧凹槽和外凸时可以强行脱模的方式脱模。,3.5.2 塑件的壁厚,.壁厚适当 壁厚要满足塑件的强度、刚度和脱模冲击的要求。壁厚太小时，强度、刚度不足；熔体流动阻力大，成型困难。壁厚太大时，易产生气泡、凹痕
8、和翘曲；冷却时间长，生产效率低。通常热塑性塑料壁厚的24mm，热固性塑料壁厚的16mm。,例：,对大型和中型的塑料件的厚度要多次校核，慎重确定。通常，用流程比校核是必要的。流程比校核式式中 Li各段流程长度，mm ti流程各段厚度，mm FLRmax最大流程比，由表3.2-8查得,例如3.2-8所示的流程比,举例：,2.厚度均匀 同一塑件上各部件的壁厚尽可能均匀，如果壁厚有变化，对热固性塑料限制在此1：2之内，而且要求平滑过渡。例1：制品底部壁厚改善,例2：制品壁厚改善,例3：塑料轴承壁厚改善,例4：塑料件圆柱部分壁厚改善,3.5.3 塑件脱模斜度,1.脱模斜度的大小 取决于收缩率、形状和大小
9、，同时要满足精度要求。通常斜度：1 o。最小斜度：内表面斜度,外表面斜度,或。不同材料选用不同的脱模斜度。（如右表）,最大斜度：有花纹、加强筋、凹槽或外凸时的斜度为 o o。,2.确定斜度时要考虑三方面关系,必须保证塑料件尺寸精度，脱模斜度造成的尺寸误差必须限制在精度的公差之内。为方便脱模，对于收缩率较大，形状复杂，对型芯包紧面积较大的塑件，应考虑较大的脱模斜度。为使开模后，塑件留在动模一侧的型芯上，可考虑塑料件的内表面取较小的脱模斜度。,3.5.4 塑件的加强筋,1.作用提高强度及刚度，省料，减少气泡、凹痕和翘曲。,2.加强筋的典型尺寸,3.提高塑件刚度的其他形式,薄壁塑件可设计成拱形曲面，
10、球面和翻边。例：容器底和盖的增强,例：容器边缘的增强,3.5.5 塑件的支承面,1.支承形式边框支承、三点或四点支承。2.加强筋布置减少塑料局部集中，两条筋十字相汇。,3.塑件底部有加强筋时，加强筋要低于支承面.5mm。,3.5.6 塑件的嵌件,.嵌件的用途 增加局部的强度、硬度、刚度、耐磨性、导电性，一般嵌入金属嵌。,.嵌件的设计要点(1)嵌件周围的塑料层要有足够的厚度，防止收缩不均匀，造成开裂。,(2)嵌件要进行表面滚花、开槽、冲孔、弯曲和压扁设计，以提高嵌件与塑料件的连接牢度。,(3)嵌件在模具中必须有可靠的定位，在合模和充模过程中不致松动。,(4)嵌件可在成型后装配，可提高生产效率,3
11、.5.7 塑件上的孔,1、在塑料件上开孔不能影响塑料件的强度，形状要简单，可设凸台加强。,2、成型盲孔的型芯是悬臂梁，成型通孔的型芯是简支梁，在充模中受熔体冲击，愈细长，愈容易弯曲变形，因此对制品的孔径及长径比限制，如下表。,3、由于型芯对充模熔融体的分流作用，在孔的下流一侧有熔合缝，因此对孔间距和孔到边缘的最小尺寸有限制。如下表：,3.5.8 塑件的圆角,目的避免应力集中，容易冲模，增加塑件的美观性。,尺寸要求圆角不小于.5mm，内壁圆角半径可取壁厚的一半，外壁圆角半径可取壁厚的.5倍。,3.5.9 塑件的螺纹,.加工方法模塑时直接成型和模塑后机械加工而成。.螺纹直径不能太小，外螺纹直径 4
12、mm，内螺纹直径 mm。.塑件螺纹选用公制标准螺纹，一般不选用细螺纹。.螺纹一般不超过国标公差等级级。,.螺纹的始端和末端不要突变，要有过渡段，避免崩裂变形。,小结,1、分型面的设计原则2、制品设计的主要工艺要素：形状 容易脱模；壁厚 要均匀，要满足刚度、脱模及精度要求；斜度 取决于收缩率、形状和大小，满足脱模及精度要求；加强筋 提高刚度，省料；圆角 避免应力集中，容易冲模；螺纹 螺纹直径不能太小，螺纹的始端和末端不要突变，要有过渡段；嵌件 增加局部的强度、硬度、耐磨性、导电性,作业,.塑件的厚度大小和差异对其质量有何影响？2.请简述塑料制品嵌件的用途嵌件的设计要点。3.确定注射模分型面时要考虑哪些问题？,
