塑料件设计工艺- 江门机械设计贸易论坛- lihanhuan - 和讯博客
塑料件设计工艺 [原创 2009-10-19 08:57:36]   

 

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。

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

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

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

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。

  

表6-3    塑胶件零件的壁厚选择

 

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{zh0}为0.4以下,{zd0}比值不超过0.6.

 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

 

表6-5   不同材料的推荐脱模斜度

 

          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

 

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。

            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。

 

             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,{zd0}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

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,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

   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   

  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

 

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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