塑料制品厚度设计.doc

摘要塑件的厚度对其质量有很大的影响,壁厚过小难以满足使用强度和刚度要求,对于大型复杂件难以充满型腔;厚度太大,不但浪费原材料,而且在塑件内部易产生气泡,外部易产生凹陷等缺陷,同时还会增加冷却时间,所以,从经济的角度出发塑件的薄壁化很重要的
关键词设计壁厚塑料制品
设计塑料模具时,应考虑塑料制品的厚度是否符合成型工艺要求。制品壁厚过薄,注射时流动阻力大,成型困难,有时无法充满型腔;制品壁厚过厚,不仅造成原料浪费, 延长成型周期,而且容易产生气泡、凹痕、翘曲等缺陷。
一,壁厚设计的基本原则:
要求塑件的壁厚尽可能均匀。以避免造成收缩不一致而导致变形或开裂。如果一个制品厚度相差悬殊,制品在成型冷却过程中必然收缩不均,不仅造成气泡、凹痕和翘曲,同时制品内部存在较大的内应力,影响制品的外观和内在质量。在实际生产中,塑料制品的设计要使厚壁完全均匀是有困难的,一般要求制品厚度不均匀度不超过50%。
二,影响制品壁厚设计的因素
塑料制品的基本结构是根据制品的使用要求规定的。制品厚度的设计是依据所选用的原料来定的。因此在一般情况下,当塑料制品厚壁设计时,应当考虑使用条件和塑料制造条件这两大因素。使用条件包括:结构、重量、强度、绝缘性能;塑料制造条件包括:材料流动性、冷却时间、顶出强度以及装配强度尺寸精度等因素。具体归纳以下三点:
结构因素:
塑料制品的基本结构主要指形状及大小,它是根据制品的使用要求决定的,由于塑料成型的收缩特性不同于金属,当金属件改用塑料时或新设计塑料零件时,必须将金属零件的结构及壁厚作相应的改变,使其符合塑料制品壁厚的均匀性原则,对厚壁部分要挖空和该形,使其达到壁厚均匀,例如表1中几种制品的合理结构设计。
表1 塑料塑件壁厚合理结构设计实例
序号
不合理
合理
说明
1
塑件壁厚不均,往往因冷却或固化速度不同而产生附加内应力,在较厚部位产生缩孔或翘曲变形
2
当塑件中壁厚变化不可避免时,为避免局部壁厚的不良影响,壁厚向壁薄部分过渡时必须设有一段过渡区
3
平顶塑件,采用侧浇口进料时,必须保证平面进料通畅,t1>t2
4
壁厚不均塑件,可在易产生凹痕表面采用波纹形式或在壁厚处开设工艺孔,以掩盖或消除凹痕
5
中间凹位过深,实际产生拱形变形,减小凹位深度,解决变形
2,强度因素:
塑料制品的强度在一定结构条件下,由原料的物理、机械性能决定。塑料与金属相比具有较低的机械强度、质脆、冲击强度较低、质量轻,所以特别要注意塑料制品壁厚的设计要满足强度要求。虽然有时制品在使用中需要的强度很小,但制品从模具型腔脱模时要经受脱模机构的冲击和震动,必须保证有一定脱模强度,同时还要考虑制品装配式可能承受的锁紧力,设计制品相应的壁厚,使满足脱模和装配强度的要求。
3,塑料流动性因素:
塑料制品在成型过程中熔融后具有一定流动性,由于塑料的品种和牌号不同,它们所具有的流动性也不同,塑料的流动性一般可用
熔融指数和阿基米德螺旋线流动性试验方法作相对比较,熔融指数越高,表示流动性越好。因此对不同材料的制品壁厚应考虑最有利于流动的设计,不仅能使注满型腔,而且能够使塑料各个方向流动速度一致,流动方向上碰到阻力最小,对于流动性好的塑料如尼龙、聚乙烯、聚丙烯等壁厚可薄一些,对于流动性差的塑料如聚碳酸酯、聚砜等壁厚可厚一些。
三,各种塑料的常用壁厚
建议一般塑料制品壁厚采用1—6mm,最大可达8毫米。—3mm,这都随塑件类型及大小而定。表2、表3为各种塑料成型条件下的常用壁厚参数。
表2 常用热塑性塑件最小壁厚及推荐壁厚(mm)
塑件材料
最小壁厚
小型塑件推荐壁厚
中型塑件推荐壁厚
大型塑件推荐壁厚
聚酰胺



~
聚乙烯



~
聚苯乙烯



~
有机玻璃(372)



~
聚甲醛



~
聚丙烯



~
聚碳酸酯



~
聚砜



3,00~
硬聚氯乙烯



~
表3 热固性塑件壁厚(mm)
塑件材料
塑件高度
0~50
50~100
>100
粉状填料的酚醛树脂
~
~
~
纤维状填料的酚醛树脂
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~
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氨