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塑胶件结构设计常识


常用塑胶件结 构设计
生化研发中心 马德新 2012.7.10

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主要内容

一、塑胶件简介 二、注塑模具及常用材料简介 三、常规塑胶件结构设计 四、塑胶件的二次处理 五、生化设备上的塑胶件 六、Q&A

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塑胶件应用—娱乐休闲

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塑胶件应用—工作生活

5

塑胶件应用—家用电器

6

塑胶件应用—生活用品

7

塑胶件应用—工业用品

8

塑胶件应用—医疗设备

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塑胶件应用—医疗设备

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塑胶件应用—医疗设备

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塑胶件的优点
?容易做出复杂的造型

?成型加工容易,尺寸稳定
?价格低廉,力学性能好

?较好的电绝缘性
?较好的化学稳定性

?自润滑性好

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塑胶件的分类

按加工性能来分
热塑性塑料:可逆,ABS、PP、PC、PMMA等 热固性塑料:不可逆,环氧塑脂、电木、酚醛塑酯等

按材料物理特性来分

? 通用塑料: PVC、PE、PP、PS等,用于做塑料薄膜、 管材、 编制袋、日用品等,产量占塑料的80%以上。 ? 工程塑料:ABS、PC、POM、Nylon等,主要用于做壳子、 齿轮、结构件等,产量较大,用途较广。

? 功能塑料:PEK、PCO、PEI、PPS等,材料本身具有特殊的 功能和性能,主要用于一些要求特殊的场合,如卫星、电磁阀、 航天、运动器材等。

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塑胶件的加工工艺

?手板加工:加工简单,主要靠粘接,强度不好,不能做较为复杂的曲面,无 模具费,单价高,如C200的翻盖、台面、前盖等。

?吸塑:需开模、模具简单、可以做较为复杂的曲面,产品单价较低,但常需 后续加工,表面质量差。

?吹塑:需开模,只有凹模,成型性好,应力低,可以做出有复杂曲线的模型, 主要用于薄壁类零件,尺寸精度和稳定性一般,如生化仪上的试剂瓶等 ?发泡:产品内部有微孔结构,壁厚较大,强度较好,但表面质量一般,一般 后期需喷油处理。

?注塑:目前应用最广的加工工艺,产品一致性好,尺寸稳定性好,可以做复 杂的曲面,产品单价低,表面质量好,成型后可以不做后处理,但模具费较贵。 如C400的外壳,各生化仪的样本盘、试剂盘、反应杯托架等。

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主要内容

一、塑胶件简介 二、注塑模具及常用材料简介 三、常规塑胶件结构设计 四、塑胶件的二次处理 五、生化设备上的塑胶件 六、Q&A

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问题来了
1、什么是模具? 2、常用工程塑料有哪些?

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模具结构

17

模具结构

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注塑成型工艺

注塑成型流程
合模 加压流动模具填充
射胶、保压

塑胶塑化 加料松退

凝固及冷却

开模、顶出

取产品、顶针复位

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注塑成型工艺

热熔体

固化的制件
温度较低的模具

20

注塑机

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模具知识
?浇注系统 ?冷却系统

?顶出系统
?抽芯机构

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模具知识—浇注系统

主流道

澆口 分流道

成品

冷料井

分流道

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浇注系统—主流道
主流道的常见形式

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浇注系统—分流道
分流道的常见形式

常用的是圆形流道和U形流道;

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浇注系统—浇口

?

常见浇口形式
直接浇口、扇形浇口、搭接浇口、潜浇口、香蕉形浇口、点浇口、热流道;

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模具知识—冷却系统
? 模温控制 ? 水道设计

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模具知识—顶出系统
? 顶出机构 ? 顶针 ? 司筒 ? 推方 ? 斜顶

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顶出系统—顶针
顶针
? 顶针顶出是最常用的顶出方式; ? 有专门的标准件提供商,按照所需长度订购即可;

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顶出系统—司筒
司筒
? 司筒分为司筒和司筒针两部分; ? 司筒的固定方式与运动方式与顶针相同;

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顶出系统—推方
推方
用于顶出透明件或者薄壁件

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顶出系统—斜顶
斜顶
? 主要用于产品内部的侧凹及凸起,同时具有顶出功能; ? 此机构结构简单,但刚性较差,行程较小

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模具知识—抽芯机构
常见滑块 内滑块

33

常见滑块机构

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注塑件常用材料
ABS、ABS+PC、 Nylon+GF

反应杯托架 Nylon + GF C400 翻盖(ABS)

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注塑件常用材料
透明件 PMMA、 SAN、 PC、GPPS

微量杯 (PMMA)

反应杯联(GPPS)

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注塑件常用材料
结构件 POM、PA66等

齿轮(POM)

试管夹(PA66)

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注塑件常用材料
日常用品 PP 和 PVC

水桶(PP)

水管 (PVC)

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主要内容

一、塑胶件简介 二、注塑模具及常用材料简介 三、常规塑胶件结构设计 四、塑胶件的二次处理 五、生化设备上的塑胶件 六、Q&A

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问题又来了
1、什么是塑胶胶柱,它的作用是什么? 2、什么是加强筋,它的作用又是什么?

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主要设计元素
? 壁厚

? 加强筋
? 拔模斜度

? 装饰缝和美工线
? 配合扣位

? 圆角
? 螺丝柱 ? 防缩水设计

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壁厚

主壁厚根据产品的结构强度来定, 一般来说t≦5mm, B/A=3/4 为最佳

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加强筋

增加强度,防止变形 加强筋太高太多会影响脱模

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加强筋设计要点

a、加强筋根部不能太厚,容易造成缩水,一般小于主壁厚的1/2是安全 的(这一点后面防缩水设计有详细说明);

b、加强筋顶部不能太薄,小于0.8mm容易导致成形填充不足;

c、一般拔模斜度取0.1~1度,加强筋越高斜度越小;

d、根部倒R0.5圆角,以利成形走胶;

e、螺丝柱上的加强筋可以做高一点(比螺丝柱矮2~3mm),因为螺丝柱 多数都是司筒顶出的。

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拔模斜度

避免出模困难和拉伤

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拔模斜度设计要点

1、拔模斜度要比蚀纹要求的角度大,拔模斜度越小,蚀 纹纹路越浅;

2、如果是司筒顶出的螺丝柱,内径拔模斜度取0度(这一 点后面有详细说明);
3、为保证脱模,建议前模斜度比后模斜度大0.5~1度(见 下页图示)。 4、开模前,要在PRO/E里进行拔模斜度分析,防止倒扣 (即拔模反向了)。

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拔模斜度

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装饰缝和美工线

弥补变形带来的缺陷,保证零件间配合良好,装拆方便

装饰缝

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常用美工线的形式

形式1

形式2

形式3

形式4

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配合扣位

不用螺钉,节省装配时间,具有一定的压紧作用

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扣位的常见形式

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圆角

外观需要,不刮手,避免受伤 减少应力冀中,避免产品开裂

52

圆角

柱子和加强筋的根部最好都做圆角处理

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螺丝柱
塑胶螺丝柱主要包含:自攻螺柱、热压螺柱和预埋螺柱

自攻螺丝柱

热压或预埋螺丝柱

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螺丝柱
小台阶

根部做R0.5

火山口

55

螺丝柱
1、一般螺丝柱用司筒顶出,这时外径斜度推荐0.25度,内 径推荐0度。如果螺丝柱太浅可以不用司筒,在不引起缩水 的情况下内外径推荐0.25~0.5度; 2、为了表面不造成缩水,螺丝柱根部要做火山口; 3、为了方便打螺丝,要在自攻螺丝柱的顶端做一个小台阶; 4、为避免应力集中,司筒/镶针顶部要做R0.3~R0.5圆角。

56

常用螺丝柱尺寸推荐

57

常用螺丝柱尺寸推荐

58

常用螺丝柱尺寸推荐

59

常用螺丝柱尺寸推荐

60

防缩水设计
什么是缩水? 塑胶原料在模具中由于产品壁厚不同,材料冷却不同步而导致的 一种表面缺陷,影响美观 缩水产生原因

S2/S1=1.15

OK

S2/S1=1.20~1.25

NG

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防缩水设计
加强筋根部厚度不能太厚,否则会缩水

62

防缩水设计
柱子根部的火山口就是为了防止缩水。

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蚀纹和刻字
无需二次处理,获得较好的表面质量

蚀纹

未蚀纹

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主要内容

一、塑胶件简介 二、注塑模具及常用材料简介 三、常规塑胶件结构设计 四、塑胶件的二次处理 五、生化设备上的塑胶件 六、Q&A

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常用二次加工工艺
? 喷油

? 丝印
? 电镀

? 真空镀
? 电铸

? 烫金

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喷油和丝印

丝印

喷油

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电镀
? 通过电解方法得到镀层,价格便宜

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真空镀
? 在真空下,用蒸馏、溅射的方法获得镀层,价格较贵 。

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电铸
? 在一些旋钮上,要做细密的纹路,必须做电铸处理。 通过电解使金属沉积在铸模上制造或复制制品的过程 。

70

烫金
? 通过高温把金属层烫到塑胶件表面。

71

主要内容

一、塑胶件简介 二、注塑模具及常用材料简介 三、常规塑胶件结构设计 四、塑胶件的二次处理 五、生化设备上的塑胶件 六、典型塑胶件结构设计

七、Q&A

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外壳
ABS、ABS+PC 高抗冲击性,高强度高模量

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试剂盘/样本盘
ABS+20%GF 高刚度、低变形、好的尺寸稳定性

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反应杯托架

HTN 高刚性、好的尺寸稳定性、高刚度高模量、高抗蠕变性

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试管夹
好的尺寸稳定性、高弹性、高抗蠕变性

PA66

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反应杯

PMMA 透明件、高透光率、优异的化学性能 PCO 透明件、 高透光率、高抗静电性、优异的电化学性能

77

Q&A
Any question??

Thanks


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