注塑件的设计

注塑件课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握注塑件的基本概念、分类和用途；2. 了解注塑成型的基本过程、工艺参数及其对注塑件质量的影响；3. 掌握注塑件设计的基本原则和注意事项，能够分析并优化注塑件的形状和结构。

技能目标：1. 培养学生运用CAD软件进行注塑件三维建模的能力；2. 培养学生运用CAE软件对注塑件进行模流分析，预测可能出现的缺陷并提出改进措施；3. 提高学生运用所学知识解决实际注塑成型过程中问题的能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对注塑成型技术及其应用的兴趣，激发创新意识；2. 培养学生严谨、细致的学习态度，提高团队协作能力和沟通表达能力；3. 增强学生对我国制造业发展的认识，树立正确的职业观念。

课程性质：本课程为技术学科课程，结合实际生产案例，以提高学生的实践操作能力和理论联系实际的能力为目标。

学生特点：学生处于高年级阶段，具备一定的理论基础和动手能力，对新技术和新工艺具有较强的兴趣。

教学要求：结合课本内容，注重理论与实践相结合，充分调动学生的主观能动性，培养具备实际操作能力和创新精神的人才。

通过分解课程目标为具体的学习成果，为后续的教学设计和评估提供依据。

二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 注塑件基本概念：介绍注塑件的定义、分类、用途及其在工业生产中的应用；2. 注塑成型过程：讲解注塑成型原理、工艺流程、主要设备以及影响注塑件质量的工艺参数；3. 注塑件设计原则：阐述注塑件设计的基本原则、注意事项，分析注塑件形状、结构对成型质量的影响；4. 注塑件CAD建模：教授运用CAD软件进行注塑件三维建模的方法和技巧；5. 注塑件模流分析：介绍CAE软件在注塑件模流分析中的应用，指导学生分析预测注塑件可能出现的缺陷并提出改进措施；6. 注塑件优化与改进：结合实际案例，分析注塑件成型过程中出现的问题，教授优化与改进的方法；7. 实践操作：组织学生进行注塑件设计、建模、模流分析及优化等实践操作，提高学生的动手能力。

注塑件模具设计应注意的几大要点模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域，在欧美等工业发达国家被称为“点铁成金”的“磁力工业”。

美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”；德国则认为它是所有工业中的“关键工业”；日本模具协会也认为“模具是促进社会繁荣富裕的动力”，同时也是“整个工业发展的秘密”，是“进入富裕社会的原动力”。

一、开模方向和分型线每个注塑产品在开始设计时首先要确定其开模方向和分型线，以保证尽可能减少抽芯滑块机构和消除分型线对外观的影响。

1、开模方向确定后，产品的加强筋、卡扣、凸起等结构尽可能设计成与开模方向一致，以避免抽芯减少拼缝线，延长模具寿命。

2、开模方向确定后，可选择适当的分型线，避免开模方向存在倒扣，以改善外观及性能。

二、脱模斜度1、适当的脱模斜度可避免产品拉毛(拉花)。

光滑表面的脱模斜度应≥0.5度，细皮纹(砂面)表面大于1度，粗皮纹表面大于1.5度。

2、适当的脱模斜度可避免产品顶伤，如顶白、顶变形、顶破。

3、深腔结构产品设计时外表面斜度尽量要求大于内表面斜度，以保证注塑时模具型芯不偏位，得到均匀的产品壁厚，并保证产品开口部位的材料强度。

三、产品壁厚1、各种塑料均有一定的壁厚范围，一般0.5～4mm，当壁厚超过4mm时，将引起冷却时间过长，产生缩印等问题，应考虑改变产品结构。

2、壁厚不均会引起表面缩水。

3、壁厚不均会引起气孔和熔接痕。

四、加强筋1、加强筋的合理应用，可增加产品刚性，减少变形。

2、加强筋的厚度必须≤(0.5～0.7)T产品壁厚，否则引起表面缩水。

3、加强筋的单面斜度应大于1.5°，以避免顶伤。

五、圆角1、圆角太小可能引起产品应力集中，导致产品开裂。

2、圆角太小可能引起模具型腔应力集中，导致型腔开裂。

3、设置合理的圆角，还可以改善模具的加工工艺，如型腔可直接用R刀铣加工，而避免低效率的电加工。

4、不同的圆角可能会引起分型线的移动，应结合实际情况选择不同的圆角或清角。

注塑件壁厚设计安规要求
注塑件壁厚设计的安规要求主要有以下几点：
1. 壁厚均匀性：在注塑件壁厚设计中，不同部位的壁厚应保持一定的均匀性，避免出现过薄或过厚的局部，以确保注塑件的强度和稳定性。

2. 壁厚与尺寸比例：注塑件的壁厚与尺寸比例应在合理的范围内，避免壁厚过大导致成型困难，或壁厚过小导致注塑件易变形或破裂。

3. 壁厚与注塑材料性能匹配：在注塑件壁厚设计中，需要考虑所选用的注塑材料的性能，确保壁厚能满足注塑材料的流动性要求，避免出现熔融不良或气泡等缺陷。

4. 壁厚与表面质量要求：注塑件的壁厚设计应与所需表面质量要求相匹配，避免因壁厚不当而导致表面光滑度不佳或表面缺陷的出现。

5. 壁厚与结构强度要求：注塑件壁厚设计应满足所需的结构强度要求，以确保注塑件在使用过程中能承受所需的载荷和力量，避免发生断裂或塌陷等安全隐患。

总体来说，注塑件壁厚设计的安规要求是为了保证注塑件的成型质量、性能稳定性和使用安全性，需要综合考虑材料性能、表面质量、结构强度等因素。

注塑件设计原则1基本壁厚合适的壁厚设计非常重要，合理的壁厚可以保证零件的强度、刚度及注塑时有良好的流动状态、充填和冷却效果，防止零件收缩、翘曲变形等。

壁厚的大小取决于产品的外形尺寸、需要承受的外力、是否为受力结构、模具和注塑可行性等。

1.1基本壁厚推荐值零件的基本壁厚应根据其外形尺寸、造型复杂度、强度需求，同时结合无缩水、受力支撑、减小变形等因素综合选择，基本壁厚推荐值如下表：1.2壁厚均匀同一零件的基本壁厚尽可能均匀, 尤其是同一大面的壁厚，否则会因硬化或冷却速度不同引起收缩力不一致, 导致塑件内部产生内应力，零件翘曲变形、缩孔、裂纹等缺陷。

若厚胶与薄胶过渡是无可避免的，应设计为渐变过渡，且过渡尺寸与减胶厚度应大于3:1的比例。

一些避免壁厚不均的结构设计思路壁厚渐变过渡示意壁厚均匀在转角的地方也同样需要，设计参考如下。

2筋位在结构设计中，为了增加零件强度、减少壁厚，设计筋位必不可少，合理的设计筋位将有效起到强度增加、表面无缩痕的作用。

2.1尺寸要求筋位的壁厚应该满足以下要求：壁厚比：T1/T*100%2.2布置要求为避免零件表面缩水，筋位一般不采用下图左的十字交错设计，建议修改为下图右的两种形式，既能保证零件的强度和刚度，又不致使零件表面缩水。

对于密集布置的筋位，其间距a≥2T为宜。

3BOSS柱BOSS柱的壁厚也需要符合筋位的设计规则，BOSS柱高度建议L≤5b。

BOSS柱如果是自攻螺钉柱，或者需要增加强度，需在四周加三条或四条加强筋，如果BOSS柱靠近附近的结构，需保证BOSS柱与周边结构间距a≥2T，如果远离其他结构，加强筋做成三角斜坡。

如果BOSS柱的壁厚比不能满足筋位的壁厚比要求，可以在根部设计火山口结构。

火山口设计尺寸参考如下，其中2R＜T不易缩水，但是PP材料加火山口无效。

4圆角在结构设计过程中，为了避免应力集中，提高塑件强度，改善塑件的流动情况及便于脱模，在注塑件的各面或内部连接处应采用圆弧过度。

注塑件设计需要注意的问题注塑件设计需要注意的问题包括以下几个方面：1.考虑塑料的收缩率：塑料在注塑过程中会收缩，设计时应根据塑料的类型和收缩率进行调整，以使最终产品满足尺寸要求。

2.确保壁厚均匀：注塑件的壁厚必须均匀，以避免在冷却过程中出现不均匀的收缩，影响产品的质量和外观。

3.考虑拔模角度：注塑件的外表面应符合光顺要求，同时为了方便脱模，需要设置拔模角度。

4.避免尖锐的角位：尖锐的角位会导致应力集中，使产品易损坏。

在可能的情况下，应将角位设计为圆角或斜角。

5.确保合理的进胶位置：进胶位置不合理可能导致产品翘曲或产生气泡。

因此，应根据产品的大小和形状选择合适的进胶位置。

6.考虑模具的冷却效果：模具的冷却效果对注塑件的质量和生产效率有重要影响，设计时应考虑冷却液的流动和分布。

7.避免使用过大的加强筋：加强筋可以增加注塑件的强度，但过大的加强筋可能导致产品产生收缩或翘曲。

加强筋的厚度不应超过部件壁厚的1/2，否则可能导致加强筋的作用变弱，并可能引起注塑制品变形或破裂。

相对应的，壁厚过薄也会导致注塑制品强度不足，影响其使用寿命。

8.考虑材料特性：不同的塑料有不同的特性和加工条件，设计时应充分考虑材料的收缩率、热膨胀系数、流动性等特性。

9.考虑脱模问题：设计时应考虑如何将注塑件从模具中脱出，特别是对于大型或复杂的产品，需要考虑脱模的导向和支撑。

一般来说，脱模角度在0.5°～3°内变化。

塑件尺寸大、精度高，脱模角度应该小一点。

为了防止塑件出模刮伤以及顺利出模，脱模角度应当大一点，一般为3°。

塑胶材质收缩率大，脱模角度也应该大一点，例如2°～3°。

制件上的凸起或加强筋单边应有4°～5°的斜度；制件沿脱模方向有几个孔或呈矩形格子状而使脱模阻力加大时，宜用4°～5°的斜度；侧壁带有皮革花纹时应有4°～6°的脱模斜度。

注塑件设计要点1 、开模方向和分型线每个注塑产品在开始设计时首先要确定其开模方向和分型线，以保证尽可能减少抽芯机构和消除分型线对外观的影响。

开模方向确定后，产品的加强筋、卡扣、凸起等结构尽可能设计成与开模方向一致，以避免抽芯减少拼缝线，延长模具寿命。

例如：保险杠的开模方向一般为车身坐标χ方向，如果开模方向设计成与χ轴不一致，则必须在产品图中注明其夹角。

开模方向确定后，可选择适当的分型线，以改善外观及性能。

2 、脱模斜度适当的脱模斜度可避免产品拉毛。

光滑表面的脱模斜度应大于0.5度，细皮纹表面大于1度，粗皮纹表面大于1.5度。

适当的脱模斜度可避免产品顶伤。

深腔结构产品设计时外表面斜度要求小于内表面斜度，以保证注塑时模具型芯不偏位，得到均匀的产品壁厚，并保证产品开口部位的材料密度强度。

3 、产品壁厚各种塑料均有一定的壁厚范围，一般0.5～4mm，当壁厚超过4mm时，将引起冷却时间过长，产生缩印等问题，应考虑改变产品结构。

壁厚不均会引起表面缩印。

壁厚不均会引起气孔和熔接痕。

4 、加强筋加强筋的合理应用，可增加产品刚性，减少变形。

加强筋的厚度必须小于产品壁厚的1/3，否则引起表面缩印。

加强筋的单面斜度应大于1.5°，以避免顶伤。

5、圆角圆角太小可能引起产品应力集中，导致产品开裂。

圆角太小可能引起模具型腔应力集中，导致型腔开裂。

设置合理的圆角，还可以改善模具的加工工艺，如型腔可直接用R刀铣加工，而避免低效率的电加工。

不同的圆角可能会引起分型线的移动，应结合实际情况选择不同的圆角或清角。

6 、孔孔的形状应尽量简单，一般取圆形。

孔的轴向和开模方向一致，可以避免抽芯。

当孔的长径比大于2时，应设置脱模斜度。

此时孔的直径应按小径尺寸（最大实体尺寸）计算。

盲孔的长径比一般不超过4。

孔与产品边缘的距离一般大于孔径尺寸。

7 、注塑模的抽芯机构及避免当塑件按开模方向不能顺利脱模时，应设计抽芯机构。

抽芯机构能成型复杂产品结构，但易引起产品拼缝线，缩印等缺陷，并增加模具成本缩短模具寿命。

注塑件壁厚设计准则一、壁厚均匀注塑件的壁厚应设计得尽可能均匀，以减少材料的不必要浪费和成型周期的延长。

在设计中，应考虑到不同部位对强度的要求，以及模具冷却对壁厚的影响。

二、避免锐角在壁厚的转折处，应避免设计成锐角，因为锐角可能会导致模具制作难度增大，同时锐角部分也容易产生应力集中，降低注塑件的使用寿命。

三、考虑材料流动性在设计注塑件的壁厚时，应充分考虑材料的流动性。

较厚的壁厚需要更高的注射压力才能填满模具，而过薄的壁厚可能会使材料流动困难，导致成型不良。

因此，应根据材料的流动性进行合理的壁厚设计。

四、热传导性壁厚的厚度也会影响到模具的冷却时间。

较厚的壁厚需要更长的冷却时间，而过薄的壁厚则会导致冷却过快，影响注塑件的质量。

因此，在设计壁厚时，应考虑到材料的热传导性和冷却时间的需求。

五、强度要求在满足使用要求的前提下，应尽可能减小壁厚，以提高注塑件的强度。

在设计中，应考虑到注塑件的不同部位对强度的要求，并据此进行合理的壁厚设计。

六、脱模斜度在壁厚的转折处，应设置适当的脱模斜度，以便于脱模。

脱模斜度的大小应根据模具的具体情况和注塑件的要求进行设计。

七、模具冷却在设计壁厚时，应考虑到模具冷却对壁厚的影响。

较厚的壁厚需要更长的冷却时间，而过薄的壁厚则会导致冷却过快。

因此，在设计中应充分考虑模具的冷却效率和冷却液的流动情况。

八、加工方式注塑件的壁厚也会影响到其加工方式。

较厚的壁厚可能需要采用更复杂的加工工艺或多次加工才能完成，而过薄的壁厚则可能导致加工困难或无法加工。

因此，在设计壁厚时，还应考虑到加工方式和加工成本的需求。

结构设计（第三节）5、脱模斜度（Draft Angle）5.1、基本设计守则产品的拔模角度大小具体依照拔模面的高度及模具加工来决定：①、拔模面的高度在2mm以下基本不用拔模，如需要拔模，拔模角度在2~3度之间；高度在2~10mm以内，拔模角度采用1~1.5度，高度在10mm以上拔模角度在0.3~0.5度；②、模具加工：如模具加工量太小则无法达到设计的拔模角度，就需要修正过来。

由表中可以看出，塑料硬脆、刚性大的，出模角要求大。

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4 脱模斜度的选择序号影响脱模斜度的主要方面1 塑胶材料的影响PE，PP可强制脱模，强制脱模量一般不超过型芯的最大截面积5%。

2 饰纹的影响一般情况下，脱模角比蚀纹板许可大0.5度。

3 工件透明预防的影响透明的工件一般取3度。

4 一般情况取值一般情况下取0.5～1.5度。

5.2出模角确定要点(1) 制品精度要求越高，出模角应越小。

(2) 尺寸大的制品，应采用较小的出模角。

(3) 制品形状复杂不易脱模的，应选用较大的斜度。

(4) 制品收缩率大，斜度也应加大。

(5) 增强塑料宜选大斜度，含有自润滑剂的塑料可用小斜度。

(6) 制品壁厚大，斜度也应大。

⑺当表面采用不同的咬花规格时，其拔模斜度不一样。

具备以下条件的型芯，可采用较小的出模角：(1) 顶出时制品刚度足够。

(2) 制品与模具钢材表面的摩擦系数较低。

(3) 型芯表面的粗糙度值小，抛光方向又与制品的脱模方向—致。

(4) 制品收缩量小，滑动摩擦力小。

6、加强筋6.1、加强筋的作用(1) 在不加大制品壁厚的条件下，增强制品的强度和刚性，以节约塑料用量，减轻重量，降低成本。

(2) 可克服制品壁厚差带来的应力不均所造成的制品歪扭变形。

(3) 便于塑料熔体的流动，在塑料制品本体某些壁部过薄处为熔体的充满提供通道。

注塑件设计应注意的一些问题1．注塑件外表面应符合光顺要求：高可见区，A级曲面，局部相切连续。

少可见区，B级曲面，相切连续。

不可见区，C级曲面，位置连续。

2．注塑件边缘要光顺，与其他件间隙要均匀。

3．表面做皮纹件拔模角大于5°。

结构强度可靠，安装稳定牢固。

对表面质量有较高要求的内装饰件，表面不允许有瑕疵。

对目前大多采用注塑、模压成型工艺成型的内装饰件来说，要考虑内装饰件外表面应在脱模方向上完全没有“负面”，保证在模具设计上，模具分型线不会分到门内装饰板表面上，从而保证门内装饰板外表面的表面质量。

注塑件确定拔模方向还应考虑注塑件是否有可以避免的负角以降低成本。

内装饰件成型后表面也不允许有瑕疵、缩痕，因此设计时应保征壁厚均匀，加强筋分布合理，加强筋厚度应小于1/2，最大不得大于1/1.6。

4．注塑件骨架料厚一般为2.5-3 mm ，5．一般来说，小零件用卡扣、卡脚连接，大零件或受力零件增加螺钉连接并增加必要加强结构。

用卡扣连接应考虑卡扣轴向回弹量0.5 mm，侧面压入压缩量0.75 mm，卡扣常用过孔φ8（φ6.5）卡扣压入端大径φ9.5（φ8）。

括号内尺寸为推荐使用的变型补偿卡扣。

所设计的零件与周边的零件在应该接触的地方零碰零，应非接触的地方留足足够的空间；设计支承面时应考虑当塑件需由一个较大的面作为支承面时，若由整个大面来作为支承面，则在制造过程中是不易满足要求。

6．孔径形状及位置尺寸要圆整，孔径符合标准化，系列化。

7．制造工艺检查：外观注塑件壁厚要均匀；内装饰件属大型薄壁注塑件的，要求所用材料有较好地流动性，同时具备较高的制件精度和耐紫外线稳定性，一般采用改性聚丙烯。

在塑件结构设计中，要避免用锐角和直角过渡，因为尖角处应力集中，易产生裂纹，影响工件强度；为避免应力集中，应采用圆弧过渡，这对于模具制造、使用寿命是很有利的。

一般塑件各连接处应有0.5-1mm的圆角，而拐角处以大的圆角过渡，以减少应力，并保证与壁厚基本一致。

注塑件加强筋、圆角等设计规范1.2 注塑件设计的一般原则:a.充分考虑塑料件的成型工艺性,如流动性:b.塑料件的形状在保证使用要求的前提下,应有利于充模,排气,补缩,同时能适应高效冷却硬化;c.塑料设计应考虑成型模具的总体结构,特别是抽芯与脱出制品的复杂程度,同时应充分考虑到模具零件的形状及制造工艺,以便使制品具有较好的经济性;d.塑料件设计主要内容是零件的形状、尺寸、壁厚、孔、圆角、加强筋、螺纹、嵌件、表面粗糙度的设计。

1.2.1壁厚塑料件壁厚设计与零件尺寸大小、几何形状和塑料性质有关。

塑料件的壁厚决定于塑料件的使用要求，即强度、结构、尺寸稳定性以及装配等各项要求，壁厚应尽可能均匀，避免太薄，否则会引起零件变形，产品壁厚一般2～4mm。

小制品可取偏小值，大制品应取偏大值。

1.2.1.1t ：t1≤1.51.2.1.21.2.2为了避免应力集中，提高强度和便于脱模，零件的各面连接处应设计过渡圆角。

零件结构无特殊要求时，在两面折弯处应有圆角过渡，一般半径不小于０.5～1mm，Ｒ≥ｔ。

1.2.2.1内外圆角半径零件内外表面的拐角处设计圆角时,应保证零件壁厚均匀一致，图中以R为内圆角半径,Ｒ1为外圆角半径，ｔ为零件的壁厚.1.2.3加强筋为了确保零件的强度和刚度，而又不使零件的壁厚过大，避免零件变形，可在零件的适当部位设置加强筋。

～3)a ～1)a ～0.25)a θ=2°～ 4°当a ≤2mm 时，可选择a=b 。

1.2.3.1筋的高度与圆角半径.1.2.3.2达到平直要求。

1.2.4a 不应小于孔径，并不小于零件壁厚t 的0.25倍。

孔口间的距离b 不宜小于孔径0.75倍，并不小于3mm 。

1.2.4.1 h 、h 与c 之比不能超过3， 如图其尺寸可参考表4.2-21.2.4.2 孔深h ≤2d 情况下的最小直径1.2.5螺纹内螺纹直径不能小于2mm,外螺纹直径不能小于4mm.螺距不小与0.5mm.螺纹的拧合长度一般不大于螺纹直径的1.5倍,为了防止塑料螺纹的第一扣牙崩裂,并保证拧入,必须在螺纹的始端和末端留有0.2～0.8mm 的圆柱形.并注意:塑料件螺纹不能有退刀槽,否则无法脱模。

注塑产品设计是一门应用广泛的技术，涉及到材料科学、机械工程、工艺学等多个领域，是制造业中至关重要的一环。

在注塑产品设计中，需要考虑材料的选择、结构的优化、模具的设计等多方面因素，以保证产品质量和生产效率。

下面将介绍注塑产品设计的基本常识。

一、材料的选择材料是注塑产品设计的基础，不同的材料有不同的物理性能和化学性质，对于产品的性能和外观都有很大的影响。

比如，汽车零部件通常采用高强度、高温耐受、抗腐蚀等性能优异的工程塑料，而日用品则通常采用透明、耐热、环保等特性的材料。

因此，在注塑产品设计时，需要根据产品的具体要求选择合适的材料。

二、结构的优化结构的优化是注塑产品设计中最为关键的环节之一。

通过对产品的结构进行合理的设计和优化，可以提高产品的强度、降低成本、减少产品的重量等。

同时，还可以增加产品的美观性和用户体验。

例如，手机壳的设计需要考虑到外形美观、手感舒适和保护性能等因素，而电视机外壳的设计则需要考虑到重量、强度和散热等因素。

因此，在注塑产品设计时，需要充分考虑产品的使用环境和功能需求，以确保产品的整体性能满足用户的需求。

三、模具的设计模具是注塑产品设计中不可或缺的一部分。

模具的设计直接影响着产品的质量和生产效率。

在模具设计中，需要考虑到产品的结构、材料、尺寸、表面处理等多方面因素。

例如，对于精密注塑件，需要采用高精度、高强度的模具，以保证产品的尺寸和表面质量；而对于大型注塑件，需要采用分模组合、多工位一次成型等模具设计方式，以提高生产效率和降低生产成本。

因此，在注塑产品设计中，需要充分了解模具设计的原理和技术要点，以保证产品的生产质量和效率。

四、其他要素除了以上三个方面，注塑产品设计还需要考虑到其他一些要素，如注塑工艺、表面处理、装配等。

在注塑工艺中，需要选择合适的工艺参数，如注塑温度、压力、速度等，以确保产品的成型质量。

在表面处理中，需要选择合适的处理方式，如喷涂、电镀、烤漆等，以提高产品的外观质量和耐久性。