2.1.10 文字、标记符号及表面装饰花纹
  塑件的凸起或凹人的标记,如图72所示,其成型的模具是有一定差别的。图72(a)为阳文,其模具为阴形,便于制造,但标记本身易磨损;图72(b)为阴文,其模具应为向外凸起的阳文,不易制造,标记的本身却难以损坏。较为理想的方式是:将凸起的标记刻制成镶块,嵌入模具,成型出如图72(c)的结构形状。这样既能避免模具制造困难,又使标记不容易磨损。文字、符号的尺寸参数见表14。
图72 塑件上标记和符号的设计
 
表14 文字、符号的尺寸参数
凸字高度 小字:0.2~0.4 mm
大字:0.4~0.8 mm
凹字深度:0.4 mm
线条宽度 0.8 mm 线条间距:0.4 mm
脱模斜度 >10° 边框高度:字高+0.3 mm
 
  透明塑件上有凹入的文字时,塑料熔体流经模具上相应的凸出文字后会产生影响塑件外观的熔接痕,如图73所示。消除措施是控制文字的深度,即字深:塑件壁厚=l:3。
图73 凹字形成的熔接痕
  为了提高塑件表面质量,增加塑件外形美观,常对塑件表面加以装饰。例如,在轿车内的装饰面板表面上做出凹槽纹、皮革纹、桔皮纹、木纹等装饰花纹,可遮掩成型过程中在塑件表面上形成的疵点、波纹等缺陷;在手柄、旋钮等塑件表面设置花纹,便于使用中增大摩擦力。
  花纹不得影响塑件脱模,如图74所示。图74(a)为菱形花纹,会影响塑件脱模;图74(b)为穿通式花纹,去除毛边费事;图74(c)为最常用的花纹形式。
图74 塑件上的花纹
  花纹的纹路应顺着脱模方向,并且沿脱模方向应有斜度。条纹高度不小于0.3~0.5 mm,高度不超过其宽度。花纹不得太细,否则难于加工。
2.1.11 飞边
  塑件的形状决定模具的分型面,而飞边即指在分型面上及模具内活动成型零件的间隙中溢出的多余塑料。此飞边的存在除直接影响塑件的尺寸精度外,当去除飞边后也难免使塑件表面质量有所降低,故飞边位置的选择也就显得很重要。通常,既应考虑飞边易于去除。又要考虑飞边位置勿露于塑件表面,以避免飞边痕迹损坏塑件外观质量。
  注塑成型时,一般塑件上产生较小的飞边。
2.1.12 举例比较
  上面简单介绍了塑件结构设计的基本知识。设计模具时,要根据塑件使用要求,进行具体分析运用。表15所示为某些塑件工艺性能比较示例。
表15 塑件工艺性能比较示例

2.2 塑件的尺寸精度
  塑件尺寸的大小受到塑料材料流动性好坏的制约。塑件尺寸越大,要求材料的流动性越好。流动性差的材料在模具型腔未充满前就已经固化或熔接不牢,导致制件缺陷和强度下降。
  由于材料和加工方法的差异,塑料制件的尺寸精度与金属制件有一定的区别。因此,选择塑件的尺寸精度时,不能盲目套用金属件的精度等级表和公差表。
2.2.1 尺寸精度的组成及影响因素
  塑件尺寸误差构成为
                δ=δs+δz+δc+δa                              (1)
式中:
  δ——塑件总的成型误差;
  δs——塑料收缩率波动所引起的制件误差;
  δz——模具成型零件制造精度所引起的制件误差;
  δe——模具磨损后所引起的制件误差;
  δa——模具安装、配合间隙所引起的制件误差。
  一般有:
                  (2)
  影响塑件尺寸精度的因素是比较复杂的,归纳起来有以下三个方面。
2.1.1.1 模具
  模具各部分的制造精度是影响制件尺寸精度最重要的因素。此外,长期使用后的模具往往由于成型压力(如注射压力、锁模压力等)等原因而产生变形或松动,也是造成塑件误差的原因之一。
  模具的结构也会影响塑件的尺寸精度。塑件上一些尺寸可以由模具尺寸直接控制,不受模具活动部分影响,如注塑制件的横向尺寸等;而另一些尺寸不能由模具尺寸直接决定,要受到模具活动部分的影响,如位于开模方向横跨模具分型面的尺寸、侧孔尺寸等。
2.1.1.2 塑料材料
  不同的塑料材料有其固有的标准收缩率,收缩率小的材料(如聚碳酸酯),产品的尺寸误差就很小,容易保证尺寸精度。同一种材料,生产批号不同,收缩率也会出现误差,影响产品的尺寸精度。
2.1.1.3 成型工艺
  成型工艺条件(如温度、压力、时间、速度等)的变化直接造成材料的收缩,最终影响塑件尺寸精度。
  鉴于以上的原因,应该合理地确定塑件的尺寸精度,尽可能选用较低的精度等级。区别对待塑件上不同部位的尺寸,对于塑件图上无公差要求的自由尺寸,建议采用标准中的7级精度等级。
  模具的加工表面质量是影响塑件表面质量的主要因素。一般模具的成型表面质量比塑件的表面质量高l~2个等级,透明塑件要求型芯和型腔的加工表面质量相同。但是,成型工艺条件有时也会对塑件表面质量产生影响,例如,成型树脂的温度太低,可能使塑料熔体流动时产生振纹和流动纹,最终导致塑件表面出现疵斑。因此,在实际操作时,也可通过调整树脂的温度和模具温度来提高塑件表面质量。
2.2.2 塑件的尺寸公差
  塑件的尺寸精度是决定塑件制造质量的首要标准。然而,在满足塑件的使用要求的前提下,设计时总是尽量将其尺寸精度放得低一些,以便降低模具的加工难度和制造成本。塑件尺寸公差如表16所示。该标准规定了8个精度等级,其中l和2两级属于精度技术级,只在特殊要求下使用。每种塑件可选用其中3个等级,即高精度、一般精度和低精度。
  表16中只列出公差值,而具体的上、下偏差可根据塑件的配合性质进行分配。对于受模具活动部分影响甚大的尺寸,如注塑件的高度尺寸,受水平分型面溢边厚薄影响,其公差值取表中值再加上附加值。2级精度的附加值为0.05 mm,3~5级精度的附加值为0.1 mm,6~8级精度的附加值为0.2 mm。
表16 料件尺寸公差               mm
公称尺寸 精度等级
l 2 3 4 5 6 7 8
公差数值
≤3 0.04 0.06 0.08 0.l2 0.l6 0.24 0.32 0.48
>3~6 0.05 0.07 0.08 0.14 0.l8 0.28 0.36 0.56
>6~l0 0.06 0.08 0.l0 0.16 0.20 0.32 0.40 0.64
>10~14 0.07 0.09 0.l2 0.l8 0.22 0.36 0.44 0.72
>14~18 0.08 0.l0 0.l2 0.20 0.26 0.40 0.48 0.80
>l8~24 0.09 0.11 0.l4 0.22 0.28 0.44 0.56 0.88
>24~30 0.10 0.l2 0.l6 0.24 0.32 0.48 0.64 0.96
>30~40 0.11 0.l3 0.l8 0.26 0.36 0.52 0.72 l.0
>40~50 0.12 0.14 0.20 0.28 0.40 0.56 0.80 1.2
>50~65 0.13 0.l6 0.22 0.32 0.46 0.64 0.92 l.4
>65~80 0.14 0.19 0.26 0.38 0.52 0.76 l.0 1.6
>80~100 0.16 0.22 0.30 0.44 0.60 0.88 1.2 1.8
>100~120 0.18 0.25 0.34 0.50 0.68 l.0 l.4 2.0
>120~140   0.28 0.38 0.56 0.76 l.l l.5 2.2
>140~160   0.3l 0.42 0.62 0.84 1.2 1.7 2.4
>160~l80   0.34 0.46 0.68 0.92 1.4 1.8 2.7
>180~200   0.37 0.50 0.74 l.0 1.5 2.0 3.0
>200~225   0.4l 0.56 0.82 1.l l.6 2.2 3.3
>225~250   0.45 0.62 0.90 l.2 1.8 2.4 3.6
>250~280   0.50 0.68 1.0 l.3 2.0 2.6 4.0
>280~315   0.55 0.74 1.1 1.4 2.2 2.8 4.4
>315~355   0.60 0.82 1.2 1.6 2.4 3.2 4.8
>355~400   0.65 0.90 1.3 1.8 2.6 3.6 5.2
>400~450   0.70 1.0 1.4 2.0 2.8 4.0 5.6
>450~500   0.80 l.1 l.6 2.2 3.2 4.4 6.4
注:l.表中公差数值用于基准孔取正(+)号,用于基准轴取负(-)号。表中公差数值用于非配合孔取正(+)号,用于非配合轴取负(-)号,用于非配合长度取正负(±)号。
      2.表中规定的数值以塑件成型后或经必要的处理后,在相对湿度为65%,温度为20℃环境放量24 h后,以塑件和量具温度为20℃时进行测量为准。
 
  此外,对于塑件图上无公差要求的自由尺寸,建议采用标准中的8级精度。
  由于塑料收缩偏差的存在,提高塑件公差,必然使塑件的废品率增加,成本提高。一般较小尺寸易达到高精度。
  目前,国际上尚无统一的塑料制件尺寸公差标准,但各国有自行制定的公差标准,如德国的标准为DINl6901,瑞士的标准为VSM770l2。表17和表18所示为我国颁布的SJ/T10628—l995公差标准,可作为选用塑件精度等级和公差的主要依据。
表17 不受模具活动部分影响的尺寸公差          mm
基本尺寸 精度等级
l 2 3 4 5 6 7
>0~3 0.07 0.10 0.13 0.l6 0.22 0.28 0.38
>3~6 0.08 0.12 0.l5 0.20 0.26 0.34 0.48
>6~l3 0.10 0.l4 0.l8 0.23 0.30 0.40 0.58
>l3~14 0.l1 0.l6 0.20 0.27 0.34 0.48 0.68
>14~18 0.l2 0.18 0.22 0.31 0.38 0.54 0.78
>18~24 0.13 0.22 0.24 0.34 0.42 0.60 0.88
>24~30 0.14 0.24 0.26 0.38 0.48 0.72 l.08
>30~40 0.16 0.25 0.30 0.42 0.56 0.80 1.014
>40~50 0.l8 0.26 0.34 0.48 0.64 0.94 l.32
>50~65 0.20 0.30 0.36 0.54 0.74 1.l0 1.54
>65~80 0.23 0.34 0.44 0.62 0.86 1.28 1.80
>80~100 0.26 0.36 0.50 0.72 1.00 1.48 2.l0
>100~120 0.29 0.42 0.58 0.82 l.16 1.72 2.40
>120~l40 0.32 0.46 0.64 0.92 1.30 l.96 2.80
>140~160 0.36 0.50 0.72 1.04 l.46 2.20 3.10
>160~180 0.40 0.54 0.78 1.14 l.60 2.40 3.40
>180~200 0.44 0.60 0.84 1.24 1.80 2.60 3.70
>200~220 0.48 0.66 0.92 1.36 2.00 2.94 4.10
>220~250 0.52 0.72 l.00 1.48 2.10 3.20 4.50
>250~280 0.56 0.78 1.10 1.60 2.30 3.50 4.90
>280~315 0.60 0.84 1.20 1.80 2.60 3.80 5.40
>315~355 0.66 0.92 1.30 2.00 2.80 4.30 6.00
>355~400 0.72 1.00 1.44 2.20 3.10 4.76 6.70
>400~450 0.78 1.13 1.60 2.40 3.50 5.30 7.40
>400~450 0.86 1.20 1.74 2.60 3.90 5.80 8.20
 
表18 受模具活动部分影响的尺寸公差                  mm
基本尺寸 精度等级
1 2 3 4 5 6 7
>0~3 0.l4 0.20 0.33 0.36 0.42 0.40 0.58
>3~6 0.l6 0.22 0.35 0.40 0.46 0.54 0.68
>6~10 0.20 0.24 0.38 0.43 0.50 0.60 0.78
>10~l4 0.21 0.26 0.40 0.47 0.54 0.68 0.88
>14~18 0.22 0.28 0.42 0.44 0.58 0.74 0.98
>18~24 0.23 0.30 0.44 0.50 0.62 0.80 l.08
>24~30 0.24 0.32 0.46 0.58 0.68 0.90 l.20
>30~40 0.26 0.34 0.50 0.62 0.76 l.00 l.34
>40~50 0.28 0.36 0.54 0.68 0.84 1.14 l.52
>50~65 0.30 0.40 0.58 0.74 0.94 1.30 l.74
>65~80 0.33 0.44 0.64 0.82 1.06 1.48 2.00
>80~l00 0.36 0.48 0.70 0.92 1.20 l.68 2.30
>100~l20 0.39 0.52 0.78 1.02 1.36 l.92 2.60
>l20~140 0.42 0.56 0.84 1.12 1.50 2.l6 3.00
>140~160 0.46 0.60 0.92 1.34 1.66 2.40 3.30
>l60~l80 0.50 0.64 0.98 l.34 1.80 2.60 3.60
>180~200 0.54 0.70 1.04 l.44 2.00 2.80 3.90
>200~225 0.58 0.76 1.12 1.56 2.20 3.14 4.30
>225~250 0.62 0.82 l.20 l.68 2.30 3.40 4.70
>250~280 0.66 0.88 l.30 1.80 2.50 3.70 5.10
>280~315 0.70 0.94 1.40 2.20 2.80 4.00 5.60
>315~355 0.76 1.02 l.50 2.80 3.00 4.50 6.20
>355~400 0.82 1.10 1.64 2.40 3.30 4.90 6.90
>400~450 0.88 1.20 1.80 2.60 3.70 5.50 7.60
>450~500 0.96 1.30 1.94 2.80 4.10 6.00 8.40
 
  精密塑件公差数值,有资料建议应是基本尺寸的0.1%~0.5%。这大致与表17所列l级精度相当。表19列出了相美资料提供的精密塑件公差。
表19 精密塑件公差      mm
基本尺寸 聚碳酸酯、ABS等   聚酰胺、聚缩醛
最小限度 实用限度   最小限度 实用限度
<0.5 0.003 0.008   0.005 0.01
0.5~l.3 0.005 0.0l   0.008 0.025
l.3~2.5 0.008 0.02   0.012 0.04
2.5~7.5 0.01 0.03   0.02 0.06
7.5~l2.5 0.0l5 0.04   0.03 0.06
12.5~25.0 0.022 0.06   0.04 0.l0
25.0~50.0 0.03 0.08   0.05 0.l5
50.0~75.0 0.04 0.10   0.06 0.20
75.0~100.0 0.05 0.15   0.08 0.25
2.1.3 精度等级的选用
  对塑件的精度要求,要具体分析,根据装配情况来确定尺寸公差。一般配合部分尺寸精度高于非配合部分尺寸精度。产品质量第一,但不是所有零件或塑件上所有都位的尺寸精度越高越好。对于塑件,当材料和工艺条件一定的情况下,很大程度上取决于模具的制造公差。而精度越高,模具制造工序就越多。加工时间愈长,从而模具的制造成本增高。表20是通常选用精度等级的参考值。
 
表20  精度等级的选用
类别 塑料品种 建议采用的精度等级
高精度 一般精度 低精度
1 聚苯乙烯
苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚体(ABS)
聚甲基丙烯酸甲酯
聚碳酸醋
聚砜
聚苯醚
酚醛塑料
氨基塑料
30%玻璃纤维增强塑料
3 4 5
2 聚酰胺6、66、610、9、10、10
氯化聚醚
聚氯乙烯(硬)
4 5 6
3 聚甲醛
聚丙烯
聚乙烯(高密度)
5 6 7
4 聚氯乙烯(软)
聚乙烯(低密度)
6 7 8
注:l. 其他材料可按加工尺寸稳定性,参照上表选择精度等级。 
    2. 1、2级精度为精密技术级,只有在特殊条件下采用。
    3. 选用精度等级时,应考虑脱模斜度对尺寸公差的影响。 
 
2.3  塑件的表面质量
  表面质量是一个相当大的概念, 包括微观的几何形状和表面层的物理-力学性质两方面技术指标,而不是单纯的表面粗糙度问题。塑件表面层的相变、残余应力都属于物理-力学性质范畴的指标。 然而, 一方面因为我国尚无统一的塑件表面质量的标准, 另一方面塑件因其原材料、 成型工艺和模具等因素的影响, 故有的资料建议用表面粗糙度和表观缺陷两个指标来评定塑件的表面质量。
  一般来说,原材料的质量、成型工艺(各种参数的设定、控制等人为因素)和模具的表面粗糙度等都会影响到塑件的表面粗糙度, 而尤其以模腔壁上的表面粗糙度影响最大。因此,模具的腔壁表面粗糙度实际上成为塑件表面粗糙度的决定性因素,通常要求比塑件高出一个等级。例如,塑件的表面粗糙度 Ra为0.02~l.25l µm,则模具腔壁的表面粗糙度 Ra应为0.0l~0.63 µm。对于透明塑件,特别是光学元件,与模具腔壁的要求应相一致。例如,塑件表面粗糙度Ra为0.005 µm,腔壁表面粗糙度 Ra只能为极限值0.005 µm了。这么高的表面粗糙度其获得是很不容易的, 其中还需要精湛的手工技艺。表21列出了模具表面粗糙度对注塑件表面粗糙度的影响情况。
表21 模具表面粗糙度对注塑件表面粗糙度的影响
注塑模工作表面 注塑件表面粗糙度Ra/μm
加工方法 纹路方向 表面粗糙度Ra/mm 苯乙烯聚合物 丁二烯聚合物 低密度聚乙烯 商密度聚乙烯 聚丙烯
精磨 顺纹路 0.12 0.024 0.13 0.18 0.25 0.20
垂直纹路 0.21 0.05 0.17 0.22 0.26 0.26
抛光 顺纹路 0.18 0.02 0.29 0.28 0.20 0.26
垂直纹路 0.46 0.26 0.36 0.34 0.26 0.55
顺纹路 Rz3.4 1.2 1.6 0.4 0.72 1.9
垂直纹路 Rz4.6 Rz3.7 1.9 Rz 4.1 Rz3.0 Rz3.5
顺纹路 Rz4.2 1.5 0.85 1.1 1.6 1.35
垂直纹路 Rz8.0 Rz6.2 Rz7.2 Rz5.0 Rz7.4 Rz7.4<