注塑成型加工指南 | 部件设计

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注射成型疑难解答指南





部件设计

LNP 复合材料制成的部件性能取决于复合材料的性能、部件设计和成型过程。要想达到应用的结构要求和成型生产率，优秀的部 件设计是至关重要的。在设计阶段还需要考虑装配要求。

设计过程

设计过程可以简化为三个阶段，涉及材料设计与加工。在设计过程的早期，应该向 GE 塑料集团的工程师咨询。在《LNP 特种复合 材料设计指南》中可以找到以上每个阶段的相关附加信息。下列指导说明旨在提醒读者注意良好的设计惯例，从而生产出优质的 注射成型部件。

预备阶段

• 明确需求

• 确定大致几何外形

• 选择材料

• 选择加工方法

• 进行可行性分析

• 下一阶段前决策

工程阶段

• 完成详细的部件设计

• 加工决策

• 材料决策

• 样品试验

• 评估和重新设计

制造阶段

• 模具设计、制作并评估

• 模腔填充分析

• 选择制造设备

• 部件试验

• 客户评估

注射成型设计

要得到成型良好的部件，部件几何形状是关键。 需要考虑的因素包括：

壁厚

确保整个部件壁厚均匀，并且注意标称厚度十分重要。(参见以 下示意图）





挖芯

将部件较厚的部位作成空芯以保持均匀的壁厚和冷却效果。





均匀性

• 残留应力（翘曲、陷坑、抗化学腐蚀性）

• 机械性能（强度、抗冲击性）

标称厚度

• 机构认可（可燃性）

• 加工性能（流动性、长度、生产周期）

• 基于聚合物系统的最大厚度


目标

壁厚均一，压力分布和冷却都 保持均匀


半径

尖锐的边角会导致应力集中，应该避免。参见以下示意图，确 定合适的角半径。





加强筋/凸套/角撑板

加强筋、凸套或角撑板设计不当会导致脱模问题或截面过厚(陷 坑)。长芯棒如果设计不当会导致过热或挠曲。无支撑的芯棒的 长度直径比应小于 5/1。可使用铜合金改进长芯棒的冷却效果。






脱模角

由于增强型复合材料的收缩幅度小于纯树脂，因此在可能的情 况下，所有部件侧壁须保持 2°–3°的脱模角，但不得小于 1°。 未填充型复合材料每侧脱模角不得小于 1/2°。对于纹理表面， 纹理深度每增加0.001”，则每侧脱模角需增加 1°。




收缩和公差

玻璃纤维增强型复合材料的收缩率通常是非增强型树脂的三分之一至二分之一。LNP建议首先通过原型模具来确定确切的收缩率，尤其是外形复杂或壁厚起伏很大的部件。由具有各向异性收缩特征的复合材料（增强型、结晶树脂）所进行模塑的部件也应首先使用原型模具或使用“替代”模具模塑，以推测重要 的收缩结果。

通常，增强型复合材料在模塑后的尺寸可比未填充型材料更为 精密。保持严格的公差会大大提高成型部件的成本，因为如果 把公差设计得较小可能，就要增加制造过程中的步骤，或者要 比粗糙公差付出更高的模具成本

熔接线

合理的模具设计（浇口位置等）有助于抑制熔接线的形成。如果熔接线无法避免，则应使其位于部件上预期受应力最小的部位。

关于 LNP 复合材料和熔接线的经验表明
• 填充型或增强型复合材料熔接线的抗张强度部分取决于基体 树脂本身的熔接线完整性。

• 如果纤维增强材料与熔接线保持平行，则会大大降低熔接线 部位的强度。降低的程度与增强材料的用量直接相关。颗粒 状填料则不会对熔接线的强度产生如此大的影响。

• 虽然壁厚加大通常会降低应力，但部件厚度对于熔接线的抗 张强度几乎没有什么影响。

• 除保压时间外，成型变量不会对熔接线强度产生太大影响。

• 应该优化熔接线部位的排气条件，以尽量提高熔接线强度。

• 靠溢流片来提高熔接线强度从成本来看是得不偿失的。




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