產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計準(zhǔn)則--壁厚篇

1、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計準(zhǔn)則 -壁厚篇基本設(shè)計守則壁厚的大小取決於產(chǎn)品需要承受的外力、是否作為其他零件的支撐、承接柱位的數(shù)量、伸出部份的多少以及選用的塑膠材料而定。一般的熱塑性塑料壁厚設(shè)計應(yīng)以 4mm為限。從經(jīng)濟(jì)角度來看，過厚的產(chǎn)品不但增加物料成本，延長生產(chǎn)周期”冷卻時間，增加生產(chǎn)成 本。從產(chǎn)品設(shè)計角度來看，過厚的產(chǎn)品增加引致產(chǎn)生空穴”氣孔的可能性，大大削弱產(chǎn)品的剛性及強(qiáng)度。最理想的壁厚分布無疑是切面在任何一個地方都是均一的厚度，但為滿足功能上的需求以致壁厚有所改變總是無可避免的。在此情 形，由厚膠料的地方過渡到薄膠料的地方應(yīng)盡可能順滑。太突然的壁厚過渡轉(zhuǎn)變會導(dǎo)致因冷卻速度不同和產(chǎn)生亂流而造成尺寸不穩(wěn)定和

2、 表面問題。對一般熱塑性塑料來說， 當(dāng)收縮率” Shrinkage Factor低於0.01mm/mm時，產(chǎn)品可容許厚度的改變達(dá)；但當(dāng)收縮率高於0.01mm/mm時，產(chǎn)品壁厚的改變則不應(yīng)超過 。對一般熱固性塑料來說，太薄的產(chǎn)品厚度往往引致操作時產(chǎn)品過熱，形成廢件。此外，纖維填充的熱 固性塑料於過薄的位置往往形成不夠填充物的情況發(fā)生。不過，一些容易流動的熱固性塑料如環(huán)氧樹脂”Epoxies 等，如厚薄均勻，最低的厚度可達(dá) 0.25mm。此外，采用固化成型的生產(chǎn)方法時，流道、澆口和部件的設(shè)計應(yīng)使塑料由厚膠料的地方流向薄膠料的地方。這樣使模腔內(nèi)有適當(dāng)?shù)?壓力以減少在厚膠料的地方出現(xiàn)縮水及避免模腔不能

3、完全充填的現(xiàn)象。若塑料的流動方向是從薄膠料的地方流向厚膠料的地方，則應(yīng)采 用結(jié)構(gòu)性發(fā)泡的生產(chǎn)方法來減低模腔壓力。平面準(zhǔn)則在大部份熱融過程操作，包括擠壓和固化成型，均一的壁厚是非常的重要的。厚膠的地方比旁邊薄膠的地方冷卻得比較慢，并 且在相接的地方表面在澆口凝固後出現(xiàn)收縮痕。更甚者引致產(chǎn)生縮水印、熱內(nèi)應(yīng)力、撓曲部份歪曲、顏色不同或不同透明度。若厚膠的 地方漸變成薄膠的是無可避免的話，應(yīng)盡量設(shè)計成漸次的改變，并且在不超過壁厚3:1 的比例下。下圖可供叁考。轉(zhuǎn)角準(zhǔn)則壁厚均一的要訣在轉(zhuǎn)角的地方也同樣需要，以免冷卻時間不一致。冷卻時間長的地方就會有收縮現(xiàn)象，因而發(fā)生部件變形和撓曲。 此外，尖銳的圓角位通

4、常會導(dǎo)致部件有缺陷及應(yīng)力集中，尖角的位置亦常在電鍍過程後引起不希望的物料聚積。集中應(yīng)力的地方會在受 負(fù)載或撞擊的時候破裂。較大的圓角提供了這種缺點的解決方法，不但減低應(yīng)力集中的因素，且令流動的塑料流得更暢順和成品脫模時 更容易。下圖可供叁考之用。轉(zhuǎn)角位的設(shè)計準(zhǔn)則亦適用於懸梁式扣位。因這種扣緊方式是需要將懸梁臂彎曲嵌入，轉(zhuǎn)角位置的設(shè)計圖說明如果轉(zhuǎn)角弧位R太小時會引致其應(yīng)力集中系數(shù)(Stress Concentration Factor)過大，因此，產(chǎn)品彎曲時容易折斷，弧位R太大的話則容易出現(xiàn)收縮紋和空洞。因此，圓弧位和壁厚是有一定的比例。一般介乎 0.2 至0.6 之間，理想數(shù)值是在 0.5 左

5、右。膠位過薄的地方塑料不易流過。以下是一些建議的膠料厚度可供壁厚限制不同的塑膠物料有不同的流動性膠位過厚的地方會有收縮現(xiàn)象塞考。熱塑性塑料的膠厚設(shè)計塞考表熱固性塑料的膠厚設(shè)計塞考其實大部份厚膠的設(shè)計可從使用加強(qiáng)筋及改變橫切面形狀取締之。除了可減省物料以致減省生產(chǎn)成本外，取締後的設(shè)計更可保留和 原來設(shè)計相若的剛性、強(qiáng)度及功用。下圖的金屬齒輪如改成使用塑膠物料，更改後的設(shè)計理應(yīng)如圖一般。此塑膠齒輪設(shè)計相對原來金屬 的設(shè)計不但減省材料，消取因厚薄不均引致的內(nèi)應(yīng)力增加及齒冠部份收縮引致整體齒輪變形的情況發(fā)生。不同材料的設(shè)計要點ABSa) 壁厚壁厚是產(chǎn)品設(shè)計最先被考慮，一般用於注塑成型的會在1.5 mm

6、 (0.06 in) 至 4.5 mm (0.18 in) 。 壁厚比這范圍小的用於塑料流程短和細(xì)小部件。 典型的壁厚約在 2.5mm(0.1 in) 左右。一般來說， 部件愈大壁厚愈厚， 這可增強(qiáng)部件強(qiáng)度和塑料充填。 壁厚在 3.8mm (0.15 in) 至 6.4mm (0.25 in) 范圍是可使用結(jié)構(gòu)性發(fā)泡。b) 圓角建議的最小圓角半徑是膠料厚度的25%，最適當(dāng)?shù)陌霃侥z料厚比例在 60%。輕微的增加半徑就能明顯的減低應(yīng)力a) 壁厚壁厚大部份是由負(fù)載要求內(nèi)應(yīng)力幾何形狀外型 塑料流量可注塑性和經(jīng)濟(jì)性來決定。PC的建議最大壁厚為9.5mm(0.375 in) 。若要效果好，則壁厚應(yīng)不過 3

7、.1mm (0.125 in) 。在一些需要將壁厚增加使強(qiáng)度加強(qiáng)時，肋骨和一些補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)可提供相同結(jié)果。PC大部份應(yīng)用的最小壁厚在 0.75 mm(0.03 in)左右，再薄一些的地方是要取決於部件的幾何和大小。短的塑料流程是可以達(dá)到0.3mm (0.012 in) 壁厚。壁厚由厚的過渡到薄的地方是要盡量使其暢順。所有情況塑料是從最厚的地方進(jìn)入模腔內(nèi)，以避免縮水和內(nèi)應(yīng)力。 均一的壁厚是要很重要的。不論在平面轉(zhuǎn)角位也是要達(dá)到這種要求，可減少成型後的變型問題。LCPa) 壁厚由於液晶共聚物在高剪切情況下有高流動性，所以壁厚會比其它的塑料薄。最薄可達(dá)0.4mm 一般厚度在1.5mm左右。PSa) 壁厚

8、一般的設(shè)計膠料的厚度應(yīng)不超過 4mm,太厚的話會導(dǎo)致延長了生產(chǎn)周期。因需要更長的冷卻時間，且塑料收縮時有中空的現(xiàn)象，并 減低部件的物理性質(zhì)。均一的壁厚在設(shè)計上是最理想的，但有需要將厚度轉(zhuǎn)變時，就要將過渡區(qū)內(nèi)的應(yīng)力集中除去。如收縮率在 0.01以下則壁厚的轉(zhuǎn)變可有 的變化。若收縮率在 0.01 以上則應(yīng)只有 的改變。b) 圓角在設(shè)計上直角是要避免。 直角的地方有如一個節(jié)點， 會引致應(yīng)力集中使抗撞擊強(qiáng)度降低。 圓角的半徑應(yīng)為壁厚的 25%至 75%，一般建 議在 50%左右a) 壁厚尼龍的塑膠零件設(shè)計應(yīng)采用結(jié)構(gòu)所需要的最小厚度。這種厚度可使材料得到最經(jīng)濟(jì)的使用。壁厚盡量能一致以消除成型後變型。若壁

9、厚由厚過渡至薄膠料則需要采用漸次變薄的方式。b) 圓角建議圓角R值最少0.5mm (0.02 in)，此一圓角一般佳可接受，在有可能的范圍，盡量使用較大的R值。因應(yīng)力集中因素數(shù)值因為R/T之比例由0.1增至0.6而減少了 50%，即由3減至1.5。而最佳的圓角是為R/T在0.6之間。PSUa) 壁厚常用於大型和長流距的壁厚最小要在 2.3mm(0.09in) 。細(xì)小的部件可以最小要有 0.8 mm(0.03in) 而流距應(yīng)不可超過 76.2 mm(3 in)PBTa) 壁厚壁厚是產(chǎn)品成本的一個因素。 薄的壁厚要視乎每種塑料特性而定。 設(shè)計之前宜先了解所使用塑料的流動長度限制 來決定壁厚。負(fù)載要

10、求時常是決定壁厚的，而其它的如內(nèi)應(yīng)力，部件幾何形狀，不均一化和外形等。典型的壁厚介乎 在 0.76mm 至 3.2mm (0.03 至 0.125in) 。 壁厚要求均一，若有厚薄膠料的地方，以比例 3:1 的錐巴漸次由厚的地方過 渡至薄的地方。b) 圓角轉(zhuǎn)角出現(xiàn)尖角所導(dǎo)致部件的破壞最常見的現(xiàn)象， 增加圓角是加強(qiáng)塑膠部件結(jié)構(gòu)的方法之一。 若將應(yīng)力減少 5% (由 3 減至 1.5) 則圓角與壁厚的比例由 0.1 增加至 0.6 。而 0.6 是建議的最理想表現(xiàn)。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計準(zhǔn)則 -出模角篇基本設(shè)計守則塑膠產(chǎn)品在設(shè)計上通常會為了能夠輕易的使產(chǎn)品由模具脫離出來而需要在邊緣的內(nèi)側(cè)和外側(cè)各設(shè)有一個傾斜

11、角”出模角。若然產(chǎn) 品附有垂直外壁并且與開模方向相同的話，則模具在塑料成型後需要很大的開模力才能打開，而且，在模具開啟後，產(chǎn)品脫離模具的過 程亦相信十分困難。要是該產(chǎn)品在產(chǎn)品設(shè)計的過程上已預(yù)留出模角及所有接觸產(chǎn)品的模具零件在加工過程當(dāng)中經(jīng)過高度拋光的話，脫模 就變成輕而易舉的事情。因此，出模角的考慮在產(chǎn)品設(shè)計的過程是不可或缺的因注塑件冷卻收縮後多附在凸模上，為了使產(chǎn)品壁厚平均及防止產(chǎn)品在開模後附在較熱的凹模上，出模角對應(yīng)於凹模及凸模是應(yīng)該 相等的。不過，在特殊情況下若然要求產(chǎn)品於開模後附在凹模的話，可將相接凹模部份的出模角盡量減少，或刻意在凹模加上適量的倒 扣位。0.025mm深 的出模角的大

12、小是沒有一定的準(zhǔn)則，多數(shù)是憑經(jīng)驗和依照產(chǎn)品的深度來決定。此外，成型的方式，壁厚和塑料的選擇也在考慮之列。一般來說，高度拋光的外壁可使用 1/8 度或 1/4 度的出模角。深入或附有織紋的產(chǎn)品要求出模角作相應(yīng)的增加，習(xí)慣上每織紋，便需要額外 1 度的出模角。出模角度與單邊間隙和邊位深度之關(guān)系表，列出出模角度與單邊間隙的關(guān)系，可作為叁考之用。此外， 當(dāng)產(chǎn)品需要長而深的肋骨及較小的出模角時，頂針的設(shè)計須有特別的處理，見對深而長加強(qiáng)筋的頂針設(shè)計圖。出模角度與單邊間隙和邊位深度之關(guān)系表不同材料的設(shè)計要點ABS一般應(yīng)用邊 0.5 至 1就足夠。有時因為拋光紋路與出模方向相同，出模角可接近至零。有紋路的側(cè)面

13、需每深0.025mm(0.001in )增加 1出模角。正確的出模角可向蝕紋供應(yīng)商取得。LCP因為液晶共聚物有高的模數(shù)和低的延展性， 倒扣的設(shè)計應(yīng)要避免。在所有的肋骨、 壁邊、支柱等凸出膠位以上的地方均要有最小0.2- 0.5 的出模角。若壁邊比較深或沒有磨光表面和有蝕紋等則有需要加額外的 0.5- 1.5 以上。PBT若部件表面光潔度好，需要 1/2 最小的脫模角。經(jīng)蝕紋處理過的表面，每增加0.03mm(0.001 in )深度就需要加大 1脫模角。PC脫模角是在部件的任何一邊或凸起的地方要有的，包括上模和下模的地方。一般光華的表面 1.5 至 2已很足夠，然而有蝕紋 的表面是要求額外的脫模

14、角，以每深0.25mm(0.001 in )增加 1脫模角。0.5就已經(jīng)足夠塑膠成品的肋骨，支柱邊壁、流道壁等，如其脫模角能夠達(dá)到PS0.5 的脫模角是極細(xì)的， 1的脫模角是標(biāo)準(zhǔn)方法，太小的脫模角會使部件難于脫離模腔。無論如何，任何的脫模角 總比無角度為佳。若部件有蝕紋的話，如皮革紋的深度，每深 0.025mm 就多加 1脫模角。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計準(zhǔn)則 -洞孔 (Hole)在塑膠件上開孔使其和其它部件相接合或增加產(chǎn)品功能上的組合是常用的手法，洞孔的大小及位置應(yīng)盡量不會對產(chǎn)品的強(qiáng)度構(gòu)成影響或 增加生產(chǎn)的復(fù)雜性，以下是在設(shè)計洞孔時須要考慮的幾個因素。相連洞孔的距離或洞孔與相鄰產(chǎn)品直邊之間的距離不可少於洞

15、孔的直徑， 如孔離邊位或內(nèi)壁邊之要點圖。 與此同時， 洞孔的壁厚 理應(yīng)盡量大，否則穿孔位置容易產(chǎn)生斷裂的情況。要是洞孔內(nèi)附有螺紋，設(shè)計上的要求即變得復(fù)雜，因為螺紋的位置容易形成應(yīng)力集中 的地方。從經(jīng)驗所得，要使螺孔邊緣的應(yīng)力集中系數(shù)減低至一安全的水平，螺孔邊緣與產(chǎn)品邊緣的距離必須大於螺孔直徑的三倍?？纂x邊位或內(nèi)壁邊之要點穿孔從裝配的角度來看， 穿孔的應(yīng)用遠(yuǎn)較盲孔為多， 而且較盲孔容易生產(chǎn)。 從模具設(shè)計的角度來看， 穿孔的設(shè)計在結(jié)構(gòu)上亦較為優(yōu)勝，因為用來穿孔成型的邊釘?shù)膬啥司墒艿街?。穿孔的做法可以是靠單一邊釘兩端同時固定在模具上、或兩枝邊釘相接而各有一端固定在模具上。一般來說，第一種方法被認(rèn)

16、為是較好的；應(yīng)用第二種方法時，兩條邊釘?shù)闹睆綉?yīng)稍有不同以避免因為兩條邊釘軸心稍有偏差 而引致產(chǎn)品出現(xiàn)倒扣的情況，而且相接的兩個端面必須磨平。盲孔盲孔是靠模具上的哥針形成， 而哥針的設(shè)計只能單邊支撐在模具上， 因此很容易被溶融的塑料使其彎曲變形， 形成盲孔出現(xiàn)橢圓的形狀，所以哥針的長度不能過長。一般來說，盲孔的深度只限於直徑的兩倍。要是盲孔的直徑只有或於1.5mm盲孔的深度更不應(yīng)大於直徑的尺寸。盲孔的設(shè)計要點鉆孔大部份情況下， 額外的鉆孔工序應(yīng)盡量被免， 應(yīng)盡量考慮設(shè)計孔穴可單從模具一次成型， 減低生產(chǎn)成本。但當(dāng)需要成型的孔穴是 長而窄時”即孔穴的長度比深度為大，因更換折斷或彎曲的哥針構(gòu)成的額外

17、成本可能較輔助的後鉆孔工序為高，此時，應(yīng)考慮加上後 鉆孔工序。鉆孔工序應(yīng)配合使用鉆孔夾具加快生產(chǎn)及提高品質(zhì)，亦可減少因斷鉆咀或經(jīng)常番磨鉆咀的額外成本及時間；另一做法是在塑 膠成品上加上細(xì)而淺的定位孔以代替使用鉆孔夾具。側(cè)孔側(cè)孔往往增加模具設(shè)計上的困難， 特別是當(dāng)側(cè)孔的方向與開模的方向成一直角時， 因為側(cè)孔容易形成塑膠產(chǎn)品上的倒扣部份。 般的方法是使用角針” Angle Pin 及活動側(cè)?！?Split Mould ，或使用油壓抽哥。留意哥針在膠料填充時會否受壓變形或折斷，此情 況常見於長而直徑小的哥針上。因模具的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，模具的制造成本比教高，此外，生產(chǎn)時間亦因模具必須抽走哥針才可脫模而相

18、 應(yīng)增加。其他設(shè)計考慮有關(guān)孔穴在產(chǎn)品設(shè)計上的考慮，尚有下列各點：1. 多級”多個不同直徑但相連的孔的孔可容許的深度比單一直徑的孔長；此外，將模具件部份孔位偷空，亦可將孔的深度縮短，下圖說明這兩種方法的應(yīng)用。多級孔或?qū)⒋┛淄悼盏膽?yīng)用方法2. 側(cè)孔若使用角針、活動側(cè)?；蛴蛪撼楦绫貢鼓＞叩慕Y(jié)構(gòu)復(fù)雜及增加成本，此問題可從增加側(cè)孔壁位的角度，或以兩級的孔取代原來的側(cè)孔得以消除側(cè)孔引致的倒扣，消除側(cè)孔倒扣的方法圖說明這兩種方法的應(yīng)用。消除側(cè)孔倒扣的方法3. 洞孔的邊緣應(yīng)預(yù)留最少 0.4mm 的直身位，設(shè)計一個完整的倒角或圓角於孔邊在經(jīng)濟(jì)上或?qū)嵺`上都是不設(shè)實際的，可叁考洞孔 邊緣的設(shè)計圖產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計準(zhǔn)則

19、-公差 ( Tolerance )基本設(shè)計守則大部份的塑膠產(chǎn)品可以達(dá)到高精密配合的尺寸公差，而一些收縮率高及一些軟性材料則比較難於控制。因此在產(chǎn)品設(shè)計過程時是要 考慮到產(chǎn)品的使用環(huán)境，塑膠材料，產(chǎn)品形狀等來設(shè)定公差的嚴(yán)緊度。除著顧客的要求愈來愈高，以往的可以配合起來的觀念慢慢的要 修正過來。配合、精密和美觀是要同時的能在產(chǎn)品上發(fā)揮出來。公差的精密度高，產(chǎn)品質(zhì)素相對提高，但隨之而來的是增加了成本和因達(dá)到要求而花更多的時間。故此公差的設(shè)定可以跟隨不同塑 料來作一標(biāo)準(zhǔn)，以下是幾種由塑料供應(yīng)商提供的塑料公差設(shè)計要點。而設(shè)計的容許公差范圍是可在美國SPI 規(guī)格內(nèi)找得到。不同材料的設(shè)計要點LCP液晶共聚物

20、成品容許公差隨著設(shè)計的復(fù)雜程度和壁厚而定。薄壁的部份經(jīng)?？梢栽谝壕Ч簿畚锏漠a(chǎn)品上可找得到。而且液晶共聚物 容許公差可是極小容許公差的 50%。LCP液晶高分子設(shè)計容許公差的指南PET寶特龍 (PET) 的設(shè)計公差準(zhǔn)則POM精密公差的標(biāo)準(zhǔn)叁考表產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計準(zhǔn)則 -加強(qiáng)筋篇基本設(shè)計守則加強(qiáng)筋在塑膠部件上是不可或缺的功能部份。加強(qiáng)筋有效地如工字鐵般增加產(chǎn)品的剛性和強(qiáng)度而無需大幅增加產(chǎn)品切面面積， 但沒有如工字鐵般出現(xiàn)倒扣難於成型的形狀問題，對一些經(jīng)常受到壓力、扭力、彎曲的塑膠產(chǎn)品尤其適用。此外，加強(qiáng)筋更可充當(dāng) 內(nèi)部流道，有助模腔充填，對幫助塑料流入部件的支節(jié)部份很大的作用。加強(qiáng)筋一般被放在塑膠產(chǎn)品的

21、非接觸面，其伸展方向應(yīng)跟隨產(chǎn)品最大應(yīng)力和最大偏移量的方向，選擇加強(qiáng)筋的位置亦受制於一些生 產(chǎn)上的考慮，如模腔充填、縮水及脫模等。加強(qiáng)筋的長度可與產(chǎn)品的長度一致，兩端相接產(chǎn)品的外壁，或只占據(jù)產(chǎn)品部份的長度，用以 局部增加產(chǎn)品某部份的剛性。要是加強(qiáng)筋沒有接上產(chǎn)品外壁的話，末端部份亦不應(yīng)突然終止，應(yīng)該漸次地將高度減低，直至完結(jié)，從而 減少出現(xiàn)困氣、填充不滿及燒焦痕等問題，這些問題經(jīng)常發(fā)生在排氣不足或封閉的位置上。加強(qiáng)筋一般的設(shè)計加強(qiáng)筋最簡單的形狀是一條長方形的柱體附在產(chǎn)品的表面上，不過為了滿足一些生產(chǎn)上或結(jié)構(gòu)上的考慮，加強(qiáng)筋的形狀及尺寸須要 改變成如以下的圖一般。長方形的加強(qiáng)筋必須改變形狀使生產(chǎn)更容

22、易加強(qiáng)筋的兩邊必須加上出模角以減低脫模頂出時的摩擦力，底部相接產(chǎn)品的位置必須加上圓角以消除應(yīng)力集過份中的現(xiàn)象，圓角的設(shè)計亦給與流道漸變的形狀使模腔充填更為流暢。此外，底部的寬度須較相連外壁的厚度為小，產(chǎn)品厚度與加強(qiáng)筋尺寸的關(guān)系圖a說明這個要求。圖中加強(qiáng)筋尺寸的設(shè)計雖然已按合理的比例，但當(dāng)從加強(qiáng)筋底部與外壁相連的位置作一圓圈R1時，圖中可見此部份相對外壁的厚度增加大約50%,因此，此部份出現(xiàn)縮水紋的機(jī)會相當(dāng)大。如果將加強(qiáng)筋底部的寬度相對產(chǎn)品厚度減少一半（產(chǎn)品厚度與加強(qiáng)筋尺寸的關(guān)系圖b），相對位置厚度的增幅即減至大約 20%縮水紋出現(xiàn)的機(jī)會亦大為減少。由此引伸出使用兩條或多條矮的加強(qiáng)筋比使用單一

23、條高的加強(qiáng)筋較為優(yōu)勝，但當(dāng)使用多條加強(qiáng)筋時，加強(qiáng)筋之間的距離必須較相接外壁的厚度大。加強(qiáng)筋的形狀一般是細(xì)而長，加強(qiáng)筋 般的設(shè)計圖說明設(shè)計加強(qiáng)筋的基本原則。 留意過厚的加強(qiáng)筋設(shè)計容易產(chǎn)生縮水紋、空穴、 變形撓曲及夾水紋等問題， 亦會加長生產(chǎn)周期， 增加生產(chǎn)成本產(chǎn)品厚度與加強(qiáng)筋尺寸的關(guān)系除了以上的要求，加強(qiáng)筋的設(shè)計亦與使用的塑膠材料有關(guān)。從生產(chǎn)的角度看，材料的物理特性如熔膠的黏度和縮水率對加強(qiáng)筋設(shè)計 的影響非常大。此外，塑料的蠕動 （creep） 特性從結(jié)構(gòu)方面來看亦是一個重要的考慮因數(shù)。例如，從生產(chǎn)的角度看，加強(qiáng)筋的高度是受制 於熔膠的流動及脫模頂出的特性 （縮水率、摩擦系數(shù)及穩(wěn)定性 ） ，較深

24、的加強(qiáng)筋要求膠料有較低的熔膠黏度、較低的摩擦系數(shù)、較高的縮 水率。另外，增加長的加強(qiáng)筋的出模角一般有助產(chǎn)品頂出，不過，當(dāng)出模角不斷增加而底部的闊度維持不變時，產(chǎn)品的剛性、強(qiáng)度，與 及可頂出的面積即隨著減少。頂出面積減少的問題可從在產(chǎn)品加強(qiáng)筋部份加上數(shù)個頂出凸塊或使用較貴的扁頂針得以解決，同時在頂出 的方向打磨光潔亦有助產(chǎn)品容易頂出。從結(jié)構(gòu)方面考慮，較深的加強(qiáng)筋可增加產(chǎn)品的剛性及強(qiáng)度而無須大幅增加重量，但與此同時，產(chǎn) 品的最高和最低點的屈曲應(yīng)力 （bending stress） 隨著增加，產(chǎn)品設(shè)計員須計算并肯定此部份的屈曲應(yīng)力不會超出可接受的范圍。從生產(chǎn)的角度考慮， 使用大量短而窄的加強(qiáng)筋比較使

25、用數(shù)個深而闊的加強(qiáng)筋優(yōu)勝。 模具生產(chǎn)時 （ 尤其是首辦模具 ） ：加強(qiáng)筋的闊度 （也 有可能深度 ） 和數(shù)量應(yīng)盡量留有馀額， 當(dāng)試模時發(fā)覺產(chǎn)品的剛性及強(qiáng)度有所不足時可適當(dāng)?shù)卦黾樱?因為在模具上去除鋼料比使用燒焊或加 上插入件等增加鋼料的方法來得簡單及便宜。加強(qiáng)筋增強(qiáng)塑膠件強(qiáng)度的方法以下是加強(qiáng)筋被置於塑膠部件邊緣的地方可以幫助塑料流入邊緣的空間。置於塑膠部件邊緣地方的加強(qiáng)筋不同材料的設(shè)計要點ABS減少在主要的部件表面上出現(xiàn)縮水情形，肋骨的厚度應(yīng)不可是相交的膠料厚度的50%以上，在一些非決定性的表面肋骨厚度可最多到 70% 。在薄膠料結(jié)構(gòu)性發(fā)泡塑膠部件，肋骨可達(dá)相交面料厚的80%。 厚膠料肋骨可達(dá)

26、 100%。肋骨的高度不應(yīng)高於膠料厚的三倍。當(dāng)超過兩條肋骨的時侯，肋骨之間的距離應(yīng)不小於膠料厚度的兩倍。肋骨的出模角應(yīng)介乎單邊至以便於脫模容易。ABS加強(qiáng)筋的設(shè)計要點PA單獨的肋骨高度不應(yīng)是肋骨底部厚度的三倍或以上。在任何一條肋骨的後面，都應(yīng)該設(shè)置一些小肋骨或凹槽，因肋骨在冷卻時會在背面造成凹痕，用那些肋骨和凹槽可以作裝飾用途而消除縮水的缺陷。PBT 厚的肋骨盡量避免以免產(chǎn)生氣泡，縮水紋和應(yīng)力集中。方式的考慮是會限制了肋骨尺寸。在壁厚於3.2mm (1/8 in) 以下肋骨厚度不應(yīng)超過壁厚的60%。在壁厚超過3.2mm的肋骨不應(yīng)超過40%肋骨高度應(yīng)不超過骨厚的3倍。肋骨與膠壁兩邊的地方以一個0

27、.5mm(0.02 in) 的 R 來相連接，使塑料流動暢順和減低內(nèi)應(yīng)力PCPS的一般的肋骨厚度是取決於塑料流程和壁厚。若很多肋骨應(yīng)用於補(bǔ)強(qiáng)作用，薄的肋骨是比厚的要好。PC肋骨的設(shè)計可叁考下圖肋骨設(shè)計要點。PS肋骨的厚度不應(yīng)超過其相接壁厚的 50%。經(jīng)驗告訴我們違反以上的指引在表面上會出現(xiàn)光澤不一現(xiàn)象。PS置於中位的肋骨設(shè)計要點PS置於邊位的肋骨設(shè)計要點PSU肋骨是可以增強(qiáng)了產(chǎn)品的撞擊強(qiáng)度和利用最經(jīng)濟(jì)的成本達(dá)致有效的結(jié)果。 不良的設(shè)計是會使表面有收縮痕和非期 望的撞擊強(qiáng)度。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計準(zhǔn)則 -扣位 ( Snap Joints )基本設(shè)計手則扣位提供了一種不但方便快捷而且經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品裝配方法， 因

28、為扣位的組合部份在生產(chǎn)成品的時候同時成型， 裝配時無須配合其他如 螺絲、介子等緊鎖配件，只要需組合的兩邊扣位互相配合扣上即可?？畚坏脑O(shè)計雖可有多種幾何形狀，但其操作原理大致相同：當(dāng)兩件零件扣上時，其中一件零件的勾形伸出部份被相接零件的凸緣部份推開，直至凸緣部份完結(jié)為止；及後，藉著塑膠的彈性，勾形伸出部份即時復(fù)位，其後面的凹槽亦即時被相接零件的凸緣部份嵌入, 此倒扣位置立時形成互相扣著的狀態(tài)，請參考扣位的操作原理圖扣位的操作原理如以功能來區(qū)分，扣位的設(shè)計可分為成永久型和可拆卸型兩種。永久型扣位的設(shè)計方便裝上但不容易拆下，可拆卸型扣位的設(shè)計則 裝上、拆下均十分方便。其原理是可拆卸型扣位的勾形伸出部

29、份附有適當(dāng)?shù)膶?dǎo)入角及導(dǎo)出角方便扣上及分離的動作，導(dǎo)入角及導(dǎo)出角的 大小直接影響扣上及分離時所需的力度，永久型的扣位則只有導(dǎo)入角而沒有導(dǎo)出角的設(shè)計，所以一經(jīng)扣上，相接部份即形成自我鎖上的 狀態(tài)，不容易拆下。請塞考永久式及可拆卸式扣位的原理圖。永久式及可拆卸式扣位的原理若以扣位的形狀來區(qū)分，則大致上可分為環(huán)型扣、單邊扣、球形扣等等，其設(shè)計可參閱下圖。球型扣（可拆卸式）扣位的設(shè)計一般是離不開懸梁式的方法，懸梁式的延伸就是環(huán)型扣或球型扣。所謂懸梁式，其實是利用塑膠本身的撓曲變形的特性，經(jīng)過彈性回復(fù)返回原來的形狀?？畚坏脑O(shè)計是需要計算出來，如裝配時之受力，和裝配後應(yīng)力集中的漸變行為，是要從塑料特性中考慮

30、。常用的懸梁扣位是恒等切面的，若要懸梁變形大些可采用漸變切面，單邊厚度可漸減至原來的一半。其變形量可比恒等切面的多百分之 六十以上。不同切面形式的懸梁扣位及其變形量之比較扣位裝置的弱點是扣位的兩個組合部份：勾形伸出部份及凸緣部份經(jīng)多次重覆使用後容易產(chǎn)生變形，甚至出現(xiàn)斷裂的現(xiàn)象，斷裂後 的扣位很難修補(bǔ)，這情況較常出現(xiàn)於脆性或摻入纖維的塑膠材料上。因為扣位與產(chǎn)品同時成型，所以扣位的損壞亦即產(chǎn)品的損壞。補(bǔ)救 的辦法是將扣位裝置設(shè)計成多個扣位同時共用，使整體的裝置不會因為個別扣位的損壞而不能運(yùn)作，從而增加其使用壽命。扣位裝置的 另一弱點是扣位相關(guān)尺寸的公差要求十分嚴(yán)謹(jǐn)，倒扣位置過多容易形成扣位損壞；相

31、反，倒扣位置過少則裝配位置難於控制或組合部份 出現(xiàn)過松的現(xiàn)象。不同材料的設(shè)計要點PA 免時，特別的造模零件是可以達(dá)致以上效果。另一種可得到倒扣效果的設(shè)計是考慮塑膠物料的特性。利用塑膠柔軟的變型，將倒扣 的地方強(qiáng)頂出模具，但通常要注意不會把倒扣的地方括傷。以下是扣位的計算方式。尼龍的百份比在5% 左右。脫模角大一點和倒扣的地方離底部高時是可有 10%。PBT扣位有分內(nèi)扣和外扣，外扣的可利用分模面做成，內(nèi)扣的可用變形方式或?qū)ε龇绞匠瞿?。?nèi)扣的可利用算式計算扣位百份率，一般 在 6%左右，玻璃充填的約在 1%左右PBT外扣位設(shè)計方式PBT用對碰方式的內(nèi)扣方式PBT內(nèi)扣位設(shè)計的算法POMPOM扣位必須

32、為弧形或轉(zhuǎn)角弧度要大，方便塑膠成品容易滑過模具表面。并且減少脫落時應(yīng)力集中的現(xiàn)象。內(nèi)置扣位通常比外置扣位難脫模，因塑膠收縮時將模蕊抓緊，外置式的就剛好相反而易於脫模。較高的模具溫度使成品較熱，易於彎曲變形而易於頂出模具， 的扣位百份率可以比較大，可有 5%。POM口位的計算方式PS 基本上扣位的設(shè)計是不鼓勵，但由於設(shè)計上的需要，則模具上使用凸輪、模蕊推出或其它裝置以達(dá)成設(shè)計要求。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計準(zhǔn)則 -入件 ( Moulded-inInserts )基本設(shè)計守則塑膠內(nèi)的入件通常作為緊固件或支撐部份。 此外，當(dāng)產(chǎn)品在設(shè)計上考慮便於返修、 易於更換或重復(fù)使用等要求時，入件是常用的 一種裝配方式。但無論

33、是作為功能或裝飾用途，入件的使用應(yīng)盡量減少，因使用入件需要額外的工序配合，增加生產(chǎn)成本。入件通常是 金屬材料，其中以銅為主。入件的設(shè)計必須使其穩(wěn)固地嵌入塑膠內(nèi)，避免旋轉(zhuǎn)或拉出。入件的設(shè)計亦不應(yīng)附有尖角或封利的邊緣，因為尖角或封利的邊緣使塑 膠件出現(xiàn)應(yīng)力集中的情況。入件的成型方式分為同步成型嵌入和成型後嵌入兩種 :(1) 同步成型嵌入 同步成型嵌入是在部件成型前將入件放入模具之中，在合模成型時塑料會將入件包圍起來同時成型。若要使塑料把入件包合得好， 必先預(yù)熱後才放入模具。這樣可減低塑料的內(nèi)應(yīng)力和收縮現(xiàn)象。(2) 成型後嵌入成型後嵌入是將入件用不同方式打入成型部件之中。 所采用的方法有熱式和冷式，

34、 唯原理都是利用塑膠的熱可塑特性。 熱式是將 入 件預(yù)先在嵌前加熱至該塑膠部件融化的溫度，然後迅速的將入件壓入部件上特別預(yù)留的孔中冷卻後成型。冷式一般是使用超聲波焊接方 法把入件壓入。用超聲波的方法所得到的結(jié)果比較一致和美觀，而預(yù)熱壓入在工藝上要控制得好才有好的效果。否則出現(xiàn)入件歪斜、位 置不正、塑料包含不均勻等現(xiàn)象形成壞品。正常情形下 入件是在塑膠成品平面對齊或有些微的在平面之上以減少塑膠內(nèi)的應(yīng)力。不同直徑的入件塑膠所須之最小壁厚 mm(inch) 表不同材料的設(shè)計要點POMPOM成型時，因塑料和鑲?cè)爰湛s比率不而有應(yīng)力產(chǎn)生。漸漸在鑲?cè)爰牡胤桨l(fā)生了龜裂現(xiàn)象而成品破裂，以下方法可改善成品破

35、裂現(xiàn)象。用溫度達(dá) 90C左右的鑲?cè)爰庞谀Ｇ粌?nèi)成型。模具內(nèi)溫度打90C左右。鑲?cè)爰獫崈艏氨苊庥屑饨腔蚶?。PBT鑲?cè)爰ǔＪ怯靡匝b配方便或維修容易為目的的， 但亦有的是特殊用途如金屬扣等。 為了使鑲?cè)爰谒苣z成品內(nèi)減低應(yīng)力和因不同物料的熱膨脹系數(shù)所影響，鑲?cè)爰M量不要有尖角，防止拔出和轉(zhuǎn)動的凹槽要使用簡單的設(shè)計，壓花的花紋面積不要太大，壓花的邊要和鑲件邊位遠(yuǎn)離，花紋的地方要放于穩(wěn)藏處。鑲?cè)爰砻娌荒苡腥魏尾幌嗳莸幕瘜W(xué)藥品如潤滑油等。在放入模具生產(chǎn)是使用 80至110C的模溫來減低成型后的內(nèi)應(yīng)力。PBT 入件壓花的設(shè)計產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計準(zhǔn)則 -支柱 ( Boss )基本設(shè)計守則支柱突出膠料壁厚是用以裝配產(chǎn)