產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則壁厚篇

1、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么 -壁厚篇根本設(shè)計(jì)守那么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(jì)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)本錢。從產(chǎn)品設(shè)計(jì)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防止的。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

2、成尺寸不穩(wěn)定和外表問題。對一般熱塑性塑料來說，當(dāng)收縮率 Shrinkage Factor 低於 mm 時，產(chǎn)品可容許厚度的改變達(dá) ；但當(dāng)收縮率高於mm寸，產(chǎn)品壁厚的改變那么 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)。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(jì)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)膲毫σ詼p少 在厚膠料的地方出現(xiàn)縮水及防止模腔不能完全充填的現(xiàn)象。

3、假設(shè)塑料的流動方向是從薄膠料的地方流向厚膠料的地方， 那么應(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)那么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擬慢，并且在相接的地方 外表在澆口凝固後出現(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。假設(shè)厚膠的地方漸變成薄膠的是無可防止的 話，應(yīng)盡量設(shè)計(jì)成漸次的改變，并且在不超過壁厚 3:1的比例下。以下圖可供轉(zhuǎn)角準(zhǔn)那么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，鋒利 的圓角位通常會導(dǎo)

4、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(diǎn)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。以下圖可供叁考之用。不好()1c-A轉(zhuǎn)角位置的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)角位的設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么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(jì)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 Co ncen tration Factor)過大，因此，產(chǎn)品彎曲時容易折斷，弧位R太大的話那么容易出現(xiàn)收縮紋和空洞。因此，圓弧位和壁厚是有一定的 比例。一般介乎至之間，理

5、想數(shù)值是在左右。應(yīng)力集中系數(shù)與圓弧r壁厚之關(guān)系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,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塞考。熱塑性塑料的膠厚設(shè)計(jì)壘考表JGSI tuiuliiaelmj舉肖 irinLiiL tJivai耳 JnJii umelm 1* .-.ra吋呵力1 6(0 臨ABS非 Eiij.ojaj2阿剜3 賈0 1253t FbniAq唧臨力2礪旳耳叩任?疋Cellul Mica a CEC(DC5)i 3(0075)壯;0 18T)FEF02WLDI 第0 9035!127 500)t 和n PA範(fàn)柯環(huán)1卻昭(& 155)卩訕嚴(yán)

6、越玄口自出PCJ 1 ().10?二斗惟刀S.Q 旳Fal7ntkvl*fi*iL D) LD并u 5 02D)1 6062341熔接性 2413涂漆性 4213加工性 1234B：所使用的底材冷軋熱軋C (Cold rolled) :H (Hot rolled):C:底材的種類C: 一般用D:抽模用E:深抽用H: 般硬質(zhì)用D:后處理M:無處理C:普通烙酸處理-耐蝕性良好，顏色白色化D:厚烙酸處理-耐蝕性更好，顏色黃色化P:磷酸處理-涂裝性良好U:有機(jī)耐指紋樹脂處理普通烙酸處理-耐蝕性良好，顏色白色化， 耐指紋性很好A:有機(jī)耐指紋樹脂處理厚烙酸處理-顏色黃色化，耐蝕性更好FX無機(jī)耐指紋樹脂處理

7、-導(dǎo)電性FS:潤滑性樹脂處理-免用沖床油E:撇愫/P1-2 物理特性膜厚- 含鍍鋅層，烙酸鹽層及有機(jī)化學(xué)薄膜層， 最小之膜厚需以上。 測試方法有磁性測試ASTM B499，電量分析ASTM B504,顯微鏡觀察ASTMB487。外表抗電阻- 一般應(yīng)該小于歐姆 /平方公分。1-3鹽霧試驗(yàn) 試片尺寸，試片需沖整捆或整疊鐵材中取下，必須在鍍烙酸鹽后 24小時， 但不可超過 72小時才可以用于測試， 使用 5%的鹽水， 用 含鹽的水汽充滿箱子， 試片垂直倒掛在箱子中 48 小時。測試后試片的鍍鋅層不可全部流失， 也不能看到底材或底材生銹， 但 是離切斷層面6mm范圍有生銹情況可以忽略。1-4 鍍鋅鋼板

8、的一般問題點(diǎn)1. 白銹- 因結(jié)露或被水沾濕致迅速發(fā)生氫氧化鋅為主要成分的白色粉 末狀的銹。 會導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量劣化 2. 紅銹- 因結(jié)露或被水沾濕致迅速發(fā)生氫氧化鐵為主要成分的紅茶色 粉末狀的銹。3. 烙酸不均勻 - 黃茶色的小島形狀或線形狀的花紋，但耐蝕性沒有問 題。4. 替代腐蝕保護(hù) - 在鋅面割傷而， 露出鋼板基體外表的情況下， 我們也 不必?fù)?dān)憂鍍鋅鋼板切邊生銹問題。1-5 鍍鋅鋼板之烤漆處理1. 前處理由于鋅是一種高活性金屬， 在烤漆前需要適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)轉(zhuǎn)化處理如磷酸鹽 處理。 磷酸鹽處理劑有兩種，一種是處理鐵的， 一種是處理鋅的。2.脫脂采用弱堿， 有機(jī)溶劑及中性乳液或洗滌劑， 防止用酸或強(qiáng)

9、堿脫脂劑。 可用水膜試驗(yàn)( Water lreakage test )來確認(rèn)，觀察試驗(yàn)后的水是否受到 污染，以及試品外表的水膜是否均勻。3. 烤漆電鍍鋅鋼片對漆的選擇性比冷軋鋼片為嚴(yán)。使用水性底漆( Water promer )可以確保有較強(qiáng)的油漆附著性。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么 - 公差 ( Tolerance )根本設(shè)計(jì)守那么大部份的塑膠產(chǎn)品可以到達(dá)高精密配合的尺寸公差，而一些收縮率 高及一些軟性材料那么比擬難於控制。 因此在產(chǎn)品設(shè)計(jì)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

10、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本錢 和因到達(dá)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給商提供的塑料公差設(shè)計(jì)要點(diǎn)。而設(shè)計(jì)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(jì)要點(diǎn)LCP液晶共聚物成品容許公差隨著設(shè)計(jì)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(jì)容許公差的指南尺寸玳旅血、正劇|千曲之一跖氣r皿“r1乳忘匚40至話應(yīng)口訊d 對!W疽外的mm；LGch 增*忙 mm sncti)日豐七

11、 OG&(0斶)卩図2)r 慮面型(見註輻01(0 0W)008(D.003)END塹見駐心013 (0皿)003 曲3冷肚扎氓卜0 至？ (0 000 0 125)0 05COOOQ)6帀 (0.001)3(Q 1250 250)OM Z碉0 050.M2)Sgl3 (0 2處至 050第008 (0硒0 05(O.tW2)及tLL(0 500013加)0 03【033)0至$ p000 050)0 10(0期)005(om6 垂 L (0 2旳3fb,$ Ifi-X)10CQ.0M)oog1 :：至巧4 50C至1頑)O1J C0.005)oio|C ：4：爭啊脩棒的容辭復(fù) 見註昨152.

12、00.2 至 0.偲謊?？几皆]遇空容許公繪不包括材料退火特性 的容許度*fi!c 3,Omm (0.125m)等部f&的容酔接臺操必須列入穆慮。塑件設(shè)計(jì)必須推持肉庠越接近固定 在道18尺寸的憲全的母一性 是不可能速成。小心樓心滑的探慶対它直徑的比値 不能連到一個點(diǎn)，此將am過度的穿 孔損條施料提供2由杜邦2eni tc)寶特龍(PET)的設(shè)計(jì)公差準(zhǔn)那么和國代B尺寸一人=査坐見註訂及Q4躁鹿曲外4高庚盤呵1?3導(dǎo)ATE孕R“】!6.帕4匕000毎埠一芙噲則m a.二觀雄0 0址翱底皐加習(xí) 匚回哽託耳 F 畝B10-000 蛋 01/jir至二汕Q盅Q至0網(wǎng)OSWifelh一禮播註料確極紆度二尤荃

13、(各遴) 註旳叫0W40.002。麗QW)30剛gpos0咖oao池至?xí)r更性m辛株黒呼刪部丄曲嚴(yán)冃爐寸勺*軸昵JWD F ilTr匸疔她自宜佇席低ftp： ! 01X縣痔畤姿管古1(:血呵 沖両定*WUOfljL 時MJt -wmii? h en m庠金可雄畤 毀平亦sit-只葉上審逵科葦圭一理薛干可匪的。r 啟干州龍cmm si.秦更側(cè)*愉心二加的厲度彈廉略邛摩卞以戟惶插朋朋*r只fitwftHiLJPRE-jft.證空能料捉拱：由杜邦HNTTE)POMW密公差的標(biāo)準(zhǔn)叁考表* CHXEn *+ i Qiinr帚審標(biāo)隼外那高度蚩璀腔.D=0250.050 10 150.080 130 13D大

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15、邊之要點(diǎn)圖。與此同時，洞孔的壁厚理應(yīng)盡量大，否 那么穿孔位置容易產(chǎn)生斷裂的情況。要是洞孔內(nèi)附有螺紋，設(shè)計(jì)上的要求即變 得復(fù)雜，因?yàn)槁菁y的位置容易形成應(yīng)力集中的地方。從經(jīng)驗(yàn)所得，要使螺孔 邊緣的應(yīng)力集中系數(shù)減低至一平安的水平，螺孔邊緣與產(chǎn)品邊緣的距離必須 大於螺孔直徑的三倍穿孔的類別A = 5LSB = AC = AD二魴孔離邊位或內(nèi)壁邊之要點(diǎn)WTTWn in/ 盲孔穿孔鷲鄒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(jì)的角度來看，穿孔的設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)上亦較為優(yōu)勝，因?yàn)橛脕泶┛壮?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

16、接而各有一端固定在模具上。一般來說，第一種方 法被認(rèn)為是較好的；應(yīng)用第二種方法時，兩條邊釘?shù)闹睆綉?yīng)稍有不同以防止 因?yàn)閮蓷l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(jì)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，盲孔的深度更不應(yīng)大於直徑的尺寸。-D-標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)底壁厚小於琬誠型後變形盲孔的設(shè)計(jì)要點(diǎn)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(jì)孔穴可單 從模具一次成型，減低生產(chǎn)本錢。但當(dāng)需要成型的孔

17、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)成的額外本錢可能較輔助 的後鉆孔工序?yàn)楦?，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)常番磨鉆咀的額外本錢 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(jì)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?yàn)閭?cè)孔容易形成塑膠產(chǎn)品上的倒扣部份。一般的方法是使用角 針 Angle Pin 及活動側(cè)模 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，

18、模具的制造本錢比教高，此外，生產(chǎn)時間亦因模具必 須抽走哥針才可脫模而相應(yīng)增加。其他設(shè)計(jì)考慮有關(guān)孔穴在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上的考慮，尚有以下各點(diǎn)：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，以下圖說明這兩種 方法的應(yīng)用。多級即佞將穿孔僧空可縮短 哥多級孔或?qū)⒋┛淄悼盏膽?yīng)用方法2側(cè)孔假設(shè)使用角針、活動側(cè)模或油壓抽哥必會使模具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜及增加本錢，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)用雨 m? 勉m消除側(cè)孔倒扣的方法3洞孔的邊緣應(yīng)預(yù)留最少的直身位,設(shè)計(jì)一個完整

19、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(shí)際的，可叁考洞孔邊緣的設(shè)計(jì)圖洞孔邊緣的設(shè)計(jì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么-入件(Moulded-in Inserts )根本設(shè)計(jì)守那么塑膠內(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(jì)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)本錢。入件通常是金屬材料，其中以銅為主。入件的設(shè)計(jì)必須使其穩(wěn)固地嵌入塑膠內(nèi)，防止旋轉(zhuǎn)或拉出。入件的 設(shè)計(jì)亦不應(yīng)附有尖角或封利的邊緣， 因?yàn)榧饨腔蚍饫倪吘壥顾苣z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。假設(shè)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)象穿孔型雞眼碗凸出型me瞬理簞眼瞬煙同歩成型嵌入不同的入件鐵眼凸出壁盲沉孔(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