塑料產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計準(zhǔn)則-壁厚

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于產(chǎn)品需要承受的外力、 是否作為其它零件的支撐、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為上限。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

2、尺寸不穩(wěn)定和表面問題。對一般熱塑性塑料來說，當(dāng)收縮率"Shrinkage Factor低于0.01mm/mm時，產(chǎn)品可容許厚度的改變達(dá) ；但當(dāng)收縮率高于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。止匕外，纖維填充的熱固性塑料于過薄的位置往往 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,止匕外，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)膲毫σ詼p少在厚 膠料的地

3、方出現(xiàn)縮水及避免模腔不能完全充填的現(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后出現(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

4、形和撓曲。止匕外，尖銳的圓 角位通常會導(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后引起 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。J，不好敕好轉(zhuǎn)角位置的設(shè)計轉(zhuǎn)角位的設(shè)計準(zhǔn)則亦適用于懸梁式扣位。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 Fact曲3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般

5、介乎0.2至0.6之間，理想數(shù)值是在0.5左右最大拄伸朦力負(fù)載角戴鷹力集中系數(shù) (Stress Concentration. Tactor)巾 0a 1 * fl.fi i P I.5 J *圄孤壁厚（R/D應(yīng)力集中系數(shù)與圓孤/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叁考。熱塑性塑料的膠厚設(shè)計叁考表SI至性同性KUBO IJ tlt tl di術(shù)的 lEhtilkd.Tj$J淳 in m. (iJELt-kitl j4 哪QR1為1儂峭3加鬧瓦£QEW崛23g判3加Atiyb r TttM

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10、功用。下圖的金屬齒輪如改成使用塑膠物料， 更改后的設(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，一般用于注塑成型的會在1.5 mm (0.06 in)至4.5 mm (0.18 in)壁厚比這范圍小的用于塑料流程短和細(xì)小部件。典型 的壁厚約在2.5mm (0.1 in斤右。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

11、徑是膠料厚度的 25%,最適當(dāng)?shù)陌霃?膠料厚比例在 60%。輕微的增加半徑就能明顯的減低應(yīng)力。PCa)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3.1mm (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于部件的幾何和大小。短的塑料流程是 可以達(dá)到0.3 mm (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

12、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,可減少成型后的變型問題。LCPa)壁厚由于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。最小制由：力4、而網(wǎng)侑曲

13、施也用不娃器使用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.PAa)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后變型。 若壁厚由厚過渡至 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 問。PSUa)壁厚常用于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)載要求時常是決定