塑料產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-----第四章 制品壁厚

1、第四章 制品壁厚確定合適的制品壁厚是制品設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一?；驹O(shè)計(jì)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(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(shí)間，增加生產(chǎn)成本。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(gè)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(huì)導(dǎo)致因冷卻速度不同

2、和產(chǎn)生亂流而造成尺寸不穩(wěn)定和表面問題。此外，采用固化成型的生產(chǎn)方法時(shí)，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)縮水及避免模腔不能完全充填的現(xiàn)象。若塑料的流動(dòng)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。4.1制品壁厚的作用(1) 使制品具有確定的結(jié)構(gòu)和一定的強(qiáng)度、剛度，以滿足制品的使用要求。(2) 成型時(shí)具有良好的流動(dòng)狀態(tài)（如壁不能過?。┮约俺涮詈屠鋮s效果（如壁不能太厚)(3) 合理的壁厚使制品能順利地從模具中頂出。(4) 滿足嵌件固定及零件裝配等強(qiáng)度的要求。(5) 防止制品翹曲變形。4.

3、2 制品壁厚的設(shè)計(jì)確定壁厚的主要因素1. 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是否足夠2. 能否抵脫模力3. 能否均勻分散所受的沖擊力4. 有埋入件時(shí)能否防止破裂如產(chǎn)生熔合線是否會(huì)影響強(qiáng)度5. 成形孔部位的熔合線是否會(huì)影響強(qiáng)度6. 盡可能肉厚均勻以防止產(chǎn)生縮水7. 棱角及肉厚較薄部分是否會(huì)阻礙材料流動(dòng)從而引起充填不足基本原則均勻壁厚，一般的原則就是能夠利用最少的壁厚，完成最終產(chǎn)品所須具備的功能。即：充模、冷卻收縮均勻、形狀性好、尺寸精度高、生產(chǎn)率高。(1) 在滿足制品結(jié)構(gòu)和使用要求的條件下，盡可能采用較小的壁厚。(2) 制品壁厚的設(shè)計(jì)，要能承受頂出裝置等的沖擊和振動(dòng)。(3) 在制品的連接固緊處、嵌件埋入處、塑料熔體在孔窗

4、的匯合（熔接痕）處，要具有足夠的厚度。(4) 保證貯存、搬運(yùn)過程中強(qiáng)度所需的壁厚。(5) 滿足成型時(shí)熔體充模所需壁厚，既要避免充料不足或易燒焦的薄壁，又要避免熔體破裂或易產(chǎn)生凹陷的厚壁。制品上相鄰壁厚差的關(guān)系(薄壁：厚壁)為：熱固性塑料：壓制1：3，擠塑1：5熱塑性塑料：注塑1：1.5(2)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(jì)成漸次的改變，并且在不超過壁厚3:1的比例下，制品壁厚設(shè)計(jì)可采用逐步過渡的形式（

5、圖2-6，圖2-7），或者改制成兩個(gè)制品然后再裝配為一個(gè)制品（圖2-8）等方法。制品壁厚的設(shè)計(jì)可參照表2-7表2-11。不同材料的設(shè)計(jì)要點(diǎn) ABSa) 壁厚壁厚是產(chǎn)品設(shè)計(jì)最先被考慮，一般用於注塑成型的會(huì)在1.5 mm (0.06 in) 至4.5 mm (0.18in)。 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)陌霃健⒛z料厚比例在60%。輕微

6、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(shí)，筋和一些補(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0.3 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

7、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(dòng)性，所以壁厚會(huì)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(jì)膠料的厚度應(yīng)不超過4mm ，太厚的話會(huì)導(dǎo)致延長了生產(chǎn)周期。因需要更長的冷卻時(shí)間，且塑料收縮時(shí)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(jì)上是最理想的，但有需要將厚度轉(zhuǎn)變時(shí)，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(jì)上直角是要避免。直角的地方有如一個(gè)節(jié)點(diǎn)，會(huì)引致應(yīng)力集中使抗撞擊強(qiáng)度降低。圓

8、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(jì)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?cái)?shù)值因?yàn)镽/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左右。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(gè)因素。薄的壁厚要視乎每種塑料特性而定。設(shè)計(jì)之前宜先了解所使用塑料的流動(dòng)長度限制來決定壁厚。負(fù)載要求時(shí)常是決定壁厚的，而其它的如內(nèi)應(yīng)力，部件幾何形狀，不均性和外形等。典型的壁厚介乎在0.76mm至3.2mm (0.03至0.125in)。 壁厚要求均