塑料件結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、產(chǎn)品測繪與結(jié)構(gòu)設(shè)計工業(yè)設(shè)計專業(yè)課程胡志剛第四講塑料件結(jié)構(gòu)設(shè)計塑料件結(jié)構(gòu)設(shè)計要點0材料壁厚脫模斜度加強筋支柱/螺絲柱止口卡扣其他塑料件結(jié)構(gòu)設(shè)計要點0材料1ABSABS（丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物）用途：玩具、機殼、日常用品、汽車配件（儀表板、工具艙門、車輪蓋、反光鏡盒）、家電外殼；特性：堅硬、不易碎、可涂膠水，工作溫度-50+70，可燃燒，損壞時可能有利邊出現(xiàn)。多數(shù)應(yīng)用于玩具外殼或不用受力的零件。 PP（聚丙烯）用途:玩具、日常用品、包裝膠袋、瓶子特性:有彈性、韌度強、延伸性大、但不可涂膠水，工作溫度-30140 。應(yīng)用:多數(shù)應(yīng)用于一些因要接受跌落測試而拆件的地方。 PVC PVC（聚氯乙烯）

2、（聚氯乙烯）用途:軟喉管、硬喉管、軟板、硬板、電線、玩具特性:柔軟、堅韌而有彈性，工作溫度-2575 ；200 易分解產(chǎn)生腐蝕、刺激性氣體。 PVC電線、電纜在制造、使用及廢棄處理時，都會產(chǎn)生大量的二惡英、氯氫酸、鉛等有害物質(zhì)。設(shè)計上的應(yīng)用:多數(shù)用于玩具，或一些需要避震或吸震的地方。 PS PS （聚苯乙烯）（聚苯乙烯）用途：絕緣透明件、裝飾件、化學(xué)儀器、光學(xué)儀器；發(fā)泡PS（保麗龍），建筑隔音、隔熱層，冰箱保溫層，一次性飯盒，頭盔緩沖層；特性：絕緣性好，硬而脆，無色透明，可染色，耐熱。發(fā)泡PS無法回收； PC PC（聚碳酸酯）（聚碳酸酯）用途：車輛前后燈、儀表板、冰箱抽屜、攪拌機、網(wǎng)線水晶插頭

3、、一次性醫(yī)療器械；特性：無色透明、無毒、可染色、抗沖擊、耐磨、耐腐蝕、抑制細(xì)菌、阻燃，耐高溫和耐低溫（-60120）；應(yīng)用：多數(shù)應(yīng)用于透明零件，代替玻璃。 POM POM 聚甲醛聚甲醛用途:機械零件、齒輪、家電外殼特性:耐磨、堅硬但脆弱，損壞時容易有利邊出現(xiàn)。應(yīng)用:多數(shù)用于膠齒輪、滑輪、一些需要傳動，承受大扭力或應(yīng)力的地方。 Nylon Nylon（尼龍，（尼龍，PAPA）用途：齒輪、滑輪、紡織品特性：堅韌、吸水、耐磨、吸震、耐熱，但當(dāng)水份完全揮發(fā)后會變得脆弱。應(yīng)用：因為精準(zhǔn)度比較難控制，所以大多用于一些模數(shù)較大的齒輪 Kraton Kraton（熱塑性丁苯橡膠）-用途：摩打墊，手工具把手-特

4、性： 柔軟，有彈性，韌度高，延伸性強。-設(shè)計上的應(yīng)用：多數(shù)作為摩打墊，吸收摩打震動，減低噪音。壁厚2一般不宜小于一般不宜小于0.60.9mm0.60.9mm，常選取常選取24mm24mm。ABSABS：一般最先選擇的材料，壁厚通常為1, 1.2, 1.5, 2, 2.5, 3mm，視乎產(chǎn)品的大小和功能而定。PPPP：因為比較軟，而且基于縮水的問題，所以不能太厚，一般為1, 1.2, 1.5mm。薄壁件壁厚0.6mm。PVC：因為多用由于外形，多是實心，所以限制不大。PSPS：1.55.0mm。PC：1.04.0mm。POMPOM：一般為1, 1.2, 1.5, 2, 2.5, 3mm視乎產(chǎn)品大

5、小而定。基本設(shè)計原則一般塑料件的厚度為23mm，如我們油煙機大面板壁厚就是23mm，熱塑性塑料最大設(shè)計壁厚為4mm。壁厚的大小取決于：n a 產(chǎn)品需要承受的外力；n b 是否作為其他零件的支撐；n c 承接柱位的數(shù)量；n d 加強筯的多少；n e 選用的塑料材料。產(chǎn)品過厚從經(jīng)濟(jì)角度來看，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，增加導(dǎo)致產(chǎn)生空穴氣孔的可能性，大大削弱產(chǎn)品的剛性及強度，增加產(chǎn)品的縮痕。壁厚2平面原則 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。壁厚的地方比旁邊壁薄的地方冷卻得比較慢，并

6、且在相接的地方表面在澆口凝固后出現(xiàn)收縮痕。更甚者導(dǎo)致產(chǎn)生收縮印、熱內(nèi)應(yīng)力、撓曲部份歪曲、顏色不同或不同透明度。若壁厚的地方漸變成壁薄的是無可避免的話，應(yīng)盡量設(shè)計成塑料由壁厚的地方流向壁薄的地方，不同平面過度要漸次的改變，并且在不小于壁厚3:1的比例下。下圖可供參考。平面原則 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，尖銳的圓角位通常會導(dǎo)致部件有缺陷及應(yīng)力集中，尖角的位置也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，

7、且令流動的塑料流得更暢順和成品脫模時更容易。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左右。下圖可供參考之用。轉(zhuǎn)角準(zhǔn)則壁厚設(shè)計脫模斜度3基本設(shè)計原則塑料產(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)有一個傾斜的出模角。否則如果產(chǎn)品垂直外壁并且與開模方向相同的話，模具在塑料成型后需要很大的開模力才能打開，而且，在模具開啟后，產(chǎn)品脫離模具的過程也相信十分困難。另外如果強行脫模的話，會在產(chǎn)品上留下頂拔痕。如果該產(chǎn)品在設(shè)計的過程中已預(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。因注塑件冷卻收

8、縮后多附在凸模上，為了使產(chǎn)品壁厚平均及防止產(chǎn)品在開模后附在較熱的凹模上，出模角對應(yīng)于凹模及凸模是應(yīng)該相等的。不過，在特殊情況下若然要求產(chǎn)品于開模后附在凹模的話，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。出模角的大少是沒有一定的準(zhǔn)則，多數(shù)是依照產(chǎn)品的深度來決定。 一般的出模角為0.5-1.0。 在深入或附有織紋的產(chǎn)品上，出模角的要求是視乎織紋的深度而相應(yīng)增加，一般為2-3。 一般的曬紋版上已清楚例出可供作參考之用的要求出模角。加強筋4加強筋在塑料部件上是不可或缺的功能部份，它能增加產(chǎn)品的剛性和強度而無需大幅增加產(chǎn)品切面面積。加強筋最有效的形狀如”工”字鐵般，對一些經(jīng)常受到壓

9、力、扭力、彎曲的塑料產(chǎn)品尤其適用，但如”工”字鐵般形狀有倒扣，難于脫模，一般設(shè)計成字形。此外，加強筋更可充當(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。加強筯的布置加強筋一般被放在塑料產(chǎn)品的非接觸面，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，選擇加強筋的位置也受制于一些生產(chǎn)上的考慮，如塑料流動方向、收縮方向及脫模方向等。加強筯的形狀加強筋的長度可與產(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。要是加強筋沒有接上產(chǎn)品外壁的話，末端部份也不應(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

10、問題經(jīng)常發(fā)生在排氣不足或封閉的位置上。加強筋的縮水情況 1、為防止縮水缺陷及保證加強筋強度，加強筋的寬度一般取壁厚的1/22/3； 2、加強筋應(yīng)加脫模斜度，在允許的情況下，斜度越大越好；3、為保證塑件基本平整，加強筋的端面不應(yīng)與塑件的支撐面相平，應(yīng)低于支撐面至少0.5mm。支柱/螺絲柱4支柱/螺絲柱4 支柱高度一般不要超過支柱直徑的兩倍半。 支柱遠(yuǎn)離外壁的基本設(shè)計 支柱靠近外壁的基本設(shè)計 Screw dD 2.0 mm 1.7 mm 4.34.4 mm 2.3 mm 1.9 mm 4.74.8mm 2.6 mm 2.3 mm 5.0 mm 3.0 mm 2.6 mm 5.5 mm 3.5 mm

11、 3.0 mm 6.0 mm支柱的出模角一般會以支柱頂部的平面為中性面，而且角度一般為0.51.0。如支柱的高度超過15.0mm的時候，為加強支柱的強度，可在支柱連上些加強筋，作結(jié)構(gòu)加強之用。 支柱套 跟據(jù)一般的安全規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)，螺絲頭必須收藏于不能觸摸的位置，所以高度必須有2.5mm或以上。由于加上支柱套后會有銳邊，所以在每一個支柱套上殼收螺絲的地方，必須加上R1.0或以上的圓角。 3M螺絲止口5止口5 真止口真止口用途: 生產(chǎn)裝配時作較對之用，而且可作涂膠水之用。 假止口假止口用途: 在外形上可作遮丑之用。 半假止口半假止口如平均料厚有2.0mm或以上時，因為凹槽太深的關(guān)系，所以需要在止口的位置加多一層料，保持成品外形的美觀。雙止口雙止口用途:多用于一些需要有防水功能的成品上。而且，會以超音波焊接法作裝配，加強較對效用。設(shè)計實作案例01設(shè)計總結(jié)1、選材；2、外形設(shè)計：采