塑料產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)范

1、 塑料產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)范塑料制品設(shè)計(jì)特點(diǎn)塑料產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與其它材料如鋼,銅,鋁,木材等的設(shè)計(jì)有些是類似的;但是,由于塑料材料組成的多樣性,結(jié)構(gòu)形狀的多變性,使得它比起其它材料有更理想的設(shè)計(jì)特性;特別是它的形狀設(shè)計(jì),材料選擇,制造方法選擇,更是其它大部分材料無可比擬的.因?yàn)槠渌拇蟛糠植牧?其設(shè)計(jì)者在外形或制造上,都受到相當(dāng)?shù)南拗?有些材料只能利用彎曲熔接等方式來成形.當(dāng)然,塑料材料選擇的多樣性,也使得設(shè)計(jì)工作變得更為困難,如我們所知,目前已經(jīng)有一萬種以上的不同塑料被應(yīng)用過,雖然其中只有數(shù)百種被廣泛應(yīng)用,但是,塑料材料的形成并不是由單一材料所構(gòu)成,而由一群材料族所組合而成的,其中每一種材料又有其特性,這

2、使得材料的選擇,應(yīng)用更為困難.塑料制品設(shè)計(jì)原則1. 依成品所要求的機(jī)能決定其形狀尺寸外觀材料2. 設(shè)計(jì)的成品必須符合模塑原則既模具制作容易成形及后加工容易但仍保持成品的機(jī)能塑料制品設(shè)計(jì)程序: 為了確保所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品能夠合理而經(jīng)濟(jì),在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的初期,在外觀設(shè)計(jì)者機(jī)構(gòu)工程師,制圖員,模具制造者,成形廠以及材料供應(yīng)廠之間的緊密合作是必須的,因?yàn)闆]有一個設(shè)計(jì)者,能夠同時擁有如此廣泛的知識和經(jīng)驗(yàn),而從不同的事業(yè)觀點(diǎn)所獲得的建議,將是使產(chǎn)品合理化的基本前提;除此之外, 一個合理的設(shè)計(jì)考慮程序也是必須的;以下將就設(shè)計(jì)的一般程序作出說明:一. 確定產(chǎn)品的功能需求,外觀.在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的初始階段,設(shè)計(jì)者必須列出對該產(chǎn)

3、品的目標(biāo)使用條件和功能要求;然后根據(jù)實(shí)際的考慮,決定設(shè)計(jì)因子的范圍,以避免在稍后的產(chǎn)品發(fā)展階段造成可能的時間和費(fèi)用的漏失.下表為產(chǎn)品設(shè)計(jì)的核對表,它將有助于確認(rèn)各種的設(shè)計(jì)因子. 產(chǎn)品設(shè)計(jì)的核對表一般數(shù)據(jù):1. 產(chǎn)品的功能?2. 產(chǎn)品的組合操作方式?3. 產(chǎn)品的組合是否是可以靠著塑料的應(yīng)用來簡化?4. 在制造和組合上是否可能更為經(jīng)濟(jì)有效?5. 所需要的公差?6. 空間限制的考慮?7. 界定產(chǎn)品使用壽命?8. 產(chǎn)品重量的考慮?9. 有否承認(rèn)的規(guī)格?10. 是否已經(jīng)有相類似的應(yīng)用存在?結(jié)構(gòu)考慮:1. 使用負(fù)載的狀態(tài)?2. 使用負(fù)載的大小?3. 使用負(fù)載的期限?4. 變形的容許量? 環(huán)境:1. 使用在

4、什么溫度環(huán)境?2. 化學(xué)物品或溶劑的使用或接觸?3. 溫度環(huán)境?4. 在該種環(huán)境的使用期限? 外觀:1. 外形2. 顏色3. 表面加工如咬花,噴漆等. 經(jīng)濟(jì)因素:1. 產(chǎn)品預(yù)估價格?2. 目前所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的價格?3. 降低成本的可能性?二. 繪制預(yù)備性的設(shè)計(jì)圖:當(dāng)產(chǎn)品的功能需求,外觀被確定以后,設(shè)計(jì)者可以根據(jù)選定的塑料材料性質(zhì),開始繪制預(yù)備性的產(chǎn)品圖,以作為先期估價,檢討以及原則模型的制作. 三.制作原型模型: 原型模型讓設(shè)計(jì)者有機(jī)會看到所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品的實(shí)體,并且實(shí)際的核對其工程設(shè)計(jì).原型模型的制作一般有兩種方式,第一種就是利用板狀或棒狀材料依圖加工再接合成一完整的模型,這種方式制作的模型,經(jīng)濟(jì)快

5、速,但是,缺點(diǎn)是量少,而且較難作結(jié)構(gòu)測試;另一種方式,是利用暫用模具,可作少量生產(chǎn),需花費(fèi)較高的模具費(fèi)用,而且所費(fèi)的時間較長,但是,所制作的產(chǎn)品較類似于真正量產(chǎn)的產(chǎn)品(需要特殊模具機(jī)構(gòu)的部分,可能成形后再以機(jī)械加工成形),可做一般的工程測試,而且建立的模具,成形經(jīng)驗(yàn),將有助于產(chǎn)品針對實(shí)際模具制作,成形需要而作正確的修正或評估.四.產(chǎn)品測試 每一個設(shè)計(jì)都必須在原型階段,接受一些測試,以核對設(shè)計(jì)時的計(jì)算和假想和實(shí)體之間的差異. 產(chǎn)品在使用時所需要做的一些測試,大部分都可以籍著原型做有效的測試;此時,面對了所有設(shè)計(jì)的功能要求,并且能夠達(dá)成一個完整的設(shè)計(jì)評估. 仿真使用測試通常在模型產(chǎn)品階段就必須開始

6、,這種型態(tài)的測試價值,取決于使用狀態(tài)被模擬的程度而定.機(jī)械和化學(xué)性質(zhì)的加速化測速通常被視為模型產(chǎn)品評估的重要項(xiàng)目.五.設(shè)計(jì)的再核對與修正 對設(shè)計(jì)的檢討將有助于回答一些根本的問題:所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品是否達(dá)到預(yù)期的效果?價格是否合理?甚至于在此時,許多產(chǎn)品為了生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性或是為了重要的功能和外形的改變,必須被發(fā)掘并改善,當(dāng)然,設(shè)計(jì)上的重大改變,可能需要做完整的重新評估;假若所有的設(shè)計(jì)都經(jīng)過這種仔細(xì)檢討,則能夠在這個階建立產(chǎn)品的細(xì)節(jié)和規(guī)格.六.制定重要規(guī)格 規(guī)格的目的在于消除生產(chǎn)時任何的偏差,以使產(chǎn)品符合外觀,功能和經(jīng)濟(jì)的要求,規(guī)格上必須明確說明產(chǎn)品所必須符合的要求,它應(yīng)該包括:制造方法,尺寸公差,表面加

7、工,分模面位置,毛邊,變形,顏色以及測試規(guī)格等.七.開模生產(chǎn) 當(dāng)規(guī)格被謹(jǐn)慎而實(shí)際的訂定之后,模具就可以開始被設(shè)計(jì)和制作,模具的設(shè)計(jì)必須謹(jǐn)慎并咨詢專家的意思,因?yàn)椴贿m當(dāng)?shù)哪＞咴O(shè)計(jì)和制造,將會使得生產(chǎn)費(fèi)用提高,效率降低,并用可能造成質(zhì)量的問題.八. 質(zhì)量的控制對照一個已知的標(biāo)準(zhǔn),訂定對生產(chǎn)產(chǎn)品的規(guī)律檢測是良好的檢測作法,而檢測表應(yīng)該列出所有應(yīng)該被檢查的項(xiàng)目,另外,相關(guān)人員,如品管者或設(shè)計(jì)者也應(yīng)與成形廠聯(lián)合訂定一個質(zhì)量管理的程序,以利于在生產(chǎn)的產(chǎn)品能夠符合規(guī)格的要求.產(chǎn)品設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)確定:一 分模線之選定1. 不得位于明顯影響外觀的位置2. 開模時不形成死角(undercut)的位置3. 位于模具易加工

8、的位置4. 位于成品后加工容易的位置 5. 位于不影響尺寸精度的位置(尺寸關(guān)系重要的部分盡量放在模具的同一邊)二 脫模斜度脫模斜度是為了便于產(chǎn)品從模具中脫出而設(shè)置的。脫模斜度一采用12度最小不小于0.5度。具體數(shù)值視成品形狀成形材料的類別模具結(jié)構(gòu)表面精度以及加工方等會有所不同。在不影響產(chǎn)品質(zhì)量的前提下脫模斜度愈大愈好。三 產(chǎn)品外形及肉厚產(chǎn)品外形盡量采用流線外形避免突然的變化以免在成形時因塑料在此處流動不順引起氣泡等缺陷并且此處模具易產(chǎn)生磨損。決定肉厚的主要因素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. 有埋入件時能否防止破裂如產(chǎn)生熔合線是否會影響強(qiáng)度5. 成形孔

9、部位的熔合線是否會影響強(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阻礙材料流動從而引起充填不足肉厚不均對成形性的影響1. 成形品之冷卻時間取決于肉厚較厚的部分使成形周期延長生產(chǎn)性能降低2. 肉厚不均則成品冷卻后收縮不均造成縮水產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力變形破裂等我們經(jīng)常用的材料有:PC,ABS,PMMA等幾種,它們的標(biāo)準(zhǔn)肉厚如下: PC:1.5-5.0 ABS:1.2-3.5 PMMA:1.5-5.0四 加強(qiáng)與防止變形方法1. 轉(zhuǎn)角部位加R塑料產(chǎn)品的尖銳轉(zhuǎn)角常常是造成產(chǎn)品破壞的最大因素.消除產(chǎn)品尖銳的轉(zhuǎn)角,不但可以降低該處的應(yīng)力集中,提高產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,也可以使得塑料材料成形時有流線型

10、的流路,以及成品更易于頂出.另外,從模具的觀點(diǎn),園角也是有益于模具加工和模具強(qiáng)度. 產(chǎn)品所有的內(nèi)側(cè)和外側(cè)的周邊轉(zhuǎn)角園弧都必須盡可能的大,以消除應(yīng)力集中;但是,太大的園弧可能造成縮水,特別是在肋或突柱根部轉(zhuǎn)角園弧.原則上,最小的轉(zhuǎn)角園弧為0.020到0.030inch.綜上所述,園角對于成形品的設(shè)計(jì)會有以下的一些優(yōu)點(diǎn): (1) 園角使得成形品提高強(qiáng)度以及降低應(yīng)力. (2) 尖銳轉(zhuǎn)角的消除,自動地降低了龜裂的可能性,就是提高對突然的震動或沖擊的抵抗能力. (3) 塑料的流動狀態(tài)將被重大的改善,園形的轉(zhuǎn)角,使得塑料能夠均勻,沒有滯留現(xiàn)象以及較少應(yīng)力的流入模穴內(nèi)所有的斷面,并且改善成形品斷面的密度之均

11、勻性. (4) 模具強(qiáng)度獲得改善,以避免模具內(nèi)尖銳的轉(zhuǎn)角,造成應(yīng)力集中,導(dǎo)致龜裂,特別是對于需要熱處理或受力較高的部分,園弧轉(zhuǎn)角更為重要. 園角加大,應(yīng)力集中減少.內(nèi)圓角R0.8T -幾乎無應(yīng)力集中2. 增設(shè)加強(qiáng)肋肋根部厚度約為(0.50.7)TPC,PPOT0.6TPA,PET0.5TPMMA,ABST0.5TPST4T肋高L3T3. 利用變化肉厚及形狀1) 側(cè)壁加強(qiáng)既可防止變形也可改善流動性2) 邊緣加強(qiáng)用變化的邊緣形狀來加強(qiáng)防止變形3) 周邊加強(qiáng)較大的平面易發(fā)生翹曲變形用周邊凹凸或波浪形來防止變形4) 底部加強(qiáng)箱形件底部為加強(qiáng)及防變形常采用如下方法五 BOSS之設(shè)計(jì)1. BOSS的長度一

12、般不超過本身直徑的兩倍否則必須加加強(qiáng)肋。(長度太長時會引起氣孔燒焦充填不足等)2. BOSS的位置不能太接近轉(zhuǎn)角或側(cè)壁3. BOSS的形狀以圓形為主設(shè)計(jì)在底部時取3個 (其它形狀則加工不易且流動性也不好)4. BOSS周圍可用除去部分肉厚來防收縮下陷 六 孔及凹陷之設(shè)計(jì)孔的形狀和位置的選擇,必須避免造成產(chǎn)品的脆弱性以及生產(chǎn)上的復(fù)雜性.在成形孔的一般方法中,塑料被射出模穴,然后沿著心梢的周邊流動而形成孔,因此,當(dāng)塑料在心梢一端會合時,會形成接合線,這些接合線位置就成為成品本身的潛在脆弱性.1. 孔與孔之間距離為孔徑2倍以上2. 孔與成品邊緣之間距離為孔徑3倍以上3. 孔與側(cè)壁之間距離為孔徑3/4

13、倍以上4. 孔周邊的肉厚宜加強(qiáng)(尤其針對有裝配性受力的孔)切開的孔周邊也宜加強(qiáng) 5. 垂直于材料流動方向的盲孔孔徑在1.5mm以下時孔深不得超過孔徑的2倍(只有一端支撐的模仁梢比起兩端都有支撐的模仁梢會高出48倍的變形量)6. 孔徑不變的通孔不宜設(shè)計(jì)為兩邊對合成形會產(chǎn)生偏心可將任一邊的孔徑加大或設(shè)計(jì)為不用對合成形的孔 孔的形狀設(shè)計(jì)比較七 成形螺紋及輥紋設(shè)計(jì) 成形螺紋設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)1. 避免使用32牙/inch(螺距0.75mm)以下的螺紋最大螺距可采用5mm2. 長螺紋會因收縮的關(guān)系使螺距失真應(yīng)避免使用如結(jié)構(gòu)需要時可采用自攻螺絲鎖緊3. 螺紋公差小于成形材料收縮量時應(yīng)避免使用4. 螺紋不得延長至

14、成品末端因如此產(chǎn)生的尖銳部會使模具及螺紋的端面崩裂壽命降低所以至少要留0.8mm的平坦部分5. 螺紋需有24度的拔模角 輥紋通常是平行于脫模方向的溝槽輥紋間距通常為3.0mm,最小為1.5mm。為防模具崩裂及使后加工容易輥紋與分模面間至少留0.8mm的平坦部分。 八 埋入件設(shè)計(jì)埋入件舉例埋入件需注意點(diǎn)1. 由于流動性的關(guān)系會在埋入件的周圍產(chǎn)生熔接痕由于塑料與金屬的收縮率不一樣成形后易產(chǎn)生開裂2. 使用埋入件成形時會使周期延長3. 埋入件高出成形品少許可避免在裝配時被拉動而松脫成形品設(shè)計(jì)要點(diǎn)改善:(1) 外觀的改善:A. 原肋為表面形成收縮下陷之原因盡量減薄,肋原=0.5-0.6TB. 光澤表面

15、可施行一些如放電,噴砂,腐蝕加工等防止收縮下陷及保持表面無痕跡 C. 盡可能地使分模面變得容易,可使模具加工容易及毛邊,澆口切除容易 D. 肉厚均一,可防收縮下陷 E. 內(nèi)部肉厚去除,使肉厚均一,防止收縮下陷 F. 凸彀周圍,除去部分肉厚,防止收縮下陷 G. 凸彀之設(shè)置在同樣強(qiáng)度下,可以多數(shù)以小凸彀代替,可防止收縮下陷 H. 格子連接凸彀之場合,可防收縮下陷,并可使強(qiáng)度顯著增加 (2) 強(qiáng)度的改善A. 肉厚較薄之孔,把孔邊肉厚增加及高度增高以補(bǔ)強(qiáng)B. 切離之孔周邊肉厚宜增加 C. 曲面的設(shè)置,可使強(qiáng)度增強(qiáng) D. 脫模時,心型銷受收縮力,使成形品頂出時造成破裂,可設(shè)置凸彀承受頂出力量 E. 角隅

16、設(shè)R ,可改善強(qiáng)度,防止應(yīng)力集中,變形破裂 F. 加設(shè)補(bǔ)強(qiáng)肋及角隅部設(shè)R,增強(qiáng)凸彀之強(qiáng)度 G. 孔與孔之間距,孔與邊緣之距離,應(yīng)有適當(dāng)之距離,可防止破裂之發(fā)生 (3) 模具及成形品的改善A. 銳角薄內(nèi)部分,易使材料充填不足B. 透明成形品,肩角部設(shè)充分之脫模斜度,頂出時不被刮痕,才不致于影響透明性 C. 斜向凸彀,使模具構(gòu)造變?yōu)閺?fù)雜,改善凸彀方向的形狀,使成直角向之分模D. 將側(cè)面之孔癖開,可消除UNDERCUT 而不用側(cè)向心型 E. 上下對合,可免除使用側(cè)向心型,使模具構(gòu)造簡化 F. 上對對合之孔,恐有偏心之處,宜將另一方孔擴(kuò)大 G. 外緣波紋之成形品,后加工不易(毛邊去除,澆口切離)可改為

17、邊緣,使變?yōu)槿菀?H. 手扭止滑部,凸形場合模具之切削加工容易 I. 分模線為階斷形,模具制作困難,毛邊修整不易,宜改為直線形式曲線形. J. 底部設(shè)置凸緣,可使分模線單純,后加工容易 K. 切削時左右對稱形狀加工容易,非對稱者加工困難 L. 車削加工比銑削加工速度快且廉價,成形品應(yīng)盡量設(shè)計(jì)為圓形 M. 成形品加飾,宜設(shè)計(jì)凸出,模具加工時為下凹,雕削容易 N. 模具成形加工,在成形品之孔,一般以心型銷來成形.所以在模具構(gòu)造上,宜避免上部內(nèi)厚過薄 O. 薄內(nèi)部位,易造成充填不足 P. 成形品凸出文字,于模具加工時,反為凹入文字,雕削加工容易 Q. 內(nèi)部托架上開孔,模具成本增加,且易發(fā)生故障,可改在成形后,鉆孔加工 R. 深凹穴,應(yīng)盡量為于成形品之同一側(cè)(頂出,成形需要) 改變模具固定側(cè)之心型形狀,使減少與成形品之接觸面積(有利脫模) S. 斷面內(nèi)厚較厚時,可改為補(bǔ)強(qiáng)肋,但內(nèi)厚應(yīng)與其它內(nèi)厚均一 T. 深入之補(bǔ)強(qiáng)肋,盡量使用最大之脫模斜度,以利脫模,波形面之谷底,宜避免銳角形成.銳角部會阻礙材料流動,使模具強(qiáng)度減弱,成形品產(chǎn)生應(yīng)力集中. 其它:a. 成形品與組合件,