(S)科學(xué)化的注塑成型產(chǎn)品設(shè)計課件

1、科學(xué)化的注塑成型產(chǎn)品設(shè)計徐昌煜2016年4月16日上海眾安電器塑料有限公司厚度設(shè)計 產(chǎn)品設(shè)計中壁厚不均帶來的麻煩比任何其它問題設(shè)計帶來者都要嚴重。 這些麻煩包括了霧斑、 噴流痕、遲滯痕、 應(yīng)力痕、氣痕、 焦痕、 縮痕和縮孔、 短射、 熔接線、 翹曲變形以及周期時間長等。 這些麻煩都可用以直接或間接的方式預(yù)測。 設(shè)計高收縮率的結(jié)晶性注塑成型品時，設(shè)計者應(yīng)將壁厚變化限制在10%以內(nèi)。 就低收縮率的非結(jié)晶性塑料而言， 許容壁厚變化可到25%。壁厚 “ ” . (楊文遠), ., . (3D), “ ”, , , 9, 201411 3.0 . 2.43.0(3.0-2.4)/3.0 = 20% 3

2、x (T- t)not recommendedrecommended轉(zhuǎn)角設(shè)計 當一90轉(zhuǎn)角的內(nèi)圓角半徑小于名義厚度的25%時，角落就會有高的應(yīng)力集中。 內(nèi)圓角的半徑增加到名義厚度的75%時，二壁交會處就能進而強化。 可接受的平均內(nèi)圓角半徑是名義厚度的50%。轉(zhuǎn)角半徑 轉(zhuǎn)角 應(yīng)力集中系數(shù)K的定義： 真實最大應(yīng)力(不連續(xù)處的峰值)對預(yù)期的(典型力學(xué)用于規(guī)范幾何形狀及凈截面-忽略了較復(fù)雜的應(yīng)力分布-上的公式?jīng)Q定的)應(yīng)力的比例。 ( ) , K, ( ) ( ) , . 內(nèi)圓角半徑與應(yīng)力集中 00.60.81.01.21.40.20.41.01.52.02.53.0R / tK123Rapplied

3、loadtK：stress concentration factorR：fillet radiust ：wall thickness碎裂地磅零件, 66, 開裂, . 2008根部尖角地磅零件, PA66, 開裂, Oct. 2008在尖角部位倒圓R2.5，開裂問題解決。用半徑規(guī)(R規(guī))測根部倒圓半徑地磅零件, 66, . 2008根部倒圓在尖角部位倒圓R2.5，開裂問題解決。地磅零件, 66, . 2008: : 徐老師 : , 30, 2015 3:40 : 水管接頭開裂問題徐老師，您好： 最近做了一個案例，是屬于水管接頭的產(chǎn)品開裂問題，我結(jié)合了與 做了個分析，如果老師有空的話，能否指導(dǎo)一

4、下，希望繼續(xù)向老師學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)強度的知識。 謝謝老師！ 祝老師身體健康！ : . ()85*56*30()1.93.266I 在 2015-04-30 22:06:09， 寫道：T. J.：應(yīng)力集中處有三：尖銳之轉(zhuǎn)角； 2) 熔接線； 3) 縮孔。1) 之是否在計算應(yīng)力時考慮，只要找一處轉(zhuǎn)角如V2之E，將其R從1改成0.1，跑后，看該處應(yīng)力是否有明顯的增加即知。2)和3)之未能考慮應(yīng)力集中則是在預(yù)料之中。讓我知道1)項測試的結(jié)果，再說。徐昌煜2015年4月30日于日本盛岡: T. J.: : , 4, 2015 7:56 : : 水管接頭開裂問題分析報告！徐老師： 謝謝您的回復(fù)！ 我將E處圓角由R

5、1.0改成R0.1后，應(yīng)力急速升高，具體見附件。 是考慮了尖角處的應(yīng)力集中現(xiàn)象。Z. T. J.圓角比較V21.0V20.1R1.0R0.1最大應(yīng)力 (V2R1.0)此處最大應(yīng)力：91最大應(yīng)力 (V2R0.1)此處最大應(yīng)力：250脫模角設(shè)計脫模角 脫模角 脫模角太小，會導(dǎo)致頂白、拖白或周期時間長等缺陷。脫模角以不小于0.5為原則，而以大于1為宜。 當然，在客戶可以接受的范圍以內(nèi)，脫模角是愈大愈好。脫模角 側(cè)壁：1.5t(頂)1.6t(底) x 12h單邊脫模角0.24, 浙江省樂清市, 脫模不易, 2004. 3. 8.四型腔模開三腔方能頂出，環(huán)保故，不得加脫模劑。半邊脫模角僅0.4酒瓶包裝盒

6、, , 四川省宜賓市, 10 , 2003. 7. 16. a , 1.5 . 0.025 (0.001 ) . , a ( a 0.125 0.005 ) a . 7.5. 當模面具皮紋時，以光滑模面所須脫模角為基礎(chǔ)，皮紋深度每0.025，脫模角要增加1.5 。 比方說，皮紋深度是0.125時，脫模角要增加7.5。脫模角與皮紋 加強筋(肋)、角板、螺柱設(shè)計 , . 雖然所有的突出件并不相同， 但是設(shè)計導(dǎo)引卻是類同的。 , Conventional0.080 to 0.125 in(2.0 to 3.2 mm)Thinwall:0.050 to 0.080 in 0.050 in(1.2 to

7、 2.0 mm)( 1.2 mm) , Conventional0.080 to 0.125 in(2.0 to 3.2 mm)Thinwall:0.050 to 0.080 in 0.050 in(1.2 to 2.0 mm)( 1.2 mm) , Conventional0.080 to 0.125 in(2.0 to 3.2 mm)Thinwall:0.050 to 0.080 in 0.050 in(1.2 to 2.0 mm)( 1.2 mm)脫模角 突出件在和名義板壁交會處的建議厚度：以高收縮率的結(jié)晶性塑料而言，可采用名義壁厚的50%。 以低收縮率的非結(jié)晶性塑料而言，可采用名義壁厚

8、的75%。 a () 50% , . , 75% s . 突出件壁厚 縮痕 , 浙江省杭州市,縮痕, 2003. 4. 19. 1.5 ., 浙江省杭州市, 縮痕, 2003. 4. 19.縮痕 從成型容易的觀點來看，突出件的高度以產(chǎn)品名義壁厚的2.5到3倍為宜。 , 2.5 3 .突出件高度 距離應(yīng)大于產(chǎn)品名義壁厚的2倍。 使得模具鋼材具備足夠的強度以抵抗彎曲，并且提供足夠的吸熱區(qū)，以免產(chǎn)生縮痕和成型應(yīng)力。 a s , 2 s , .突出件和側(cè)壁/突出件的距離 孔設(shè)計孔 以注射成型而言，圓孔形狀理想，原因是塑料冷卻時，會收縮緊扎在型芯銷上，若銷為圓形，應(yīng)力會均勻的分布在孔緣塑料表層中?？?這

9、一尼龍風(fēng)扇因安裝孔的直線孔緣末端的鎖入應(yīng)力而損毀。 .- , , 2001 -孔 .- , , 2001 -孔 最初，此一玻纖補強的尼龍計時鏈輪中央的方型驅(qū)動軸孔，有四個銳角。 使用幾個月后，這些鏈輪，從方孔的銳角，到其附近的鏈輪齒根，產(chǎn)生裂隙而報廢。 后來，在方孔的四個角落，加了向外延伸的小孔之后，鏈輪便不再開裂。 . a a . .孔 孔A和B能以簡單直接開模的方式成形，孔C則須要一較復(fù)雜的側(cè)向運動型芯，方能成形。 A B a , . C a .- , , . 2001 -從易于成型的觀點來看，相鄰二孔緣的距離，或是孔緣和產(chǎn)品邊緣的距離，至少要有壁厚的兩倍，而絕對不可小于壁厚。 , , a

10、 , a s , s .- , , . 2001 -孔 孔 圖中的孔太靠近產(chǎn)品的邊緣，塑料的收縮使得該孔和其周圍的薄壁都因之扭曲。 . 1.6 s .- , , . 2001 -孔 盲孔A的長徑比應(yīng)以2:1或3:1為限。 形成穿孔B的型芯銷的自由端是頂在定模面上。 這樣的型芯銷獲得支持，而長徑比可增加到6:1。如圖中的C所示，將型心延伸至定模側(cè)的配合孔，可以提供額外的支撐，兩頭支撐的型心銷的長徑比可達12:1。 如圖中的D所示，以二支型心銷成型深孔，可以消除型心銷和定模面的磨耗。 這種方法產(chǎn)生的孔也可有12:1的長徑比。- , , . 2001 -結(jié)構(gòu)設(shè)計選擇彈性模量(E)大的塑料rMMr :

11、 梁的曲率半徑M : 彎曲力矩E : 彈性模量I : 慣性矩彈性模量 E , E 任一材料在彈性范圍內(nèi)，遵循虎克定律(s )，即應(yīng)力對應(yīng)變的比值為一常數(shù)，此一常數(shù)稱之為彈性模量，可以量之。E (E1, E2), 1.7002.6002.800662.96330(4.200, 2.500)30(7.000, 4.500)6630(7.012, 4.592)6650(25)(16.000, 10.000)6650(100)(16.560, 9.680) 45*190200(E1, E2)分別為塑料在流向和垂直流向的彈性模量。表中打*號者為韓國 于2014年11月5日在余姚賓館舉行的第十屆中國塑料產(chǎn)

12、業(yè)發(fā)展(國際)論壇的報告“ ”上發(fā)表的碳纖增強復(fù)合材料的E值。(E1, E2) , .彈性模量E , E增加制品的單位用料的慣性矩(I)和極慣性矩(J)rMMr : 梁的曲率半徑M : 彎曲力矩E : 彈性模量I : 慣性矩yxyzydASEC B-BM : 彎曲力矩I : A z 慣性矩A : 截面積 (截面線處)MBByzyndASEC B-BWhereI : moment of inertia of A with respect to z axis 慣性矩A : cross-sectional area 截面積A4A5A8A11AnAn-1A1A2y2y11y4or冰箱抽屜, , 增強、

13、省料、避免縮痕冰箱抽屜, , 考慮強度和省料, 2011. 7. 9.z用料多，然而強度和剛度僅略增。用料少，然而強度和剛度僅略減。SEC. A-AAA實心唇緣與帶孔唇緣的比較冰箱抽屜, , 考慮強度和省料, 2011. 7. 9.zz在同樣強度和剛度下用料多而有縮痕之顧慮。在同樣強度和剛度下用料少而無縮痕之顧慮。加強筋板與浪板之比較：柄一端固定，另一端承受轉(zhuǎn)矩下，單位柄長旋轉(zhuǎn)的的角度：柄一端固定，另一端承受轉(zhuǎn)矩下旋轉(zhuǎn)的的角度L： 柄長T : 轉(zhuǎn)(力)矩G： ( ) 剪切彈性模量E : 彈性模量 ：s 泊松比J : A z 極慣性矩：斷面形心到形心的半徑TLzdA 固定端n a d曾文水庫觀景

14、樓, 2014. 3. 21.曾文水庫是臺灣最大的水庫，位于嘉義縣大埔鄉(xiāng)與臺南市楠西區(qū)交界的柳藤潭峽谷。AASEC. A-A二次氣體穿透Secondary GasPenetration塑料注射Polymer Injection主要氣體穿透Primary GasPenetration型腔部份短射Partial Shotin Cavity氣體注射Gas Injection氣體注射Gas Injection氣體：大多采用氮氣 Gas : Use Nitrogen, Mostly短射法 氣輔注射成型 縮痕在外GAIM(Gas Assisted Injection Molding)Conventiona

15、l Molding無縮痕 與加強筋根部厚 1.2和面板厚2.5的傳統(tǒng)外殼比，加強筋根部厚6.00和面板厚2.00的氣輔注塑成型外殼只需79.4%的材料(減料或減重21.6%)，比彎曲剛度( 或可增加到1.62倍。 產(chǎn)品的最大厚度減到原來的4/5，冷卻時間縮短36%，周期時間縮短約29%(=360.8) 。1.141.203.504.804.80 x 5 = 24.000.52.50外氣成型 與加強筋根部厚 1.2和面板厚2.5的傳統(tǒng)外殼比，加強筋根部厚2.00和面板厚2.00的外氣成型( )外殼只需87%的材料(減料或減重13%)，比彎曲剛度( 或卻增加到1.16倍。 產(chǎn)品的最大厚度減到原來的4/5，冷卻時間縮短36%，周期時間縮短約29% (=360.8)。2.001.141.202.503.504.804.80 x 5 = 24.000.54.008.001.930.58.00 x 3 = 24.002.001 與加強筋根部厚1.2和面板厚2.5的傳統(tǒng)外殼比，加強筋根部厚2.00和面板厚2.0