塑料件結(jié)構(gòu)設(shè)計.ppt

1、塑料件結(jié)構(gòu)設(shè)計,2010年5月,壁厚,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： a 產(chǎn)品需要承受的外力； b 是否作為其他零件的支撐； c 承接柱位的數(shù)量； d 加強筯的多少； e 選用的塑料材料。 產(chǎn)品過厚從經(jīng)濟角度來看，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,對一般熱固性塑料來說，太薄的產(chǎn)品厚度往往導致操作時產(chǎn)品過熱，形成廢件。此外，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)

2、生。塑料的流動性越好，產(chǎn)品的壁厚就能做得越薄。如聚丙烯、尼龍、ABS等料的流動性較好，聚碳酸酯的流動性較差。 我們設(shè)計產(chǎn)品壁厚時一般根據(jù)經(jīng)驗值或參考相類似的產(chǎn)品，如不能確定時，可先按較薄的壁厚設(shè)計，等產(chǎn)品做出來后如強度不夠，修改模具加厚產(chǎn)品壁厚比較方便，也可以添加或增加加強筯或?qū)Σ牧线M行增強改性來達到使用要求。,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。更甚者導致產(chǎn)生收縮印、熱內(nèi)應力、撓曲部份歪曲、顏色不同或不同透明度。若壁厚的地方漸變

3、成壁薄的是無可避免的話，應盡量設(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致部件有缺陷及應力集中，尖角的位置也常在電鍍過程后引起不希望的物料聚積。集中應力的地方會在受負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。下圖可供參考之用。,轉(zhuǎn)角準則,轉(zhuǎn)角準則,轉(zhuǎn)角位的設(shè)計準則也適用于懸梁式扣位。因這

4、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太小時會導致其應力集中系數(shù)(Stress Concentration Factor)過大，因此，產(chǎn)品彎曲時容易折斷，弧度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。一般介乎0.2至0.6之間，理想數(shù)值是在0.5左右。,轉(zhuǎn)角準則,壁厚設(shè)計,不同的塑料有不同的流動性。壁厚過厚的地方會有收縮現(xiàn)象，壁厚過薄的地方塑料不易流過。以下是一些建議的塑料厚度可供參考。 熱塑性塑料的壁厚設(shè)計參考表：,壁厚設(shè)計,壁厚設(shè)計,其實大部份壁厚的設(shè)計可使用加強筋及改變橫切面形狀取消它。除了可減省物料以致減省生產(chǎn)成本外，取消后的設(shè)計

5、更可保留和原來設(shè)計相近的剛性、強度及功用。下圖的金屬齒輪如改成使用塑料物料，更改后的設(shè)計如下圖。此塑料齒輪設(shè)計相對原來金屬的設(shè)計不但減省材料，消除因厚薄不均引起的內(nèi)應力增加及齒冠部份收縮導致整體齒輪變形的情況發(fā)生。,壁厚設(shè)計,壁厚設(shè)計,加強筋,基本設(shè)計原則 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。,加強筋,加強筯的布置 加強筋一般被

6、放在塑料產(chǎn)品的非接觸面，其伸展方向應跟隨產(chǎn)品最大應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，末端部份也不應突然終止，應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，這些問題經(jīng)常發(fā)生在排氣不足或封閉的位置上。,加強筋,加強筋,加強筋最常用的形狀 及尺寸如下圖一般。,加強筋,加強筋底部的寬度須比相連外壁的厚度為小，一般底部的寬度為壁厚的0.60.75倍，過厚的加

7、強筋設(shè)計容易產(chǎn)生收縮紋、空穴、變形撓曲及夾水紋等問題，也會加長生產(chǎn)周期，增加生產(chǎn)成本。 加強筋高度一般為產(chǎn)品壁厚的3們以內(nèi)，加強筋的高度是受制于熔膠的流動速度及脫模頂出的特性(收縮率、摩擦系數(shù)及穩(wěn)定性)，較高的加強筋要求塑料有較低的熔膠黏度、較低的摩擦系數(shù)、較高的收縮率。 加強筋的兩邊必須加上出模角以減低脫模頂出時的摩擦力，出模角最少為0.5，增加加強筋的出模角一般有助產(chǎn)品頂出，不過，當出模角不斷增加而底部的闊度維持不變時，產(chǎn)品的剛性、強度達不到設(shè)計要求，在頂出的方向打磨光潔也有助產(chǎn)品容易頂出；,加強筋,底部連接產(chǎn)品的位置必須加上圓角以消除應力集過分中的現(xiàn)象，圓角的設(shè)計也給與流道漸變的形狀使模

8、腔充填更為流暢，底部圓角為壁厚的1/4； 當使用多條加強筋時，加強筋之間的距離必須較相接外壁的厚度大，一般兩條加強筯之間的間距大于壁厚的3倍。 加強筯的數(shù)量 使用大量短而窄的加強筋比使用數(shù)個深而闊的加強筋好。模具生產(chǎn)時加強筋的闊度(也有可能深度)和數(shù)量應盡量留有余地，當試模時發(fā)覺產(chǎn)品的剛性及強度有所不足時可適當?shù)卦黾樱驗樵谀＞呱先コ摿媳仁褂脽富蚣由喜迩都仍黾愉摿系姆椒▉淼煤唵渭氨阋恕?出模角,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

9、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)計的過程中已預留出模角及所有接觸產(chǎn)品的模具零件在加工過程當中經(jīng)過高度拋光的話，脫模就變成輕而易舉的事情。因此，出模角的考慮在產(chǎn)品設(shè)計的過程是不可或缺的。,出模角,因注塑件冷卻收縮后多附在凸模上，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，出模角對應于凹模及凸模是應該相等的。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,出模角的大小 出模角的大小是沒有一定的準則，多數(shù)是憑經(jīng)驗和依照產(chǎn)品的深

10、度來決定。此外，成型的方式，壁厚和塑料的選擇也在考慮之列。一般來說，高度拋光的外壁可使用1/8度或1/4度的出模角。深入或附有織紋的產(chǎn)品要求出模角作相應的增加，習慣上每0.025mm深的織紋，便需要額外1度的出模角。出模角度與單邊間隙和邊位深度之關(guān)系表，列出出模角度與單邊間隙的關(guān)系，可作為參考之用。此外，當產(chǎn)品需要長而深的肋骨及較小的出模角時，頂針的設(shè)計須有特別的處理，見對深而長加強筋的頂針設(shè)計圖。,出模角,出模角度與單邊間隙和邊位深度之關(guān)系表,出模角,對深而長加強筋的頂針設(shè)計,支柱,基本設(shè)計原則 支柱是用以裝配產(chǎn)品、隔開物件及支撐承托其他零件之用?？招牡闹е梢杂脕砬度爰⑹站o螺絲等。這些應用均要有足夠強度支持壓力而不至于破裂。支柱盡量不要單獨使用，應盡量連接至外壁或與加強筋一同使用，目的是加強支柱的強度及使塑料流動更順暢。,支柱,支柱,支柱形狀 支柱的高度：過高的支柱會導致塑料部件成型困難，所以支柱高度一般是不會超過壁厚的3倍。加強支柱的強度的方法尤其是遠離外壁的支柱，除了可使用加強筋外，三角加強塊的使用也十分常見。 支柱的直徑：一般支柱的壁厚小于產(chǎn)品的壁厚，支柱的外徑是內(nèi)徑的2倍以上。從裝配的考慮來看，局部增加支柱厚度是有需要的。但是，這會導致不良的影響，如形成收縮痕、空穴、或增加內(nèi)應力。因此，利用支柱壁支撐支柱使