塑胶件结构设计【行业相关】

1、塑胶件结构设计,基本纲要： 塑胶零件中加强筋的应用与设计; 塑胶零件中壁厚的选择与设计; 塑胶零件中卡扣强度计算及其应用,1,正式稿件,塑膠制品設計原則,1、在选料方面需考虑： (1) 塑料的物理机械性能,如强度,刚性,韧性,弹性,吸水性以及对应力的敏感性等； (2) 塑料的成型工艺性,如流动性,结晶速率,对成型温度,压力的敏感性等； (3) 塑料制品在成型后的收缩情况,及各向收缩率的差异. 2、在制品形状方面：能满足使用要求,有利于充模,排气,补缩,同时能适应高效冷却硬化（热塑性塑料制品）或快速受热固化（热固性塑料制品）等. 3、在模具方面：应考虑它的总体结构,特别是抽芯与脱出制品的复杂程度

2、;同时应充分考虑模具零件的形状及其制造工艺,以便使制品具有较好的经济性. 4、在成本方面：要考虑注射制品的利润率,年产量,原料价格,使用寿命和更换期限,尽可能降低成本,2,正式稿件,一 塑胶零件及产品设计-壁厚篇,3,正式稿件,壁厚基本设计守则,壁厚的大小取决於产品需要承受的外力, 是否作为其他零件的支撑,承接柱位的数量,伸出部份的多少以及选用的塑胶材料而定. 一般的热塑性塑料壁厚设计应以4mm为限: 从经济角度来看: 过厚的产品不但增加物料成本,延长生产周期和冷却时间,增加生产成本; 从产品设计角度来看: 过厚的产品增加导致产生 ”空穴” 气孔的可能性，大大削弱产品的刚性及强度 . 由厚胶料

3、的地方过渡到薄胶料的地方应尽可能顺滑, 太突然的壁厚过渡转变会导致因冷却速度不同和产生乱流而造成尺寸不稳定和表面问题, 并且此處模具易產生磨損. 采用固化成型的生产方法时, 流道, 浇口和部件的设计应使塑料由厚胶料的地方流向薄胶料的地方, 这样使模腔内有适当的压力以减少在厚胶料的地方出现缩水及避免模腔不能完全充填的现象; 若塑料的流动方向是从薄胶料的地方流向厚胶料的地方, 则应采用结构性发泡的生产方法来减低模腔压力. 5. 制品上相邻壁厚差的关系(薄壁：厚壁)为： 热固性塑料：压制1：3，挤塑1：5 热塑性塑料：注塑1：1.5(2,4,正式稿件,壁厚基本设计之平面准则,在大部份热融过程操作,

4、包括挤压和固化成型, 均一的壁厚是非常的重要的; 厚胶的地方比旁边薄胶的地方冷却得比较慢, 并且在相接的地方表面在浇口凝固後出现收缩痕; 更甚者引致产生缩水印, 热内应力,挠曲部份歪曲, 颜色不同或不同透明度; 若厚胶的地方渐变成薄胶的是无可避免的话, 应尽量设计成渐次的改变, 并且在不超过壁厚3:1的比例下,5,正式稿件,壁厚的差异产生内应力的影响,6,正式稿件,壁厚的差异产生缩水和气泡的影响,7,正式稿件,针对壁厚差异较大处的过度改善措施,8,正式稿件,针对壁厚设计不良产生的变形的改善措施,9,正式稿件,壁厚设计考虑对产品成型产生的影响,10,正式稿件,壁厚过度处必要时考虑到胶口设计对产品

5、的影响,11,正式稿件,壁厚基本设计之转角准则,壁厚均一的要诀在转角的地方也同样需要, 以免冷却时间不一致, 冷却时间长的 地方就会有收缩现象, 因而发生部件变形和挠曲; 此外, 尖锐的圆角位通常会导致部件有缺陷及应力集中, 尖角的位置亦常在电镀过程後引起不希望的物料聚积; 集中应力的地方会在受负载或撞击的时候破裂; 较大的圆角提供了这种缺点的解决方法, 不但减低应力集中的因素, 且令流动的塑料流得更畅顺和成品脱模时更容易,12,正式稿件,转角处的壁厚设计不当后果及改善措施,13,正式稿件,转角位的设计准则亦适用於悬梁式扣位: 因这种扣紧方式是需要将悬梁臂弯曲嵌入,转角位置的设计图说明如果转角

6、弧位R太小时会引致其应力集中系数(Stress Concentration Factor)过大, 产品弯曲时容易折断, 弧位R太大的话则容易出现收缩纹和空洞, 因此, 圆弧位和壁厚是有一定的比例, 一般介乎0.2至0.6之间, 理想数值是在0.5左右,14,正式稿件,热塑性塑料的胶厚设计叁考表,不同的塑胶物料有不同的流动性, 胶位过厚的地方会有收缩现象, 胶位过薄的地方塑料不易流过, 以下是一些建议的胶料厚度可供叁考,15,正式稿件,其实大部份厚胶的设计可从使用加强筋及改变横切面形状取缔之, 除了可减省物料以致减省生产成本外, 取缔后的设计更可保留和原来设计相若的刚性, 强度及功用, 下图的金

7、属齿轮如改成使用塑胶物料,更改后的设计理应如图一般, 此塑胶齿轮设计相对原来金属的设计不但减省材料, 消取因厚薄不均引致的内应力增加及齿冠部份收缩引致整体齿轮变形的情况发生,16,正式稿件,17,正式稿件,18,正式稿件,19,正式稿件,20,正式稿件,二 塑胶零件及产品设计-加强筋篇,21,正式稿件,加强筋的作用,在不加大制品壁厚的条件下, 增强制品的强度和刚性, 以节约塑料用量, 减轻重量, 降低成本; 可克服制品壁厚差带来的应力不均所造成的制品歪扭变形; 便于塑料熔体的流动, 在塑料制品本体某些壁部过薄处为熔体的充满提供通道,22,正式稿件,加强筋的一般設計形式,23,正式稿件,角支撑的

8、形式,加强筋的一般設計形式,24,正式稿件,肋根部厚度约为(0.50.7)T 肋间间距4T 肋高L3T,材料厚度与加強筋的尺寸关系（一,25,正式稿件,不同材质的加强筋细节有所区别,ABS,26,正式稿件,材料厚度与加強筋的关系（三,27,正式稿件,材料厚度与加強筋的关系（二,28,正式稿件,材料厚度与加強筋的关系（四,29,正式稿件,如果对外观要求不是很严格的话可以在此处加一个槽防止缩水和产生气泡,30,正式稿件,31,正式稿件,32,正式稿件,33,正式稿件,34,正式稿件,三 塑胶零件及产品设计-卡扣篇,35,正式稿件,卡扣的使用时机,两部品结合后,仍具有活动性,如滑动键,电池盖等； 弥补主壳螺丝锁附后,强度之不足； 使产品组装更具方便性,降低工时； 适用于可换外观饰片之固定设计,36,正式稿件,卡扣的操作原理,37,正式稿件,主壳卡扣的基本形式,38,正式稿件,主壳卡扣的基本形式,可以将扣的孔设计成盲孔,39,正式稿件,主壳卡扣的基本形式,40,正式稿件,以功能区分卡扣的基本形式 永久型 二. 可拆卸型,41,正式稿件,永久型,42,正式稿件,可拆卸型,43,正式稿件,