塑料产品设计注意事项

1、塑胶产品结构设计注意事项于定炎目录第一章第一章 塑料的定义及分类塑料的定义及分类第二章第二章 塑料的特性塑料的特性第三章第三章 塑胶结构设计注意事项塑胶结构设计注意事项第一章 塑料的定义树脂树脂：由为数众多的低分子有机化合物藉共键构成链聚合而成的分子量 较大的 化合物，称为合成树脂或合成橡胶和合成纤维。 塑料塑料：指有机合成树脂树脂为主要成份，加入或不加入其它配合材料而构成 的人造材料，称之为塑料。塑料的来源塑料的来源 塑料的基本原料是低分子碳、氢化合物。 它是从石油、天然气或煤裂解物中提炼和合成出来的人造树脂。1.1 塑料定义的解释 塑料的英文名是plastic，俗称：塑胶； 它是世界三大有

2、机高分子材料之一（三大高分子材料是塑料，橡胶，纤维）； 塑料的分子量一般都在1万-100万 塑料都是由C，H，O三种元素组成； 它可以多种型态存在例如液体固体胶体溶液等； 它可以成形，可以用不同的加工方法； 用途广泛产品呈现多样化。1.2 塑料之分类塑料分类热塑性塑料热固性塑料通用塑胶工程塑料合胶结晶性非结晶性PE，PPPS，PVCABS，PMMA泛用工程塑胶高性能工程料结晶性非结晶性PA，POM，PBTPC，PP0结晶性PPS，LCP，PVDF（氟塑料）PSUABS/PC，PPO/PS，PA/PP非结晶性PU（聚氨基甲醇乙酯），UF（尿素塑料），PE（酚醛树脂），环氧树脂1.2.11.2.1

3、、按塑料的物理化学性能分类、按塑料的物理化学性能分类 热塑性塑料和热固性塑料热塑性塑料和热固性塑料：热塑性塑料：热塑性塑料：在特定的温度范围内,能反复加热软化和冷却变硬的塑料。(如:ABS、PP、POM、PC、PS、PA等)。它可以再回收利用。热固性塑料：热固性塑料：受热后成为不熔的物质,再次受热不再具有可塑性，不能再回收利用的塑料。(如:酚醛树脂、环氧树脂、氨基树脂、聚胺酯、发泡聚苯乙烯等).热塑性塑料的成型工艺特性七大工艺特性：1.收缩性。2.流动性3.结晶型4.热敏性及易水解性。5.应力开裂及熔体破裂。6.热性能及冷确速度。7.吸湿性1.2.21.2.2、 按塑料的应用分类按塑料的应用分

4、类 通用塑料和工程塑料通用塑料和工程塑料: :通用塑料：通用塑料：产量大、价格低、性能一般。(如:PE、PP、PVC、PS、ABS等)工程塑料工程塑料：优异的综合性能,可作结构性材料。 (如:PC、POM、PA、PET、PBT等,工程塑料的产量相对较少,价格较贵) 第二章 塑料的特性优点优点: :(1)一次成型，加工效率高于金属，成本低 。(2)重量轻（钢的1/6-1/7，铝的1/3-1/4 ），可节约能源。(3)可任意配色，提高商品价值 。(4)耐化学药品，不像金属易生锈腐蚀。 (5)不易传热，保温性好。(6)既能制做导电部件,又能制作绝缘产品。(7)可以成型各种复杂的曲面。缺点缺点 :(1

5、)与金属相比，耐热性差、易于燃烧。(2)随着温度的变化，性能也会大大改变。(3)与同样体积的金属相比，机械强度较低。(4)耐久性差，易老化。(5)表面硬度较低，易划伤。(6)收缩率高，尺寸稳定性差。塑料材料的物性表中的几项重要参数1.看比重(密度)2.看流动系数3.看收缩率4.看拉伸强度5.看冲击强度6.硬度(HRB(洛式硬度,HD肖式硬度)7.温度序号中文名称英文密度g/cm3平均比热K)加工温度模具温度收缩率%1丙烯晴-丁二烯-苯乙烯 ABS1.061.4 210-27550-900.4-0.72聚丙烯PP0.9150.84-2.5 250-27050-751.0-2.54聚苯乙烯PS1.

6、051.3 180-280100.3-0.65软质聚氯乙烯PVC-S1.380.85 170-20015-500.56硬质聚氯乙烯PVC-R1.38 0.83-0.92 180-21030-500.57低密度聚乙烯LDPE0.9542.0-2.1 160-26050-701.5-5.08高密度聚乙烯HDPE0.922.3-2.5 260-30030-701.5-3.09聚氧甲烯（乙缩烯）POM1.421.47-1.5 200-210901.9-2.310 聚苯乙烯，HI-PS1.051.21 170-2605-750.5-0.611 聚苯乙烯-丙烯晴SAN1.081.3 180-27050-8

7、00.5-0.712 苯烯晴-苯乙烯-丙烯酸 ASA1.071.3 230-26040-900.4-0.613 聚苯撑氧或聚氧化亚苯PPO1.061.45 250-30080-1000.5-0.714 聚碳酸脂PC1.21.3 280-32080-1000.815 尼龙66原料PA 661.151.7 260-29070-1200.5-2.5常用塑料的特性第三章 塑胶结构设计注意事项u塑胶制品设计特点塑胶制品设计特点 塑胶材料组成的多样性,结构形状的多变性,使得它比起其他材料有更理想的设计特性;特别是它的形状设计,材料选择,制造方法选择,更是其他大部分材料无可比拟的； 其他的大部分材料,其设计

8、者在外形或制造上,都受到相当的限制,有些材料只能利用弯曲熔接等方式来成形； 塑胶材料选择的多样性,也使得设计工作变得更为困难。u塑胶制品设计原则依产品所要求的性能决定其形状尺寸外观材料设计的产品必须符合模塑原则既模具制作容易成形及后加工容易但仍满足产品的性能要求u塑胶产品的设计流程确定产品外形及功能需求绘制预备性的设计图制作原型模型产品测试设计的再核对与修正制定重要规格开模生产质量的控制一一. . 确定产品外形及功能需求确定产品外形及功能需求在产品设计的初始阶段在产品设计的初始阶段, ,设计者必须列出对设计者必须列出对该产品的目标使用条件和功能要求该产品的目标使用条件和功能要求; ;然后然后根

9、据实际的考量根据实际的考量, ,决定设计因子的范围决定设计因子的范围, ,以以避免在稍后的产品发展阶段造成可能的时避免在稍后的产品发展阶段造成可能的时间和费用的漏失间和费用的漏失. .下表为产品设计的核对下表为产品设计的核对表表, ,它将有助于确认各种的设计因子它将有助于确认各种的设计因子 产品设计的核对表一般资料一般资料: :1. 1. 产品的功能产品的功能? ?2. 2. 产品的组合操作方式产品的组合操作方式? ?3. 3. 产品的组合是否是可以靠着塑胶的应产品的组合是否是可以靠着塑胶的应用来简化用来简化? ?4. 4. 在制造和组合上是否可能更为经济有在制造和组合上是否可能更为经济有效效

10、? ?5. 5. 所需要的公差所需要的公差? ?6. 6. 空间限制的考虑空间限制的考虑? ?7. 7. 界定产品使用寿命界定产品使用寿命? ?8. 8. 产品重量的考虑产品重量的考虑? ?9. 9. 有否承认的规格有否承认的规格? ?10. 10. 是否已经有相类似的应用存在是否已经有相类似的应用存在? ?结构考虑结构考虑: : 1. 1. 使用负载的状态使用负载的状态? ? 2. 2. 使用负载的大小使用负载的大小? ?3.使用负载的期限?4.变形的容许量? 环境环境: :1. 1. 使用在什么温度环境使用在什么温度环境? ?2. 2. 化学物品或溶剂的使用或化学物品或溶剂的使用或接触接触

11、? ?3. 3. 温度环境温度环境? ?4. 4. 在该种环境的使用期限在该种环境的使用期限? ? 外观外观: :1. 1. 外形外形2. 2. 颜色颜色3. 3. 表面加工如咬花表面加工如咬花, ,喷漆、喷漆、印刷等印刷等. . 经济因素经济因素: :1. 1. 产品预估价格产品预估价格? ?2. 2. 目前所设计产品的价格目前所设计产品的价格? ?3. 3. 降低成本的可能性降低成本的可能性? ?二二. . 绘制预备性的设计图绘制预备性的设计图: :当产品的功能需求当产品的功能需求, ,外观被确定以后外观被确定以后, ,设计者可以设计者可以根据选定的塑胶材料性质根据选定的塑胶材料性质, ,

12、开始绘制预备性的产开始绘制预备性的产品图品图, ,以作为先期估价以作为先期估价, ,检讨以及原型模型的制作检讨以及原型模型的制作. . 三三. .制作原型模型制作原型模型: : 原型模型让设计者有机会看到所设计的产品的实体原型模型让设计者有机会看到所设计的产品的实体, ,并且实际的核对其工程设计并且实际的核对其工程设计. .原型模型的制作一般有原型模型的制作一般有两种方式两种方式, ,第一种就是利用板状或棒状材料依图加工第一种就是利用板状或棒状材料依图加工再接合成一完整的模型再接合成一完整的模型, ,这种方式制作的模型这种方式制作的模型, ,经济快经济快速速, ,但是但是, ,缺点是量少缺点是

13、量少, ,而且较难作结构测试而且较难作结构测试; ;另一种方另一种方式式, ,是利用暂用模具是利用暂用模具, ,可作少量生产可作少量生产, ,需花费较高的模需花费较高的模具费用具费用, ,而且所费的时间较长而且所费的时间较长, ,但是但是, ,所制作的产品较所制作的产品较类似于真正量产的产品类似于真正量产的产品( (需要特殊模具机构的部分需要特殊模具机构的部分, ,可可能成形后再以机械加工成形能成形后再以机械加工成形),),可做一般的工程测试可做一般的工程测试, ,而且建立的模具而且建立的模具, ,成形经验成形经验, ,将有助于产品针对实际模将有助于产品针对实际模具制作具制作, ,成形需要而作

14、正确的修正或评估成形需要而作正确的修正或评估. .四四. .产品测试产品测试 每一个设计都必须在原型阶段每一个设计都必须在原型阶段, ,接受一些测试接受一些测试, ,以核对设计以核对设计时的计算和假想和实体之间的差异时的计算和假想和实体之间的差异. . 产品在使用时所需要做的一些测试产品在使用时所需要做的一些测试, ,大部分都可以籍着原型大部分都可以籍着原型做有效的测试做有效的测试; ;此时此时, ,核对了所有设计的功能要求核对了所有设计的功能要求, ,并且能够达并且能够达成一个完整的设计评估成一个完整的设计评估. . 模拟使用测试通常在模型产品阶段就必须开始模拟使用测试通常在模型产品阶段就必

15、须开始, ,这这种型态的测试价值种型态的测试价值, ,取决于使用状态被模拟的程度而定取决于使用状态被模拟的程度而定. .机械和化学性质的加速化测试通常被视为模型产品评估的重机械和化学性质的加速化测试通常被视为模型产品评估的重要项目要项目. .五五. .设计的再核对与修正设计的再核对与修正 对设计的检讨将有助于回答一些根本的问题对设计的检讨将有助于回答一些根本的问题: :所设所设计的产品是否达到预期的效果计的产品是否达到预期的效果? ?价格是否合理价格是否合理? ?甚至于甚至于在此时在此时, ,许多产品为了生产的经济性或是为了重要的功许多产品为了生产的经济性或是为了重要的功能和外形的改变能和外形

16、的改变, ,必须被发掘并改善必须被发掘并改善, ,当然当然, ,设计上的重设计上的重大改变大改变, ,可能需要做完整的重新评估可能需要做完整的重新评估; ;假若所有的设计假若所有的设计都经过这种仔细检讨都经过这种仔细检讨, ,则能够在这个阶建立产品的细节则能够在这个阶建立产品的细节和规格和规格. .六六. .制定重要规格制定重要规格 规格的目的在于消除生产时任何的偏差规格的目的在于消除生产时任何的偏差, ,以使产品符合外以使产品符合外观观, ,功能和经济的要求功能和经济的要求, ,规格上必须明确说明产品所必须符规格上必须明确说明产品所必须符合的要求合的要求, ,它应该包括它应该包括: :制造方

17、法制造方法, ,尺寸公差尺寸公差, ,表面加工表面加工, ,分模分模面位置面位置, ,毛边毛边, ,变形变形, ,颜色以及测试规格等颜色以及测试规格等. .七七. .开模生产开模生产 当规格被谨慎而实际的订定之后当规格被谨慎而实际的订定之后, ,模具就可以开始模具就可以开始被设计和制作被设计和制作, ,模具的设计必须谨慎并咨询专家的意思模具的设计必须谨慎并咨询专家的意思, ,因为不适当的模具设计和制造因为不适当的模具设计和制造, ,将会使得生产费用提高将会使得生产费用提高, ,效率降低效率降低, ,并用可能造成质量的问题并用可能造成质量的问题. .八八. . 质量的控制质量的控制对照一个已知的

18、标准对照一个已知的标准, ,订定对生产产品的规律检测是良好的订定对生产产品的规律检测是良好的检测作法检测作法, ,而检测表应该列出所有应该被检查的项目而检测表应该列出所有应该被检查的项目, ,另外另外, ,相关人员相关人员, ,如品管者或设计者也应与成形厂联合订定一个质如品管者或设计者也应与成形厂联合订定一个质量管制的程序量管制的程序, ,以利于在生产的产品能够符合规格的要求以利于在生产的产品能够符合规格的要求. .u 塑胶结构设计注意事项塑胶结构设计注意事项1 1、材料及厚度、材料及厚度1.11.1、材料选择、材料选择1.21.2、厚度的设计、厚度的设计1.31.3、零件厚度设计实例、零件厚

19、度设计实例产品外形尽量采用流线外形避免突然的变化以免在成形产品外形尽量采用流线外形避免突然的变化以免在成形时因塑胶在此处流动不顺引起气泡等缺陷并且此处模具易时因塑胶在此处流动不顺引起气泡等缺陷并且此处模具易产生磨损。产生磨损。决定肉厚的主要因素决定肉厚的主要因素1. 1. 结构强度是否足够结构强度是否足够2. 2. 能否抵脱模力能否抵脱模力3. 3. 能否均匀分散所受的冲击力能否均匀分散所受的冲击力4. 4. 有埋入件时能否防止破裂如产生熔合线是否会影响强度有埋入件时能否防止破裂如产生熔合线是否会影响强度5. 5. 成形孔部位的熔合线是否会影响强度成形孔部位的熔合线是否会影响强度6. 6. 尽

20、可能肉厚均匀以防止产生缩水尽可能肉厚均匀以防止产生缩水7. 7. 棱角及肉厚较薄部分是否会阻碍材料流动从而引起充填不足棱角及肉厚较薄部分是否会阻碍材料流动从而引起充填不足壁厚不均对成形性的影响壁厚不均对成形性的影响1. 1. 成形品之冷却时间取决于肉厚较厚的部分使成形周期延长生产性成形品之冷却时间取决于肉厚较厚的部分使成形周期延长生产性能降低能降低2. 2. 肉厚不均则成品冷却后收缩不均造成缩水产生内应力变形破肉厚不均则成品冷却后收缩不均造成缩水产生内应力变形破裂等裂等厚度的设计厚度的设计塑料料制品的最小壁厚及常用壁厚推荐值塑料料制品的最小壁厚及常用壁厚推荐值工程塑料工程塑料最小壁最小壁厚厚小

21、型制小型制品壁厚品壁厚中型制品壁中型制品壁厚厚大型制品壁大型制品壁厚厚尼龙尼龙PA0.450.761.502.403.20聚乙烯聚乙烯PE0.601.251.602.403.20聚苯乙烯聚苯乙烯PS0.751.251.603.205.40有机玻璃有机玻璃0.801.502.204.006.50聚丙烯聚丙烯PP0.851.451.752.403.20聚碳酸酯聚碳酸酯PC0.951.802.303.004.50聚甲醛聚甲醛POM0.451.401.602.403.20PVC1.01.802.503.005.50ABS0.801.502.202.403.20PC+ABS0.751.502.202.4

22、03.20零件厚度设计实例零件厚度设计实例2 2、脱模斜度、脱模斜度2.12.1、脱模斜度要点、脱模斜度要点脱模斜度是为了便于产品从模具中脱出而设置的。脱模斜度是为了便于产品从模具中脱出而设置的。脱模斜度一般采用脱模斜度一般采用0.520.52度度脱模斜度的大小可在脱模斜度的大小可在0.2至至数度间变化数度间变化。具体数值视成品形状成形材料的类别模。具体数值视成品形状成形材料的类别模具结构表面精度以及加工方等会有所不同。在不影响具结构表面精度以及加工方等会有所不同。在不影响产品质量的前提下脱模斜度愈大愈好产品质量的前提下脱模斜度愈大愈好3 3、加强筋、加强筋为确保塑件制品的强度和刚度，又不致使

23、塑为确保塑件制品的强度和刚度，又不致使塑件的壁增厚，而在塑件的适当部位设置加强件的壁增厚，而在塑件的适当部位设置加强筋，不仅可以避免塑件的变形，在某些情况筋，不仅可以避免塑件的变形，在某些情况下，加强筋还可以改善塑件成型中的塑料流下，加强筋还可以改善塑件成型中的塑料流动情况。动情况。为了增加塑件的强度和刚性，宁可增加加强为了增加塑件的强度和刚性，宁可增加加强筋的数量，而不增加其壁厚。筋的数量，而不增加其壁厚。3.13.1、加强筋厚度与塑件壁厚的关系、加强筋厚度与塑件壁厚的关系 举例说明：举例说明：3.23.2、加强筋设计实例、加强筋设计实例4 4、柱和孔的问题、柱和孔的问题4.14.1、柱子的

24、问题、柱子的问题a. a. 设计柱子时，应考虑胶位是否会缩水。设计柱子时，应考虑胶位是否会缩水。b. b. 为了增加柱子的强度，可在柱子四周为了增加柱子的强度，可在柱子四周追加加强筋。加强筋的宽度参照图追加加强筋。加强筋的宽度参照图3-13-1。柱子的缩水的改善方式见如图柱子的缩水的改善方式见如图4-14-1、图、图4-24-2所示：改善前柱子的胶太厚，易缩水；改善所示：改善前柱子的胶太厚，易缩水；改善后不会缩水。后不会缩水。图图4-24-2图图4-14-14.24.2、孔的问题、孔的问题a. a. 孔与孔之间的距离，一般应取孔径的孔与孔之间的距离，一般应取孔径的2 2倍以上倍以上。b. b.

25、 孔与塑件边缘之间的距离，一般应取孔径的孔与塑件边缘之间的距离，一般应取孔径的3 3倍倍以上，如因塑件设计的限制或作为固定用孔，则可在以上，如因塑件设计的限制或作为固定用孔，则可在孔的边缘用凸台来加强孔的边缘用凸台来加强。c. c. 侧孔的设计应避免有薄壁的断面，否则会产生尖角，侧孔的设计应避免有薄壁的断面，否则会产生尖角，有伤手和易缺料的现象有伤手和易缺料的现象。4.34.3、“减胶减胶”的问题的问题c. c. 侧孔的设计应避免有薄壁的断面，否则会产生尖角，侧孔的设计应避免有薄壁的断面，否则会产生尖角，有伤手和易缺料的现象有伤手和易缺料的现象。5 5、螺丝柱的设计、螺丝柱的设计5.1 5.1

26、 通常采取螺丝加卡扣的方式来固定两个壳体，对通常采取螺丝加卡扣的方式来固定两个壳体，对于电子产品，螺丝柱通常还起着对于电子产品，螺丝柱通常还起着对PCBPCB板的定位作用。板的定位作用。5.2 5.2 用于自攻螺丝的螺丝柱的设计原则是为：其外径用于自攻螺丝的螺丝柱的设计原则是为：其外径应该是应该是ScrewScrew外径的外径的2.02.42.02.4倍。图倍。图6-26-2为为M1.6M1.60.350.35的自的自螺丝与螺柱的尺寸关系。设计中可以取：螺丝柱外径螺丝与螺柱的尺寸关系。设计中可以取：螺丝柱外径=2=2螺丝外径；螺柱内径（螺丝外径；螺柱内径（ABSABS，ABS+PCABS+PC

27、）= =螺丝外径螺丝外径- -0.40mm0.40mm；螺柱内径（；螺柱内径（PCPC）= =螺丝外径螺丝外径-0.30mm-0.30mm或或-0.35mm-0.35mm（可以先按（可以先按0.30mm0.30mm来设计，待测试通不过再修模加胶）；来设计，待测试通不过再修模加胶）；两壳体螺柱面之间距离取两壳体螺柱面之间距离取0.05mm0.05mm。5.3 5.3 不同材料、不同螺丝的螺丝柱孔设计值不同材料、不同螺丝的螺丝柱孔设计值5.4 5.4 常用自攻螺丝装配及测试（常用自攻螺丝装配及测试（1010次）时所要用的扭力值，次）时所要用的扭力值，6.36.3、面壳与底壳断差的要求、面壳与底壳断

28、差的要求装配后在止口位，如果面壳大于底壳，称之为装配后在止口位，如果面壳大于底壳，称之为面刮；底壳大于面壳，则称之为底刮，如图所示。面刮；底壳大于面壳，则称之为底刮，如图所示。可接受的可接受的6 6、止口的设计、止口的设计6.16.1、止口的作用、止口的作用1 1、壳体内部空间与外界的导通不会很直接，能有效地阻隔灰尘、壳体内部空间与外界的导通不会很直接，能有效地阻隔灰尘/ /静电等的进静电等的进入入2 2、上下壳体的定位及限位、上下壳体的定位及限位6.26.2、壳体止口的设计需要注意的事项、壳体止口的设计需要注意的事项1 1、嵌合面应有、嵌合面应有3535的脱模斜度，端部设计倒角或圆角，以利于装配的脱模斜度，端部设计倒角或圆角，以利于装配2 2、上壳与下壳圆角的止口配合，应使配合内角的、上壳与下壳圆角的止口配合，应使配合内角的R R角偏大，以增加圆角之间角偏大，以增加圆角之间的间隙，预防圆角处相互干涉的间隙，预防圆角处相互干涉3 3、止口方向设计，应将侧壁强度大的