产品结构设计

1、结构设计计概述结构设计计是机械械设计的的基本内内容之一一，也是是设计过过程中花花费时间间最多的的一个工工作环节节。在产产品形成成过程中中，起着着十分重重要的作作用。如果果把设计计过程视视为一个个数据处处理过程程，那末末，以一一个零件件为例，工作能能力设计计只为人人们提供供了极为为有限的的数据，尽管这这少量数数据对于于设计很很重要，而零件件的最终终几何形形状，包包括每一一个结构构的细节节和所有有尺寸的的确定等等大量工工作均需需在结构构设计阶阶段完成成。其次次，因为为零件的的构形与与其用途途以及其其它“相相邻”零零件有关关，为了了能使各各零件之之间彼此此“适应应”，一一般一个个零件不不能抛开开其余

2、相相关零件件而孤立立地进行行构形。因此，设计者者总是需需要同时时构形较较多的相相关零件件（或部部件）。此外，在结构构设计中中，人们们还需更更多地考考虑如何何使产品品尽可能能做到外外形美观观、使用用性能优优良、成成本低、加工制制造容易易、维修修简单、方便运运输以及及对环境境无不良良影响等等等。因因此可以以说，结结构设计计具有“全方位位”和“多目标标”的工工作特点点。一个零零件、部部件或产产品，为为要实现现某种技技术功能能，往往往可以采采用不同同的构形形方案，而目前前这项工工作又大大都是凭凭着设计计者的“直觉”进行的的，所以以结构设设计具有有灵活多多变和工工作结果果多样性性等特点点。对于一一个产品

3、品来说，往往从从不同的的角度提提出许多多要求或或限制条条件，而而这些要要求或限限制条件件常常是是彼此对对立的。例如：高性能能与低成成本的要要求，结结构紧凑凑与避免免干涉或或足够调调整空间间的要求求，在接接触式密密封中既既要密封封可靠又又要运动动阻力小小的要求求，以及及零件既既要加工工简单又又要装配配方便的的要求等等等。结结构设计计必须面面对这些些要求与与限制条条件，并并需根据据各种要要求与限限制条件件的重要要程度去去寻求某某种“折折衷”，求得对对立中的的统一。 结构构设计是是机械设设计的基基本内容容之一，也是设设计过程程中花费费时间最最多的一一个工作作环节。在产品品形成过过程中，起着十十分重要

4、要的作用用。如果把把设计过过程视为为一个数数据处理理过程，那末，以一个个零件为为例，工工作能力力设计只只为人们们提供了了极为有有限的数数据，尽尽管这少少量数据据对于设设计很重重要，而而零件的的最终几几何形状状，包括括每一个个结构的的细节和和所有尺尺寸的确确定等大大量工作作均需在在结构设设计阶段段完成。其次，因为零零件的构构形与其其用途以以及其它它“相邻邻”零件件有关，为了能能使各零零件之间间彼此“适应”，一般般一个零零件不能能抛开其其余相关关零件而而孤立地地进行构构形。因因此，设设计者总总是需要要同时构构形较多多的相关关零件（或部件件）。此此外，在在结构设设计中，人们还还需更多多地考虑虑如何使

5、使产品尽尽可能做做到外形形美观、使用性性能优良良、成本本低、加加工制造造容易、维修简简单、方方便运输输以及对对环境无无不良影影响等等等。因此此可以说说，结构构设计具具有“全全方位”和“多多目标”的工作作特点。一一个零件件、部件件或产品品，为要要实现某某种技术术功能，往往可可以采用用不同的的构形方方案，而而目前这这项工作作又大都都是凭着着设计者者的“直直觉”进进行的，所以结结构设计计具有灵灵活多变变和工作作结果多多样性等等特点。对对于一个个产品来来说，往往往从不不同的角角度提出出许多要要求或限限制条件件，而这这些要求求或限制制条件常常常是彼彼此对立立的。例例如：高高性能与与低成本本的要求求，结构

6、构紧凑与与避免干干涉或足足够调整整空间的的要求，在接触触式密封封中既要要密封可可靠又要要运动阻阻力小的的要求，以及零零件既要要加工简简单又要要装配方方便的要要求等等等。结构构设计必必须面对对这些要要求与限限制条件件，并需需根据各各种要求求与限制制条件的的重要程程度去寻寻求某种种“折衷衷”，求求得对立立中的统统一。 机构学机构学是是研究机机械中机机构的结结构和运运动等问问题的学学科，是是机械原原理的主主要分支支。 传传统的机机构学把把机构的的运动看看作只与与其几何何约束方方式有关关，而与与受力、质量和和时间等等无关的的学科。这样，在十九九世纪中中叶，机机构学就就从一般般力学中中独立出出来，并并日

7、益发发展。机构学研研究的是是各种常常用机构构的结构构和运动动，如连连杆机构构、凸轮轮机构、齿轮机机构、差差动机构构、间歇歇运动机机构、直直线运动动机构、螺旋机机构和方方向机构构等，以以及这些些机构的的共性问问题，在在理论上上和方法法上进行行机构分分析和机机构综合合。机构分析析包括结结构分析析和运动动分析两两部分。前者研研究机构构的组成成并判定定其运动动可能性性和确定定性；后后者考察察机构在在运动中中位移、速度和和加速度度的变化化规律，从而确确定其运运动特性性。掌握机构构分析的的方法对对于如何何合理使使用机器器、验证证机械设设计是否否完善等等是必不不可少的的，所以以机构分分析也是是机构综综合的基

8、基础。但但是综合合有时不不存在唯唯一解，因而机机构分析析和综合合往往是是不可逆逆的。设计新机机器时，先要考考虑两个个问题：首先，为了完完成某一一工艺或或生产要要采取什什么运动动，这属属于专业业问题；其次是是采用什什么机构构来实产品结构构设计准准则-入件 ( MMoulldedd-inn Innserrts )基本设计计守则 塑胶内的的入件通通常作为为紧固件件或支撑撑部份。此外，当产品品在设计计上考虑虑便於返返修、易易於更换换或重复复使用等等要求时时，入件件是常用用的一种种装配方方式。但但无论是是作为功功能或装装饰用途途，入件件的使用用应尽量量减少，因使用用入件需需要额外外的工序序配合，增加生生

9、产成本本。入件件通常是是金属材材料，其其中以铜铜为主。入入件的设设计必须须使其稳稳固地嵌嵌入塑胶胶内，避避免旋转转或拉出出。入件件的设计计亦不应应附有尖尖角或封封利的边边缘，因因为尖角角或封利利的边缘缘使塑胶胶件出现现应力集集中的情情况。 入件件的成型型方式分分为同步步成型嵌嵌入和成成型後嵌嵌入两种种 :(11) 同同步成型型嵌入同步步成型嵌嵌入是在在部件成成型前将将入件放放入模具具之中，在合模模成型时时塑料会会将入件件包围起起来同时时成型。若要使使塑料把把入件包包合得好好，必先先预热後後才放入入模具。这样可可减低塑塑料的内内应力和和收缩现现象。(2) 成型後後嵌入成型型後嵌入入是将入入件用不

10、不同方式式打入成成型部件件之中。所采用用的方法法有热式式和冷式式，唯原原理都是是利用塑塑胶的热热可塑特特性。热热式是将将 入件件预先在在嵌前加加热至该该塑胶部部件融化化的温度度，然後後迅速的的将入件件压入部部件上特特别预留留的孔中中冷却後後成型。冷式一一般是使使用超声声波焊接接方法把把入件压压入。用用超声波波的方法法所得到到的结果果比较一一致和美美观，而而预热压压入在工工艺上要要控制得得好才有有好的效效果。否否则出现现入件歪歪斜、位位置不正正、塑料料包含不不均匀等等现象形形成坏品品。正常常情形下下 入件件是在塑塑胶成品品平面对对齐或有有些微的的在平面面之上以以减少塑塑胶内的的应力。不同直径径的

11、入件件塑胶所所须之最最小壁厚厚mm(incch)表表 不同材料料的设计计要点 POMPOOM成型型时，因因塑料和和镶入件件收缩比比率不而而有应力力产生。渐渐在在镶入件件的地方方发生了了龟裂现现象而成成品破裂裂，以下下方法可可改善成成品破裂裂现象。用温度度达900左右右的镶入入件放于于模腔内内成型。模具内内温度打打90左右。镶入件件要洁净净及避免免有尖角角或利边边。PBBT镶入入件通常常是用以以装配方方便或维维修容易易为目的的的，但但亦有的的是特殊殊用途如如金属扣扣等。为为了使镶镶入件在在塑胶成成品内减减低应力力和因不不同物料料的热膨膨胀系数数所影响响，镶入入件尽量量不要有有尖角，防止拔拔出和转

12、转动的凹凹槽要使使用简单单的设计计，压花花的花纹纹面积不不要太大大，压花花的边要要和镶件件边位远远离，花花纹的地地方要放放于稳藏藏处。镶镶入件表表面不能能有任何何不相容容的化学学药品如如润滑油油等。在在放入模模具生产产是使用用80至至1100的模模温来减减低成型型后的内内应力。PBT 入件压压花的设设计 产品结构构设计准准则-洞孔 (Hoole)在塑胶件件上开孔孔使其和和其它部部件相接接合或增增加产品品功能上上的组合合是常用用的手法法，洞孔孔的大小小及位置置应尽量量不会对对产品的的强度构构成影响响或增加加生产的的复杂性性，以下下是在设设计洞孔孔时须要要考虑的的几个因因素。相相连洞孔孔的距离离或

13、洞孔孔与相邻邻产品直直边之间间的距离离不可少少於洞孔孔的直径径，如孔孔离边位位或内壁壁边之要要点图。与此同同时，洞洞孔的壁壁厚理应应尽量大大，否则则穿孔位位置容易易产生断断裂的情情况。要要是洞孔孔内附有有螺纹，设计上上的要求求即变得得复杂，因为螺螺纹的位位置容易易形成应应力集中中的地方方。从经经验所得得，要使使螺孔边边缘的应应力集中中系数减减低至一一安全的的水平，螺孔边边缘与产产品边缘缘的距离离必须大大於螺孔孔直径的的三倍。孔离边位位或内壁壁边之要要点 穿孔 从装配的的角度来来看，穿穿孔的应应用远较较盲孔为为多，而而且较盲盲孔容易易生产。从模具具设计的的角度来来看，穿穿孔的设设计在结结构上亦亦

14、较为优优胜，因因为用来来穿孔成成型的边边钉的两两端均可可受到支支撑。穿穿孔的做做法可以以是靠单单一边钉钉两端同同时固定定在模具具上、或或两枝边边钉相接接而各有有一端固固定在模模具上。一般来来说，第第一种方方法被认认为是较较好的；应用第第二种方方法时，两条边边钉的直直径应稍稍有不同同以避免免因为两两条边钉钉轴心稍稍有偏差差而引致致产品出出现倒扣扣的情况况，而且且相接的的两个端端面必须须磨平。 盲孔 盲孔是靠靠模具上上的哥针针形成，而哥针针的设计计只能单单边支撑撑在模具具上，因因此很容容易被溶溶融的塑塑料使其其弯曲变变形，形形成盲孔孔出现椭椭圆的形形状，所所以哥针针的长度度不能过过长。一一般来说说

15、，盲孔孔的深度度只限於於直径的的两倍。要是盲盲孔的直直径只有有或於11.5mmm，盲盲孔的深深度更不不应大於於直径的的尺寸。 盲孔的设设计要点点 钻孔 大部份情情况下，额外的的钻孔工工序应尽尽量被免免，应尽尽量考虑虑设计孔孔穴可单单从模具具一次成成型，减减低生产产成本。但当需需要成型型的孔穴穴是长而而窄时”即孔穴穴的长度度比深度度为大，因更更换折断断或弯曲曲的哥针针构成的的额外成成本可能能较辅助助的後钻钻孔工序序为高，此时，应考虑虑加上後後钻孔工工序。钻钻孔工序序应配合合使用钻钻孔夹具具加快生生产及提提高品质质，亦可可减少因因断钻咀咀或经常常番磨钻钻咀的额额外成本本及时间间；另一一做法是是在塑

16、胶胶成品上上加上细细而浅的的定位孔孔以代替替使用钻钻孔夹具具。 侧孔 侧孔往往往增加模模具设计计上的困困难，特特别是当当侧孔的的方向与与开模的的方向成成一直角角时，因因为侧孔孔容易形形成塑胶胶产品上上的倒扣扣部份。一般的的方法是是使用角角针”AAnglle PPin及活动动侧模”Spllit Mouuld，或使使用油压压抽哥。留意哥哥针在胶胶料填充充时会否否受压变变形或折折断，此此情况常常见於长长而直径径小的哥哥针上。因模具具的结构构较为复复杂，模模具的制制造成本本比教高高，此外外，生产产时间亦亦因模具具必须抽抽走哥针针才可脱脱模而相相应增加加。其他他设计考考虑 有关孔穴穴在产品品设计上上的考

17、虑虑，尚有有下列各各点：11. 多多级”多多个不同同直径但但相连的的孔的的孔可容容许的深深度比单单一直径径的孔长长；此外外，将模模具件部部份孔位位偷空，亦可将将孔的深深度缩短短，下图图说明这这两种方方法的应应用。 多级孔或或将穿孔孔偷空的的应用方方法 2. 侧侧孔若使使用角针针、活动动侧模或或油压抽抽哥必会会使模具具的结构构复杂及及增加成成本，此此问题可可从增加加侧孔壁壁位的角角度，或或以两级级的孔取取代原来来的侧孔孔得以消消除侧孔孔引致的的倒扣，消除侧侧孔倒扣扣的方法法图说明明这两种种方法的的应用。 消除侧孔孔倒扣的的方法 3. 洞洞孔的边边缘应预预留最少少0.44mm的的直身位位，设计计一

18、个完完整的倒倒角或圆圆角於孔孔边在经经济上或或实践上上都是不不设实际际的，可可叁考洞洞孔边缘缘的设计计图。产品结构构设计准准则-公差 ( TToleerannce )基本设计计守则 大部部份的塑塑胶产品品可以达达到高精精密配合合的尺寸寸公差，而一些些收缩率率高及一一些软性性材料则则比较难难於控制制。因此此在产品品设计过过程时是是要考虑虑到产品品的使用用环境，塑胶材材料，产产品形状状等来设设定公差差的严紧紧度。除除着顾客客的要求求愈来愈愈高，以以往的可可以配合合起来的的观念慢慢慢的要要修正过过来。配配合、精精密和美美观是要要同时的的能在产产品上发发挥出来来。公差的的精密度度高，产产品质素素相对提

19、提高，但但随之而而来的是是增加了了成本和和因达到到要求而而花更多多的时间间。故此此公差的的设定可可以跟随随不同塑塑料来作作一标准准，以下下是几种种由塑料料供应商商提供的的塑料公公差设计计要点。而设计计的容许许公差范范围是可可在美国国SPII规格内内找得到到。 不同材料料的设计计要点 LCCP液晶共共聚物成成品容许许公差随随着设计计的复杂杂程度和和壁厚而而定。薄薄壁的部部份经常常可以在在液晶共共聚物的的产品上上可找得得到。而而且液晶晶共聚物物容许公公差可是是极小容容许公差差的500%。 LCP液液晶高分分子设计计容许公公差的指指南PET宝特特龙 (PETT) 的的设计公公差准则则POM精密密公差

20、的的标准叁叁考表 产品结构构设计准准则-壁厚篇篇基本设计计守则 壁厚厚的大小小取决於於产品需需要承受受的外力力、是否否作为其其他零件件的支撑撑、承接接柱位的的数量、伸出部部份的多多少以及及选用的的塑胶材材料而定定。一般般的热塑塑性塑料料壁厚设设计应以以4mmm为限。从经济济角度来来看，过过厚的产产品不但但增加物物料成本本，延长长生产周周期”冷冷却时间间，增增加生产产成本。从产品品设计角角度来看看，过厚厚的产品品增加引引致产生生空穴”气孔的可能能性，大大大削弱弱产品的的刚性及及强度。最最理想的的壁厚分分布无疑疑是切面面在任何何一个地地方都是是均一的的厚度，但为满满足功能能上的需需求以致致壁厚有有

21、所改变变总是无无可避免免的。在在此情形形，由厚厚胶料的的地方过过渡到薄薄胶料的的地方应应尽可能能顺滑。太突然然的壁厚厚过渡转转变会导导致因冷冷却速度度不同和和产生乱乱流而造造成尺寸寸不稳定定和表面面问题。对对一般热热塑性塑塑料来说说，当收收缩率”Shrrinkkagee Faactoor低低於0.01mmm/mmm时，产品可可容许厚厚度的改改变达 ；但当当收缩率率高於00.011mm/mm时时，产品品壁厚的的改变则则不应超超过 。对一般般热固性性塑料来来说，太太薄的产产品厚度度往往引引致操作作时产品品过热，形成废废件。此此外，纤纤维填充充的热固固性塑料料於过薄薄的位置置往往形形成不够够填充物物

22、的情况况发生。不过，一些容容易流动动的热固固性塑料料如环氧氧树脂”Epooxiees等等，如厚厚薄均匀匀，最低低的厚度度可达00.255mm。此此外，采采用固化化成型的的生产方方法时，流道、浇口和和部件的的设计应应使塑料料由厚胶胶料的地地方流向向薄胶料料的地方方。这样样使模腔腔内有适适当的压压力以减减少在厚厚胶料的的地方出出现缩水水及避免免模腔不不能完全全充填的的现象。若塑料料的流动动方向是是从薄胶胶料的地地方流向向厚胶料料的地方方，则应应采用结结构性发发泡的生生产方法法来减低低模腔压压力。平面准则则 在大大部份热热融过程程操作，包括挤挤压和固固化成型型，均一一的壁厚厚是非常常的重要要的。厚厚

23、胶的地地方比旁旁边薄胶胶的地方方冷却得得比较慢慢，并且且在相接接的地方方表面在在浇口凝凝固後出出现收缩缩痕。更更甚者引引致产生生缩水印印、热内内应力、挠曲部部份歪曲曲、颜色色不同或或不同透透明度。若厚胶胶的地方方渐变成成薄胶的的是无可可避免的的话，应应尽量设设计成渐渐次的改改变，并并且在不不超过壁壁厚3:1的比比例下。下图可可供叁考考。 转角准则则 壁厚厚均一的的要诀在在转角的的地方也也同样需需要，以以免冷却却时间不不一致。冷却时时间长的的地方就就会有收收缩现象象，因而而发生部部件变形形和挠曲曲。此外外，尖锐锐的圆角角位通常常会导致致部件有有缺陷及及应力集集中，尖尖角的位位置亦常常在电镀镀过程

24、後後引起不不希望的的物料聚聚积。集集中应力力的地方方会在受受负载或或撞击的的时候破破裂。较较大的圆圆角提供供了这种种缺点的的解决方方法，不不但减低低应力集集中的因因素，且且令流动动的塑料料流得更更畅顺和和成品脱脱模时更更容易。下图可可供叁考考之用。 转角位的的设计准准则亦适适用於悬悬梁式扣扣位。因因这种扣扣紧方式式是需要要将悬梁梁臂弯曲曲嵌入，转角位位置的设设计图说说明如果果转角弧弧位R太太小时会会引致其其应力集集中系数数(Sttresss CConccenttrattionn Faactoor)过过大，因因此，产产品弯曲曲时容易易折断，弧位RR太大的的话则容容易出现现收缩纹纹和空洞洞。因此此

25、，圆弧弧位和壁壁厚是有有一定的的比例。一般介介乎0.2至00.6之之间，理理想数值值是在00.5左左右。壁厚限制制不不同的塑塑胶物料料有不同同的流动动性。胶胶位过厚厚的地方方会有收收缩现象象，胶位位过薄的的地方塑塑料不易易流过。以下是是一些建建议的胶胶料厚度度可供叁叁考。 热塑性塑塑料的胶胶厚设计计叁考表表热固性塑塑料的胶胶厚设计计叁考其实大部部份厚胶胶的设计计可从使使用加强强筋及改改变横切切面形状状取缔之之。除了了可减省省物料以以致减省省生产成成本外，取缔後後的设计计更可保保留和原原来设计计相若的的刚性、强度及及功用。下图的的金属齿齿轮如改改成使用用塑胶物物料，更更改後的的设计理理应如图图一

26、般。此塑胶胶齿轮设设计相对对原来金金属的设设计不但但减省材材料，消消取因厚厚薄不均均引致的的内应力力增加及及齿冠部部份收缩缩引致整整体齿轮轮变形的的情况发发生。 不同材料料的设计计要点 ABSa) 壁厚厚壁壁厚是产产品设计计最先被被考虑，一般用用於注塑塑成型的的会在11.5 mm (0.06 in) 至44.5 mm (0.18 in)。 壁壁厚比这这范围小小的用於於塑料流流程短和和细小部部件。典典型的壁壁厚约在在2.5mmm (0.11 inn)左右右。一般般来说，部件愈愈大壁厚厚愈厚，这可增增强部件件强度和和塑料充充填。壁壁厚在33.8mmm (0.115 iin) 至6.4mmm (0.

27、25 in)范围是是可使用用结构性性发泡。bb) 圆圆角建议的的最小圆圆角半径径是胶料料厚度的的25%，最适适当的半半径 胶胶料厚比比例在660%。轻微的的增加半半径就能能明显的的减低应应力。 PCa) 壁厚壁壁厚大部部份是由由负载要要求 内内应力 几何形形状 外外型 塑塑料流量量 可注注塑性和和经济性性来决定定。PCC的建议议最大壁壁厚为99.5mmm (0.3375 in)。若要要效果好好，则壁壁厚应不不过3.1mmm(0.1125 in)。在一一些需要要将壁厚厚增加使使强度加加强时，肋骨和和一些补补强结构构可提供供相同结结果。PPC大部部份应用用的最小小壁厚在在0.775 mmm(0.0

28、03 iin)左左右，再再薄一些些的地方方是要取取决於部部件的几几何和大大小。短短的塑料料流程是是可以达达到0.3 mmm (0.0012 in) 壁厚厚。壁厚由由厚的过过渡到薄薄的地方方是要尽尽量使其其畅顺。所有情情况塑料料是从最最厚的地地方进入入模腔内内，以避避免缩水水和内应应力。均一一的壁厚厚是要很很重要的的。不论论在平面面转角位位也是要要达到这这种要求求，可减减少成型型後的变变型问题题。 LCPa) 壁厚厚由由於液晶晶共聚物物在高剪剪切情况况下有高高流动性性，所以以壁厚会会比其它它的塑料料薄。最最薄可达达0.44mm，一般厚厚度在11.5mmm左右右。 PSa) 壁厚一般般的设计计胶料

29、的的厚度应应不超过过4mmm ，太太厚的话话会导致致延长了了生产周周期。因因需要更更长的冷冷却时间间，且塑塑料收缩缩时有中中空的现现象，并并减低部部件的物物理性质质。均一一的壁厚厚在设计计上是最最理想的的，但有有需要将将厚度转转变时，就要将将过渡区区内的应应力集中中除去。 如收收缩率在在0.001以下下则壁厚厚的转变变可有 的变化化。若收收缩率在在0.001以上上则应只只有 的的改变。b) 圆圆角在设计计上直角角是要避避免。直直角的地地方有如如一个节节点，会会引致应应力集中中使抗撞撞击强度度降低。圆角的的半径应应为壁厚厚的255%至775%，一般建建议在550%左左右。 PAa) 壁厚尼龙龙的

30、塑胶胶零件设设计应采采用结构构所需要要的最小小厚度。这种厚厚度可使使材料得得到最经经济的使使用。壁壁厚尽量量能一致致以消除除成型後後变型。若壁厚厚由厚过过渡至薄薄胶料则则需要采采用渐次次变薄的的方式。bb) 圆圆角建议圆圆角R值值最少00.5mmm (0.002 iin)，此一圆圆角一般般佳可接接受，在在有可能能的范围围，尽量量使用较较大的RR值。因因应力集集中因素素数值因因为R/T之比比例由00.1增增至0.6而减减少了550% ，即由由3减至至1.55 。而而最佳的的圆角是是为R/T在00.6之之间。 PSUa) 壁厚厚常常用於大大型和长长流距的的壁厚最最小要在在2.33mm (0.09i

31、in)。细小的的部件可可以最小小要有00.8 mm (0.03iin) 而流距距应不可可超过776.22 mmm (3 in) PBTa) 壁厚厚壁壁厚是产产品成本本的一个个因素。薄的壁壁厚要视视乎每种种塑料特特性而定定。设计计之前宜宜先了解解所使用用塑料的的流动长长度限制制来决定定壁厚。负载要要求时常常是决定定壁厚的的，而其其它的如如内应力力，部件件几何形形状，不不均一化化和外形形等。典典型的壁壁厚介乎乎在0.76mmm至3.22mm (0.03至至0.1125iin)。 壁厚厚要求均均一，若若有厚薄薄胶料的的地方，以比例例3:11的锥巴巴渐次由由厚的地地方过渡渡至薄的的地方。bb) 圆圆角

32、转角出出现尖角角所导致致部件的的破坏最最常见的的现象，增加圆圆角是加加强塑胶胶部件结结构的方方法之一一。若将将应力减减少5% (由由3减至至1.55) 则则圆角与与壁厚的的比例由由0.11增加至至0.66。而00.6是是建议的的最理想想表现。产品结构构设计准准则-加强筋筋篇基本设计计守则 加强强筋在塑塑胶部件件上是不不可或缺缺的功能能部份。加强筋筋有效地地如工工字铁铁般增加加产品的的刚性和和强度而而无需大大幅增加加产品切切面面积积，但没没有如工字字铁般出出现倒扣扣难於成成型的形形状问题题，对一一些经常常受到压压力、扭扭力、弯弯曲的塑塑胶产品品尤其适适用。此此外，加加强筋更更可充当当内部流流道，

33、有有助模腔腔充填，对帮助助塑料流流入部件件的支节节部份很很大的作作用。加强强筋一般般被放在在塑胶产产品的非非接触面面，其伸伸展方向向应跟随随产品最最大应力力和最大大偏移量量的方向向，选择择加强筋筋的位置置亦受制制於一些些生产上上的考虑虑，如模模腔充填填、缩水水及脱模模等。加加强筋的的长度可可与产品品的长度度一致，两端相相接产品品的外壁壁，或只只占据产产品部份份的长度度，用以以局部增增加产品品某部份份的刚性性。要是是加强筋筋没有接接上产品品外壁的的话，末末端部份份亦不应应突然终终止，应应该渐次次地将高高度减低低，直至至完结，从而减减少出现现困气、填充不不满及烧烧焦痕等等问题，这些问问题经常常发生

34、在在排气不不足或封封闭的位位置上。加强筋一一般的设设计加强筋最最简单的的形状是是一条长长方形的的柱体附附在产品品的表面面上，不不过为了了满足一一些生产产上或结结构上的的考虑，加强筋筋的形状状及尺寸寸须要改改变成如如以下的的图一般般。长方形的的加强筋筋必须改改变形状状使生产产更容易易 加强筋的的两边必必须加上上出模角角以减低低脱模顶顶出时的的摩擦力力，底部部相接产产品的位位置必须须加上圆圆角以消消除应力力集过份份中的现现象，圆圆角的设设计亦给给与流道道渐变的的形状使使模腔充充填更为为流畅。此外，底部的的宽度须须较相连连外壁的的厚度为为小，产产品厚度度与加强强筋尺寸寸的关系系图a说说明这个个要求。

35、图中加加强筋尺尺寸的设设计虽然然已按合合理的比比例，但但当从加加强筋底底部与外外壁相连连的位置置作一圆圆圈R11时，图图中可见见此部份份相对外外壁的厚厚度增加加大约550%，因此，此部份份出现缩缩水纹的的机会相相当大。如果将将加强筋筋底部的的宽度相相对产品品厚度减减少一半半(产品品厚度与与加强筋筋尺寸的的关系图图b)，相对位位置厚度度的增幅幅即减至至大约220%，缩水纹纹出现的的机会亦亦大为减减少。由由此引伸伸出使用用两条或或多条矮矮的加强强筋比使使用单一一条高的的加强筋筋较为优优胜，但但当使用用多条加加强筋时时，加强强筋之间间的距离离必须较较相接外外壁的厚厚度大。加强筋筋的形状状一般是是细而

36、长长，加强强筋一般般的设计计图说明明设计加加强筋的的基本原原则。留留意过厚厚的加强强筋设计计容易产产生缩水水纹、空空穴、变变形挠曲曲及夹水水纹等问问题，亦亦会加长长生产周周期，增增加生产产成本。产品厚度度与加强强筋尺寸寸的关系系除了以上上的要求求，加强强筋的设设计亦与与使用的的塑胶材材料有关关。从生生产的角角度看，材料的的物理特特性如熔熔胶的黏黏度和缩缩水率对对加强筋筋设计的的影响非非常大。此外，塑料的的蠕动(creeep)特性从从结构方方面来看看亦是一一个重要要的考虑虑因数。例如，从生产产的角度度看，加加强筋的的高度是是受制於於熔胶的的流动及及脱模顶顶出的特特性(缩缩水率、摩擦系系数及稳稳定

37、性)，较深深的加强强筋要求求胶料有有较低的的熔胶黏黏度、较较低的摩摩擦系数数、较高高的缩水水率。另另外，增增加长的的加强筋筋的出模模角一般般有助产产品顶出出，不过过，当出出模角不不断增加加而底部部的阔度度维持不不变时，产品的的刚性、强度，与及可可顶出的的面积即即随着减减少。顶顶出面积积减少的的问题可可从在产产品加强强筋部份份加上数数个顶出出凸块或或使用较较贵的扁扁顶针得得以解决决，同时时在顶出出的方向向打磨光光洁亦有有助产品品容易顶顶出。从从结构方方面考虑虑，较深深的加强强筋可增增加产品品的刚性性及强度度而无须须大幅增增加重量量，但与与此同时时，产品品的最高高和最低低点的屈屈曲应力力(been

38、diing strresss)随着着增加，产品设设计员须须计算并并肯定此此部份的的屈曲应应力不会会超出可可接受的的范围。从从生产的的角度考考虑，使使用大量量短而窄窄的加强强筋比较较使用数数个深而而阔的加加强筋优优胜。模模具生产产时(尤尤其是首首办模具具)：加加强筋的的阔度(也有可可能深度度)和数数量应尽尽量留有有馀额，当试模模时发觉觉产品的的刚性及及强度有有所不足足时可适适当地增增加，因因为在模模具上去去除钢料料比使用用烧焊或或加上插插入件等等增加钢钢料的方方法来得得简单及及便宜。加强筋增增强塑胶胶件强度度的方法法 以下是加加强筋被被置於塑塑胶部件件边缘的的地方可可以帮助助塑料流流入边缘缘的空

39、间间。置於塑胶胶部件边边缘地方方的加强强筋 不同材料料的设计计要点 ABS减少少在主要要的部件件表面上上出现缩缩水情形形，肋骨骨的厚度度应不可可是相交交的胶料料厚度的的50%以上，在一些些非决定定性的表表面肋骨骨厚度可可最多到到70% 。在在薄胶料料结构性性发泡塑塑胶部件件，肋骨骨可达相相交面料料厚的880%。 厚胶胶料肋骨骨可达1100%。肋骨骨的高度度不应高高於胶料料厚的三三倍。当当超过两两条肋骨骨的时侯侯，肋骨骨之间的的距离应应不小於於胶料厚厚度的两两倍。肋肋骨的出出模角应应介乎单单边至以以便於脱脱模容易易。 ABS加加强筋的的设计要要点PA单独的的肋骨高高度不应应是肋骨骨底部厚厚度的三

40、三倍或以以上。在在任何一一条肋骨骨的後面面，都应应该设置置一些小小肋骨或或凹槽，因肋骨骨在冷却却时会在在背面造造成凹痕痕，用那那些肋骨骨和凹槽槽可以作作装饰用用途而消消除缩水水的缺陷陷.PBT厚的的肋骨尽尽量避免免以免产产生气泡泡，缩水水纹和应应力集中中。方式式的考虑虑是会限限制了肋肋骨尺寸寸。在壁壁厚於33.2mmm (1/88 inn) 以以下肋骨骨厚度不不应超过过壁厚的的60%。在壁壁厚超过过3.22mm的的肋骨不不应超过过40%。肋骨骨高度应应不超过过骨厚的的3倍。肋骨与与胶壁两两边的地地方以一一个0.5mmm(0.002 iin) 的R来来相连接接，使塑塑料流动动畅顺和和减低内内应力

41、。PC一般的的肋骨厚厚度是取取决於塑塑料流程程和壁厚厚。若很很多肋骨骨应用於於补强作作用，薄薄的肋骨骨是比厚厚的要好好。PCC肋骨的的设计可可叁考下下图PSS的肋骨骨设计要要点。 PS肋骨的的厚度不不应超过过其相接接壁厚的的50%。经验验告诉我我们违反反以上的的指引在在表面上上会出现现光泽不不一现象象。PS置於於中位的的肋骨设设计要点点PS置於於边位的的肋骨设设计要点点PSU肋骨骨是可以以增强了了产品的的撞击强强度和利利用最经经济的成成本达致致有效的的结果。不良的的设计是是会使表表面有收收缩痕和和非期望望的撞击击强度。产品结构构设计准准则-出模角角篇基本设计计守则塑胶胶产品在在设计上上通常会会

42、为了能能够轻易易的使产产品由模模具脱离离出来而而需要在在边缘的的内侧和和外侧各各设有一一个倾斜斜角”出出模角。若然然产品附附有垂直直外壁并并且与开开模方向向相同的的话，则则模具在在塑料成成型後需需要很大大的开模模力才能能打开，而且，在模具具开启後後，产品品脱离模模具的过过程亦相相信十分分困难。要是该该产品在在产品设设计的过过程上已已预留出出模角及及所有接接触产品品的模具具零件在在加工过过程当中中经过高高度抛光光的话，脱模就就变成轻轻而易举举的事情情。因此此，出模模角的考考虑在产产品设计计的过程程是不可可或缺的的因因注塑件件冷却收收缩後多多附在凸凸模上，为了使使产品壁壁厚平均均及防止止产品在在开

43、模後後附在较较热的凹凹模上，出模角角对应於於凹模及及凸模是是应该相相等的。不过，在特殊殊情况下下若然要要求产品品於开模模後附在在凹模的的话，可可将相接接凹模部部份的出出模角尽尽量减少少，或刻刻意在凹凹模加上上适量的的倒扣位位。出模角角的大小小是没有有一定的的准则，多数是是凭经验验和依照照产品的的深度来来决定。此外，成型的的方式，壁厚和和塑料的的选择也也在考虑虑之列。一般来来说，高高度抛光光的外壁壁可使用用1/88度或11/4度度的出模模角。深深入或附附有织纹纹的产品品要求出出模角作作相应的的增加，习惯上上每0.0255mm深深的织纹纹，便需需要额外外1度的的出模角角。出模模角度与与单边间间隙和

44、边边位深度度之关系系表，列列出出模模角度与与单边间间隙的关关系，可可作为叁叁考之用用。此外外，当产产品需要要长而深深的肋骨骨及较小小的出模模角时，顶针的的设计须须有特别别的处理理，见对对深而长长加强筋筋的顶针针设计图图。出模角度度与单边边间隙和和边位深深度之关关系表不同材料料的设计计要点ABS一一般应用用边0.5至至1就就足够。有时因因为抛光光纹路与与出模方方向相同同，出模模角可接接近至零零。有纹纹路的侧侧面需每每深0.0255mm（0.0001 in）增加11出模模角。正正确的出出模角可可向蚀纹纹供应商商取得。LCP因因为液晶晶共聚物物有高的的模数和和低的延延展性，倒扣的的设计应应要避免免。

45、在所所有的肋肋骨、壁壁边、支支柱等凸凸出膠位位以上的的地方均均要有最最小0.2-00.5的出模模角。若若壁边比比较深或或没有磨磨光表面面和有蚀蚀纹等则则有需要要加额外外的0.5-11.5以上。PBT若若部件表表面光洁洁度好，需要11/2最小的的脱模角角。经蚀蚀纹处理理过的表表面，每每增加00.033mm（0.0001 in）深度就就需要加加大1脱模角角。PC脱模模角是在在部件的的任何一一边或凸凸起的地地方要有有的，包包括上模模和下模模的地方方。一般般光华的的表面11.5至2已很足足够，然然而有蚀蚀纹的表表面是要要求额外外的脱模模角，以以每深00.255mm（0.0001 in）增加11脱模模角

46、。PET塑塑胶成品品的肋骨骨，支柱柱边壁、流道壁壁等，如如其脱模模角能够够达到00.5就已经经足够。PS0.5的的脱模角角是极细细的，11的脱脱模角是是标准方方法，太太小的脱脱模角会会使部件件难于脱脱离模腔腔。无论论如何，任何的的脱模角角总比无无角度为为佳。若若部件有有蚀纹的的话，如如皮革纹纹的深度度，每深深0.0025mmm就多多加1脱模角角。产品结构构设计准准则-支柱 ( BBosss )基本设计计守则 支柱柱突出胶胶料壁厚厚是用以以装配产产品、隔隔开物件件及支撑撑承托其其他零件件之用。空心的的支柱可可以用来来嵌入件件、收紧紧螺丝等等。这些些应用均均要有足足够强度度支持压压力而不不致於破破

47、裂。 支柱柱尽量不不要单独独使用，应尽量量连接至至外壁或或与加强强筋一同同使用，目的是是加强支支柱的强强度及使使胶料流流动更顺顺畅。此此外，因因过高的的支柱会会导致塑塑胶部件件成型时时困气，所以支支柱高度度一般是是不会超超过支柱柱直径的的两倍半半。加强强支柱的的强度的的方法”尤其是是远离外外壁的支支柱，除除了可使使用加强强筋外，三角加加强块”Gusssett pllatee的使用用亦十分分常见。一一个品质质好的螺螺丝/支支柱设计计组合是是取决於於螺丝的的机械特特性及支支柱孔的的设计，一般塑塑胶产品品的料厚厚尺寸是是不足以以承受大大部份紧紧固件产产生的应应力。固固此，从从装配的的考虑来来看，局局

48、部增加加胶料厚厚度是有有需要的的。但是是，这会会引致不不良的影影响，如如形成缩缩水痕、空穴、或增加加内应力力。因此此，支柱柱的导入入孔及穿穿孔”避避空孔的的位置应应与产品品外壁保保持一段段距离。支柱可可远离外外壁独立立而处或或使用加加强筋连连接外壁壁，後者者不但增增加支柱柱的强度度以支撑撑更大的的扭力及及弯曲的的外力，更有助助胶料填填充及减减少因困困气而出出现烧焦焦的情况况。同样样理由，远离外外壁的支支柱亦应应辅以三三角加强强块，三三角加强强块对改改善薄壁壁支柱的的胶料流流动特别别适用。收收缩痕的的大小取取决於胶胶料的收收缩率、成型工工序的叁叁数控制制、模具具设计及及产品设设计。使使用过短短的

49、哥针针、增加加底部弧弧度尺寸寸、加厚厚的支柱柱壁或外外壁尺寸寸均不利利於收缩缩痕的减减少；不不幸地，支柱的的强度及及抵受外外力的能能力却随随着增加加底部弧弧度尺寸寸或壁厚厚尺寸而而增加。因此，支柱的的设计须须要从这这两方面面取得平平衡。1) 支支柱位置置 2) 支支柱设计计 不同材料料的设计计要点 ABS一般般来说，支柱的的外径是是内径的的两倍已已足够。有时这这种方式式结果支支柱壁厚厚等於或或超过胶胶料厚度度而增加加物料重重量和在在表面产产生缩水水纹及高高成型应应力。严严格的来来说支柱柱的厚度度应为胶胶料厚度度的500-700%。 如因此此种设计计方式而而支柱不不能提供供足够强强度，但但已改善

50、善了表面面缩水。斜骨是是可以加加强支柱柱的强度度，可由由最小的的尺寸伸伸延至支支柱高的的90%。若柱柱位置接接近边壁壁，则可可用一条条肋骨将将边壁和和柱相互互连接来来支持支支柱。PBT支柱柱通常用用於机构构上装配配，如收收螺丝、紧压配配合、导导入装配配等多数数情形，支柱外外径是内内孔径的的两倍就就足够强强壮。支支柱设计计有如肋肋骨设计计的观念念。太厚厚的切面面会产生生部件外外缩水和和内部真真空。支支柱的位位置在边边壁旁时时可利用用肋骨相相连，则则内孔径径的尺寸寸可增至至最大。 PC 支柱柱是大部部份用来来作装配配产品用用，有时时用作支支撑其它它物件或或隔开物物体之用用。甚至至一些很很细小的的支

51、柱最最终会热热溶後作作内部零零件固定定用。一一些放於於边位的的支柱是是需耍一一些肋骨骨作为互互相依附附，以增增加支柱柱强度。 PS支柱通通常用於於打入件件，收螺螺丝，导导向针，攻牙或或作紧迫迫配合。可能情情形之下下避免独独立一支支支柱而而无任何何支撑。应加一一些肋骨骨以加强强其强度度。若支支柱离边边壁不远远应以肋肋骨将柱柱和边相相连在一一起。 PSU支柱柱是用作作连接两两件部件件的。其其外径应应是内孔孔径的两两倍，高高度不应应超过外外径的两两倍。 产品结构构设计准准则-扣位 ( SSnapp Joointts )基本设计计手则 扣位提提供了一一种不但但方便快快捷而且且经济的的产品装装配方法法，

52、因为为扣位的的组合部部份在生生产成品品的时候候同时成成型，装装配时无无须配合合其他如如螺丝、介子等等紧锁配配件，只只要需组组合的两两边扣位位互相配配合扣上上即可。扣扣位的设设计虽可可有多种种几何形形状，但但其操作作原理大大致相同同：当两两件零件件扣上时时，其中中一件零零件的勾勾形伸出出部份被被相接零零件的凸凸缘部份份推开，直至凸凸缘部份份完结为为止；及及後，藉藉着塑胶胶的弹性性，勾形形伸出部部份即时时复位，其後面面的凹槽槽亦即时时被相接接零件的的凸缘部部份嵌入入，此倒倒扣位置置立时形形成互相相扣着的的状态，请参考考扣位的的操作原原理图。 扣位的操操作原理理 如以以功能来来区分，扣位的的设计可可

53、分为成成永久型型和可拆拆卸型两两种。永永久型扣扣位的设设计方便便装上但但不容易易拆下，可拆卸卸型扣位位的设计计则装上上、拆下下均十分分方便。其原理理是可拆拆卸型扣扣位的勾勾形伸出出部份附附有适当当的导入入角及导导出角方方便扣上上及分离离的动作作，导入入角及导导出角的的大小直直接影响响扣上及及分离时时所需的的力度，永久型型的扣位位则只有有导入角角而没有有导出角角的设计计，所以以一经扣扣上，相相接部份份即形成成自我锁锁上的状状态，不不容易拆拆下。请请叁考永永久式及及可拆卸卸式扣位位的原理理图。 永久式及及可拆卸卸式扣位位的原理理 若以扣位位的形状状来区分分，则大大致上可可分为环环型扣、单边扣扣、球

54、形形扣等等等，其设设计可参参阅下图图。 球型扣（可拆卸卸式）扣位位的设计计一般是是离不开开悬梁式式的方法法，悬梁梁式的延延伸就是是环型扣扣或球型型扣。所所谓悬梁梁式，其其实是利利用塑胶胶本身的的挠曲变变形的特特性，经经过弹性性回复返返回原来来的形状状。扣位位的设计计是需要要计算出出来，如如装配时时之受力力，和装装配後应应力集中中的渐变变行为，是要从从塑料特特性中考考虑。常常用的悬悬梁扣位位是恒等等切面的的，若要要悬梁变变形大些些可采用用渐变切切面，单单边厚度度可渐减减至原来来的一半半。其变变形量可可比恒等等切面的的多百分分之六十十以上。 不同切面面形式的的悬梁扣扣位及其其变形量量之比较较 扣位

55、位装置的的弱点是是扣位的的两个组组合部份份：勾形形伸出部部份及凸凸缘部份份经多次次重覆使使用後容容易产生生变形，甚至出出现断裂裂的现象象，断裂裂後的扣扣位很难难修补，这情况况较常出出现於脆脆性或掺掺入纤维维的塑胶胶材料上上。因为为扣位与与产品同同时成型型，所以以扣位的的损坏亦亦即产品品的损坏坏。补救救的办法法是将扣扣位装置置设计成成多个扣扣位同时时共用，使整体体的装置置不会因因为个别别扣位的的损坏而而不能运运作，从从而增加加其使用用寿命。扣位装装置的另另一弱点点是扣位位相关尺尺寸的公公差要求求十分严严谨，倒倒扣位置置过多容容易形成成扣位损损坏；相相反，倒倒扣位置置过少则则装配位位置难於於控制或

56、或组合部部份出现现过松的的现象。不同材料料的设计计要点 PAA免免时，特特别的造造模零件件是可以以达致以以上效果果。另一一种可得得到倒扣扣效果的的设计是是考虑塑塑胶物料料的特性性。利用用塑胶柔柔软的变变型，将将倒扣的的地方强强顶出模模具，但但通常要要注意不不会把倒倒扣的地地方括伤伤。以下下是扣位位的计算算方式。尼龙的的百份比比在5% 左右右。脱模模角大一一点和倒倒扣的地地方离底底部高时时是可有有10%。 PBBT扣位有有分内扣扣和外扣扣，外扣扣的可利利用分模模面做成成，内扣扣的可用用变形方方式或对对碰方式式出模。内扣的的可利用用算式计计算扣位位百份率率，一般般在6%左右，玻璃充充填的约约在1%

57、左右。PBT外外扣位设设计方式式PBT用用对碰方方式的内内扣方式式 PBBT内扣扣位设计计的算法法 POM扣位位必须为为弧形或或转角弧弧度要大大，方便便塑胶成成品容易易滑过模模具表面面。并且且减少脱脱落时应应力集中中的现象象。内置置扣位通通常比外外置扣位位难脱模模，因塑塑胶收缩缩时将模模蕊抓紧紧，外置置式的就就刚好相相反而易易於脱模模。较高高的模具具温度使使成品较较热，易易於弯曲曲变形而而易於顶顶出模具具，POOM的扣扣位百份份率可以以比较大大，可有有5%。 POM扣扣位的计计算方式式 PS基本上上扣位的的设计是是不鼓励励，但由由於设计计上的需需要，则则模具上上使用凸凸轮、模模蕊推出出或其它它

58、装置以以达成设设计要求求。IP防护护等级体体系 IP防护护等级体体系 IPP 表示示Inggresss PProttecttionn（进入入防护）。 等级级的第一一标记数数字如IIP6_ 表示示防尘保保护等级级 (66表示无无灰尘进进入，参参见下表表) 第二二标记数数字如IIP_55 表示示防水保保护等级级 (55 表示示防护水水的喷射射，参见见下表) 防止固体体物质入入侵 第一个个数字定定义描述述 防止止液体入入侵 第二个个数字定定义描述述 0 无防防护。无无专门的的防护。 0 无防护护。无专专门的防防护。 1 防护护50mmm直径径和更大大的固体体外来物物。防护护表面积积大的物物体比如如手

59、（不不防护蓄蓄意侵入入）。 1 防护护水滴(垂直落落下的水水滴) 2 防护护12mmm直径径和更大大的固体体外来物物。防护护手指或或其他长长度不超超过800mm的的物体。 2 设备倾倾斜155度时，防护水水滴。垂垂直落下下的水滴滴不应引引起损害害。 3 防护护2.55mm直直径和更更大的固固体外来来物。防防护直径径或厚度度超过22.5mmm的工工具、金金属线等等。 33 防护护溅出的的水。以以60度度角从垂垂直线两两侧溅出出的水不不应引起起损害。 4 防护护1.00mm直直径和更更大的固固体外来来物。防防护厚度度大于11.0mmm的金金属线或或条状物物。 44 防护护喷水。当设备备倾斜正正常位

60、置置15度度时，从从任何方方向对准准设备的的喷水不不应引起起损害。 5 防护护灰尘。不可能能完全阻阻止灰尘尘进入，但灰尘尘进入的的数量不不会影响响设备的的正常运运行。 5 防护护射水。从任何何方向对对准设备备的射水水不应引引起损害害。 6 不透透灰尘。无灰尘尘进入。 6 防护大大浪。大大浪或强强射水进进入设备备的水量量不应引引起损害害。 7 防护护浸水。在定义义的压力力和时间间下浸入入水中时时，不应应有能引引起损害害的水量量侵入。 8 防护护水淹没没。在制制造商说说明的条条件下设设备可长长时间浸浸入水中中。 防水测试试（IPP_5）的测试试方法和和主要的的测试条条件定义义如下： 测试方法法 喷