塑胶产品设计规范(公司内部培训专用)

塑料产品设计规范塑料制品设计特点﹕塑料产品的设计与其它材料如钢,铜,铝,木材等的设计有些是类似的;但是,由于塑料材料组成的多样性,结构﹑形态的多变性,使得它比起其它材料有更志向的设计特性;特殊是它的形态设计,材料选择,制造方法选择,更是其它大部分材料无可比拟的.因为其它的大部分材料,其设计者在外形或制造上,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.当然,塑料材料选择的多样性,也使得设计工作变得更为困难,如我们所知,目前已经有一万种以上的不同塑料被应用过,虽然其中只有数百种被广泛应用,但是,塑料材料的形成并不是由单一材料所构成,而由一群材料族所组合而成的,其中每一种材料又有其特性,这使得材料的选择,应用更为困难.塑料制品设计原则﹕依成品所要求的机能确定其形态﹐尺寸﹐外观﹐材料设计的成品必需符合模塑原则﹐既模具制作简单﹐成形及后加工简单﹐但仍保持成品的机能塑料制品设计程序:为了确保所设计的产品能够合理而经济,在产品设计的初期,在外观设计者﹐机构工程师,制图员,模具制造者,成形厂以及材料供应厂之间的紧密合作是必需的,因为没有一个设计者,能够同时拥有如此广泛的学问和阅历,而从不同的事业观点所获得的建议,将是使产品合理化的基本前提;除此之外,一个合理的设计考虑程序也是必需的;以下将就设计的一般程序作出说明:确定产品的功能需求,外观.在产品设计的初始阶段,设计者必需列出对该产品的目标运用条件和功能要求;然后依据实际的考虑,确定设计因子的范围,以避开在稍后的产品发展阶段造成可能的时间和费用的漏失.下表为产品设计的核对表,它将有助于确认各种的设计因子.产品设计的核对表一般数据:产品的功能?产品的组合操作方式?产品的组合是否是可以靠着塑料的应用来简化?在制造和组合上是否可能更为经济有效?所须要的公差?空间限制的考虑?界定产品运用寿命?产品重量的考虑?有否承认的规格?是否已经有相类似的应用存在?结构考虑:运用负载的状态?运用负载的大小?运用负载的期限?变形的容许量?环境:运用在什么温度环境?化学物品或溶剂的运用或接触?温度环境?在该种环境的运用期限?外观:外形颜色表面加工如咬花,喷漆等.经济因素:产品预估价格?目前所设计产品的价格?降低成本的可能性?绘制预备性的设计图:当产品的功能需求,外观被确定以后,设计者可以依据选定的塑料材料性质,起先绘制预备性的产品图,以作为先期估价,检讨以及原则模型的制作.三.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,并且实际的核对其工程设计.原型模型的制作一般有两种方式,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,这种方式制作的模型,经济快速,但是,缺点是量少,而且较难作结构测试;另一种方式,是利用暂用模具,可作少量生产,需花费较高的模具费用,而且所费的时间较长,但是,所制作的产品较类似于真正量产的产品(须要特殊模具机构的部分,可能成形后再以机械加工成形),可做一般的工程测试,而且建立的模具,成形阅历,将有助于产品针对实际模具制作,成形须要而作正确的修正或评估.四.产品测试每一个设计都必需在原型阶段,接受一些测试,以核对设计时的计算和假想和实体之间的差异.产品在运用时所须要做的一些测试,大部分都可以籍着原型做有效的测试;此时,面对了全部设计的功能要求,并且能够达成一个完整的设计评估.仿真运用测试通常在模型产品阶段就必需起先,这种型态的测试价值,取决于运用状态被模拟的程度而定.机械和化学性质的加速化测速通常被视为模型产品评估的重要项目.五.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:所设计的产品是否达到预期的效果?价格是否合理?甚至于在此时,很多产品为了生产的经济性或是为了重要的功能和外形的变更,必需被发掘并改善,当然,设计上的重大变更,可能须要做完整的重新评估;假如全部的设计都经过这种细致检讨,则能够在这个阶建立产品的细微环节和规格.六.制定重要规格规格的目的在于消退生产时任何的偏差,以使产品符合外观,功能和经济的要求,规格上必需明确说明产品所必需符合的要求,它应当包括:制造方法,尺寸公差,表面加工,分模面位置,毛边,变形,颜色以及测试规格等.七.开模生产当规格被谨慎而实际的订定之后,模具就可以起先被设计和制作,模具的设计必需谨慎并询问专家的意思,因为不适当的模具设计和制造,将会使得生产费用提高,效率降低,并用可能造成质量的问题.八.质量的限制比照一个已知的标准,订定对生产产品的规律检测是良好的检测作法,而检测表应当列出全部应当被检查的项目,另外,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量管理的程序,以利于在生产的产品能够符合规格的要求.产品设计细微环节确定:分模线之选定不得位于明显影响外观的位置开模时不形成死角(undercut)的位置位于模具易加工的位置位于成品后加工简单的位置位于不影响尺寸精度的位置(尺寸关系重要的部分尽量放在模具的同一边)脱模斜度脱模斜度是为了便于产品从模具中脱出而设置的。脱模斜度一采纳1~2度﹐最小不小于0.5度。详细数值视成品形态﹐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。在不影响产品质量的前提下﹐脱模斜度愈大愈好。产品外形及肉厚产品外形尽量采纳流线外形﹐避开突然的变更﹐以免在成形时因塑料在此处流淌不顺引起气泡等缺陷﹔并且此处模具易产生磨损。确定肉厚的主要因素﹕结构强度是否足够能否抵脱模力能否匀称分散所受的冲击力有埋入件时﹐能否防止裂开﹐如产生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尽可能肉厚匀称﹐以防止产生缩水棱角及肉厚较薄部分是否会阻碍材料流淌﹐从而引起充填不足肉厚不均对成形性的影响﹕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﹐裂开等我们常常用的材料有:PC,ABS,PMMA等几种,它们的标准肉厚如下:PC:1.5-5.0ABS:1.2-3.5加强与防止变形方法﹕转角部位加R塑料产品的尖锐转角常常是造成产品破坏的最大因素.消退产品尖锐的转角,不但可以降低该处的应力集中,提高产品的结构强度,也可以使得塑料材料成形时有流线型的流路,以及成品更易于顶出.另外,从模具的观点,园角也是有益于模具加工和模具强度.产品全部的内侧和外侧的周边转角园弧都必需尽可能的大,以消退应力集中;但是,太大的园弧可能造成缩水,特殊是在肋或突柱根部转角园弧.原则上,最小的转角园弧为0.5到0.75mm.综上所述,园角对于成形品的设计会有以下的一些优点:(1)圆角使得成形品提高强度以及降低应力.(2)尖锐转角的消退,自动地降低了龟裂的可能性,就是提高对突然的振动或冲击的反抗实力.(3)塑料的流淌状态将被重大的改善,圆形的转角,使得塑料能够匀称,没有滞留现象以及较少应力的流入模穴内全部的断面,并且改善成形品断面的密度之匀称性.(4)模具强度获得改善,以避开模具内尖锐的转角,造成应力集中,导致龟裂,特殊是对于须要热处理或受力较高的部分,园弧转角更为重要.园角加大,应力集中削减.内圆角R<0.3T----应力剧增内圆角R>0.8T----几乎无应力集中增设加强肋肋根部厚度约为(0.5~0.7)TPC,PPOT<0.6TPA,PET<0.5TPMMA,ABST<0.5TPST<0.6T肋间间距>4T肋高L<3T利用变更肉厚及形态侧壁加强既可防止变形﹐也可改善流淌性边缘加强用变更的边缘形态来加强﹐防止变形周边加强较大的平面易发生翘曲变形﹐用周边凹凸或波浪形来防止变形底部加强箱形件底部﹐为加强及防变形常采纳如下方法﹕BOSS之设计BOSS的长度一般不超过本身直径的两倍﹐否则必需加加强肋。(长度太长时会引起气孔﹐烧焦﹐充填不足等)BOSS的位置不能太接近转角或侧壁BOSS的形态以圆形为主﹐设计在底部时取3个(其它形态则加工不易﹐且流淌性也不好)BOSS四周可用除去部分肉厚来防收缩下陷孔及凹陷之设计孔的形态和位置的选择,必需避开造成产品的脆弱性以及生产上的困难性.在成形孔的一般方法中,塑料被射出模穴,然后沿着心梢的周边流淌而形成孔,因此,当塑料在心梢一端会合时,会形成接合线,这些接合线位置就成为成品本身的潜在脆弱性.孔与孔之间距离为孔径2倍以上孔与成品边缘之间距离为孔径3倍以上孔与侧壁之间距离为孔径3/4倍以上孔周边的肉厚宜加强(尤其针对有装配性﹐受力的孔)﹐切开的孔周边也宜加强垂直于材料流淌方向的盲孔﹐孔径在1.5mm以下时﹐孔深不得超过孔径的2倍(只有一端支撑的模仁梢比起两端都有支撑的模仁梢会高出48倍的变形量)孔径不变的通孔不宜设计为两边对合成形﹐会产生偏心﹐可将任一边的孔径加大﹐或设计为不用对合成形的孔孔的形态设计比较﹕成形螺纹及辊纹设计成形螺纹设计留意事项﹕避开运用32牙/inch(螺距0.75mm)以下的螺纹﹐最大螺距可采纳5mm长螺纹会因收缩的关系使螺距失真﹐应避开运用﹐如结构须要时可采纳自攻螺丝锁紧螺纹公差小于成形材料收缩量时应避开运用螺纹不得延长至成品末端﹐因如此产生的尖锐部会使模具及螺纹的端面崩裂﹑寿命降低﹐所以至少要留0.8mm的平坦部分螺纹需有2~4度的拔模角辊(gun)纹通常是平行于脱模方向的沟槽﹐辊纹间距通常为3.0mm,最小为1.5mm。为防模具崩裂及使后加工简单﹐辊纹与分模面间至少留0.8mm的平坦部分。埋入件设计埋入件举例﹕埋入件需留意点﹕由于流淌性的关系﹐会在埋入件的四周产生熔接痕﹔由于塑料与金属的收缩率不一样﹐成形后易产生开裂运用埋入件成形时﹐会使周期延长埋入件高出成形品少许﹐可避开在装配时被拉动而松脱成形品设计要点改善:外观的改善:原肋为表面形成收缩下陷之缘由尽量减薄,肋原光泽表面可施行一些如放电,喷砂,腐蚀加工等防止收缩下陷及保持表面无痕迹尽可能地使分模面变得简单,可使模具加工简单及毛边,浇口切除简单肉厚均一,可防收缩下陷内部肉厚去除,使肉厚均一,防止收缩下陷凸彀四周,除去部分肉厚,防止收缩下陷凸彀之设置在同样强度下,可以多数以小凸彀代替,可防止收缩下陷格子连接凸彀之场合,可防收缩下陷,并可使强度显著增加强度的改善肉厚较薄之孔,把孔边肉厚增加及高度增高以补强切离之孔周边肉厚宜增加曲面的设置,可使强度增加脱模时,心型销受收缩力,使成形品顶出时造成裂开,可设置凸彀承受顶出力气角隅设R,可改善强度,防止应力集中,变形裂开加设补强肋及角隅部设R,增加凸彀之强度孔与孔之间距,孔与边缘之距离,应有适当之距离,可防止裂开之发生模具及成形品的改善锐角薄内部分,易使材料充填不足透亮成形品,肩角部设充分之脱模斜度,顶出时不被刮痕,才不致于影响透亮性斜向凸彀,使模具构造变为困难,改善凸彀方向的形态,使成直角向之分模将侧面之孔癖开,可消退UNDERCUT而不用侧向心型上下对合,可免除运用侧向心型,使模具构造简化上对对合之孔,恐有偏心之处,宜将另一方孔扩大外缘水纹之成形品,后加工不易(毛边去除,浇口切离)可改为边缘,使变为简单手扭止滑部,凸形场合模具之切削加工简单分模线为阶断形,模具制作困难,毛边修整不易,宜改为直线形或曲线形.底部设置凸缘,可使分模线单纯,后加工简单切削时左右对称形态加工简单,非对称者加工困难车削加工比铣削加工速度快且廉价,成形品应尽量设计为圆形成形品加饰,宜设计凸出,模具加工时为下凹,雕削简单模具成形加工,在成形品之孔,一般以心型销来成形.所以在模具构造上,宜避开上部内厚过薄薄内部位,易造成充填不足成形品凸出文字,于模具加工时,反为凹入文字,雕削加工简单内部托架上开孔,模具成本增加,且易发生故障,可改在成形后,钻孔加工深凹穴,应尽量为于成形品之同一侧(顶出,成形须要)变更模具固定侧之心型形态,使削减与成形品之接触面积(有利脱模)断面内厚较厚时,可改为补强肋,但内厚应与其它内厚均一深化之补强肋,尽量运用最大之脱模斜度,以利脱模,波形面之谷底,宜避开锐角形成.锐角部会阻碍材料流淌,使模具强度减弱,成形品产生应力集中.其它:成形品与组合件,组合时宜在任何一方角部设置间隙埋入件螺纹部至成形品顶面留一平坦部避开成形时材料进入螺纹部两件成形品熔接,赐予t之间隙,使熔接毛边进入螺纹埋入件制作成本高,成形时使成形周期延长,应尽量避开运用,成形品可预留攻丝用孔再与攻螺丝协作运用埋入件高出成形品少许,固定时可避开被拉取而松脱凸壳之预留攻丝用孔,前端,宜予倒角,以便于自攻螺丝导入贯穿孔使模具加工变为困难,可预留钻孔定位孔,待成形后,再次加工.心型销之分割面,位于埋入件之端面,埋入件受抵压,于成形时能确保固定 i.铰链成形品﹐宜设两段圆弧﹐运用效果更佳