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塑胶零件及产品设计 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. 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;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. 一 塑胶零件及产品设计-壁厚篇 壁厚基本设计守则 1. 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. 2. 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 . 3. 由厚胶料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. 4. 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) 壁厚基本设计之平面准则 在大部份热融过程操作, 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. 壁厚的差异产生内应力的影响 壁厚的差异产生缩水和气泡的影响 针对壁厚差异较大处的过度改善措施 针对壁厚设计不良产生的变形的改善措施 壁厚设计考虑对产品成型产生的影响 壁厚过度处必要时考虑到胶口设计对产品的影响 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. 转角处的壁厚设计不当后果及改善措施 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. 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. 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. 二 塑胶零件及产品设计-加强筋篇 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. 加强筋的一般設計形式 角支撑的形式 加强筋的一般設計形式 PC,PPOT0.6T PA,PET0.5T PMMA,ABST0.5T PST4T 肋高L3T 材料厚度与加強筋的尺寸关系（一） 不同材质的加强筋细节有所区别 ABS 材料厚度与加強筋的关系（三） 材料厚度与加強筋的关系（二） 材料厚度与加強筋的关系（四） 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 三 塑胶零件及产品设计-卡扣篇 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. 卡扣的操作原理 主壳卡扣的基本形式 主壳卡扣的基本形式 可以将扣的孔设计成盲孔 主壳卡扣的基本形式 1 永久型 二. 可拆卸型 永久型 可拆卸型 球型可拆卸型 需加外力的可拆卸型 1 扭转搭扣配合 2 圆筒搭扣配合 3 搭扣钩尺寸及作用力 一. 扭转搭扣配合 二.圆筒搭扣配合 三.搭扣钩尺寸及作用力
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