塑料产品结构设计准则.pdf

产品结构设计准则-壁厚篇
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、仲出部份的多
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”冷却时间(,増加生产成本。从产品设计角度来看,过厚的产品增加引
致产生空穴”气孔(的可能性,大大削弱产品的刚性及强度。
最理想的壁厚分布无疑是切面在任何个地方都是均的厚度,但为满足功能上的需求以致壁厚有所
改变总是尤可避免的。在此情形,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
般热塑性塑料来说,当收缩率” Shrinkage Tactor(低於0.01mn/mm时,产品可容许厚度的改变
达:但当收缩率高於0.0lmm/m时,产品壁厚的改变则不应超过。对一般热固性塑料来说,太薄的产品
厚度往往引纹操作时产品过热,形成废件。此外,纤维填充的热固性塑料於过薄的位置往往形成不够填充
物的情況发生。不过,一些容易流动的热固性塑料如环氧树脂” Epoxies(等,如厚湾均匀,最低的厚度可
达0.25mm
此外,采用固化成型的生产方法时,流道、浇凵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兔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。
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龙可避兔的话,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。下图可供参考。
不好
好
良
专角准
壁厚均一的要认在转角的地方也同样需要,以免冷却时间不一。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。较人的圆角提供了这种
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。下图可供
叁考之用
不好
较好
转角位置的设计
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)过人,因此,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。因此,圆弧位和壁厚是有一定的比例。一般介
乎0.2全0.6之间,理想数值是在0.5左右。
最大拉伸態力負載
負載
罟
R
應力集中系數3
(Stress
Concentration
Factor)
園弧壁厚(RT)
应力集中系数与园孤/壁厚之关系
壁厚限制
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
下是些建议的胶料厚度可供公考。
热塑性塑料的胶厚设计考表
「型性性 mm(inches)卒均 mm(inches)最厚 Im(inches?
Acetal POM
0.4(0.015
16(0.062)
32(0.125
ABS
0.8(0030
23(0090
3.(0.12
lic -PMME
0.5(0
24(0.093
Cellulosics -CE
06(0.025
190.075)
4b0.187
0250.010
090.035
1270.500)
tlon-pa
0.4(0.01
16(0062)
3.2(0.12
Polycarbonate-pc
0.1(0.040
24(0.093)
9.5(0.375
Polyethy
05(0020
160062
64(0250
Polyethylene(H D
HDPE
Ethylene vinyl acetate 0.5(0.020
1.6(0062)
3.2(0.125)
EVA
Polypropylene-pp
06(0025
20(0.080
76(0300
Poly -PSU
1.0(040
25(0100
90.37
Modfied-ppo
0.8(0.030
20(0080)
95(0.375
Polystsrene-ps
0.(0030
16(0.062)
6.4(0.250
SAN
08(0.030
16(0.062
6.4(0.250
n PVC
1.00.040
24(0.093)
9.5(0.375
Polyurethane PU
06(0.025)
127(0.50
381.500
热固性塑料的胶厚设计考
熱困性料
最薄 nm(inches)平均m( finches)最厚 mm(inches)
Ialkyd-glass filled
10(0.040
32(0.125)
127(0.500)
Alkyd-mineral tilled
100.040
4.8(0.18
95(0.375
Allyl phthal ate
10(0040
4.8(0.187)
9.5(0.37
O5Y7P25
08(0030)
32(0.125
254(1.000
Mel amnane-celluloge filled
090035
2.5(0.100
4.8(0.187)
Urca-cellulose fulled
090.035
25(0.100
4.8(0.187
Phenolic-general purpo
13(0050)
32(0.125)
254(1000
Phenoliefleck flled
13(0.050)
32(0.125
254(1.000
Phenolicglass filled
08(0030
24(0093
19(0750
Phenalic-fabric filed
160062
4.8(0117)
95(0,375
Phenolic-maraeral filled
3.2(0125
4.3(0.187)
254(1.000
Silicone glass
13(0050)
32(0125

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