产品结构设计准则(PDF38页).pdf

产品结构设计准则
壁厚篇
基本设计守则
壁厚的大小取決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。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(,增加生产成本。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,人人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一个地方都是均一的厚度,但为满足功
能上的需求以致壁厚有所改变总是无可避兔的。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。人突然的壁厚过渡转变会导致因冷却速度不同和
生乱流而造成尺寸不稳定和表面问题
对一般热塑性塑料来说,当收缩率” Shrinkage Factor〔低於00lmm/mm时,
产品可容许厚度的改变达:但当收缩率高於0.01mm/mm时,产品壁厚的改变则
不应超过。対一般热固性塑料来说,太薄的产品厚度往往引致操作时产品过热,
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
况发生。不过,一些容易流动的热固性塑料如环氧树脂' Epoxies(等,如厚薄均匀
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カ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胺料的地
方流向厚晈料的地方,则应采用结构性发泡的生产方法来减低模腔応力。
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溥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。下图可供公考。
不好
好
3
良
第1页共38页
产品结构设计准则
转角准
壁厚均的要诀在转角的地方也同样需要,以免冷却时间不一致。冷却时问
长的地方就会有收缩现象,因而发生部件变形和挠出。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
点的解決方法,不但減低应力集中的因素,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。因这种把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太人的话则
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。
最大拉伸態力負載負載
罟
康力集中系数
(Stress
Concentr ation
lfact
2.d
15
508
園孤/壁厚(R
应力集中系数与圆孤/壁厚之关系
第2页共38页
产品结构设计准则
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。以下是一些建议的胶料厚度可供参考。
热塑性塑料的胶厚设计公考表
熱型性型性薄 mnm[)平均 mm(inches)最厚 nm( nches
Acetal POM
040015
16(0.062)
3.2(0.12)
ABS
08(0.030
23(0090
3.20.125)
acmc -PMME
0.(0.025)
24(0.093
Cellulosic: -CE
0.6002
1.90.075
0.127)
025(0.010
090.035)
127(0500
Nylon-pa
0.4(0.015)
1.6(0.062)
3.20.125)
Polycarbonate -PC
0.10.040
240.093)
9.50.375
Polyethylene(L, D)
0.50020)
16(0.062)
6.4(0.250
Polyethylene且.)
0.9(003
1.6(0062
6.40.20
HDPE
Ethylene minrl acetate
05(0.020
1.6(0.062)
3.2(0.125
. ETA
Polypropylene- P
06(0025
20(0.030)
70.300
Polysulfioae-psu
1.0(0.040
25(0.100
9.s0.375)
Mecfied-ppo
0.8(0.030
20(0.080)
9.5(0,375
Polystirerie-ps
0.B(0030)
1.6(0.0621
4(0.250
SAN
0.8(0.030
16(0.062)
6.4(0.250
1.00.040
24(0.093
9.50.375
Polyurethane -PU
0.6(0,025
127(0.500
3(1500
第3页共38页