1.0選擇材料的考慮因素
任何一件工業產品在設計的早期過程中,一定牽涉考慮選擇成形物料。因為在產品生產時、裝配時、和完成的時間,物料有著相互影響的關係。除此之外,品質檢定水平、市場銷售情況和**的釐定等也是需要考慮之列。
所以這是無法使用概括全面的考慮因素而定出一種系統性處理方法來決定所選擇的材料和生產過程是為最理想。
1.1不同材料的特性
1.abs
用途玩具、機殼、日常用品
特性:堅硬、不易碎、可塗膠水,但損壞時可能有利邊出現
設計上的應用:
多數應用於玩具外殼或不用受力的零件。
2. pp
用途:玩具、日常用品、包裝膠袋、瓶子
特性:有彈性、韌度強、延伸性大、但不可塗膠水。
設計上的應用:
多數應用於一些因要接受droptest(跌落測試)而拆件的地方。
3. pvc
用途:軟喉管、硬喉管、軟板、硬板、電線、玩具
特性:柔軟、堅韌而有彈性。
設計上的應用:
多數用於玩具figure(人物),或一些需要避震或吸震的地方。
4. pom
用途:機械零件、齒輪、摃杆、家電外殼
特性:耐磨、堅硬但脆弱,損壞時容易有利邊出現(fig.1.1.6)。
設計上的應用:
多數用於膠齒輪、滑輪、一些需要傳動,承受大扭力或應力的地方。
5.nylon(尼龍)
用途:齒輪、滑輪
特性:堅韌、吸水、但當水份完全揮發後會變得脆弱。
設計上的應用:
因為精準度比較難控制,所以大多用於一些模數較大的齒輪。
6.kraton(克拉通)
用途:摩打墊
特性:柔軟,有彈性,韌度高,延伸性強。
設計上的應用:多數作為摩打墊,吸收摩打震動,減低噪音。
table1.1.1一般膠料的特性與用途
2.0壁厚[wallthickness]
壁厚的大小取決於產品需要承受的外力、是否作為其它零件的支撐、承接柱位的數量、伸出部份的多少以及選用的塑料材料而定。一般的熱塑性塑料的壁厚設計應以4mm為限。從經濟角度來看,過厚的產品設計不但增加物料成本,延長生產週期(冷卻時間),增加生產成本。
從產品設計角度來看,過厚的產品增加引至產生空穴(氣孔)的可能性,大大削弱產品的剛性及強度。
最理的壁厚分布無疑是切面在任何乙個地方都是均一的厚度,但為滿足功能上的需求以致壁厚有所改變總是無可避免的。在此情形,由厚膠料的地方過渡到薄膠料的地方應盡可能順滑。太突然的壁厚過渡轉變會導致因冷卻速度不同和產生亂流而造成尺寸不穩定和表面問題。
2.1不同材料的常用壁厚
1.abs
一般最先選擇的材料,壁厚通常為1,1.2,1.5,2,2.5,3mm,視乎產品的大小和功能而定。
2.pp
因為比較軟,而且基於縮水的問題,所以不能太厚,一般為1,1.2,1.5mm。
3.pvc
因為多用由於figure(外形)上和多是實心,所以限制不大。
4.pom
一般為1,1.2,1.5,2,2.5,3mm視乎產品大小而定。
5.nylon
因為縮水率比較高,所以平均料厚和筋骨的比例可比較少。
6.kraton
因為多數用作摩打墊或不外露件,所以限制不大。
3.0加強筋(ribs)
加強筋在塑料部件上是不可或缺的功能部份。加強筋有效地如『工』字鐵般增加產品的剛性和強度而無需大幅增加產品切面面積,但沒有如『工』字鐵般出現倒扣難於成型的形狀問題,對一些經常受到壓力、扭力、彎曲的塑料產品尤其適用。此外,加強筋更可充當內部流道,有助模腔充填,對幫助塑料流入部件的支節部份很大的作用(fig.
4.0.1)。
fig.3.0.1
加強筋一般被放在塑料產品的非接觸面,其伸展方向應跟隨產品最大應力和最大偏移量的方向,選擇加強筋的位置亦受制於一些生產上的考慮,如模腔充填、縮水及脫模等。加強筋的長度可與產品的長度一致,兩端相接產品的外壁,或只佔據產品部份的長度,用以區域性增加產品某部份的剛性。要是加強筋沒有接上產品外壁的話,未端部份亦不應突然終止,應該漸次地將高度減低,直至完結,從而減少出現困氣、填充不滿及燒焦痕等問題,這些問題經常發生在排氣不足或封閉的位置上。
而且因為縮水的問題,筋骨的厚度不能大過平均壁厚的厚度。
一般的設計方法:平均壁厚×0.65~0.7
4.0出模角[draftangle]
塑料產品在設計上通常會為了能夠輕易的使用產品由模具脫離出來而需要在邊緣的內側和外側各設有乙個傾斜(出模角)。若然產品附有垂直外壁並且與開模方向相同的話,則模具在塑料成形後需要很大的開模力才能開啟,而且,在模具開啟後,產品脫離模具的過程亦相信十分困難。要是該產品在產品設計的過程上已預留出模角及所有接觸產品的模具零件在加工過程當中經過高度拋光的話,脫模就變成輕而易舉的事情。
因此,出模角的考慮在產品設計的過程是不可或缺的。
因注塑件冷卻收縮後多附在凸模上,為使產品壁厚平均及防止產品在開模後附在較熱的凹模上,出模角對應於凹模及凸模是應該相等的。不過,在特殊情況下若然要求產品於開模後附在凹模的話,可將相接凹模部份的出模角儘量減少,或刻意在凹模加上適量的倒扣位。
出模角的大小是沒有一定的準則,多數是憑經驗和依照產品的深度來決定。此外,成型的方式,壁厚和塑料的選擇也在考慮之列。一般來說,高度拋光的外壁可使用1/8度或1/4度的出模角。
深入或附有織紋的產品要求出模角作相應增加,習慣上每0.025mm深的織紋,便需要額外1度的出模角。此外,當產品需要長而深的肋骨較少的出模角時,頂針的設計須有特別的處理。
1.出模角的大少是沒有一定的淮則,多數是依照產品的深度來決定。
2.一般的出模角為0.5°~1.0°。
3.在深入或附有織紋的產品上,出模角的要求是視乎織紋的深度而
相應增加,一般為2°~3°。
4.一般的曬紋版上已清楚例出可供作參考之用的要求出模角。(fig.4.0.1)
拔模角標準[draftstandard]
注:以上資料只供參考及以骨底的平面作中性面做出拔模角,如骨底是乙個非平
面的形狀時,可選骨項的平面為中性面,但為避免加上拔模角後,骨厚超出比例出現縮的問題,所以一般以骨頂為中性麵時,出模角大概為0.5°~0.8°不等。
此外,如在製造出模角時出現問題,可以用cut代替draft造出拔模角。再者,可以視乎情況而減少骨厚,作對加上draftangle後骨底數的調教。(fig.
4.1.2)
5.0支柱(boss)
支柱突出膠料壁厚是用以裝配產品、隔開物件及支撐承托其它零件之用。空心的支柱可以用來嵌入鑲件、收緊螺絲等。這些應用均要有足夠強度支援壓力而不致於破裂。
支柱盡量不要單獨使用,應盡量連線至外壁或與加強筋一同使用,目的是加強支柱的強度及使膠料流動更順暢。此外,因過高的支柱會導致塑料部件成形時睏氣,所以支柱高度一般是不會超過支柱直徑的兩倍半。
加強支柱的強度的方法(尤其是遠離外壁的支柱),除了可使用加強筋外,加強塊的使用亦十分常見。
注:為免在扭上螺絲時出現打滑的情況,支柱的出模角一般會以支柱頂部的平
面為中性面,而且角度一般為0.5~1.0。
如支柱的高度超過15.0mm的時候,為加強支柱的強度,可在支柱連上些加強筋,作結構加強之用。如支柱需要穿過pcb(線路板)的時候,同樣在支柱連上些加強筋,而且在加強筋的頂部設計成平台形式,此可作承托pcb之用,而平台的平面與絲筒項的平面必須要有2.
0~3.0mm。(fig.
5.0.4)
6.0支柱套(bossholder)
如成品是以支柱收緊螺絲的時侯,在成品的上殼身必須要有支柱套來作定位之用。跟據一般的安全規格標準,螺絲頭必須收藏於不能觸控的位置,所以高度必須有2.5mm或以上。
以及,因為加上支柱套後會有shapeedge(形狀邊緣)的關係,所以在每乙個支柱套上殼收螺絲的地方,必須加上r1.0或以上的roundfillet(圓形圓角)。
為方便生產裝配時的匯入,所以在每乙個支柱套的底部都可以不多不少的加上chamfer(倒角)作匯入之用。而且因為定位的關係,在支柱套底部必須要有至少1.0mm的深度來收藏支柱。
7.0 虛位定義
在產品生產設計時,給與零件與零件之間虛位是一件不可缺少及非常重要的事情。隨著產品的大小,零件形狀的不同及功能,給與虛位的數值也應相應改變。
8.0六角孔配圓pin的設計(緊釘)
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