塑胶产品结构设计准则

1準則2目錄導向封面…………………………..…No.1目錄導向……………………..…No.2目錄導向……………………..…No.3壁厚………………………...……No.4壁厚………………………….…..No.5壁厚-平面準則………...………..No.6壁厚-轉角準則…………………No.7熱塑性塑料厚參考表…...………No.8熱固性塑料厚參考表…….……..No.9壁厚-實例….……………..……No.10壁厚-ABS………………..…….No.11壁厚-PC;LCP………………….No.12壁厚-PS………………………..No.13壁厚-PA………………………..No.14壁厚-PSU;PBT………………..No.15支柱…………………………….No.16支柱…………………………….No.17支柱…………………………….No.18支柱-ABS…...…………….……No.19支柱-PBT………………………No.20支柱-PC………………………..No.21支柱-PS…..…………………...No.22支柱-PSU……………………...No.23洞孔……………………………No.24洞孔-穿孔………...……………No.25洞孔-盲孔………...……………No.26洞孔-鑽孔………...……………No.27洞孔-側孔…...…………………No.28洞孔設計注意事項…………....No.29洞孔設計注意事項…………....No.30洞孔設計注意事項…………....No.313目錄導向扣位…………………………….No.32扣位…………………………….No.33扣位…………………………….No.34扣位…………………………….No.35扣位…………………………….No.36扣位-PA………………………..No.37扣位-PBT.……………………..No.38扣位-POM……………………..No.39公差……..……………………..No.40公差……..……………………..No.41脫模角………………………….No.42脫模角………………………….No.43脫模角…..……………………..No.44脫模角-ABS;LCP;PC………...No.45脫模角-PBT;PET;PS…………No.46加強筋………………………….No.47加強筋………………………….No.48加強筋………………………….No.49加強筋…………………….……No.50加強筋……………….…………No.51加強筋……………….…..……..No.52加強筋………………..………...No.53加強筋………………..………...No.54加強筋-ABS……………………No.55加強筋-PA……………...………No.56加強筋-PBT……………………No.57加強筋-PC;PS…………………No.58入件…….………………………No.59入件分類一……………..…..….No.60入件分類二…………….………No.61入件-PBT………………...…….No.624壁厚篇(Wall)壁厚的大小取决于产品需要承受的外力、是否作为其它零件的支撑、承接柱的数量、伸出部份的多少以及选用的塑料材料而定。不同的塑料料有不同的流动性。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。一般的热塑性塑料,壁厚设计应以4mm为上限。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)也增加了生产成本。从产品设计角度来看:过厚的产品會产生空穴气孔的可能性，大大削弱产品的刚性及强度。5壁厚篇(Wall)最理想的壁厚分布是切面在任何一个地方都是平均的厚度，但为了满足功能上的需求以致壁厚有所改变总是无可避免的。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的不同和产生乱流而造成尺寸不稳定和表面问题。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。6壁厚篇(Wall)平面准则在挤压和固化成型过程中，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后出现收缩痕。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。7壁厚篇(Wall)轉角准则壁厚均一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彎曲。此外，尖角部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后引起不希望的物料聚积。应力集中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更易脱模。转角位的设计准则亦适用于悬梁式扣位。理想数值是在0.5左右。8壁厚篇(Wall)熱塑性塑料的膠厚設計參考表9壁厚篇(Wall)熱固性塑料的膠厚設計參考表10壁厚篇(Wall)實例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同的刚性、强度及功用。11壁厚篇(Wall)不同材質的設計要點………………ABS(a)壁厚壁厚是产品设计最先被考虑，一般用于注塑成型的会在1.5mm~4.5mm。壁厚比这范围小的用于塑料流程短和细小部件。典型的壁厚约在2.5mm左右。一般来说，部件越大壁厚越厚，这可以增强部件强度和塑料充填。壁厚在3.8mm~6.4mm范围是可使用结构性发泡。(b)圆角建议的最小圆角半徑是胶料厚度的25%。轻微的增加半徑就能明显的减低应力。12壁厚篇(Wall)不同材質的設計要點………………PC;LCPPC壁厚壁厚大部份是由负载要求﹑内应力﹑几何形状﹑外型﹑塑料流量﹑可注塑性和经济性来决定。PC建议最大壁厚:9.5mm。若要效果好，则壁厚应不过3.1mm。在一些需要将壁厚增加使强度加强时，肋骨和一些补强结构可提供相同结果。PC大部份应用的最小壁厚在0.75mm左右，再薄一些的地方是要取决于部件的几何和大小。短的塑料流程是可以达到0.3mm壁厚。壁厚由厚的过渡到薄的地方是要尽量使其畅顺。所有情况塑料是从最厚的地方进入模腔内，以避免缩水和内应力。均一的壁厚是要很重要的。可减少成型后的变型问题。LCP壁厚由于液晶共聚物在高剪切情况下有高流动性，所以壁厚会比其它的塑料薄。最薄可达0.4mm，一般厚度在1.5mm左右。13壁厚篇(Wall)不同材質的設計要點………………PS(a)壁厚PS一般的设计,料厚应不超过4mm，太厚的话会會延长生产周期。因需要更长的冷却时间，且塑料收缩时有中空的现象，并减低部件的物理性质。均一的壁厚在设计上是最理想的，但有需要将厚度转变时，就要将过渡区内的应力集中除去(順滑過渡)。(b)圆角在设计上直角是要避免。直角的地方有如一个节点，会使应力集中使抗撞击强度降低。圆角的半徑(內R)应为壁厚的25%至75%，一般建议在50%左右。14壁厚篇(Wall)不同材質的設計要點………………PA(a)壁厚尼龙的塑膠零件设计应采用结构所需要的最小厚度。这种厚度可使材料得到最经济的使用。壁厚尽量能一致以消除成型后变型。若壁厚由厚过渡至薄胶料则需要采用渐次变薄的方式。(b)圆角一般情況下,建议圆角R值最少0.5mm.在有可能的范围，尽量使用较大的R值。15壁厚篇(Wall)不同材質的設計要點………………PSU;PBTPSU(a)壁厚常用于大型和长流距的壁厚最小要在2.3mm。细小的部件可以最小要有0.8mm而流距应不可超过76.2mm.PBT(a)壁厚壁厚是产品成本的一个因素。薄的壁厚要视乎每种塑料特性而定。设计之前宜先了解所使用塑料的流动长度限制来决定壁厚。负载要求时常是决定壁厚的，而其它的如内应力，部件几何形状，不均一化和外形等。典型的壁厚在0.76mm~3.2mm。壁厚要求均一，若有厚薄胶料的地方，以比例3:1的斜坡渐次由厚的地方过渡至薄的地方。(b)圆角转角出现尖角易导致部件的破坏，增加圆角是加强塑料部件结构的方法之一。16支柱(Boss)支柱突出胶料壁厚是用以装配产品、隔开对象及支撑承托其它零件之用。空心的支柱可以用来嵌入件、收紧螺丝等。这些应用均要有足够强度支持压力而不致于破裂。支柱尽量不要单独使用，应尽量连接至外壁或与加强筋一同使用，目的:a.是加强支柱的强度;b.是使胶料流动更顺畅。此外，因过高的支柱会导致產品成型时困气，所以支柱高度一般是不会超过支柱外徑的2.5倍。加强支柱强度的方法,尤其是远离外壁的支柱，除了可使用加强筋外，三角加强块Gussetplate的使用亦十分常见。17支柱(Boss)一个质量好的螺丝/支柱设计组合是取决于螺丝的机械特性及支柱孔的设计:一般塑料产品的料厚尺寸是不足以承受大部份紧固件产生的应力。固此，从装配考虑来看，局部增加胶料厚度是有需要的。但是，这会引致不良的影响，如形成缩水痕、空穴、或增加内应力。因此，支柱的导入孔及穿孔避空孔的位置应与产品外壁保持一段距离。支柱可远离外壁独立而处或使用加强筋连接外壁，后者不但增加支柱的强度以支撑更大的扭力及弯曲的外力，更有助胶料填充及减少因困气而出现烧焦的情况。同样理由，远离外壁的支柱亦应辅以三角加强块，加固及更好的料流性。18支柱(Boss)收缩痕的大小取决于胶料的收缩率、成型工序的參数控制、模具设计及产品设计。使用过短的頂针、增加底部弧度尺寸、加厚的支柱壁均不利于收缩痕的减少；不幸地，支柱的强度及抵受外力的能力却随着增加底部弧度尺寸或壁厚尺寸而增加。因此，支柱的设计须要从这两方面取得平衡。a.支柱位置b.支柱设计19支柱(Boss)不同材料的设计要点……………...ABSABS嚴格来说支柱的壁厚应为產品壁厚的50-70%,過厚易發生表面縮水現象.斜骨是可以加强支柱的强度，斜骨高度尺寸可伸延至支柱高的90%。若支柱位置接近边壁，则可用一条肋骨将边壁和支柱相互连接来以增加支柱強度。20支柱(Boss)不同材料的设计要点……………...PBTPBT支柱通常用于机构上装配，如收螺丝、紧压配合、导入装配等多数情形，支柱外徑是内孔徑的两倍就足够强壮。支柱设计有如肋骨设计的观念。太厚的切面会产生部件外缩水和内部真空。支柱的位置在边壁旁时可利用肋骨相连，则内孔徑的尺寸可增至最大。21支柱(Boss)不同材料的设计要点……………...PCPC支柱是大部份用来作装配产品用，有时用作支撑其它对象或隔开物体之用。甚至一些很细小的支柱最终会热溶后作内部零件固定用。一些放于边位的支柱是需耍一些肋骨作为互相依附，以增加支柱强度。22支柱(Boss)不同材料的设计要点……………...PSPS支柱通常用于打入件，收螺丝，导向针，攻牙或作紧迫配合。可能情形之下避免独立一支支柱而无任何支撑。应加一些肋骨以加强其强度。若支柱离边壁不远应以肋骨将柱和边相连在一起。23支柱(Boss)不同材料的设计要点……………...PSUPSU支柱是用作连接两件部件的。其外径应是内孔径的两倍，高度不应超过外徑的两倍。24洞孔(Hole)相连洞孔的距离或洞孔与相邻产品直边之间的距离不可少于洞孔的直径。与此同时，洞孔的壁厚理应尽量大，否则穿孔位置容易产生断裂的情况。要是洞孔内附有螺纹，设计上的要求即变得复杂，因为螺纹的位置容易形成应力集中的地方。从经验所得，要使螺孔边缘的应力集中系数减低至一安全的水平，螺孔边缘与产品边缘的距离必须大于螺孔直径的三倍。25洞孔(Hole)..........................