solidworks面向制造和装配的产品设计

钟元编著目录•第1章面向制造和装配的产品开发•第2章面向装配的设计指南•第3章塑胶件设计指南•第4章钣金件设计指南•第5章压铸件设计指南•第6章公差分析•第7章面向制造和装配的设计检查表第3章塑胶件设计指南3.1、塑胶3.2、塑胶材料选择3.3、设计指南3.1塑胶•3.1.1塑胶的定义•3.1.2塑胶的特性•3.1.3注射成型3.1.1塑胶的定义主要由碳、氧、氢和氮及其他有机或无机元素所组成，成品为固体，在制造过程中是熔融状的液体，因此可以藉加热使其熔化、加压力使其流动、冷却使其固化，而形成各种形状，此庞大而变化多端的材料族群称为塑胶。3.1.2塑胶的特性塑胶通常具有以下特性：•低强度与低韧性；•原料丰富，价格低廉；•成型容易，易加工成复杂形状，可大批量生产；•重量轻，密度低；•受外力作用时容易产生连续变形；•色彩鲜明，着色容易，适当加入着色剂可改变其色泽；•良好的绝缘性和隔热性；•耐腐蚀性能佳，耐水、耐油、耐酸、耐化学药物，而且不生锈；•耐热性差，大部分塑胶的耐热温度约在150℃以下；•无导电性•可以具有其他特殊性质，例如透明性、弹性。与金属材料对比，塑胶材料优缺点见下表3-13.1.3注射成型3.2塑胶材料选择•3.2.1塑胶材料的分类•3.2.2常用塑胶材料性能•3.2.3塑胶材料选择原则3.2.1塑胶材料的分类按照塑胶材料的力学性能，可分为7大类：1.通用塑料：综合力学性能较低，不能作为结构件，但成型性好、价格便宜、用途广、产量大的塑料，包括PE、PP、EEA、PVC，广泛应用于薄膜、管材、鞋材、盆子、桶和包装材料类。2.普通工程塑料：综合力学性能中等、在工程方面用做非承载荷的材料，如PS、HIPS、ABS、AAS、ACS、MBS、AS、PMMA等，广泛应用于各种产品的外壳和壳体类。3.结构工程塑料：综合力学性能较高、在工程方面用做产品结构件、可以承受较高载荷的材料，如PA、POM、NORYL、PC、PBT、PET等，广泛应用于各种产品外壳。4.耐高温工程塑料：在高温条件下仍能保持较高的力学性能，耐高温和高刚度，如PI、PPO、PPS、PSF、PAS、PAR等，广泛应用于汽车发动机部件、油泵和气泵盖、电子电器仪表用高温插座等。5.塑料合金：利用物理共混或化学接枝的方法而获得的高性能、功能化、专用化的一类新材料,如PC/ABS、PC/PBT、PC/PMMA等，广泛用于汽车、电子、高精密器、办公设备包装材料，建筑材料等领域。6.热塑性弹性体：是物流性能介于塑胶和塑料之间的一类高分子材料，它既具有橡胶的弹性，又具有塑料的易加工性。应用领域涉及汽车、电子、电气、建筑工程及日常生活用品等多方面。7.改性塑料：在塑胶原料中添加各种添加剂、填充剂和增强剂，使塑料具有高阻燃性、高冲击性、高耐温性、高耐磨性，导电性等性能，从而扩大塑料的使用范围。二、常用塑胶材料性能3.2.3塑胶材料选择原则1)塑胶件载荷状况2)产品使用环境3)价格4)装配要求5)尺寸稳定性6)外观7)安全规范3.3设计指南•3.3.1零件壁厚•3.3.2避免尖角•3.3.3脱模斜度•3.3.4加强肋的设计•3.3.5支柱的设计•3.3.6孔的设计•3.3.7提高塑胶件强度的设计1)零件壁厚必须适中2)尽量减少零件壁厚3)零件壁厚均匀3.3.1零件壁厚塑胶件的内部和外部需要避免产生尖角。尖角阻碍塑胶熔料的流动，容易产生外观缺陷；同时在尖角处容易产生应力集中，降低零件强度，使得零件在承受载荷时失效。3.3.2避免尖角塑胶材料从溶解状态转变为固体状态将产生一定量的尺寸收缩，零件因此而围绕公模的型芯产生收缩而包裹。为了便于塑件从模具中顺利脱模，防止脱模时划伤零件表面，与脱模方向平行的零件表面一般应具有合理的脱模斜度。3.3.3脱模斜度1)加强肋的厚度不应该超过塑胶件壁厚的50%~60%；2)加强肋的高度不能超过塑胶件壁厚的3倍；3)加强肋根部圆角为塑胶件壁厚的0.25~0.5倍；4)加强肋的脱模斜度一般为0.5°~1.5°；5)加强肋与加强肋之间的间距至少为塑胶件壁厚的2倍；6)加强肋设计需要遵守均匀壁厚原则；7)加强肋顶端增加斜角避免困气；8)加强肋方向与塑胶熔料流向一致。3.3.4加强肋的设计1)支柱与零件壁的链接2)单独支柱四周添加加强肋3)支柱设计需要遵守均匀壁厚原则3.3.5支柱的设计1)孔的深度尺寸推荐塑胶件的孔、槽以及凹坑是通过模具上的型芯成型的，型芯是模具上凸起的部分，过高过长的型芯承受着较高的塑胶熔料的冲击力，容易引起型芯位置移动造成孔槽尺寸误差大。(1)不通孔的直径小于5mm，孔的深度不应该超过孔的直径的2倍；(2)不通孔的直径大于5mm，孔的深度不应该超过孔的直径的3倍；(3)通孔的直径小于5mm，孔的深度不应该超过孔的直径的4倍；(4)通孔的直径大于5mm，孔的深度不应该超过孔的直径的6倍；2)避免不通孔底部太薄不通孔底部厚度至少应当大于不通孔直径的0.2倍3)孔与孔之间、孔与零件边缘之间的距离至少大于孔径或零件壁厚的1.5倍，取二者的最大值。3.3.6孔的设计1)通过添加加强肋而不是增加壁厚来提高零件强度；3.3.7提高塑胶件强度的设计2)加强肋方向需要考虑载荷方向；3)多个加强肋常比单个较厚或较高的加强肋好；4)通过设计零件增强剖面形状提高零件强度；第4章钣金件设计指南4.1、钣金4.2、设计指南4.3、钣金常用装配方式4.1钣金•4.1.1钣金的概念•4.1.2冲压简介•4.1.3常用钣金材料介绍4.1.1钣金的概念钣金是针对金属薄板(厚度通常在6mm以下)的一种综合冷加工工艺，包括冲裁、折弯、拉深、成型、锻压和铆合等，其显著的特征是同一零件厚度一致。4.1.2冲压简介冲压是将冲压模具安装在压力机等设备上，对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的钣金件的一种成型加工方法。4.1.3常用钣金材料介绍1)普通冷轧板：钢锭经过冷轧机连续轧制成要求厚度的钢板卷料。2)镀锌钢板：底材为一般的冷轧钢板，在连续电镀生产线经过脱脂酸洗、电镀及各种后处理制程后，即成为电镀锌产品。3)热浸镀锌钢板：将热轧酸洗或冷轧后的半成品，经过清洗、退火，浸入温度约为460℃的熔融镀锌槽中，而使钢片镀上锌层，再经调质整平及化学处理而成。4)不锈钢SUS304：最常用的不锈钢板。5)不锈钢SUS301：Cr的含量较SUS304低，耐腐蚀较差。4.2设计指南•4.2.1注意事项•4.2.2提高钣金强度的设计4.2.1注意事项1.避免钣金外部、内部尖角1)安全因素：钣金外部尖角锋利，容易造成操作人员或用户划伤手指；2)冲压模具因素：钣金的尖角对应在模具上也是尖角，模具凹模上的尖角加工困难，同时热处理时极易开裂，冲裁时尖角处容易崩刃和过快磨损，造成模具寿命降低。2.避免孔与钣金折弯边或成型特征距离太近钣金冲裁孔与钣金折弯边或成型特征的距离最小为钣金厚度的1.5倍加上折弯半径或成型半径，即E=1.5T+R，否则冲裁孔极易在折弯或成型时发生扭曲变形。3.避免钣金折弯高度过低而引起的变形扭曲，折弯高度至少为钣金厚度的2倍加上折弯钣金。4.钣金折弯时需要保证折弯强度。长而窄的折弯强度低，短而宽的折弯强度高，因此钣金折弯应尽量附着在比较长的边上。5.止列槽用于钣金折弯和凸包等成型工序中，其作用是防止钣金在成型过程中材料撕裂和变形，产生毛边，带来安全问题；同时止列槽能够减少成型力，辅助钣金折弯和凸包的成型。止列槽的宽度一般应当大于钣金厚度的1.5倍，同时止列槽的长度应超过钣金成型的变形区域。4.2.2提高钣金强度的设计1.添加加强肋2.折弯处添加三角加强肋3.增加折弯、翻边或者反折压平4.折弯边自铆或者通过拉钉等方式连接在一起