塑膠件設(shè)計(jì)準(zhǔn)則(較全)

1、塑膠件設(shè)計(jì)準(zhǔn)則塑膠件設(shè)計(jì)準(zhǔn)則壁厚壁厚(Wall(WallThickness)Thickness)基本設(shè)計(jì)守則基本設(shè)計(jì)守則壁厚的大小取決于產(chǎn)品需要承受的外力、是否作為其他零件的支撐、承接柱位的數(shù)量、伸出部份的多少以及選用的塑膠材料而定。一般的熱塑性塑料壁厚設(shè)計(jì)應(yīng)以4mm為限。從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看，過(guò)厚的產(chǎn)品不但增加物料成本，延長(zhǎng)生產(chǎn)周期“冷卻時(shí)間”，增加生產(chǎn)成本。從產(chǎn)品設(shè)計(jì)角度來(lái)看，過(guò)厚的產(chǎn)品增加引致產(chǎn)生空穴“氣孔”的可能性，大大削弱產(chǎn)品的剛性

2、及強(qiáng)度。最理想的壁厚分布無(wú)疑是切面在任何一個(gè)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(wú)可避免的。在此情形，由厚膠料的地方過(guò)渡到薄膠料的地方應(yīng)盡可能順滑。太突然的壁厚過(guò)渡轉(zhuǎn)變會(huì)導(dǎo)致因冷卻速度不同和產(chǎn)生亂流而造成尺寸不穩(wěn)定和表面問(wèn)題。對(duì)一般熱塑性塑料來(lái)說(shuō)，當(dāng)收縮率(ShrinkageFact)低于0.01mmmm時(shí)，產(chǎn)品可容許厚度的改變達(dá)；但當(dāng)收縮率高于0.01mmmm時(shí)，產(chǎn)品壁厚的改變則不應(yīng)超過(guò)。對(duì)一般熱固性塑料來(lái)說(shuō)，

3、太薄的產(chǎn)品厚度往往引致操作時(shí)產(chǎn)品過(guò)熱，形成廢件。此外，纖維填充的熱固性塑料于過(guò)薄的位置往往形成不夠填充物的情況發(fā)生。不過(guò)，一些容易流動(dòng)的熱固性塑料如環(huán)氧樹脂(Epoxies)等，如厚薄均勻，最低的厚度可達(dá)0.25mm。此外，采用固化成型的生產(chǎn)方法時(shí)，流道、澆口和部件的設(shè)計(jì)應(yīng)使塑料由厚膠料的地方流向薄膠料的地方。這樣使模腔內(nèi)有適當(dāng)?shù)膲毫σ詼p少在厚膠料的地方出現(xiàn)縮水及避免模腔不能完全充填的現(xiàn)象。若塑料的流動(dòng)方向是從薄膠料的地方流向厚膠料的地

4、方，則應(yīng)采用結(jié)構(gòu)性發(fā)泡的生產(chǎn)方法來(lái)減低模腔壓力。平面準(zhǔn)則平面準(zhǔn)則在大部份熱融過(guò)程操作，包括擠壓和固化成型，均一的壁厚是非常重要的。厚膠的地方比旁邊薄膠的地方冷卻得比較慢，并且在相接的地方表面在澆口凝固后出現(xiàn)收縮痕。更甚者引致產(chǎn)生縮水印、熱內(nèi)應(yīng)力、撓曲部份歪曲、顏色不同或不同透明度。若厚膠的地方漸變成薄膠的是無(wú)可避免的話，應(yīng)盡量設(shè)計(jì)成漸次的改變，并且在不超過(guò)壁厚3:1的比例下。下圖可供叁考。轉(zhuǎn)角準(zhǔn)則轉(zhuǎn)角準(zhǔn)則壁厚均一的要訣在轉(zhuǎn)角的地方也同樣

5、需要，以免冷卻時(shí)間不一致。冷卻時(shí)間長(zhǎng)的地方就會(huì)有收縮現(xiàn)象，因而發(fā)生部件變形和撓曲。此外，尖銳的圓角位通常會(huì)導(dǎo)致部件有缺陷及應(yīng)力集中，尖角的位置亦常在電鍍過(guò)程后引起不希望的物料聚積。集中應(yīng)力的地方會(huì)在受負(fù)載或撞擊的時(shí)候破裂。較大的圓角提供了這種缺點(diǎn)的解決方法，不但減低應(yīng)力集中的因素，且令流動(dòng)的塑料流得更暢順和成品脫模時(shí)更容易。下圖可供叁考之用。轉(zhuǎn)角位置的設(shè)計(jì)應(yīng)力集中系數(shù)與圓弧壁厚之關(guān)系轉(zhuǎn)角位的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則亦適用于懸梁式扣位。因這種扣緊方式是需

6、要將懸梁臂彎曲嵌入，轉(zhuǎn)角位置的設(shè)計(jì)圖說(shuō)明如果轉(zhuǎn)角弧位R太小時(shí)會(huì)引致其應(yīng)力集中系數(shù)(StressConcentrationFact)過(guò)大，因此，產(chǎn)品彎曲時(shí)容易折斷，弧位R太大的話則容易出現(xiàn)收縮紋和空洞。因此，圓弧位和壁厚是有一定的比例。一般介乎0.2至0.6之間，理想數(shù)值是在0.5左右。壁厚限制壁厚限制不同的塑膠物料有不同的流動(dòng)性。膠位過(guò)厚的地方會(huì)有收縮現(xiàn)象，膠位過(guò)薄的地方塑料不易流過(guò)。以下是一些建議的膠料厚度可供叁考。熱塑性塑料的膠厚設(shè)

7、計(jì)叁考表范圍小的用于塑料流程短和細(xì)小部件。典型的壁厚約在2.5mm(0.1in)左右。一般來(lái)說(shuō)，部件愈大壁厚愈厚，這可增強(qiáng)部件強(qiáng)度和塑料充填。壁厚在3.8mm(0.15in)至6.4mm(0.25in)范圍是可使用結(jié)構(gòu)性發(fā)泡。b)圓角建議的最小圓角半徑是膠料厚度的25%，最適當(dāng)?shù)陌霃侥z料厚比例在60%。輕微的增加半徑就能明顯的減低應(yīng)力。PCPC聚碳酸酯a)壁厚壁厚大部份是由負(fù)載要求：內(nèi)應(yīng)力、幾何形狀、外型、塑料流量、可注塑性和經(jīng)濟(jì)性來(lái)決

8、定。PC的建議最大壁厚為9.5mm(0.375in)。若要效果好，則壁厚應(yīng)不過(guò)3.1mm(0.125in)。在一些需要將壁厚增加使強(qiáng)度加強(qiáng)時(shí)，肋骨和一些補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)可提供相同結(jié)果。PC大部份應(yīng)用的最小壁厚在0.75mm(0.03in)左右，再薄一些的地方是要取決于部件的幾何和大小。短的塑料流程是可以達(dá)到0.3mm(0.012in)壁厚。壁厚由厚的過(guò)渡到薄的地方是要盡量使其暢順。所有情況塑料是從最厚的地方進(jìn)入模腔內(nèi)，以避免縮水和內(nèi)應(yīng)力。均一的

9、壁厚是要很重要的。不論在平面轉(zhuǎn)角位也是要達(dá)到這種要求，可減少成型后的變型問(wèn)題。LCPLCP液晶聚合物a)壁厚由于液晶共聚物在高剪切情況下有高流動(dòng)性，所以壁厚會(huì)比其它的塑料薄。最薄可達(dá)0.4mm，一般厚度在1.5mm左右。PSPS聚苯乙烯a)壁厚一般的設(shè)計(jì)膠料的厚度應(yīng)不超過(guò)4mm，太厚的話會(huì)導(dǎo)致延長(zhǎng)了生產(chǎn)周期。因需要更長(zhǎng)的冷卻時(shí)間，且塑料收縮時(shí)有中空的現(xiàn)象，并減低部件的物理性質(zhì)。均一的壁厚在設(shè)計(jì)上是最理想的，但有需要將厚度轉(zhuǎn)變時(shí)，就要將過(guò)

10、渡區(qū)內(nèi)的應(yīng)力集中除去。如收縮率在0.01以下則壁厚的轉(zhuǎn)變可有的變化。若收縮率在0.01以上則應(yīng)只有的改變。加強(qiáng)筋一般的設(shè)計(jì)b)圓角在設(shè)計(jì)上直角是要避免。直角的地方有如一個(gè)節(jié)點(diǎn)，會(huì)引致應(yīng)力集中使抗撞擊強(qiáng)度降低。圓角的半徑應(yīng)為壁厚的25%至75%，一般建議在50%左右。PAPA聚酰胺(尼龍)a)壁厚尼龍的塑膠零件設(shè)計(jì)應(yīng)采用結(jié)構(gòu)所需要的最小厚度。這種厚度可使材料得到最經(jīng)濟(jì)的使用。壁厚盡量能一致以消除成型后變型。若壁厚由厚過(guò)渡至薄膠料則需要采用

11、漸次變薄的方式。b)圓角建議圓角R值最少0.5mm(0.02in)，此一圓角一般均可接受，在有可能的范圍，盡量使用較大的R值。因應(yīng)力集中因素?cái)?shù)值因?yàn)镽T之比例由0.1增至0.6而減少了50%，即由3減至1.5。而最佳的圓角是為RT在0.6之間。PSUPSU聚砜a)壁厚常用于大型和長(zhǎng)流距的壁厚最小要在2.3mm(0.09in)。細(xì)小的部件可以最小要有0.8mm(0.03in)而流距應(yīng)不可超過(guò)76.2mm(3in)PBTPBT聚對(duì)苯二酸丁二

12、酯a)壁厚壁厚是產(chǎn)品成本的一個(gè)因素。薄的壁厚要視乎每種塑料特性而定。設(shè)計(jì)之前宜先了解所使用塑料的流動(dòng)長(zhǎng)度限制來(lái)決定壁厚。負(fù)載要求時(shí)常是決定壁厚的，而其它的如內(nèi)應(yīng)力，部件幾何形狀，不均一化和外形等。典型的壁厚介乎在0.76mm至3.2mm(0.03至0.125in)。壁厚要求均一，若有厚薄膠料的地方，以比例3:1的錐巴漸次由厚的地方過(guò)渡至薄的地方。b)圓角轉(zhuǎn)角出現(xiàn)尖角所導(dǎo)致部件的破壞最常見的現(xiàn)象，增加圓角是加強(qiáng)塑膠部件結(jié)構(gòu)的方法之一。若將

13、應(yīng)力減少5%(由3減至1.5)則圓角與壁厚的比例由0.1增加至0.6。而0.6是建議的最理想表現(xiàn)。加強(qiáng)筋加強(qiáng)筋(Ribs)(Ribs)基本設(shè)計(jì)守則基本設(shè)計(jì)守則加強(qiáng)筋在塑膠部件上是不可或缺的功能部份。加強(qiáng)筋有效地如『工』字鐵般增加產(chǎn)品的剛性和強(qiáng)度而無(wú)需大幅增加產(chǎn)品切面面積，但沒(méi)有如『工』字鐵般出現(xiàn)倒扣難于成型的形狀問(wèn)題，對(duì)一些經(jīng)常受到壓力、扭力、彎曲的塑膠產(chǎn)品尤其適用。此外，加強(qiáng)筋更可充當(dāng)內(nèi)部流道，有助模腔充填，對(duì)幫助塑料流入部件的支節(jié)部