塑胶产品结构设计重点课件.ppt

塑胶产品结构设计参考,confidential,2,塑胶产品结构设计,一.,壁厚,二.,加强筋,三.,支柱,四.,洞孔,五.,扣位,六.,出模角,七.,螺紋,八.,文字,九.,咬花,confidential,3,一,、,塑胶产品结构设计,-,壁厚,壁厚基本设计守则,:,A.,壁厚的大小取决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,、尺寸的大小以及选用的塑胶材料而定。,B.,最理想的壁厚分布是切面在任何一个地方都是均一的厚度。,当因,功能上的需求以致壁厚有所改变时，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,度不同和产生乱流而造成,尺寸不稳定和表面问题。,?,采用射出成型的生产方法时，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。,confidential,4,平面准则,:,A.,在大部份热融过程操作，包括挤压和射出成型，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。更甚者引致产生挠曲、,颜色不同或不同透明度,。,B.,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。下图可供叁考,。,一,、,塑胶产品结构设计,-,壁厚,confidential,5,一,、,塑胶产品结构设计,-,壁厚,转角准则,:,A.,转角准则是要求在转角的地方也同样保证均一的壁厚，以免冷却时间不一致，,造成部件发生变形和挠曲。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脱模时更容易。,下图可供叁考。,confidential,6,一,、,塑胶产品结构设计,-,壁厚,B.,转角位的设计准则亦适用於悬梁式扣位。因这种扣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),过大，因此，产品弯曲时容易折断，弧位,R,太大,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,0.6T,之间，理想数值是在,0.5T,左右。,confidential,7,一,、,塑胶产品结构设计,-,壁厚,常用热塑性塑料的壁厚设计参考表,:,热塑性塑料,最薄,mm,平均,mm,最厚,mm,ABS,0.8,2.3,3.2,PC,0.3,2.4,8,PC+ABS,0.5,2.4,6.4,POM,0.4,1.6,3.2,PMMA,0.6,2.4,6.4,PA,0.4,1.6,3.2,PS,0.8,1.6,6.4,?,成本考虑对于超过,4mm,的壁厚，易采用,发泡成型或氮气辅助,射出。,?,由于,UL,安规要求，通常,胶厚不易太薄,(1.2mm),，太薄须使用,特殊防火级别,材,料，会导致材料成本大幅度上升。,?,DSC,设计胶厚通常取,1.5mm,。,confidential,8,一,、,塑胶产品结构设计,-,壁厚,1,、材料及厚度,1.1,、,材料的选取,a.ABS,：高流动性，便宜，适用于对强度要求不太高的部件（不直接受冲击，不承受可靠性测,试中结构耐久性的部件），如内部支撑架（键板支架、,LCD,支架）等。还有就是普遍用在电,镀的部件上（如按钮、侧键、导航键、电镀装饰件等）。目前常用奇美,PA-757,、,PA-777D,等,b.PC+ABS,：流动性好，强度不错，价格适中。适用于,作高刚性、高冲击韧性的制件，如,框架,、壳体等。常用材料代号：拜尔,T85,、,T65,。,c.PC,：高强度，价格贵，流动性不好。适用于对强度要求较高的外壳、按键、传动机架、镜片,等。常用材料代号如：帝人,L1250Y,、,PC2405,、,PC2605,。,d.POM,具有高的刚度和硬度、极佳的耐疲劳性和耐磨性、较小的蠕变性和吸水性、较好的尺寸,稳定性和化学稳定性、良好的绝缘性等。常用于滑轮、传动齿轮、蜗轮、蜗杆、传动机构件,等，常用材料代号如：,M90-44,。,e.PA,坚韧、吸水、但当水份完全挥发后会变得脆弱。常用于齿轮、滑轮等。受冲击力较大的关,键齿轮，需添加填充物。材料代号如：,CM3003G-30,。,f.PMMA,有极好的透光性，在光的加速老化,240,小时后仍可透过,92%,的太阳光，室外十年仍有,89%,，紫外线达,78.5%,。机械强度较高，有一定的耐寒性、耐腐蚀，绝缘性能良好，尺寸稳,定，易于成型，质较脆，常用于有一定强度要求的透明结构件，如镜片、遥控窗、导光件等,。常用材料代号如：三菱,VH001,。,confidential,9,基本设计守则,:,A.,加强筋可有效增加产品的刚性和强度而无需大幅增加产品切面面积，对一,些经常受到压力、扭力、弯曲的塑胶产品尤其适用。,B.,加强筋更可充当内部流道，有助模腔充填，对帮助塑料流入部件的支节部,份很大的作用。,C.,加强筋一般被放在塑胶产品的非接触面，其伸展方向应跟随产品最大应力,和最大偏移量的方向，选择加强筋的位置亦受制於一些生产上的考虑，如,模腔充填、缩水及脱模等。,D.,加强筋的长度可与产品的长度一致，两端相接产品的外壁，或只占据产品,部份的长度，用以局部增加产品某部份的刚性。,要是加强筋没有接上产品,外壁的话，末端部份亦不应突然终止，应该渐次地将高度减低，直至完结，,从而减少出现困气、填充不满及烧焦痕等问题。,二、塑胶产品结构设计,-,加强筋,confidential,10,二、,塑胶产品结构设计,-,加强筋,加强筋基本要求,：,?,外观表面上易出现缩水情形，肋骨的厚度应应小于胶料厚度的,50%,；当超出料厚,50%,时，须用缩水,验证,公式验证；非外观表面肋骨厚度可胶料厚度的,70%,；发泡塑胶,部件，肋骨相交面料厚可达胶料厚度的,100%,；,?,肋骨的高度不应高於胶料厚的三倍,。,?,当超过两条肋骨的时侯，,肋骨之间的距离应不小於胶料厚度的,2,倍。,?,模具角度考虑，加强筋的阔度,(,或深度,),和数量应尽量留有馀额，当试模时发觉产品,的刚性及强度有所不足时再适当地增加。,confidential,11,二、,塑胶产品结构设计,-,加强筋,加强筋被置於塑胶部件边缘的基本尺寸建议,：,?,因肋骨在冷却时会在背面造,成凹痕,(,或色差,),，对策可在加强,筋对应的後面，设置一些小肋,骨或凹槽，用那些肋骨和凹槽,可以作装饰用途而消除缩水的,缺陷。,confidential,12,三、,塑胶产品结构设计,-,支柱,(Boss),支柱,(Boss),基本设计守则,:,A.,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，目的是加,强支柱的强度及使胶料流动更顺畅。,B.,实心支柱的直径大小取壁厚的,0.50.7,倍，,当有缩水管理要求时，需使用使用,缩水公式验证。,C.,过高的支柱会导致塑胶部件成型时困气，所以支柱高度一般是不会超过支柱,直径的,3,倍,。过高的支柱要考虑其强度及逃气问题。,D.,为改善缩水，可改变支柱形状为：,十字支柱或空心支柱,.,E.,当支柱是打螺丝作用时，可局部增加胶料厚度来提高强度，但是局部过厚会,导致如形成缩水痕、空穴、或增加内应力等不良。支柱的设计须要从这成型,和强度两方面取得平衡。,confidential,13,三、,塑胶产品结构设计,-,支柱,(Boss),支柱,(Boss),与加强筋（,RIB),组合尺寸建议,:,confidential,14,三、,塑胶产品结构设计,-,支柱,(Boss),螺丝柱设计要点：,A.,螺丝柱一般需承受紧固件产生的较大的应力，塑胶产品的料厚须足够，通常,料,厚,=1.3,。,B.,胶料局部过厚会导致如形成缩水痕、空穴、或增加内应力等不良。对于外观件,需进行缩水验证。,C.,采用加强筋方式连接外壁，或辅以三角或十字加强筋可有效增加强度。,confidential,15,三、,塑胶产品结构设计,-,支柱,(Boss),对于外观件，当有螺丝柱子，需要进行缩水验证，依照上页图示意，塑胶壁厚,1.5,，螺丝柱子外径,3.4,，验证结果,NG,:(1.8-1.5)/1.5*100%=20%8%,。,外观面有可能会有缩水痕迹。,改善方案如下图：,?,当缩水验证,NG,时，可在,增加火山口及加深螺丝孔深度,来改善。,?,外观部品综合考虑缩水与螺丝柱子强度，,塑胶壁厚要求大于,1.3,。,?,适当的,辅以三角或十字加强筋方式，可大幅度提高强度和改善料流填充。,confidential,16,三、,塑胶产品结构设计,-,支柱,(Boss),普,通,牙,螺,丝塑胶件螺孔尺寸建议,：,confidential,17,三、,塑胶产品结构设计,-,支柱,(Boss),热压支柱尺寸建议,：,confidential,18,四、,塑胶产品结构设计,-,洞孔,(Hole),洞孔,(Hole),作用及常见孔的类型：,在塑胶件上开孔使其和其它部件相接合或增加产品功能上的组合是常用的手法，洞,孔的大小及位置应尽量不会对产品的强度构成影响或增加生产的复杂性，,常见孔的,类型如下：,孔离边位或内壁边之要点,：,confidential,19,四、,塑胶产品结构设计,-,洞孔,(Hole),盲孔设计要点：,?,盲孔是靠模具上的镶针形成，而镶针的设计只能单边支撑在模具上，因此很容易,被溶融的塑料使其弯曲变形，造成盲孔出现椭圆的形状，所以镶针的长度不能过长。,盲孔深度最大是直径的,3,倍，考虑,模具镶针强度要求直径最小,0.8mm,。,?,外观件上的各种凹槽，如雕刻文字等，要求棱线分明，导致过渡太急，易产生气,痕，如果,凹槽无功能要求，,底部,设计,圆滑过渡，避免气痕。,0,3,0,5,1,5,通孔设计要点,：,?,通孔的做法可以是靠单一边针两端同时固定在模具上、或两枝边针相接而各,有一端固定在模具上。当应用第二种方法时，两条边钉的直径应稍有不同以避,免因为两条边钉轴心稍有偏差而引致产品出现倒扣的情况。直径小于,1.5mm,的,细长孔，要求,长度小于,10mm,.,confidential,20,四、,塑胶产品结构设计,-,洞孔,(Hole),?,对于塑,胶部品，结合线处强度较弱，受力容易破裂。当通孔处于产品边部，同,时有配合力量要求时，要求孔壁距离外侧壁,1.5mm,（如因结构原因无法保证,1.5mm,采用模具设置冷料槽成型后再剪除，但最小要,1.0mm,），对于,卡勾槽尽,量采用盲孔,。,1,孔洞边缘要求：,为便于尺寸管理及模具加工洞孔的边缘应预留最少,0.2mm,的直边，如下图参考,：,confidential,21,五、,塑胶产品结构设计,-,扣位,(Snap Joints),扣位操作原理：,当两件零件扣上时，其中一件零件的勾形伸出部份被相接零件的凸缘部份,推开，直至凸缘部份完结为止；及後，藉着塑胶的弹性，勾形伸出部份即,时复位，其後面的凹槽亦即时被相接零件的凸缘部份嵌入，此倒扣位置立,时形成互相扣着的状态，扣位的操作原理图如下。,confidential,22,五、,塑胶产品结构设计,-,扣位,(Snap Joints),扣位设计要点：,A.,扣位的设计一般是采用,悬梁式,的方法，悬梁式的延伸就是环型扣或球型扣。所,谓悬梁式，其实是利用塑胶本身的挠曲变形的特性，经过弹性回复返回原来的,形状。,B.,常用的悬梁扣位是恒等切面的，若要悬梁变形大些可采用,渐变切面，,渐变切面,其变形量可远大于恒等切面。,C.,扣位的设计是需要,计算,出来，如装配时之受力，和装配後应力集中的渐变行为，,要根据塑料特性验证是否合理。,D.,扣位装置的弱点是扣位的两个组合部份，勾形伸出部份及凸缘部份经多次重覆,使用後容易产生变形，甚至出现断裂的现象，这情况较常出现於脆性或掺入纤,维的塑胶材料上。,E.,扣位与产品通常同时成型，所以扣位的损坏亦即产品的损坏。补救的办法是将,扣位装置设计成多个扣位同时共用，使整体的装置不会因为个别扣位的损坏而,不能运作，从而增加其使用寿命。,F.,扣位装置的另一弱点是扣位相关尺寸的公差要求十分严谨，倒扣位置过多容易,形成扣位损坏；相反，倒扣位置过少则装配位置难於控制或组合部份出现过松,的现象。,confidential,23,五、,塑胶产品结构设计,-,扣位,(Snap Joints),扣位类型：,A.,如以功能来区分，扣位的设计可分为成,永久型和可拆卸型两种,。,永久型扣位的设计方便装上但不容易拆下，可拆卸型扣位的设计,则装上、拆下均十分方便。其原理是可拆卸型扣位的勾形伸出部份附,有适当的导入角及导出角方便扣上及分离的动作，导入角及导出角的,大小直接影响扣上及分离时所需的力度，永久型的扣位则只有导入角,而没有导出角的设计，所以一经扣上，相接部份即形成自我锁上的状,态，不容易拆下。请叁考永久式及可拆卸式扣位的原理图。,confidential,24,五、,塑胶产品结构设计,-,扣位,(Snap Joints),B.,以扣位的形状来区分，则大致上可分为,单边扣、环型扣、球形扣,等，其设,计可参阅下图。,confidential,25,五、,塑胶产品结构设计,-,扣位,(Snap Joints),A,铆合,B,铆合,几种常用扣位尺寸建议,confidential,26,五、,塑胶产品结构设计,-,扣位,(Snap Joints),C(T/W,）,d,h,L,t,b,c,D,建議尺寸,單位:mm,符號,建議尺寸,L,h,t,D,d-,b,c,0,d/=3,3,d/=6,0,.3,0,.5,0,.4,0,.5,0,.3,設計時要考慮周圍的空間,同時要,注意不要超出容許折彎應力.,根据設計要求确定,confidential,27,五、,塑胶产品结构设计,-,扣位,(Snap Joints),D(,前后盖等，最常用类型）,4,5,以下(單側即可),設計時要考慮周圍的空間,同時要,注意不要超出容許折彎應力.,L,L,d,L1,t,R,0,.3,以上,R,0,.4,以上,0,.2,以上,d,L1,t,h,h,建議尺寸,單位:mm,符號,建議尺寸,B,B,9,0,(小于9,0,難以脫离),confidential,28,五、,塑胶产品结构设计,-,扣位,(Snap Joints),扣位组装（拆解）力量,W=F*tg(,),confidential,29,五、,塑胶产品结构设计,-,扣位,(Snap Joints),DSC,扣位注意事项：,1.,前后盖等外观件，配合外观配合间隙要求：,?,因角部易产生缝隙，要求扣位距离机台角部在,20mm,以内；,?,中部扣位距离,50mm,以内。,2.,电池盖等活动部件采用,可拆卸型扣位,(,导入导出角），要求关闭和打开,都有合适的力量,(Max 1Kg),。特别当,操作点不在两个扣合位置的正中,间时，要考虑力的平衡，两个扣位要设计不同的尺寸,(,力量）,。,confidential,30,六、,塑胶产品结构设计,-,出,(,拔,),模角,基本设计守则：,A.,注塑件冷却收缩後多附在凸,(,公,),模上，为了使产品壁厚平均及防止产品在开模後附,在较热的凹,(,母,),模上，出模角对应於凸,(,公,),及凹,(,母,),是应该相等的。特殊情况若要,求产品於开模後附在凹模的话，可将相接凹,(,母,),模部份的出模角尽量减少，或刻意,在凹,(,母,),模加上适量的倒扣位。外形线大于,87,度时，对脱模较不利。,B.,对于同在公,(,母,),模一侧的特征，内孔以小端为准，符,合图样，斜度向扩大方向取得；外形以大端为准，符,合图样，斜度向缩小方向取得。如右图：,confidential,31,六、,塑胶产品结构设计,-,出,(,拔,),模角,C.,抛光的外壁可使用,1/8,或,1/4,度等较小的出,(,拔,),模角，如表面咬花的产品,要求出模角作相应的增加，一般上每,0.025mm,深的蚀纹，便需要额外,1,度,的出,(,拔,),模角。正确的出模角可向蚀纹供应商取得。,D.,出,(,拔,),模角度增大，相关零件的配合间隙会随之加大，特别是对较大的,深度尺寸，要进行间隙验算，单边间隙和出,(,拔,),模角度及拔模深度之关,系见附表,(,下页）。,E.,DSC,外观雕刻文字出,(,拔,),模角，要求,=6,度,，,华旭实力,6,度，,CMMSG,可,到,5,度，,confidential,32,六、,塑胶产品结构设计,-,出,(,拔,),模角,出,(,拔,),模角度与单边间隙和拔模深度之关系表,confidential,33,七、,螺紋,基本设计守则：,A.,一般內螺紋直徑,=2mm;,外螺紋直徑,=4mm,；螺距,=0.5,；螺紋擰合長度,=1.5,倍螺紋直徑。,B.,為便于旋入和防止螺紋第一牙崩裂，螺紋的始端和末端要留有,0.20.8,的圓,柱形。,(,塑膠螺紋不能有退刀槽）,confidential,34,七、,螺紋,相机腳架螺紋,：,螺紋公稱,內螺紋,節距,P,a,b,c,d,根徑,D,有效徑,D2,內徑,D1,1/4-20UNC,6.35,5.524,4.976,1.27,0.20.8,=6,9.0,1.0,?,螺紋需能承受鎖入,10Kg*cm,的扭,矩及外拉,10Kg,的拉力；,?,Screw gauge,標準：,GO=2.5,圈；,NO GO2.0,圈；,?,螺紋內徑檢測標準：,5.26,塞規不,可塞入，,4.98,塞規可輕松塞入及自,由落下；,?,螺孔底部無圓柱。,confidential,35,八、,雕刻文字，符號,基本设计守则：,A.,塑膠部品，對于大件必須追加“材質標識”，管理追溯追加“生產日期,標識”,常用方式如下圖：,confidential,36,塑膠大件（機身，前蓋，后蓋）材質，版本標識,A.,依塑膠工業要求，塑膠部品大件必須有“材質標識”，回收標識。根據我們,產,品特性，對機身，前蓋，后蓋必須,標注材質號,(,塑膠牌號不要求），回,收標識暫不不要求,。,B.,追溯管理需求須標識,版本號，生,產,日期,(,不要求,),，常用方式如下圖：,?,材質，版本號，生,產,日期要在,3D(2D),圖紙標識出位置,注意字高影響；,?,版本號量,產,開始才開始標注；,confidential,37,No.,凹字尺寸規範,設計尺寸,檢驗公差,1,雕刻刀限制,尖角無法保證,需,有,R,角,過渡,(R0.1Min),具體開模檢討時,協商,確定,.,2,0.20.3,+/-0.03,(+/-0.05,客戶,),3,=0.2,+/-0.03,4,ID,設計值,+/-0.05,（,+/-0.1 for,客戶）,5,ID,設計值,+/-0.05,（,+/-0.1 for,客戶）,6,0.20.3,+/-0.03,7,5,0,6,0,(,拔模角,),+/-0.5,0,8,尖角,放電自然,R,R=0.1,八、雕刻文字，符號,B.,凹字規範,案例圖示,confidential,38,No.,凸字尺寸規範,設計尺寸,檢驗公差,1,雕刻刀限制,尖角無法保證,需,有,R,角,過渡,(R0.1Min),具體開模檢討時,協商,確定,.,2,0.20.3,+/-0.03,(+/-0.05 for,客戶,),3,=0.2,+/-0.03,4,ID,設計值,+/-0.05,（,+/-0.1 for,客戶）,5,ID,設計值,+/-0.05,（,+/-0.1 for,客戶）,6,0.2,+/-0.03,7,5,0,6,0,(,拔模角,),+/-0.5,0,8,尖角,放電自然,R,R=0.1,案例圖示,八、雕刻文字，符號,C.,凸字規範,confidential,39,九、,咬花,(Texture,),咬花分類,：,咬花,噴砂,化學蝕刻,梨地,皮紋,柄紋,.,幾何圖形,.,木紋,.,髮線,咬花深度范圍,2umm3mm;,咬花注意事項,:,1),確定咬花範圍，有無配合的關連品,(,成品,).,2),模具鋼材的確定，模具的硬度,(,熱處理,氮化,).,3),脫模角度,4),成形材料的種別,.,5),確認咬花番號,confidential,40,咬,花,粗,度,比,較,/,精,密測,試,表面粗度測定器：,德國,HOMMEL TESTER T1000,型,主要符號,:,Ra:,算,術平,均,粗,度,值,;,Rz:,山,谷,平,均,值,;,Rm:,最,大,山,谷,深,度,值,噴,砂,NO:12,梨,地,NO:9,皮,紋,NO:NH4044,寫,真,柄,NO:26,Lt=15 mm,Lc=2.5 mm,Ra=04.53 Um,Rz=26.92 Um,Rm=32.16 Um,Nr=00057/cm,Lt=15 mm,Lc=2.5 mm,Ra=12.18 Um,Rz=58.84 Um,Rm=64.88 Um,Nr=00023/cm,Lt=15 mm,Lc=2.5 mm,Ra=09.81 Um,Rz=56.24 Um,Rm=64.32 Um,Nr=00032/cm,Lt=15 mm,Lc=2.5 mm,Ra=23.79 Um,Rz=91/.16Um,Rm=92.64 Um,Nr=00012/cm,九、咬花,(Texture,),confidential,41,TEXTURE#,DRAFT,DEEP,.,TEXTURE#,DRAFT,DEEP,.,1.5,1.5,1.5,2.5,3,3,3.5,1.5,2,2.5,2.5,3,3.5,3.5,NIHON ETCHING,咬花製作參考資料,S,半光澤,;G,全光澤,HN3000,HN3001,HN3002,HN3003,HN3004,HN3005,HN3006,HN3007,HN3008,HN3009,HN3010,HN3011,HN3012,HN3013,4-5 u,5-6,7-9,8-11,10-15,16-18,17-20,7-9,9-11,12-14,15-18,18-22,24-28,27-31,NO.1,NO.2,N0.3,NO.4,NO.5,NO.6,NO.7,NO.8,NO.9,NO.10,NO.11,NO.12,1,1,1,1,1,1.5,1.5,2,2.5,3,3-4,4-5 X,1.7 u,1,1.4,1.8,2.9,4,6.5,7,7.7,10-11,12-15,16-18,九、咬花,(Texture,),梨,地,confidential,42,TEXTURE#,DRAFT,DEEP,.,TEXTURE#,DRAFT,DEEP,.,MOLD-TECH,咬花製作參考資料,九、咬花,(Texture,),MT-11000,MT-11010,MT-11020,MT-11030,MT-11040,MT-11050,MT-11060,MT-11070,MT-11080,MT-11090,MT-11100,MT-11110,MT-11120,MT-11200,MT-11205,MT-11210,MT-11215,MT-11220,MT-11225,MT-11230,MT-11235,MT-11240,MT-11245,MT-11250,MT-11255,MT-11260,1,?,1.5,2.5,3,4.5,6.5,4.5,4.5,3,5.5,9,4,3,.0004,.001,.0015,.002,.003,.0045,.003,.003,.002,.0035,.006,.0025,.002,4.5,4,5.5,6.5,7.5,6.5,4,6,2.5,3,4,3,6,.003,.0025,.0035,.0045,.005,.0045,.0025,.004,.0015,.002,.0025,.002,.004,confidential,43,TKS,