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产品结构设计·注塑件的工艺结构设计

关于工业产品结构设计但凡从业者手上资料都不在少数,只是设计者是否使其发挥了真正作用,在合适的情景中合理的利用规范与结合经验做正确的设计是结构设计师必不可少的一环,下面的内容即来自于规范与经验的整理仅供学习之用。


*材料的选取

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),还有就是普遍用在电镀的部件上(如按钮、电镀装饰件等)。目前常用奇美PA-757、PA-777D等。

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、镜片等。PC的透光率在88%以上,镜片韧性好,耐冲击。但其表面硬度低,注塑完后表面硬度一般为4B左右,经过硬化处理后,硬度也仅为HB左右。镜片在使用过程中易被划伤。常用材料代号如:帝人L1250Y、拜耳PC2405、GE的141R。

PC+ABS:

汲取了PC和ABS各自的优点,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。

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,表面硬度未经过硬化也可以达到H以上,通过表面硬化处理后可达到3H以上。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。


*壁厚基本设计守则

①一般的热塑性塑料壁厚设计应以4mm为限 ;

②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(注塑时间、冷却时间),增加生产成本。

③壁厚要求均匀

④若厚胶与薄胶相接无可避免的话,应尽量设计成渐变的方式。下图可供参考

汽车内饰件为例

①门护板取2.5~3mm

②立柱取2.2~2.8mm

③仪表台本体取2.8~3.5mm

④后备门取2.2~2.8mm

⑤顶棚取4~5mm⑥植绒地毯取2~4mm

⑦侧后围下护板取2~3mm

⑧保险杠取3~4.5mm

⑨杂物箱取2.5~3mm


*出模角基本设计守则

①取斜度的方向

②一般内孔以小端为准,符合图样,斜度由扩大方向取得;外形以大端为准,符合图样,斜度由缩小方向取得。如下图(左)。

设计时考虑的分模面往两侧拔模实体变小原则:如上图(右)

脱模角的大小

脱模斜度的大小可在0.2°至数度间变化,视外观或装配条件而定,一般以0.5°至1°间比较理想。具体选择脱模斜度时应注意以下几点:

①凡塑件精度要求高的,应选用较小的脱模斜度。

②凡较高的尺寸,应选用较小的脱模斜度。

③透明件脱模斜度应加大0.5~1°,以免引起划伤。

④带革纹、喷砂等外观处理的塑件侧壁应加2°~3°的脱模斜度,视具体的咬花深度而定,一般的晒纹版上已清楚例出可供作参考之用的要求出模角。咬花深度越深,脱模斜度应越大.推荐值为1°+H/0.0254°(H为咬花深度).

⑤插穿面和枕位面斜度一般为1°~3°


*枕位、插穿、碰穿的区别

枕位一般指分型面高低变化的一个特征。类似于一个枕头。

插穿指一个孔位由于内有分型面高低变化,需要前后模对插实现孔位通透。

分模前:

分模后:

利用插穿可以消除侧孔倒扣。

碰穿指孔位分型面平整无高低变化的一个分模特征。


*柱子基本设计守则

①设计柱子时,应考虑胶位是否会缩水。

A)柱子的缩水的改善方式1:

改善前柱子的胶太厚,易缩水;改善后不易缩水。

B)柱子的缩水的改善方式2:

柱子足够大时,可以在中间开孔减胶,以防缩水。

如担心柱子位置反面缩水,螺柱底部可设计火山口减胶。

常用最大可容滚动球大小来判定缩水与否。

衡量公式:(D-T)/T*100%<>

D为滚动球直径 T为一般胶厚

柱子尽量不要单独使用,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。此外,因过高的柱子会导致塑胶部件成型时困气,所以柱子高度一般是不会超过柱子直径的两倍半。(做内饰件时最高最好不要超过30mm以上,否则出模有问题,并且柱子容易断,在制品表面易产生缩痕)

自攻螺钉柱

通过预制孔自钻出螺纹实现胶壳的结合,下图为常用自攻螺钉及预制孔的选择参照供参考:


*加强筋基本设计守则

①加强筋有效地增加产品的刚性和强度而无需大幅增加产品截面面积

②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的作用很大。

③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 。

④长方形的加强筋必须改变形状使生产更容易,加强筋的两边必须加上出模角(1~5 °)以减低脱模顶出时的摩擦力,底部相接产品的位置必须加上圆角以消除应力过份集中的现象,圆角的设计亦给与流道渐变的形状使模腔充填更为流畅。

④为防止缩水缺陷及保证加强筋强度,加强筋的宽度一般取壁厚的1/2~2/3;

⑤设计加强筋时,应使中间筋低于外壁0.5~1mm,以减少支承面积,达到平直要求。


*卡扣基本设计守则

卡扣利用塑胶的弹性形变提供了一种不但方便快捷而且经济的产品装配方法,因为卡扣的组合部份在生产成品的时候同时成型,装配时无须配合其他如螺丝、介子等紧锁配件,只需要组合的两边卡扣互相配合扣上即可。

卡扣的设计虽可有多种几何形状,但其操作原理大致相同: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;借着塑胶的弹性,勾形伸出部份即时复位,其后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,请参考卡扣的操作原理图:

卡扣设计的要点

①位置设在转角处的卡扣应尽量靠近转角, 否则角位容易翘起。

②卡扣设计数量以卡扣相互之间距离或与螺丝紧固位置距离不大于100mm为宜。

③结构形式与正反扣的选择要考虑组装、拆卸和模具制作的方便。

朝壳体内部方向的卡扣,考虑模具设计斜顶厚度不小于8mm,运动空间不小于 5mm

为增加卡扣的弹性,通常在卡扣两侧开槽,使卡扣与两侧胶位脱离连接,从而增加卡扣弹性变形长度。

为增加卡扣的强度,可在卡扣背面加1~ 3条加强筋;也可在卡扣正面两侧各加一条加强筋。


*公差

大部份的塑胶产品可以达到高精密配合的尺寸公差,而一些收缩率高及一些软性材料则比较难于控制。因此在产品设计过程时是要考虑到产品的使用环境,塑胶材料,产品形状等来设定公差的严谨度。除着顾客的要求愈来愈高,以往的可以配合起来的观念慢慢的要修正过来。配合、精密和美观要同时在产品上发挥出来。

复杂的模具尺寸很难一次设计制造合格,需要两次或多次试验补偿,然后满足尺寸要求,故在模具开发日程计划上要预留多一些时间用于模具修正。

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