产品结构设计准则 壁厚篇.docx
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1、产品结构构设计准准则-壁厚篇篇基本设计计守则 壁厚厚的大小小取决於於产品需需要承受受的外力力、是否否作为其其他零件件的支撑撑、承接接柱位的的数量、伸出部部份的多多少以及及选用的的塑胶材材料而定定。一般般的热塑塑性塑料料壁厚设设计应以以4mmm为限。从经济济角度来来看,过过厚的产产品不但但增加物物料成本本,延长长生产周周期”冷冷却时间间,增增加生产产成本。从产品品设计角角度来看看,过厚厚的产品品增加引引致产生生空穴”气孔的可能能性,大大大削弱弱产品的的刚性及及强度。 最理理想的壁壁厚分布布无疑是是切面在在任何一一个地方方都是均均一的厚厚度,但但为满足足功能上上的需求求以致壁壁厚有所所改变总总是无
2、可可避免的的。在此此情形,由厚胶胶料的地地方过渡渡到薄胶胶料的地地方应尽尽可能顺顺滑。太太突然的的壁厚过过渡转变变会导致致因冷却却速度不不同和产产生乱流流而造成成尺寸不不稳定和和表面问问题。 对一一般热塑塑性塑料料来说,当收缩缩率”SShriinkaage Facctorr低於於0.001mmm/mmm时,产产品可容容许厚度度的改变变达 ;但当收收缩率高高於0.01mmm/mmm时,产品壁壁厚的改改变则不不应超过过 。对对一般热热固性塑塑料来说说,太薄薄的产品品厚度往往往引致致操作时时产品过过热,形形成废件件。此外外,纤维维填充的的热固性性塑料於於过薄的的位置往往往形成成不够填填充物的的情况发
3、发生。不不过,一一些容易易流动的的热固性性塑料如如环氧树树脂”EEpoxxiess等,如厚薄薄均匀,最低的的厚度可可达0.25mmm。 此外外,采用用固化成成型的生生产方法法时,流流道、浇浇口和部部件的设设计应使使塑料由由厚胶料料的地方方流向薄薄胶料的的地方。这样使使模腔内内有适当当的压力力以减少少在厚胶胶料的地地方出现现缩水及及避免模模腔不能能完全充充填的现现象。若若塑料的的流动方方向是从从薄胶料料的地方方流向厚厚胶料的的地方,则应采采用结构构性发泡泡的生产产方法来来减低模模腔压力力。 平面准则则 在大大部份热热融过程程操作,包括挤挤压和固固化成型型,均一一的壁厚厚是非常常的重要要的。厚厚胶
4、的地地方比旁旁边薄胶胶的地方方冷却得得比较慢慢,并且且在相接接的地方方表面在在浇口凝凝固後出出现收缩缩痕。更更甚者引引致产生生缩水印印、热内内应力、挠曲部部份歪曲曲、颜色色不同或或不同透透明度。若厚胶胶的地方方渐变成成薄胶的的是无可可避免的的话,应应尽量设设计成渐渐次的改改变,并并且在不不超过壁壁厚3:1的比比例下。下图可可供叁考考。 转角准则则 壁厚厚均一的的要诀在在转角的的地方也也同样需需要,以以免冷却却时间不不一致。冷却时时间长的的地方就就会有收收缩现象象,因而而发生部部件变形形和挠曲曲。此外外,尖锐锐的圆角角位通常常会导致致部件有有缺陷及及应力集集中,尖尖角的位位置亦常常在电镀镀过程後
5、後引起不不希望的的物料聚聚积。集集中应力力的地方方会在受受负载或或撞击的的时候破破裂。较较大的圆圆角提供供了这种种缺点的的解决方方法,不不但减低低应力集集中的因因素,且且令流动动的塑料料流得更更畅顺和和成品脱脱模时更更容易。下图可可供叁考考之用。 转角位的的设计准准则亦适适用於悬悬梁式扣扣位。因因这种扣扣紧方式式是需要要将悬梁梁臂弯曲曲嵌入,转角位位置的设设计图说说明如果果转角弧弧位R太太小时会会引致其其应力集集中系数数(Sttresss CConccenttrattionn Faactoor)过过大,因因此,产产品弯曲曲时容易易折断,弧位RR太大的的话则容容易出现现收缩纹纹和空洞洞。因此此,
6、圆弧弧位和壁壁厚是有有一定的的比例。一般介介乎0.2至00.6之之间,理理想数值值是在00.5左左右。 壁厚限制制 不同同的塑胶胶物料有有不同的的流动性性。胶位位过厚的的地方会会有收缩缩现象,胶位过过薄的地地方塑料料不易流流过。以以下是一一些建议议的胶料料厚度可可供叁考考。 热塑性塑塑料的胶胶厚设计计叁考表表 热固性塑塑料的胶胶厚设计计叁考iimg=htttp:/wwww.bboyhho.ccom/artticlle/uuplooadffilee/20005-7/bboyhho_22005507228177292203774.jjpg图片,0,bbaseelinne/imgg 其实大部部份厚胶
7、胶的设计计可从使使用加强强筋及改改变横切切面形状状取缔之之。除了了可减省省物料以以致减省省生产成成本外,取缔後後的设计计更可保保留和原原来设计计相若的的刚性、强度及及功用。下图的的金属齿齿轮如改改成使用用塑胶物物料,更更改後的的设计理理应如图图一般。此塑胶胶齿轮设设计相对对原来金金属的设设计不但但减省材材料,消消取因厚厚薄不均均引致的的内应力力增加及及齿冠部部份收缩缩引致整整体齿轮轮变形的的情况发发生。 不同材料料的设计计要点 ABS a) 壁厚厚 壁厚厚是产品品设计最最先被考考虑,一一般用於於注塑成成型的会会在1.5 mmm (0.006 iin) 至4.5 mmm (0.118 iin)。
8、 壁厚厚比这范范围小的的用於塑塑料流程程短和细细小部件件。典型型的壁厚厚约在22.5mmm (0.11 inn)左右右。一般般来说,部件愈愈大壁厚厚愈厚,这可增增强部件件强度和和塑料充充填。壁壁厚在33.8mmm (0.115 iin) 至6.4mmm (00.255 inn)范围围是可使使用结构构性发泡泡。 b) 圆角角 建议议的最小小圆角半半径是胶胶料厚度度的255%,最最适当的的半径 胶料厚厚比例在在60%。轻微微的增加加半径就就能明显显的减低低应力。 PC a) 壁厚厚 壁厚厚大部份份是由负负载要求求 内应应力 几几何形状状 外型型 塑料料流量 可注塑塑性和经经济性来来决定。PC的的建
9、议最最大壁厚厚为9.5mmm (00.3775 iin)。若要效效果好,则壁厚厚应不过过3.11mm (0.1255 inn)。在在一些需需要将壁壁厚增加加使强度度加强时时,肋骨骨和一些些补强结结构可提提供相同同结果。PC大大部份应应用的最最小壁厚厚在0.75 mm(0.003 iin)左左右,再再薄一些些的地方方是要取取决於部部件的几几何和大大小。短短的塑料料流程是是可以达达到0.3 mmm (0.0012 in) 壁厚厚。 壁厚厚由厚的的过渡到到薄的地地方是要要尽量使使其畅顺顺。所有有情况塑塑料是从从最厚的的地方进进入模腔腔内,以以避免缩缩水和内内应力。 均一一的壁厚厚是要很很重要的的。不
10、论论在平面面转角位位也是要要达到这这种要求求,可减减少成型型後的变变型问题题。 LCP a) 壁厚厚 由於於液晶共共聚物在在高剪切切情况下下有高流流动性,所以壁壁厚会比比其它的的塑料薄薄。最薄薄可达00.4mmm,一一般厚度度在1.5mmm左右。 PS a) 壁厚厚 一般般的设计计胶料的的厚度应应不超过过4mmm ,太太厚的话话会导致致延长了了生产周周期。因因需要更更长的冷冷却时间间,且塑塑料收缩缩时有中中空的现现象,并并减低部部件的物物理性质质。均一一的壁厚厚在设计计上是最最理想的的,但有有需要将将厚度转转变时,就要将将过渡区区内的应应力集中中除去。 如收收缩率在在0.001以下下则壁厚厚的
11、转变变可有 的变化化。若收收缩率在在0.001以上上则应只只有 的的改变。 b) 圆圆角 在设设计上直直角是要要避免。直角的的地方有有如一个个节点,会引致致应力集集中使抗抗撞击强强度降低低。圆角角的半径径应为壁壁厚的225%至至75%,一般般建议在在50%左右。 PA a) 壁厚厚 尼龙龙的塑胶胶零件设设计应采采用结构构所需要要的最小小厚度。这种厚厚度可使使材料得得到最经经济的使使用。壁壁厚尽量量能一致致以消除除成型後後变型。若壁厚厚由厚过过渡至薄薄胶料则则需要采采用渐次次变薄的的方式。 b) 圆角角 建议议圆角RR值最少少0.55mm (0.02 in),此一一圆角一一般佳可可接受,在有可可
12、能的范范围,尽尽量使用用较大的的R值。因应力力集中因因素数值值因为RR/T之之比例由由0.11增至00.6而而减少了了50% ,即即由3减减至1.5 。而最佳佳的圆角角是为RR/T在在0.66之间。 PSU a) 壁厚厚 常用用於大型型和长流流距的壁壁厚最小小要在22.3mmm (0.009inn)。细细小的部部件可以以最小要要有0.8 mmm (0.003inn) 而而流距应应不可超超过766.2 mm (3 in) PBT a) 壁厚厚 壁厚厚是产品品成本的的一个因因素。薄薄的壁厚厚要视乎乎每种塑塑料特性性而定。设计之之前宜先先了解所所使用塑塑料的流流动长度度限制来来决定壁壁厚。负负载要求
13、求时常是是决定壁壁厚的,而其它它的如内内应力,部件几几何形状状,不均均一化和和外形等等。典型型的壁厚厚介乎在在0.776mmm至3.2mmm (00.033至0.1255in)。 壁壁厚要求求均一,若有厚厚薄胶料料的地方方,以比比例3:1的锥锥巴渐次次由厚的的地方过过渡至薄薄的地方方。 b) 圆角角 转角角出现尖尖角所导导致部件件的破坏坏最常见见的现象象,增加加圆角是是加强塑塑胶部件件结构的的方法之之一。若若将应力力减少55% (由3减减至1.5) 则圆角角与壁厚厚的比例例由0.1增加加至0.6。而而0.66是建议议的最理理想表现现。 产品结构构设计资资料-禁用之之塑料材材质 .产品和和制程上
14、上应该避避免使用用的东西西 石棉、多多氯联苯苯、多溴溴联苯、多氯二二苯、氯氯乙烯单单体、苯苯 2.制程程及产品品上需要要管制的的材质 铍及其化化合物-含含小于22%的铍铍的合金金是可以以被接受受的。 镉及其化化合物-当当防生锈锈的扣件件如果镀镀锌或其其它加工工都不适适合的话话,镀镉镉是可以以被接受受的。取取代品是是镀锌,无电解解镍,镀镀锡或用用不锈钢钢产品。 铅及其化化合物-铅铅使用在在焊接剂剂的场合合是可以以接受的的。假如如镀锡在在PCBB或者表表面黏着着镀锡则则需要格格外的管管制。为为了减少少铅蒸气气的产生生,焊锡锡设备应应处以不不超过8800温度为为极限。 镍及其化化合物-在在非持续续接
15、触的的情况下下使用应应属可接接受。 所有镀镀镍的应应用应尽尽量避免免使用在在经常接接触的零零件表面面,镀铬铬是常用用取代镀镀镍的例例如在按按键或其其它经常常接触的的零件。 水银及其其化合物物-如果使使用在水水银开关关,水银银电池及及水银接接点是可可以接受受的,但但应尽量量避免。可以用用结构或或电子开开关,非非水银电电池也很很普遍。 铬及其化化合物-铬铬分解产产生的酸酸有剧毒毒,主要要的危险险是制造造过程中中暴露在在铬化合合物的环环境中,如果零零件在做做铬酸盐盐表面处处理时,有环境境,卫生生,安全全单位严严格管制制,则应应可接受受。 锡的有机机化合物物-纯锡,含锡的的焊剂以以及锡合合金是可可以被
16、使使用的,在制程程中是不不可以含含有有机机锡产生生。 硒及其化化合物-硒硒如果使使用在复复制的仪仪器(如如激光打打印机)的磁鼓鼓作为镀镀层之用用是可以以接受的的。所有有使用过过含有硒硒的仪器器和设备备,须由由有执照照的回收收公司回回收。 金它及其其化合物物-都含有有剧毒。 砷及其化化合物-可可使用在在半导体体的制造造。 四甲基氯氯化物-在在产品上上必须标标注此溶溶剂对人人体的健健康有潜潜在的危危险,替替代品是是氟氯碳碳化物溶溶剂。 氯化物溶溶剂-大部部分氯化化物溶剂剂都有强强烈的毒毒性,氯氯化物溶溶剂应该该尽量避避免使用用,除非非是在制制造或整整修时之之清洗或或去脂的的时候,而且找找不到其其它
17、合适适的替代代品,替替代品为为水溶性性的清洁洁剂或专专用的溶溶剂。 甲醛-甲醛醛必须与与盐酸溶溶液隔离离,否则则这两种种化合物物的气体体会形成成二氯甲甲基醚(致癌物物质)。当甲醛醛含有泡泡沫是表表示尚未未有反映映是可以以接受的的,当树树脂含有有甲醛时时要避免免过高的的温度和和保持适适当的通通风。 乙二醇醚醚和醋酸酸盐-导致致畸形,如用做做抗光剂剂需有环环境,卫卫生,安安全单位位严格管管制。 四氟化碳碳-破坏臭臭氧层的的主要原原因,但但四氟化化碳聚脂脂是不受受管制而而且是可可接受的的材质。 3-1信信息产品品绿色环环保 塑料外壳壳 外壳应该该含有极极少量的的小零件件, 小小零件应应该使用用同样的
18、的塑料材材质几颜颜色塑料料材质必必须不可可以含PPVC或或PVCCD成份份, 在在零件尚尚必须打打上该材材质的编编号和记记号。 如塑料材材质因为为要更稳稳定或配配色或防防火而需需使用添添加物, 则禁禁止 1.含有有镉, 铬, 汞, 砷,铍铍,锑以以有机的的组成, 每个个小零件件最多只只能含有有50mmg/kkg的PPBB或或PBBBO。 2.含有有铅,氯氯, 溴溴化物的的组成。 金属外壳壳结构 以使用SSPCCC及SEECC为为主要,铝合金金则尽量量减少使使用,如如果非使使用铝为为金属配配件者,须与金金属外壳壳容易拆拆卸为原原则。 金属制外外壳在制制程上不不可含有有镉, 铅, 铬,汞汞 金属及
19、塑塑料的组组合件 如果可能能的话, 塑料料件及金金属件应应该分开开组装, 金属属件及铜铜合金应应该避免免黏合使使用。 电子组件件 1.PVVC材质质只使用用在Caablee的产品品上面 2.非含含有PCCBV的的电容器器 3.不含含水银的的开关 4.零件件间如果果是非黏黏着性密密接, 废弃时时候须拆拆卸及分分类 5.不含含铍成份份的零件件 包装 只有纸张张、玻璃璃纸、纸纸板、聚聚乙烯和和聚丙是是被允许许的。塑塑料和纸纸板的组组合是不不好的一一种包装装方式。 包装装材质应应该打上上能够回回收的标标志,黏黏贴胶布布应该只只能含有有聚合丙丙烯及黏黏贴层。该种胶胶布尽量量少用因因为无法法回收。 印刷材
20、料料 为传递信信息或促促销用的的印刷标标签应该该印刷在在能回收收使用的的纸上,以及用用氯漂白白的纸上上。纸的的加工方方式必须须载明在在纸上,含有塑塑料成份份的纸或或纸板应应拒绝使使用。 产品结构构设计资资料-塑料材材质 热硬化性性塑料-在在原料状状态下是是没有什什么用,在某一一温度下下加热,经硬化化作用,聚合作作用或硫硫化作用用后,热热硬化塑塑料就会会保持稳稳定而不不能回到到原料状状态。 硫化作用用后,热热硬化塑塑料是所所有塑料料中最坚坚硬的。 热塑性塑塑料-象金金属一样样形成熔熔融凝固固的循环环。常用用有聚乙乙烯(PPE)、聚苯乙乙烯(PPS)、聚氯乙乙烯(PPVDCC)。 ABS: 成分分
21、聚合物物 1.丙烯烯晴-耐油油,耐热热,耐化化学和耐耐候性。 2.苯乙乙烯-光泽泽,硬固固,优良良电气特特性和流流动性。 3.丁二二烯-韧性性。 螺杆对原原料有输输送,压压缩,熔熔融及计计量等四四种功能能。螺杆杆在旋转转时使之之慢慢后后退的阻阻力为背背压。背背压太低低,产品品易产生生内部气气泡,表表面银线线,背压压太高,原料会会过热,料斗下下料处会会结块,螺杆不不能后退退,成型型周期延延长及喷喷嘴溢料料等。压压力的变变动在一一两模内内就可知知道结果果,而温温度的变变动则需需约100分钟的的结果才才算稳定定。 2-1电电镀 塑料电镀镀时,须须先进行行无电解解电镀,塑料表表面形成成薄金属属皮膜,形
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