产品结构设计准则-壁厚篇(doc39)(1)6276.docx
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1、产品结构设计准则-壁厚篇基本设计守守则 壁厚的的大小取决决於产品需需要承受的的外力、是是否作为其其他零件的的支撑、承承接柱位的的数量、伸伸出部份的的多少以及及选用的塑塑胶材料而而定。一般般的热塑性性塑料壁厚厚设计应以以4mm为为限。从经经济角度来来看,过厚厚的产品不不但增加物物料成本,延延长生产周周期”冷却却时间,增增加生产成成本。从产产品设计角角度来看,过过厚的产品品增加引致致产生空穴穴”气孔的的可能性,大大大削弱产产品的刚性性及强度。 最理想想的壁厚分分布无疑是是切面在任任何一个地地方都是均均一的厚度度,但为满满足功能上上的需求以以致壁厚有有所改变总总是无可避避免的。在在此情形,由由厚胶料
2、的的地方过渡渡到薄胶料料的地方应应尽可能顺顺滑。太突突然的壁厚厚过渡转变变会导致因因冷却速度度不同和产产生乱流而而造成尺寸寸不稳定和和表面问题题。 对一般般热塑性塑塑料来说,当当收缩率”SShrinnkagee Facctor低低於0.001mm/mm时,产产品可容许许厚度的改改变达 ;但当收缩缩率高於00.01mmm/mmm时,产品品壁厚的改改变则不应应超过 。对对一般热固固性塑料来来说,太薄薄的产品厚厚度往往引引致操作时时产品过热热,形成废废件。此外外,纤维填填充的热固固性塑料於於过薄的位位置往往形形成不够填填充物的情情况发生。不不过,一些些容易流动动的热固性性塑料如环环氧树脂”EEpox
3、iies等等,如厚薄薄均匀,最最低的厚度度可达0.25mmm。 此外,采采用固化成成型的生产产方法时,流流道、浇口口和部件的的设计应使使塑料由厚厚胶料的地地方流向薄薄胶料的地地方。这样样使模腔内内有适当的的压力以减减少在厚胶胶料的地方方出现缩水水及避免模模腔不能完完全充填的的现象。若若塑料的流流动方向是是从薄胶料料的地方流流向厚胶料料的地方,则则应采用结结构性发泡泡的生产方方法来减低低模腔压力力。 平面准则 在大部部份热融过过程操作,包包括挤压和和固化成型型,均一的的壁厚是非非常的重要要的。厚胶胶的地方比比旁边薄胶胶的地方冷冷却得比较较慢,并且且在相接的的地方表面面在浇口凝凝固後出现现收缩痕。
4、更更甚者引致致产生缩水水印、热内内应力、挠挠曲部份歪歪曲、颜色色不同或不不同透明度度。若厚胶胶的地方渐渐变成薄胶胶的是无可可避免的话话,应尽量量设计成渐渐次的改变变,并且在在不超过壁壁厚3:11的比例下下。下图可可供叁考。 转角准则 壁厚均均一的要诀诀在转角的的地方也同同样需要,以以免冷却时时间不一致致。冷却时时间长的地地方就会有有收缩现象象,因而发发生部件变变形和挠曲曲。此外,尖尖锐的圆角角位通常会会导致部件件有缺陷及及应力集中中,尖角的的位置亦常常在电镀过过程後引起起不希望的的物料聚积积。集中应应力的地方方会在受负负载或撞击击的时候破破裂。较大大的圆角提提供了这种种缺点的解解决方法,不不但
5、减低应应力集中的的因素,且且令流动的的塑料流得得更畅顺和和成品脱模模时更容易易。下图可可供叁考之之用。 转角位的设设计准则亦亦适用於悬悬梁式扣位位。因这种种扣紧方式式是需要将将悬梁臂弯弯曲嵌入,转转角位置的的设计图说说明如果转转角弧位RR太小时会会引致其应应力集中系系数(Sttresss Conncenttratiion FFactoor)过大大,因此,产产品弯曲时时容易折断断,弧位RR太大的话话则容易出出现收缩纹纹和空洞。因因此,圆弧弧位和壁厚厚是有一定定的比例。一一般介乎00.2至00.6之间间,理想数数值是在00.5左右右。 壁厚限制 不同的的塑胶物料料有不同的的流动性。胶胶位过厚的的地
6、方会有有收缩现象象,胶位过过薄的地方方塑料不易易流过。以以下是一些些建议的胶胶料厚度可可供叁考。 热塑性塑料料的胶厚设设计叁考表表 热固性塑料料的胶厚设设计叁考iimg=hhttp:/ 其实大部份份厚胶的设设计可从使使用加强筋筋及改变横横切面形状状取缔之。除除了可减省省物料以致致减省生产产成本外,取取缔後的设设计更可保保留和原来来设计相若若的刚性、强强度及功用用。下图的的金属齿轮轮如改成使使用塑胶物物料,更改改後的设计计理应如图图一般。此此塑胶齿轮轮设计相对对原来金属属的设计不不但减省材材料,消取取因厚薄不不均引致的的内应力增增加及齿冠冠部份收缩缩引致整体体齿轮变形形的情况发发生。 不同材料的
7、的设计要点点 ABS a) 壁厚 壁厚是是产品设计计最先被考考虑,一般般用於注塑塑成型的会会在1.55 mm (0.006 inn) 至44.5 mmm (00.18 in)。 壁厚比这这范围小的的用於塑料料流程短和和细小部件件。典型的的壁厚约在在2.5mmm (00.1 iin)左右右。一般来来说,部件件愈大壁厚厚愈厚,这这可增强部部件强度和和塑料充填填。壁厚在在3.8mmm (00.15 in) 至6.44mm (0.255 in)范围是可可使用结构构性发泡。 b) 圆角 建议的的最小圆角角半径是胶胶料厚度的的25%,最最适当的半半径 胶料料厚比例在在60%。轻轻微的增加加半径就能能明显的
8、减减低应力。 PC a) 壁厚 壁厚大大部份是由由负载要求求 内应力力 几何形形状 外型型 塑料流流量 可注注塑性和经经济性来决决定。PCC的建议最最大壁厚为为9.5mmm (00.3755 in)。若要效效果好,则则壁厚应不不过3.11mm (0.1225 inn)。在一一些需要将将壁厚增加加使强度加加强时,肋肋骨和一些些补强结构构可提供相相同结果。PPC大部份份应用的最最小壁厚在在0.755 mm(0.033 in)左右,再再薄一些的的地方是要要取决於部部件的几何何和大小。短短的塑料流流程是可以以达到0.3 mmm (0.012 in) 壁厚。 壁厚由由厚的过渡渡到薄的地地方是要尽尽量使其
9、畅畅顺。所有有情况塑料料是从最厚厚的地方进进入模腔内内,以避免免缩水和内内应力。 均一的的壁厚是要要很重要的的。不论在在平面转角角位也是要要达到这种种要求,可可减少成型型後的变型型问题。 LCP a) 壁厚 由於液液晶共聚物物在高剪切切情况下有有高流动性性,所以壁壁厚会比其其它的塑料料薄。最薄薄可达0.4mm,一一般厚度在在1.5mmm左右。 PS a) 壁厚 一般的的设计胶料料的厚度应应不超过44mm ,太太厚的话会会导致延长长了生产周周期。因需需要更长的的冷却时间间,且塑料料收缩时有有中空的现现象,并减减低部件的的物理性质质。均一的的壁厚在设设计上是最最理想的,但但有需要将将厚度转变变时,
10、就要要将过渡区区内的应力力集中除去去。 如收收缩率在00.01以以下则壁厚厚的转变可可有 的变变化。若收收缩率在00.01以以上则应只只有 的改改变。 b) 圆角角 在设计计上直角是是要避免。直直角的地方方有如一个个节点,会会引致应力力集中使抗抗撞击强度度降低。圆圆角的半径径应为壁厚厚的25%至75%,一般建建议在500%左右。 PA a) 壁厚 尼龙的的塑胶零件件设计应采采用结构所所需要的最最小厚度。这这种厚度可可使材料得得到最经济济的使用。壁壁厚尽量能能一致以消消除成型後後变型。若若壁厚由厚厚过渡至薄薄胶料则需需要采用渐渐次变薄的的方式。 b) 圆角 建议圆圆角R值最最少0.55mm (0
11、.022 in),此一圆圆角一般佳佳可接受,在在有可能的的范围,尽尽量使用较较大的R值值。因应力力集中因素素数值因为为R/T之之比例由00.1增至至0.6而而减少了550% ,即即由3减至至1.5 。而最佳佳的圆角是是为R/TT在0.66之间。 PSU a) 壁厚 常用於於大型和长长流距的壁壁厚最小要要在2.33mm (0.099in)。细细小的部件件可以最小小要有0.8 mmm (0.03inn) 而流流距应不可可超过766.2 mmm (33 in) PBT a) 壁厚 壁厚是是产品成本本的一个因因素。薄的的壁厚要视视乎每种塑塑料特性而而定。设计计之前宜先先了解所使使用塑料的的流动长度度限
12、制来决决定壁厚。负负载要求时时常是决定定壁厚的,而而其它的如如内应力,部部件几何形形状,不均均一化和外外形等。典典型的壁厚厚介乎在00.76mmm至3.2mm (0.003至0.125iin)。 壁厚要求求均一,若若有厚薄胶胶料的地方方,以比例例3:1的的锥巴渐次次由厚的地地方过渡至至薄的地方方。 b) 圆角 转角出出现尖角所所导致部件件的破坏最最常见的现现象,增加加圆角是加加强塑胶部部件结构的的方法之一一。若将应应力减少55% (由由3减至11.5) 则圆角与与壁厚的比比例由0.1增加至至0.6。而而0.6是是建议的最最理想表现现。 产品结构设设计资料-禁用之之塑料材质质 .产品和制制程上应
13、该该避免使用用的东西 石棉、多氯氯联苯、多多溴联苯、多多氯二苯、氯氯乙烯单体体、苯 2.制程及及产品上需需要管制的的材质 铍及其化合合物-含小于22%的铍的的合金是可可以被接受受的。 镉及其化合合物-当防生锈锈的扣件如如果镀锌或或其它加工工都不适合合的话,镀镀镉是可以以被接受的的。取代品品是镀锌,无无电解镍,镀镀锡或用不不锈钢产品品。 铅及其化合合物-铅使用在在焊接剂的的场合是可可以接受的的。假如镀镀锡在PCCB或者表表面黏着镀镀锡则需要要格外的管管制。为了了减少铅蒸蒸气的产生生,焊锡设设备应处以以不超过8800温度为极极限。 镍及其化合合物-在非持续续接触的情情况下使用用应属可接接受。 所所
14、有镀镍的的应用应尽尽量避免使使用在经常常接触的零零件表面,镀镀铬是常用用取代镀镍镍的例如在在按键或其其它经常接接触的零件件。 水银及其化化合物-如果使使用在水银银开关,水水银电池及及水银接点点是可以接接受的,但但应尽量避避免。可以以用结构或或电子开关关,非水银银电池也很很普遍。 铬及其化合合物-铬分解产产生的酸有有剧毒,主主要的危险险是制造过过程中暴露露在铬化合合物的环境境中,如果果零件在做做铬酸盐表表面处理时时,有环境境,卫生,安安全单位严严格管制,则则应可接受受。 锡的有机化化合物-纯锡,含含锡的焊剂剂以及锡合合金是可以以被使用的的,在制程程中是不可可以含有有有机锡产生生。 硒及其化合合物
15、-硒如果使使用在复制制的仪器(如如激光打印印机)的磁磁鼓作为镀镀层之用是是可以接受受的。所有有使用过含含有硒的仪仪器和设备备,须由有有执照的回回收公司回回收。 金它及其化化合物-都含有有剧毒。 砷及其化合合物-可使用在在半导体的的制造。 四甲基氯化化物-在产品上上必须标注注此溶剂对对人体的健健康有潜在在的危险,替替代品是氟氟氯碳化物物溶剂。 氯化物溶剂剂-大大部分氯化化物溶剂都都有强烈的的毒性,氯氯化物溶剂剂应该尽量量避免使用用,除非是是在制造或或整修时之之清洗或去去脂的时候候,而且找找不到其它它合适的替替代品,替替代品为水水溶性的清清洁剂或专专用的溶剂剂。 甲醛-甲甲醛必须与与盐酸溶液液隔离
16、,否否则这两种种化合物的的气体会形形成二氯甲甲基醚(致致癌物质)。当当甲醛含有有泡沫是表表示尚未有有反映是可可以接受的的,当树脂脂含有甲醛醛时要避免免过高的温温度和保持持适当的通通风。 乙二醇醚和和醋酸盐-导致致畸形,如如用做抗光光剂需有环环境,卫生生,安全单单位严格管管制。 四氟化碳-破坏坏臭氧层的的主要原因因,但四氟氟化碳聚脂脂是不受管管制而且是是可接受的的材质。 3-1信息息产品绿色色环保 塑料外壳 外壳应该含含有极少量量的小零件件, 小零零件应该使使用同样的的塑料材质质几颜色塑塑料材质必必须不可以以含PVCC或PVCCD成份, 在零件尚尚必须打上上该材质的的编号和记记号。 如塑料材质质
17、因为要更更稳定或配配色或防火火而需使用用添加物, 则禁止 1.含有镉镉, 铬, 汞, 砷,铍,锑锑以有机的的组成, 每个小零零件最多只只能含有550mg/kg的PPBB或PPBBO。 2.含有铅铅,氯, 溴化物的的组成。 金属外壳结结构 以使用SPPCC及SSECC为为主要,铝铝合金则尽尽量减少使使用,如果果非使用铝铝为金属配配件者,须须与金属外外壳容易拆拆卸为原则则。 金属制外壳壳在制程上上不可含有有镉, 铅铅, 铬,汞汞 金属及塑料料的组合件件 如果可能的的话, 塑塑料件及金金属件应该该分开组装装, 金属属件及铜合合金应该避避免黏合使使用。 电子组件 1.PVCC材质只使使用在Caable
18、的的产品上面面 2.非含有有PCBVV的电容器器 3.不含水水银的开关关 4.零件间间如果是非非黏着性密密接, 废废弃时候须须拆卸及分分类 5.不含铍铍成份的零零件 包装 只有纸张、玻玻璃纸、纸纸板、聚乙乙烯和聚丙丙是被允许许的。塑料料和纸板的的组合是不不好的一种种包装方式式。 包装装材质应该该打上能够够回收的标标志,黏贴贴胶布应该该只能含有有聚合丙烯烯及黏贴层层。该种胶胶布尽量少少用因为无无法回收。 印刷材料 为传递信息息或促销用用的印刷标标签应该印印刷在能回回收使用的的纸上,以以及用氯漂漂白的纸上上。纸的加加工方式必必须载明在在纸上,含含有塑料成成份的纸或或纸板应拒拒绝使用。 产品结构设设
19、计资料-塑料材材质 热硬化性塑塑料-在原料状状态下是没没有什么用用,在某一一温度下加加热,经硬硬化作用,聚聚合作用或或硫化作用用后,热硬硬化塑料就就会保持稳稳定而不能能回到原料料状态。 硫化作用后后,热硬化化塑料是所所有塑料中中最坚硬的的。 热塑性塑料料-象象金属一样样形成熔融融凝固的循循环。常用用有聚乙烯烯(PE)、聚聚苯乙烯(PPS)、聚聚氯乙烯(PPVDC)。 ABS: 成分聚合合物 1.丙烯晴晴-耐耐油,耐热热,耐化学学和耐候性性。 2.苯乙烯烯-光光泽,硬固固,优良电电气特性和和流动性。 3.丁二烯烯-韧韧性。 螺杆对原料料有输送,压压缩,熔融融及计量等等四种功能能。螺杆在在旋转时使
20、使之慢慢后后退的阻力力为背压。背背压太低,产产品易产生生内部气泡泡,表面银银线,背压压太高,原原料会过热热,料斗下下料处会结结块,螺杆杆不能后退退,成型周周期延长及及喷嘴溢料料等。压力力的变动在在一两模内内就可知道道结果,而而温度的变变动则需约约10分钟钟的结果才才算稳定。 2-1电镀镀 塑料电镀时时,须先进进行无电解解电镀,塑塑料表面形形成薄金属属皮膜,形形成导电物物质后再进进行电解电电镀。 印刷 1.网版印印刷:适用用于一般平平面印刷 2.移印:适用不规规则,曲面面的印刷文文字 3.曲面印印刷:被印印物体旋转转而将文字字与油墨印印上 常用工程塑塑料 NORYLL-PPPO和HHIPS合合成
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