塑胶产品结构设计准则壁厚篇.docx

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1、塑胶产品构造设计准则-壁厚篇根本设计守则壁厚的大小取决于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、伸出部份的多少以及选用的塑胶材料而定。一般的热塑性塑料壁厚设计应以 4mm 为限。从经济角度来看，过厚的产品不但增加物料本钱， 延长生产周期”冷却时间，增加生产本钱。从产品设计角度来看，过厚的产品增加引致产生空穴”气孔的可能性，大大减弱产品的刚性及强度。最抱负的壁厚分布无疑是切面在任何一个地方都是均一的厚度，但为满足功能上的需求以致壁厚有所转变总是无可避开的。在此情形，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

2、和外表问题。对一般热塑性塑料来说，当收缩率”Shrinkage Factor低于 0.01mm/mm 时，产品可容许厚度的转变达 ；但当收缩率高于 0.01mm/mm 时，产品壁厚的转变则不应超过 。对一般热固性塑料来说，太薄的产品厚度往往引致操作时产品过热，形成废件。此外，纤维填充的热固性塑料于过薄的位置往往形成不够填充物的状况发生。不过，一些简洁流淌的热固性塑料如环氧树脂”Epoxies等，如厚薄均匀，最低的厚度可达 0.25mm。此外，承受固化成型的生产方法时，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削减在厚胶料的地方消灭缩水及避开模腔不能

3、完全充填的现象。假设塑料的流淌方向是从薄胶料的地方流向厚胶料的地方，则应承受构造性发泡的生产方法来减低模腔压力。平面准则在大部份热融过程操作，包括挤压和固化成型，均一的壁厚是格外的重要的。厚胶的地方比旁边薄胶的地方冷却得比较慢，并且在相接的地方外表在浇口凝固后消灭收缩痕。更甚者引致产生缩水印、热内应力、挠曲部份歪曲、颜色不同或不同透亮度。假设厚胶的地方渐变成薄胶的是无可避开的话， 应尽量设计成渐次的转变，并且在不超过壁厚 3:1 的比例下。以下图可供叁考。转角准则壁厚均一的要诀在转角的地方也同样需要，以免冷却时间不全都。冷却时间长的地方就会有收缩现象，因而发生部件变形和挠曲。此外，锋利的圆角位

4、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后引起不期望的物料聚积。集中应力的地方会在受负载或撞击的时候裂开。较大的圆角供给了这种缺点的解决方法，不但减低应力集中的因素，且令流淌的塑料流得更畅顺和成品脱模时更简洁。以下图可供叁考之用。转角位的设计准则亦适用于悬梁式扣位。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假设转角弧位 R 太小时会引致其应力集 中系数(Stress Concentration Factor)过大，因此，产品弯曲时简洁折断， 弧位 R 太大的话则简洁消灭收缩纹和空洞。因此，圆弧位和壁厚是有肯定的比例。一般介乎 0.2 至 0.6 之间，抱负数值是

5、在 0.5 左右。壁厚限制不同的塑胶物料有不同的流淌性。胶位过厚的地方会有收缩现象，胶位过薄的地方塑料不易流过。以下是一些建议的胶料厚度可供叁考。热塑性塑料的胶厚设计叁考表热固性塑料的胶厚设计叁考其实大部份厚胶的设计可从使用加强筋及转变横切面外形取缔之。除了可减省物料以致减省生产本钱外，取缔后的设计更可保存和原来设计相假设的刚性、强度及功用。以下图的金属齿轮如改成使用塑胶物料，更改后的设计理应如图一般。此塑胶齿轮设计相对原来金属的设计不但减省材料，消取因厚薄不均引致的内应力增加及齿冠部份收缩引致整体齿轮变形的状况发生。不同材料的设计要点ABSa) 壁厚壁厚是产品设计最先被考虑，一般用于注塑成型

6、的会在 1.5 mm (0.06 in) 至 4.5 mm (0.18 in)。 壁厚比这范围小的用于塑料流程短和细小部件。典型的壁厚约在 2.5mm (0.1 in)左右。一般来说，部件愈大壁厚愈厚，这可增加部件强度和塑料充填。壁厚在 3.8mm (0.15 in) 至 6.4mm (0.25 in) 范围是可使用构造性发泡。b) 圆角建议的最小圆角半径是胶料厚度的 25%，最适当的半径胶料厚比例在 60%。稍微的增加半径就能明显的减低应力。PCa) 壁厚壁厚大部份是由负载要求内应力几何外形外型塑料流量可注塑性和经济性来打算。PC 的建议最大壁厚为 9.5mm (0.375 in)。假设要效

7、果好，则壁厚应不过 3.1mm (0.125 in)。在一些需要将壁厚增加使强度加强时，肋骨和一些补强构造可供给一样结果。PC 大部份应用的最小壁厚在 0.75 mm(0.03 in)左右，再薄一些的地方是要取决于部件的几何和大小。短的塑料流程是可以到达 0.3 mm (0.012 in) 壁厚。壁厚由厚的过渡到薄的地方是要尽量使其畅顺。全部状况塑料是从最厚的地方进入模腔内，以避开缩水和内应力。均一的壁厚是要很重要的。不管在平面转角位也是要到达这种要求，可削减成型后的变型问题。LCPa) 壁厚由于液晶共聚物在高剪切状况下有高流淌性，所以壁厚会比其它的塑料薄。最薄可达 0.4mm，一般厚度在 1

8、.5mm 左右。PSa) 壁厚一般的设计胶料的厚度应不超过 4mm ，太厚的话会导致延长了生产周期。因需要更长的冷却时间，且塑料收缩时有中空的现象，并减低部件的物理性质。均一的壁厚在设计上是最抱负的，但有需要将厚度转变时，就要将过渡区内的应力集中除去。 如收缩率在 0.01 以下则壁厚的转变可有 的变化。假设收缩率在 0.01 以上则应只有 的转变。b) 圆角在设计上直角是要避开。直角的地方有如一个节点，会引致应力集中使抗撞击强度降低。圆角的半径应为壁厚的25%至 75%，一般建议在50%左右。PAa) 壁厚尼龙的塑胶零件设计应承受构造所需要的最小厚度。这种厚度可使材料得到最经济的使用。壁厚尽

9、量能全都以消退成型后变型。假设壁厚由厚过渡至薄胶料则需要承受渐次变薄的方式。b) 圆角建议圆角 R 值最少 0.5mm (0.02 in)，此一圆角一般佳可承受，在有可能的范围，尽量使用较大的 R 值。因应力集中因素数值由于 R/T 之比例由0.1 增至 0.6 而削减了 50% ，即由 3 减至 1.5 。而最正确的圆角是为 R/T 在0.6 之间。PSUa) 壁厚常用于大型和长流距的壁厚最小要在 2.3mm (0.09in)。细小的部件可以最小要有 0.8 mm (0.03in) 而流距应不行超过 76.2 mm (3 in)PBTa) 壁厚壁厚是产品本钱的一个因素。薄的壁厚要视乎每种塑料特性而定。设计之前宜先了解所使用塑料的流淌长度限制来打算壁厚。负载要求时常是打算壁厚的，而其它的如内应力，部件几何外形，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，假设有厚薄胶料的地方，以比例 3:1 的锥巴渐次由厚的地方过渡至薄的地方。b) 圆角转角消灭尖角所导致部件的破坏最常见的现象，增加圆角是加强塑胶部件构造的方法之一。假设将应力削减 5% (由 3 减至 1.5) 则圆角与壁厚的比例由 0.1 增加至 0.6。而 0.6 是建议的最抱负表现。