塑膠件設計準則(較全)

1、塑膠件設計準則塑膠件設計準則壁厚壁厚(Wall(WallThickness)Thickness)基本設計守則基本設計守則壁厚的大小取決于產(chǎn)品需要承受的外力、是否作為其他零件的支撐、承接柱位的數(shù)量、伸出部份的多少以及選用的塑膠材料而定。一般的熱塑性塑料壁厚設計應以4mm為限。從經(jīng)濟角度來看，過厚的產(chǎn)品不但增加物料成本，延長生產(chǎn)周期“冷卻時間”，增加生產(chǎn)成本。從產(chǎn)品設計角度來看，過厚的產(chǎn)品增加引致產(chǎn)生空穴“氣孔”的可能性，大大削弱產(chǎn)品的剛性

2、及強度。最理想的壁厚分布無疑是切面在任何一個地方都是均一的厚度，但為滿足功能上的需求以致壁厚有所改變總是無可避免的。在此情形，由厚膠料的地方過渡到薄膠料的地方應盡可能順滑。太突然的壁厚過渡轉(zhuǎn)變會導致因冷卻速度不同和產(chǎn)生亂流而造成尺寸不穩(wěn)定和表面問題。對一般熱塑性塑料來說，當收縮率(ShrinkageFact)低于0.01mmmm時，產(chǎn)品可容許厚度的改變達；但當收縮率高于0.01mmmm時，產(chǎn)品壁厚的改變則不應超過。對一般熱固性塑料來說，

3、太薄的產(chǎn)品厚度往往引致操作時產(chǎn)品過熱，形成廢件。此外，纖維填充的熱固性塑料于過薄的位置往往形成不夠填充物的情況發(fā)生。不過，一些容易流動的熱固性塑料如環(huán)氧樹脂(Epoxies)等，如厚薄均勻，最低的厚度可達0.25mm。此外，采用固化成型的生產(chǎn)方法時，流道、澆口和部件的設計應使塑料由厚膠料的地方流向薄膠料的地方。這樣使模腔內(nèi)有適當?shù)膲毫σ詼p少在厚膠料的地方出現(xiàn)縮水及避免模腔不能完全充填的現(xiàn)象。若塑料的流動方向是從薄膠料的地方流向厚膠料的地

4、方，則應采用結構性發(fā)泡的生產(chǎn)方法來減低模腔壓力。平面準則平面準則在大部份熱融過程操作，包括擠壓和固化成型，均一的壁厚是非常重要的。厚膠的地方比旁邊薄膠的地方冷卻得比較慢，并且在相接的地方表面在澆口凝固后出現(xiàn)收縮痕。更甚者引致產(chǎn)生縮水印、熱內(nèi)應力、撓曲部份歪曲、顏色不同或不同透明度。若厚膠的地方漸變成薄膠的是無可避免的話，應盡量設計成漸次的改變，并且在不超過壁厚3:1的比例下。下圖可供叁考。轉(zhuǎn)角準則轉(zhuǎn)角準則壁厚均一的要訣在轉(zhuǎn)角的地方也同樣

5、需要，以免冷卻時間不一致。冷卻時間長的地方就會有收縮現(xiàn)象，因而發(fā)生部件變形和撓曲。此外，尖銳的圓角位通常會導致部件有缺陷及應力集中，尖角的位置亦常在電鍍過程后引起不希望的物料聚積。集中應力的地方會在受負載或撞擊的時候破裂。較大的圓角提供了這種缺點的解決方法，不但減低應力集中的因素，且令流動的塑料流得更暢順和成品脫模時更容易。下圖可供叁考之用。轉(zhuǎn)角位置的設計應力集中系數(shù)與圓弧壁厚之關系轉(zhuǎn)角位的設計準則亦適用于懸梁式扣位。因這種扣緊方式是需

6、要將懸梁臂彎曲嵌入，轉(zhuǎn)角位置的設計圖說明如果轉(zhuǎn)角弧位R太小時會引致其應力集中系數(shù)(StressConcentrationFact)過大，因此，產(chǎn)品彎曲時容易折斷，弧位R太大的話則容易出現(xiàn)收縮紋和空洞。因此，圓弧位和壁厚是有一定的比例。一般介乎0.2至0.6之間，理想數(shù)值是在0.5左右。壁厚限制壁厚限制不同的塑膠物料有不同的流動性。膠位過厚的地方會有收縮現(xiàn)象，膠位過薄的地方塑料不易流過。以下是一些建議的膠料厚度可供叁考。熱塑性塑料的膠厚設

7、計叁考表范圍小的用于塑料流程短和細小部件。典型的壁厚約在2.5mm(0.1in)左右。一般來說，部件愈大壁厚愈厚，這可增強部件強度和塑料充填。壁厚在3.8mm(0.15in)至6.4mm(0.25in)范圍是可使用結構性發(fā)泡。b)圓角建議的最小圓角半徑是膠料厚度的25%，最適當?shù)陌霃侥z料厚比例在60%。輕微的增加半徑就能明顯的減低應力。PCPC聚碳酸酯a)壁厚壁厚大部份是由負載要求：內(nèi)應力、幾何形狀、外型、塑料流量、可注塑性和經(jīng)濟性來決

8、定。PC的建議最大壁厚為9.5mm(0.375in)。若要效果好，則壁厚應不過3.1mm(0.125in)。在一些需要將壁厚增加使強度加強時，肋骨和一些補強結構可提供相同結果。PC大部份應用的最小壁厚在0.75mm(0.03in)左右，再薄一些的地方是要取決于部件的幾何和大小。短的塑料流程是可以達到0.3mm(0.012in)壁厚。壁厚由厚的過渡到薄的地方是要盡量使其暢順。所有情況塑料是從最厚的地方進入模腔內(nèi)，以避免縮水和內(nèi)應力。均一的

9、壁厚是要很重要的。不論在平面轉(zhuǎn)角位也是要達到這種要求，可減少成型后的變型問題。LCPLCP液晶聚合物a)壁厚由于液晶共聚物在高剪切情況下有高流動性，所以壁厚會比其它的塑料薄。最薄可達0.4mm，一般厚度在1.5mm左右。PSPS聚苯乙烯a)壁厚一般的設計膠料的厚度應不超過4mm，太厚的話會導致延長了生產(chǎn)周期。因需要更長的冷卻時間，且塑料收縮時有中空的現(xiàn)象，并減低部件的物理性質(zhì)。均一的壁厚在設計上是最理想的，但有需要將厚度轉(zhuǎn)變時，就要將過

10、渡區(qū)內(nèi)的應力集中除去。如收縮率在0.01以下則壁厚的轉(zhuǎn)變可有的變化。若收縮率在0.01以上則應只有的改變。加強筋一般的設計b)圓角在設計上直角是要避免。直角的地方有如一個節(jié)點，會引致應力集中使抗撞擊強度降低。圓角的半徑應為壁厚的25%至75%，一般建議在50%左右。PAPA聚酰胺(尼龍)a)壁厚尼龍的塑膠零件設計應采用結構所需要的最小厚度。這種厚度可使材料得到最經(jīng)濟的使用。壁厚盡量能一致以消除成型后變型。若壁厚由厚過渡至薄膠料則需要采用

11、漸次變薄的方式。b)圓角建議圓角R值最少0.5mm(0.02in)，此一圓角一般均可接受，在有可能的范圍，盡量使用較大的R值。因應力集中因素數(shù)值因為RT之比例由0.1增至0.6而減少了50%，即由3減至1.5。而最佳的圓角是為RT在0.6之間。PSUPSU聚砜a)壁厚常用于大型和長流距的壁厚最小要在2.3mm(0.09in)。細小的部件可以最小要有0.8mm(0.03in)而流距應不可超過76.2mm(3in)PBTPBT聚對苯二酸丁二

12、酯a)壁厚壁厚是產(chǎn)品成本的一個因素。薄的壁厚要視乎每種塑料特性而定。設計之前宜先了解所使用塑料的流動長度限制來決定壁厚。負載要求時常是決定壁厚的，而其它的如內(nèi)應力，部件幾何形狀，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，若有厚薄膠料的地方，以比例3:1的錐巴漸次由厚的地方過渡至薄的地方。b)圓角轉(zhuǎn)角出現(xiàn)尖角所導致部件的破壞最常見的現(xiàn)象，增加圓角是加強塑膠部件結構的方法之一。若將

13、應力減少5%(由3減至1.5)則圓角與壁厚的比例由0.1增加至0.6。而0.6是建議的最理想表現(xiàn)。加強筋加強筋(Ribs)(Ribs)基本設計守則基本設計守則加強筋在塑膠部件上是不可或缺的功能部份。加強筋有效地如『工』字鐵般增加產(chǎn)品的剛性和強度而無需大幅增加產(chǎn)品切面面積，但沒有如『工』字鐵般出現(xiàn)倒扣難于成型的形狀問題，對一些經(jīng)常受到壓力、扭力、彎曲的塑膠產(chǎn)品尤其適用。此外，加強筋更可充當內(nèi)部流道，有助模腔充填，對幫助塑料流入部件的支節(jié)部