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1、产品构造设计准则-壁厚篇公布：小螃蟹日期：7-25根本设计守则壁厚的大小取决於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
2、乱流而造成尺寸不稳定和外表问题。对一般热塑性塑料来说，当收缩率”ShrinkageFactor低於0.01mm/mm 时，产品可容许厚度的转变达 ；但当收缩率高於 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於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
3、及避开模腔不能完全充填的现象。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，则应承受结 构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後消灭收缩痕。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。以以以下图可供叁考。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
4、曲。此外，锐利的圆角位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後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。以以以下图可供叁考之用。转角位的设计准则亦适用於悬梁式扣位。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，圆弧位和壁厚是有确定的比例。一般介乎0.2 至 0.6
5、之间，抱负数值是在 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，取缔後的设计更可保存和原来设计相假设的刚性、强度及功用。以以以下图的金属 齿轮如改成使用塑胶物料，更改後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
6、考虑，一般用於注塑成型的会在1.5 mm (0.06 in) 至 4.5 mm(0.18 in)。壁厚比这范围小的用於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%。略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 (0.3
7、75 in)。假设要效果好，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於部件的几何和大小。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，可削减成型後的变型问题。LCPa) 壁厚由於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0.4
8、 mm，一般厚度在 1.5mm 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
9、得到最经济的使用。壁厚尽量能全都以消退成型後变型。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) 壁厚常用於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
10、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。产品构造设计准则-加强筋篇公布：小螃蟹日期：7-25根本设计守
11、则加强筋在塑胶部件上是不行或缺的功能部份。加强筋有效地如工字铁般增加产品的 刚性和强度而无需大幅增加产品切面面积，但没有如工字铁般消灭倒扣难於成型的外形 问题，对一些常常受到压力、扭力、弯曲的塑胶产品尤其适用。此外，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很大的作用。加强筋一般被放在塑胶产品的非接触面，其伸展方向应跟随产品最大应力和最大偏移量的方向，选择加强筋的位置亦受制於一些生产上的考虑，如模腔充填、缩水及脱模等。加强筋的长度可与产品的长度全都，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
12、然终止，应当渐次地将高度减低，直至完结，从而削减消灭困气、填充不满及烧焦痕等问题，这些问题常常发生在排气缺乏或封闭的位置上。加强筋一般的设计加强筋最简洁的外形是一条长方形的柱体附在产品的外表上，不过为了满足一些生产上或构造上的考虑，加强筋的外形及尺寸必要转变成如以下的图一般。长方形的加强筋必需转变外形使生产更简洁加强筋的两边必需加上出模角以减低脱模顶出时的摩擦力，底部相接产品的位置必需加 上圆角以消退应力集过份中的现象，圆角的设计亦给与流道渐变的外形使模腔充填更为流 畅。此外，底部的宽度须较相连外壁的厚度为小，产品厚度与加强筋尺寸的关系图 a 说明这个要求。图中加强筋尺寸的设计虽然已按合理的比
13、例，但当从加强筋底部与外壁相连的位置 作一圆圈R1 时，图中可见此部份相对外壁的厚度增加大约50%，因此，此部份消灭缩水纹的时机相当大。假设将加强筋底部的宽度相对产品厚度削减一半(产品厚度与加强筋尺寸的 关系图b)，相对位置厚度的增幅即减至大约20%，缩水纹消灭的时机亦大为削减。由此引伸 出访用两条或多条矮的加强筋比使用单一条高的加强筋较为优胜，但当使用多条加强筋时， 加强筋之间的距离必需较相接外壁的厚度大。加强筋的外形一般是细而长，加强筋一般的设 计图说明设计加强筋的根本原则。留意过厚的加强筋设计简洁产生缩水纹、空穴、变形挠曲 及夹水纹等问题，亦会加长生产周期，增加生产本钱。产品厚度与加强筋
14、尺寸的关系除了以上的要求，加强筋的设计亦与使用的塑胶材料有关。从生产的角度看，材料的物 理特性如熔胶的黏度和缩水率对加强筋设计的影响格外大。此外，塑料的蠕动(creep)特性 从构造方面来看亦是一个重要的考虑因数。例如，从生产的角度看，加强筋的高度是受制於 熔胶的流淌及脱模顶出的特性(缩水率、摩擦系数及稳定性)，较深的加强筋要求胶料有较低 的熔胶黏度、较低的摩擦系数、较高的缩水率。另外，增加长的加强筋的出模角一般有助产 品顶出，不过，当出模角不断增加而底部的阔度维持不变时，产品的刚性、强度，与及可顶出的面积即随着削减。顶出面积削减的问题可从在产品加强筋部份加上数个顶出凸块或使用 较贵的扁顶针得
15、以解决，同时在顶出的方向打磨光滑亦有助产品简洁顶出。从构造方面考虑， 较深的加强筋可增加产品的刚性及强度而无须大幅增加重量，但与此同时，产品的最高和最 低点的屈曲应力(bending stress)随着增加，产品设计员须计算并确定此部份的屈曲应力不会超出可承受的范围。从生产的角度考虑，使用大量短而窄的加强筋比较使用数个深而阔的加强筋优胜。模具生产时(尤其是首办模具)：加强筋的阔度(也有可能深度)和数量应尽量留有馀额，当试模时觉察产品的刚性及强度有所缺乏时可适当地增加，由于在模具上去除钢料比使用烧焊或加上插入件等增加钢料的方法来得简洁及廉价。加强筋增加塑胶件强度的方法以下是加强筋被置於塑胶部件边缘的地方可以帮助塑料流入边缘的空间。置於塑胶部件边缘地方的加强筋不同材料的设计要点ABS削减在主要的部件外表上
