机械钣金设计准侧+.ppt

MechanicalDesignGuideline MechanicalSheetMetalDesignGuideLine MechanicalPlasticDesignGuideLine 金属片在下料及冲孔时会有R角及毛边的产生 尤其在量产一个阶段模具有所磨损之后 毛边会更为严重 甚至会割伤手指头 因此在出图制作模具时 就必须依功能 明确标示出毛边方向 MechanicalSheetMetalDesignGuideLine 两个相邻的孔 孔边到另一孔边的最短距离 最好不得小于料厚的1 5倍 否则母模容易崩裂而使生产线断线 断线 修模等都是造成本增加获利降低的元凶 若情非得已一定要小于料厚的1 5倍 则必须运用跳格方式 模具制作上以圆孔最坚固好制造维修 唯开孔率较低 以正方形孔开孔率最高 但因是90度角 角边容易磨损崩塌 造成要修模而停线 而六角形的Honeycomb其大于90度的120度角比正方形孔开孔更坚固但开孔率在边缘比正方形孔差一点 MechanicalSheetMetalDesignGuideLine 打折边时 边壁上的零件或内部凸出物不可离底面太近 最好10mm 以上 否则凸出物下方的折角无公模冲压其R角会比左右两旁的R角大 R角不连续 将影响外观 解决办法可在折弯前先冲压出一适当长度的压痕在折在线 如此将改善其外观 MechanicalSheetMetalDesignGuideLine 打折边时 边壁上的开孔也不可太靠近底面 最好3mm 以上 否则开孔将因折弯牵扯而变形 解决办法可在折弯前先冲压出一与开孔相当长度 宽为料厚1 5倍的长条孔在折在线 其作用可将牵扯截断而不影响开孔的外观 MechanicalSheetMetalDesignGuideLine 螺丝孔的设计要点 一般固定螺丝的方式有三种 1 铁件平面上直接冲孔 throughhole 或抽孔 drawinghole 使用自攻螺丝 自攻螺丝以三角自攻螺丝为佳 比较不会发生滑牙的问题 唯锁付力道会比非三角自攻螺丝要重一点 若以直径3mm螺丝锁付 则孔径d应在于2 4 2 5mm之间 若以直径4mm螺丝锁付 则孔径d应在于3 4 3 5mm之间 MechanicalSheetMetalDesignGuideLine 2 铁件平面上冲孔 throughhole 或抽孔 drawinghole 再以螺丝攻攻牙 攻M3或M4的机械牙 若以直径3mm螺丝锁付 则孔径d未攻牙前应在于2 6mm 若以直径4mm螺丝锁付 则孔径d未攻牙前应在于3 6mm若使用料厚为1 0 1 2mm时 建议采取抽孔 drawinghole 而不是穿透孔 throughhole 因1 2mm的料厚攻M3的牙时 只有2 5牙 较容易滑牙 MechanicalSheetMetalDesignGuideLine 3 铁件平面上冲孔 throughhole 再铆合现成品的固定螺帽 SelfClinchingNut 铆合固定螺帽的孔径d以厂商的建义的尺寸为佳 但在铆合螺帽 SelfClinchingNut 时必须注意 Stand off SelfClinchingNut制造大厂 PEM PennEngineering ManufacturingCorp 有铆合专用机 但是 是一颗一颗加工铆合 费工费时又费钱 所以几乎所有加工厂都用一般冲床来铆合 若不幸使用的机台是传统的冲压机就有可能发生螺帽脱落的问题 原因发生在传统冲压机的冲压速度太快 工件的材料来不及填满螺帽或Stand off的凹槽就已结束 从外观上完全查不出问题所在 但组装成品时就有一些的螺帽会脱落 所以铆合固定螺帽的机台最好选用可以调整其冲压速度的 MechanicalSheetMetalDesignGuideLine 一般我们在做防制EMI弹片时常采用的材料有 马口铁 铍铜 不锈钢片等 马口铁表面镀锡 Tin 经手触摸后留下的手汗容易造成生锈 其切削加工后切削面不再做处理亦容易生锈 容易冲压成型 费用最低 但弹性最差 因含碳量低 即使做热处理也无法增加其弹力 铍铜导电性最佳 材料费也最贵 但最容易断裂 有结构方向性的问题 生产时必须注材料的方向性 必要时可做弹性定性的处理 可增加其弹力 不锈钢片目前使用最多 不生锈 不容易断裂 但冲压成型不易 模具容易磨耗使成品易产生毛边 要弹性佳就必须做弹性定性的处理 否则压过头就回复不来 若想CostDown不做弹性定性的处理 最好在适当地方做一个Stopper避免弹片被压过头无法回弹而失去意义 MechanicalSheetMetalDesignGuideLine 一般金属片在折弯后于折角的两侧由于挤料的关系会有金属料凸出 造成宽度比原尺寸大 其凸出大小与使用料厚有关 料越厚凸出点越大 为避免此现象发生 可事前在折弯在线两侧先做个半圆 半圆直径最好为料厚的1 5倍以上 边料返折设计时 同样方式处理 MechanicalSheetMetalDesignGuideLine SheetMetal在折弯时内部的R角最好大于 等于1 2的料厚 由于若不做R角 在多次的冲压之后其直角会渐渐消失而自然形成R角 在此之后在此R角的单边或两侧 其长度会有些许的变长 MechanicalSheetMetalDesignGuideLine 打折边高度最好要大于3mm t 1 0 1 2mm 否则因夹持尺寸太少尺寸会不稳定 MechanicalSheetMetalDesignGuideLine 打折边可分单边打折 剁 和双边打折 成型 若有精密度的要求最好用双边打折 精准度较佳 MechanicalSheetMetalDesignGuideLine 一般SheetMetal在下料冲孔时 其被切削断面靠近公模冲头的1 3 2 5是平整的切削面 而靠近母模3 5 2 3的则是斜的扯断面 故模具制作或Check尺寸时孔径的大小是以冲头为准 下料时工件的外尺寸是以母模内尺寸为准 MechanicalSheetMetalDesignGuideLine 在SheetMetal的板边转角处 若无特别的要求为90度角 请务必处理为适当的R角 因为在金属片边缘的直角容易造成尖锐点而割伤工作人员 在母模方面直角的尖端容易因应力集中而产生龟裂 公模在尖端处易崩裂 使得模具必须修模而耽误量产 即使没崩裂久而久之也因磨耗而形成R角 使产品产生毛边而造成不良品 MechanicalSheetMetalDesignGuideLine 金属片在折弯之后受力容易变形 为避免变形情况发生可在折弯处增加适量45度角的补强肋 以不干涉其他零件为原则 使其增加强度 MechanicalSheetMetalDesignGuideLine 一般金属片是狭长形时不容易保持其直度 在受力后更容易变形 因此我们可以折一个边成L型或折两个边成 型以维持其强度及直度 但是往往L及 型无法从头连到尾 因某些因素而所中断时 怎么办 可打适量的凸肋以增加其强度 MechanicalSheetMetalDesignGuideLine 机壳开模之前最好先设计已知所需Label之位置及大小 可先于Case上打上标记 方便贴Label时之对准 最常见的标记有两种 1 在Label的四周打 L 形的记号 或左边的上下两侧 或上方的左右两侧 此方式模具费较便宜 但Label凸出Case表面 容易被刮伤 2 以Label的形状大小再加大0 3mm的尺寸 于欲贴Label处打个0 2 0 3mm的凹痕 不管用何种方式可在四个角选一适当的角做45度的导角 Case上的标记相对的位置做相同的45度导角 做防呆用 避免Label在不同的时间或不同的工作人员贴了不同的方向 MechanicalSheetMetalDesignGuideLine 上积架 Rack 的ServerChassis Server系统架在积架上时左右两侧各有滑轨支撑着 故在纵深方向不会有凹陷的疑虑 但在横向方面 积架宽度450mm 扣除左右各一滑轨10 mmX2 机壳宽度大约430 0mm 在如此宽 厚1 2mm的金属片上中央部位不下陷也难 机壳本身就包含有前后墙 若纵深较长的机壳再加设计一中墙 则可避免凹陷的疑虑 中墙的设计最好设计成类似C型钢的结构且与两侧墙及Chassis底部做紧密的结合 整个系统的强度将大大的提升 即使无法依直线延续时 设计个断差也比中途截断来得强 MechanicalSheetMetalDesignGuideLine 有断差的地方要避免锐角的发生 别忘记设计大R角 以免上盖重压时 锐角顶住上盖产生激凸影响外观 中墙除了可增加机壳强度 固定风扇 导风管外 若与上盖内部做了完善的接触将可做EMI有效的防制 大大的防止主板的噪声从前方散发 因此最好避免将塑料零件搭在中墙上 阻隔了与上概的接触 MechanicalSheetMetalDesignGuideLine 在机殻组装设计中常会有两件组合 或3 4件以上的互相组合件 常见的固定方式有锁螺丝 拉钉 抽孔铆合或点焊 点焊时要上点焊机一定要有定位点或定位梢或治具来确保位置的正确 若用螺丝或拉钉时已经有相对的螺丝孔拉钉孔 故经常不会再多加几个定位孔来定位 但螺丝孔拉钉孔的孔径一般为了容易装配都设计的比较大一点 因此零件间的相对位置也容易有所误差 建议在此情况下运用间隙较小的定位凸点定位 在做T ALoop运算时以公差较小的定位点做基准运算也比较精准 MechanicalSheetMetalDesignGuideLine 一平面和折弯面之间的转折最好有狭孔 或者将开孔边退到折弯之后 否则会产生毛边 而狭孔的宽度最好大于等于肉厚的1 5倍 还有制图的时候别忘了或偷懒而没标示R角 直角或锐角的模具公 母模容易崩裂 日后的停线 修模都是额外的损失 MechanicalSheetMetalDesignGuideLine Optimizedesignsforsheetmetalpartsproducibility摘自 MitacDESIGNFOREXCELLENCECHECKLIST1 Minimizethenumberofstepsforsheetmetalstamping 2 Selectstandardcommercial offtheshelfdrillrod punch toolsrelatedtostandardhole slot sheetmetalthickness bendingradii 3 Designpartssothatsecondaryburrremovaloperationisnotrequired Somesurfacescanhaveburrsotherscannot 4 Drawingstoindicatesurfacesonwhichburrsarepermissible 5 Ifthepartfunctionrequiresaspecificgraindirectionthenthisshouldbeindicatedonthedrawings MechanicalSheetMetalDesignGuideLine Optimizedesignsforsheetmetalpartsproducibility摘自 MitacDESIGNFOREXCELLENCECHECKLIST6 Unlessspecifiedthetolerancesshownontheholediametersorcontoursareconsideredtoapplytothepunchsideonly 7 Cornerradiishouldbeaof1 2thematerialthickness 8 Minimumfeaturesectionshouldnotbelessthan1 5to2timesmaterialthickness 9 Holediameterstobelargeenoughtobepunched Punchingbeingpreferabletodrilling Cost MechanicalSheetMetalDesignGuideLine Optimizedesignsforsheetmetalpartsproducibility摘自 MitacDESIGNFOREXCELLENCECHECKLIST10 Sharpcornerstobeavoidedwhendesigningopenings 11 Thedepthofdrawtobekeptshallowtominimizethenumberodieoperations 12 Useembossedorgussetformstoproviderigidityandmaintainaccuracyofangleofthebend 13 twoormoreholsareusedinmatingpartsitisnecessarytoconsidertheproblemofaccumulatedtolerances Thiscanbeaccomplishedbymakingtheholelargeenoughtocovertheaccumulatedtolerancesorelongatedinthedirectionofrelativemovement MechanicalSheetMetalDesignGuideLine Optimizedesignsforsheetmetalpartsproducibility摘自 MitacDESIGNFOREXCELLENCECHECKLIST14 Holesfromedgestobeateast3t RfromtheedgewheretisthethicknessofthematerialandRisthebendradiiofthecorner Drawnholesshouldbeaminimum6tspacinginsideedgetoedge 15 Providebendingreliefof11 2to2twhenrequired 16 Bendingradiustobemimimum11 2T R MechanicalSheetMetalDesignGuideLine 一般在设计塑料件时 尽可能的均一肉厚 以材料为ABS为例 生产大面板时为了强度及好跑料容易射出成型 其主要面厚度大都设计为2 5mm 3 0mm 小面板如HDDDummyBezel其主要面厚度大都设计为1 8mm 2 5mm 在周围长出一周边墙时肉厚最好小于基础面 3 0mm的基面大约可用2 2 2 5mm的壁厚 若基面与周围壁厚同为3 0mm但内R角为0 5外R角微3 5因为其肉厚都相同则缩水现象也不至于发生 不幸若有外观要求 其R角要求小于2mm 则产生缩水现象非长高 也可沿着壁内做一圈小槽沟来降低肉厚防止缩水 MechanicalPlasticDesignGuideLine 一般在设计塑料件时 尽可能的均一肉厚 即使要改变厚度也要缓和渐进方式 避免急速 忽然的变化 会在另一边的平面造成应阴影 MechanicalPlasticDesignGuideLine 一般在设计塑料件时 尽可能的均一肉厚 在平面上多出的厚度会在凸出物的背面造成缩水的凹陷 为避免此情形可将凸出物视设计功能改成肋状 Rib 其Rib宽度也勿大于肉厚的1 2 MechanicalPlasticDesignGuideLine 塑料成型的模具基本分为公 母模 成型后开模时会设计母模先脱离而先夹持在公模再掉落 成品跟母模必须完全没磨擦的分离就必须靠推拔斜度的设计 一般组装在机壳内部的塑料零件较没有外观问题不需要咬花 Texture 只要光滑面 其推拔斜度只要0 5度即可 相较外露的塑料件就会有配合其体积大小不同而有差异的咬花 体积越大需要的花色越深相对的推拔斜度也需要越大 才不会刮伤咬花 故在设计外观塑料件时必须先知道咬花的规格才能订出适当的推拔斜度 若外观的塑料件要求完全无推拔斜度的设计时 模具只有追加四面的滑块或斜梢 其模具费及开模时间将增加许多 还得定义出合模线的位置 MechanicalPlasticDesignGuideLine 塑料射出成型时若遇到转角时在冷却之后会造成收缩变形 变成不是我们设计时需要的角度 此时在不会干涉其他零件的装配下可适当的加一些三角肋 Rib 来辅助固定 否则就是加长冷却的Cycletime 或者做十几套的治具 将刚成型出来的塑件套在至具上至其冷却稳定为止 MechanicalPlasticDesignGuideLine 一般在塑料零件设计时几乎都有固定用的柱子 Boss 不是锁自攻螺丝或insert铜柱就是定位 支撑用 所以必须要有一定的强度 故Boss的肉厚大都为1 5mm左右 而长出Boss的基础面肉厚大多平均2 5 3 0mm之间 因此容易在Boss的背面的平面 外观面造成缩水现象 故在设计时在公模面Boss的根部最好先做薄肉厚 偷肉 孔底部与表面的肉厚太大也会缩水 太薄则会产生结合线 出期顶针心仔可做长一点让肉厚在0 5 0 8mm左右 若发生结合线再模短顶针心仔 让肉厚加厚来消除结合线 目前制造Boss的套统发达 成型出来的Boss都呈直角 不像早期的自然模必须要推拔斜角 MechanicalPlasticDesignGuideLine 在固定塑料件 如面板 最常见的是以锁螺丝方式 而螺丝又常用的有自攻牙与机械牙两种 采用机械螺丝者必须在塑料柱 Boss 上再insert铜柱 设计采用机械螺丝固定组装是希望可多次的拆装动作 需先选定适当的铜柱 再从铜柱的外径设计boss的尺寸 boss内径要比铜柱的外径小约0 5mm 其boss肉厚约1 5mm 例如 PSM生产的M3铜柱外径有4 6mm 4 4mm 4 2mm 三种 就必须配合着boss设计内径为4 1mm 3 9mm 或3 7mm MechanicalPlasticDesignGuideLine 在固定塑料件 如面板 最常见的是以锁螺丝方式 若选用自攻螺丝 Self TappingScrew 则固定塑料件不可拆装太多次 最好三次以内 否则塑料柱容易滑牙而导致失去作用 常用的直径3 0mm 直径4 0mm自攻螺丝其boss设计尺寸请参考附图 Boss顶端必须加一导角C 其目的为1 螺丝锁付时当导槽用 2 防止塑料屑溢出用 Boss根部加R角为防止Boss因应力集中而断裂及R角成型时充填比较容易 MechanicalPlasticDesignGuideLine 塑料件组合固定用的柱子 Boss 为确保其强度及稳定度 可在柱子周围加4支30度或45度斜角的肋 Rib 有Rib的Boss不会因扭力大而横向断裂也比较不会因结合线而纵向龟裂 Bib也增加接合面积而更稳定 MechanicalPlasticDesignGuideLine 塑料件组合固定用的柱子 Boss 其位置在远离浇注口 gate 时 因温度降比较会造成结合线的发生 除了加四支肋 Rib 补强外 或不能修改任何外观的情况下 非正式的做法可再产生结合线的地方加个冷料头 待射出成形后再将其削除 MechanicalPlasticDesignGuideLine 按键 Knob 常用的按键有开关键 Reset 功能键等 在其背面几乎都有Switch及PCB 随着SwitchType的不同而有不同行程的动作 一般在面板相对位置会开一个孔 按键 Knob 将穿过小孔便于手指操作Switch 若面板与按键间的间隙 单边约0 25mm 无任何的遮蔽 则静电容易直接透过间隙电击PCB上的电子零件造成损坏 为避免此状况发生最好在按键适当处设计一类似帽缘的结构与面板重迭 且此帽缘的宽度最好大于2 0mm 可将ESD的Issue降至最低 MechanicalPlasticDesignGuideLine 塑料外壳的电子产品在最后上下盖组合而成成品时 常见的方式有锁螺丝 上下卡勾互卡 锁螺丝与卡勾并存 以超音波上下熔合等 除了超音波熔合之外其余的方式都可以拆开维修内部的零件再恢复原状 只有超音波方式 在上下盖外缘互相接触的任一方设计一周凸出0 6mm的三角肋 此三角肋经超音波机加压 瞬间高温将上下盖熔接成一体 要再打开上下盖只有破坏上下盖一途 在设计产品时 不维修 不希望让enduser接触内部零件时可选择超音波熔合方式 MechanicalPlasticDesignGuideLine 塑料射出成形 虽然都是用同一个模具射出 但变异性非常的大 例如 模温太高 成品的色泽会变黄 材质变脆 模温太低模流痕 结合线会产 不同的时日用不同的成形机 不同的射速与射出压力都会产生不同的结果 或者那天塑料料供货商缺料以别厂商接近的料替代 或不小心二次料加太多 都会造成一批量不良品的发生 因此有必要在成品的内部 模具的公模面制作具有年 月 日 Rev No 的转轮 DayCode 有利于不良品的追踪 MechanicalPlasticDesignGuideLine 一般在面板上都会有一些指示灯 LEDLens 运用导光柱 Lens 将机壳内Controlboard上LED的光引导至面板使操作者可清楚使用状况 建议 在设计时将Lens凸出面板0 2 0 5mm 一则 若设计时是将Lens与面板平齐 由于组装的公差 有可能有些Lens会凹陷不在与面板同一平面上而影响外观 若设计为些许的凸出时 即使有组装的公差也较不会造成内凹现象 二则 Lens些许的凸出时即使在侧面也较容易看到亮灯的情形 MechanicalPlasticDesignGuideLine Lens的功能在于导光 故选用的材料大多为透明压克力或是透明PC 由于安规的问题现今多采用具防火等级的透明PC 由于是透明材料 在射出条件的不同或成形机台的变换等等 都很容易就可发现成形品的内部会有些气泡产生 这些气泡会影响导光的效能 必须极力避免 可用射出成形条件来解决 来料时IQC需加强检验 MechanicalPlasticDesignGuideLine Lens的透明度太好有时也有一些非功能上的问题 例如 现在常使用的是超亮度体积非常小的SMTLCD 其面积或许只有Lens的1 2或1 3 若有一点公差上的偏移 透过清明的Lens 很容易就看得清清楚楚偏移的未置 更甚的在某一角度可能都看不到光原而不知LED是否亮的 若要解决这视觉上的问题 可在Lens的表面设计适当的咬花 Texture 让光线漫射 模糊了光原 效果就像透明玻璃和毛玻璃的差异 可在Lens的前后端设计适当的圆弧 类似凸透镜的效果 当光原在焦距之内某一点时 有放大模糊界线的功能 可在Lens的材料内添加少少量的白色染料 其功能就像有薄雾的晚上 被开着大灯的车子照着 即使没看到车灯 也很明显的看得到那光束 MechanicalPlasticDesignGuideLine 在面板上都会有一些配合件例如 开关 SwitchButton FDD FDDDummyCover等等 这些组合件是事后再组装上面板的 都设计有一些件隙 Gap 尤其SwitchButton是活动件 若间隙太大 不小心就会有偏斜的情行发生 影响外观 想避免此现象可在面板开孔处内侧 距表面一小段距离后 在长边的两端适当距离处及短边中央各加一适当高度的三角肋或半圆肋 可限制配件在应该在的位置 不致于偏差太多 MechanicalPlasticDesignGuideLine 常在塑料件的结构上可看到运用塑料的韧性设计卡勾来结合其他的配合件 但往往在材料的特性 卡勾的厚度 被组合件的重量 多重变异因素下 无法精确的计算出要多大的强度时 常用Tryanderr的方式达到所要的感觉 在此情况下卡勾的长度先设计长一些 试模出来后做DFM的Review 强度不够时再做削模补肉的动作 会比卡勾做太短 强度太大 不易组装时再做补模去肉的动作来得容易 MechanicalPlasticDesignGuideLine 常在塑料件的结构上可看到运用塑料的韧性设计卡勾来结合其他的配合件 而卡勾在开合模上有UnderCut的特征 因此在模具上必须有其他机构才能启闭模具而不至于剪断卡勾 一般都在公模上做斜梢或滑块 但因其是滑动件 久而久之容易磨损而产生间隙影响尺寸 公差或毛边产生或滑动件间的润滑油渗出污染成品 故除非会影影响外观 如下右图面板 否则设计为公母模靠破方式 模具较经济也坚固 也无以上之缺点 MechanicalPlasticDesignGuideLine 常在塑料件的结构上可看到运用塑料的韧性设计卡勾来结合其他的配合件 卡勾的长短可决定强度 卡勾的肉厚也是决定强度的因素 肉厚太薄则强度弱 肉厚太厚则无弹性可言 组装困难 时常组装时无法控制施力而导致卡勾根部反白龟裂甚至断裂 同样的 在无法精确的计算出要多大的强度时 常用Tryanderr的方式达到所要的感觉 此时设计卡勾的厚度也由薄再一次次的做削模补肉厚的方式 或追加斜Rib的方法 而不是一次就将卡勾肉厚设计的和主体的肉厚一样 如图示 是FDD ODD的DummyCover重量不是很重 因此卡勾肉厚不要太厚 约1 2 1 8mm即可 MechanicalPlasticDesignGuideLine Tooptimizedesignforplasticparts 摘自 MitacDESIGNFOREXCELLENCECHECKLIST1 Selecttheplasticmaterialthatmatchesitsfunctionintheproduct 2 Usethevaluesinpublisheddatasheetsforreferenceonly specstoreflectactualrequirements 3 Designofexperimentshouldbeusedtosetupprocesssettingstocontroltolerances egtemperature pressure shaftsize MechanicalPlasticDesignGuideLine Tooptimizedesignforplasticparts 摘自 MitacDESIGNFOREXCELLENCECHECKLIST1 Designpartsforuniformcrosssection thicknessandradii 2 Designfeaturessothatmaterialflowwillbeinonedirectiononly 3 Drawingstoindicate