注塑件结构设计注意事项

注塑件结构设计注意事项,一、常用塑胶材料一般特性。二、注塑件外观面设计原则。三、常用扣位、螺钉柱、加强筋等内部结构特征设计原则。,一、常用塑胶材料一般特性。,一、常用塑胶材料一般特性。,二、注塑件外观面设计原则。,1选择合适的塑胶材料塑胶材料的选取对产品的外观起着重要的作用，不同的塑胶材料有着不同的外观质量表现。例如，相对于非玻璃纤维增强的材料，玻璃纤维增强的材料注射成型后一般外观质量比较低，而且容易翘曲。2避免零件外观表面缩水零件表面缩水是塑胶件最容易发生的外观缺陷之一。缩水发生在零件壁厚较大处所对应的零件外表面，例如加强肋、支柱与壁的连接处所对应的零件外表面。在允许的情况下，可以通过u形槽、零件表面断差的设计以及表面咬花等方式来掩盖塑胶件表面缩水。支柱壁厚处或加强肋壁厚处局部去除材料，可以大幅降低零件外观缩水的可能性。零件上离浇口越远处，越容易产生表面缩水。3避免零件变形零件变形不但造成零件尺寸精度差，容易产生装配问题和影响零件功能的实现，同时也影响零件的外观。零件发生变形的原因很多，主要包括四个方面：零件在塑胶熔料流动方向上和横截面方向上不同的收缩比、零件不均匀的冷却、零件壁厚不均匀、零件几何特征不对称等。,二、注塑件外观面设计原则。,4外观零件间美工沟的设计两个外观塑胶件之间配合时，因为零件制造误差和装配误差的在，两个零件之间的间隙和断差（指一个零件的表面高于另外一个零件的表面）总是会存在的，这会影响产品的外观。通过美工沟的设计可以掩盖两个外观塑胶件之间的间隙，从而提高产晶的外观质量。 当两个外观塑胶件之间的关系是前后或上下关系时，例如手机的上下盖，此时断差成为影响零件外观的一个因素。如果后面或下面的零件高于前面或上面的零件时，产品就会变得非常难看，因此在这种情况下美工沟设计时应当使后面或下面的零件低于前面或上面的零件。5避免外观零件表面出现熔接痕熔接痕也是常见的塑胶件表面外观缺陷，需要避免。具体方法如下：塑胶件表面咬花可以部分掩盖熔接痕，但并不能完全掩盖熔接痕，喷漆可以掩盖熔接痕，合理设置浇口的位置和数量，避免在零件重要外观表面产生熔接痕，保证模具通风顺畅。,二、注塑件外观面设计原则。,6避免外观零件表面出现断差或毛边模具公母模交汇处、型芯与型芯交汇处、型芯与公母模交汇处等很容易出现断差或毛边，因此，机械工程师应当仔细检查模具结构中的分型面位置，避免在零件重要外观面出现断差或毛边，影响零件外观质量。另外，应避免把顶出结构放置于零件的重要外观面处，这也会产生毛边。对于透明塑胶件更应特别注意。,三、常用扣位、螺钉柱、加强筋等内部结构特征设计原则。,1、螺钉柱,支柱突出胶料壁厚是用以装配产品、隔开对象及支撑承托其它零件之用。空心的支柱可以用来嵌入件、收紧螺丝等。这些应用均要有足够强度支持压力而不致于破裂。支柱尽量不要单独使用，应尽量连接至外壁或与加强筋一同使用，目的是加强支柱的强度及使胶料流动更顺畅。此外，因过高的支柱会导致塑胶部件成型时困气，所以支柱高度一般是不会超过支柱直径的两倍半。加强支柱的强度的方法”尤其是远离外壁的支柱，除了可使用加强筋外，三角加强块”Gusset plate的使用亦十分常见。一个品质好的螺丝/支柱设计组合是取决于螺丝的机械特性及支柱孔的设计，一般塑胶产品的料厚尺寸是不足以承受大部份紧固件产生的应力。固此，从装配的考虑来看，局部增加胶料厚度是有需要的。但是，这会引致不良的影响，如形成缩水痕、空穴、或增加内应力。因此，支柱的导入孔及穿孔”避空孔的位置应与产品外壁保持一段距离。支柱可远离外壁独立而处或使用加强筋连接外壁，后者不但增加支柱的强度以支撑更大的扭力及弯曲的外力，更有助胶料填充及减少因困气而出现烧焦的情况。同样理由，远离外壁的支柱亦应辅以三角加强块，三角加强块对改善薄壁支柱的胶料流动特别适用。,三、常用扣位、螺钉柱、加强筋等内部结构特征设计原则。,一般来说，支柱的外径是内径的两倍已足够。有时这种方式结果支柱壁厚等于或超过胶料厚度而增加物料重量和在表面产生缩水纹及高成型应力。严格的来说支柱的厚度应为胶料厚度的50-70%。 如因此种设计方式而支柱不能提供足够强度，但已改善了表面缩水。斜骨是可以加强支柱的强度，可由最小的尺寸伸延至支柱高的90%。若柱位置接近边壁，则可用一条肋骨将边壁和柱相互连接来支持支柱,三、常用扣位、螺钉柱、加强筋等内部结构特征设计原则。,支柱通常用于机构上装配，如收螺丝、紧压配合、导入装配等多数情形，支柱外径是内孔径的两倍就足够强壮。支柱设计有如肋骨设计的观念。太厚的切面会产生部件外缩水和内部真空。支柱的位置在边壁旁时可利用肋骨相连，则内孔径的尺寸可增至最大,三、常用扣位、螺钉柱、加强筋等内部结构特征设计原则。,支柱是大部份用来作装配产品用，有时用作支撑其它物件或隔开物体之用。甚至一些很细小的支柱最终会热溶后作内部零件固定用。一些放于边位的支柱是需耍一些肋骨作为互相依附，以增加支柱强度 。,三、常用扣位、螺钉柱、加强筋等内部结构特征设计原则。,支柱通常用于打入件，收螺丝，导向针，攻牙或作紧迫配合。可能情形之下避免独立一支支柱而无任何支撑。应加一些肋骨以加强其强度。若支柱离边壁不远应以肋骨将柱和边相连在一起。,三、常用扣位、螺钉柱、加强筋等内部结构特征设计原则。,支柱是用作连接两件部件的。其外径应是内孔径的两倍，高度不应超过外径的两倍。,三、常用扣位、螺钉柱、加强筋等内部结构特征设计原则。,2、孔,在塑胶件上开孔使其和其它部件相接合或增加产品功能上的组合是常用的手法，洞孔的大小及位置应尽量不会对产品的强度构成影响或增加生产的复杂性，以下是在设计洞孔时须要考虑的几个因素。 相连洞孔的距离或洞孔与相邻产品直边之间的距离不可少于洞孔的直径，如孔离边位或内壁边之要点图。与此同时，洞孔的壁厚理应尽量大，否则穿孔位置容易产生断裂的情况。要是洞孔内附有螺纹，设计上的要求即变得复杂，因为螺纹的位置容易形成应力集中的地方。从经验所得，要使螺孔边缘的应力集中系数减低至一安全的水平，螺孔边缘与产品边缘的距离必须大于螺孔直径的三倍 。,三、常用扣位、螺钉柱、加强筋等内部结构特征设计原则。,穿孔：从装配的角度来看，穿孔的应用远较盲孔为多，而且较盲孔容易生产。从模具设计的角度来看，穿孔的设计在结构上亦较为优胜，因为用来穿孔成型的边钉的两端均可受到支撑。穿孔的做法可以是靠单一边钉两端同时固定在模具上、或两枝边钉相接而各有一端固定在模具上。一般来说，第一种方法被认为是较好的；应用第二种方法时，两条边钉的直径应稍有不同以避免因为两条边钉轴心稍有偏差而引致产品出现倒扣的情况，而且相接的两个端面必须磨平 。,三、常用扣位、螺钉柱、加强筋等内部结构特征设计原则。,盲孔：盲孔是靠模具上的哥针形成，而哥针的设计只能单边支撑在模具上，因此很容易被溶融的塑料使其弯曲变形，形成盲孔出现椭圆的形状，所以哥针的长度不能过长。一般来说，盲孔的深度只限于直径的两倍。要是盲孔的直径只有或于1.5mm，盲孔的深度更不应大于直径的尺寸。,三、常用扣位、螺钉柱、加强筋等内部结构特征设计原则。,三、常用扣位、螺钉柱、加强筋等内部结构特征设计原则。,洞孔的边缘应预留最少0.4mm的直身位，设计一个完整的倒角或圆角于孔边在经济上或实践上都是不设实际的，可叁考洞孔边缘的设计图 。,三、常用扣位、螺钉柱、加强筋等内部结构特征设计原则。,3、扣位,扣位提供了一种不但方便快捷而且经济的产品装配方法，因为扣位的组合部份在生产成品的时候同时成型，装配时无须配合其它如螺丝、介子等紧锁配件，只要需组合的两边扣位互相配合扣上即可。扣位的设计虽可有多种几何形状，但其操作原理大致相同：当两件零件扣上时，其中一件零件的勾形伸出部份被相接零件的凸缘部份推开，直至凸缘部份完结为止；及后，藉着塑胶的弹性，勾形伸出部份即时复位，其后面的凹槽亦即时被相接零件的凸缘部份嵌入，此倒扣位置立时形成互相扣着的状态，请参考扣位的操作原理图。,三、常用扣位、螺钉柱、加强筋等内部结构特征设计原则。,如以功能来区分，扣位的设计可分为成永久型和可拆卸型两种。永久型扣位的设计方便装上但不容易拆下，可拆卸型扣位的设计则装上、拆下均十分方便。其原理是可拆卸型扣位的勾形伸出部份附有适当的导入角及导出角方便扣上及分离的动作，导入角及导出角的大小直接影响扣上及分离时所需的力度，永久型的扣位则只有导入角而没有导出角的设计，所以一经扣上，相接部份即形成自我锁上的状态，不容易拆下。请叁考永久式及可拆卸式扣位的原理图。,三、常用扣位、螺钉柱、加强筋等内部结构特征设计原则。,三、常用扣位、螺钉柱、加强筋等内部结构特征设计原则。,4、壁厚,壁厚的大小取决于产品需要承受的外力、是否作为其它零件的支撑、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成本，延长生产周期”冷却时间，增加生产成本。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，大大削弱产品的刚性及强度。最理想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改变总是无可避免的。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和表面问题。对一般热塑性塑料来说，当收缩率”Shrinkage Factor低于0.01mm/mm时，产品可容许厚度的改变达 ；但当收缩率高于0.01mm/mm时，产品壁厚的改变则不应超过 。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情况发生。不过，一些容易流动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，采用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减少在厚胶料的地方出现缩水及避免模腔不能完全充填的现象。若塑料的流动方向是从薄胶料的地方流向厚胶料的地方，则应采用结构性发泡的生产方法来减低模腔压力。,三、常用扣位、螺钉柱、加强筋等内部结构特征设计原则。,三、常用扣位、螺钉柱、加强筋等内部结构特征设计原则。,三、常用扣位、螺钉柱、加强筋等内部结构特征设计原则。,5、拔模斜度,ABS 一般应用边0.5至1就足够。有时因为抛光纹路与出模方向相同，出模角可接近至零。有纹路的侧面需每深0.025mm（0.001 in）增加1出模角。正确的出模角可向蚀纹供应商取得。LCP 因为液晶共聚物有高的模数和低的延展性，倒扣的设计应要避免。在所有的肋骨、壁边、支柱等凸出胶位以上的地方均要有最小0.2-0.5的出模角。若壁边比较深或没有磨光表面和有蚀纹等则有需要加额外的0.5-1.5以上。PBT 若部件表面光洁度好，需要1/2最小的脱模角。经蚀纹处理过的表面，每增加0.03mm（0.001 in）深度就需要加大1脱模角。PC 脱模角是在部件的任何一边或凸起的地方要有的，包括上模和下模的地方。一般光华的表面1.5至2已很足够，然而有蚀纹的表面是要求额外的脱模角，以每深0.25mm（0.001 in）增加1脱模角。PET 塑胶成品的肋骨，支柱边壁、流道壁等，如其脱模角能够达到0.5就已经足够。PS 0.5的脱模角是极细的，1的脱模角是标准方法，太小的脱模角会使部件难于脱离模腔。无论如何，任何的脱模角总比无角度为佳。若部件有蚀纹的话，如皮革纹的深度，每深0.025mm就多加1脱模角。,三、常用扣位、螺钉柱、加强筋等内部结构特征设计原则。,6、加强筋,加强筋在塑胶部件上是不可或缺的功能部份。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，但没有如工字铁般出现倒扣难于成型的形状问题，对一些经常受到压力、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于一些生产上的考虑，如模腔充填、缩水及脱模等。加强筋的长度可与产品的长度一致，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，末端部份亦不应突然终止，应该渐次地将高度减低，直至完结，从而减少出现困气、填充不满及烧焦痕等问题，这些问题经常发生在排气不足或封闭的位置上。,三、常用扣位、螺钉柱、加强筋等内部结构特征设计原则。,三、常用扣位、螺钉柱、加强筋等内部结构特征设计原则。,三、常用扣位、螺钉柱、加强筋等内部结构特征设计原则。,ABS减少在主要的部件表面上出现缩水情形，肋骨的厚度应不可是相交的胶料厚度的50%以上，在一些非决定性的表面肋骨厚度可最多到70% 。在薄胶料结构性发泡塑胶部件，肋骨可达相交面料厚的80%。 厚胶料肋骨可达100%。肋骨的高度不应高于胶料厚的三倍。当超过两条肋骨的时侯，肋骨之间的距离应不小于胶料厚度的两倍。肋骨的出模角应介乎单边至以便于脱模容易。,三、常用扣位、螺钉柱、加强筋等内部结构特征设计原则。,PA单独的肋骨高度不应是肋骨底部厚度的三倍或以上。在任何一条肋骨的后面，都应该设置一些小肋骨或凹槽，因肋骨在冷却时会在背面造成凹痕，用那些肋骨和凹槽可以作装饰用途而消除缩水的缺陷。,三