產(chǎn)品部件之設(shè)計(jì)準(zhǔn)則(已修改)
2025-07-11 20:30 本頁面
【正文】 壁厚 (Wall Thickness)基本設(shè)計(jì)守則壁厚的大小取決於產(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(shè)計(jì)應(yīng)以4mm為限。從經(jīng)濟(jì)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(shí)間〔，增加生產(chǎn)成本。從產(chǎn)品設(shè)計(jì)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)品的剛性及強(qiáng)度。最理想的壁厚分布無疑是切面在任何一個(gè)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(yīng)盡可能順滑。太突然的壁厚過渡轉(zhuǎn)變會導(dǎo)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(dāng)收縮率”Shrinkage Factor〔，產(chǎn)品可容許厚度的改變達(dá) ；，產(chǎn)品壁厚的改變則不應(yīng)超過 。對一般熱固性塑料來說，太薄的產(chǎn)品厚度往往引致操作時(shí)產(chǎn)品過熱，形成廢件。此外，纖維填充的熱固性塑料於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。此外，采用固化成型的生產(chǎn)方法時(shí)，流道、澆口和部件的設(shè)計(jì)應(yīng)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(dāng)?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方，則應(yīng)采用結(jié)構(gòu)性發(fā)泡的生產(chǎn)方法來減低模腔壓力。平面準(zhǔn)則在大部份熱融過程操作，包括擠壓和固化成型，均一的壁厚是非常的重要的。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後出現(xiàn)收縮痕。更甚者引致產(chǎn)生縮水印、熱內(nèi)應(yīng)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(yīng)盡量設(shè)計(jì)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(zhǔn)則壁厚均一的要訣在轉(zhuǎn)角的地方也同樣需要，以免冷卻時(shí)間不一致。冷卻時(shí)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(dǎo)致部件有缺陷及應(yīng)力集中，尖角的位置亦常在電鍍過程後引起不希望的物料聚積。集中應(yīng)力的地方會在受負(fù)載或撞擊的時(shí)候破裂。較大的圓角提供了這種缺點(diǎn)的解決方法，不但減低應(yīng)力集中的因素，且令流動的塑料流得更暢順和成品脫模時(shí)更容易。下圖可供叁考之用。轉(zhuǎn)角位置的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)角位的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則亦適用於懸梁式扣位。因這種扣緊方式是需要將懸梁臂彎曲嵌入，轉(zhuǎn)角位置的設(shè)計(jì)圖說明如果轉(zhuǎn)角弧位R太小時(shí)會引致其應(yīng)力集中系數(shù)(Stress Concentration Factor)過大，因此，產(chǎn)品彎曲時(shí)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。應(yīng)力集中系數(shù)與圓弧/壁厚之關(guān)系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(shè)計(jì)叁考表熱固性塑料的膠厚設(shè)計(jì)叁考其實(shí)大部份厚膠的設(shè)計(jì)可從使用加強(qiáng)筋及改變橫切面形狀取締之。除了可減省物料以致減省生產(chǎn)成本外，取締後的設(shè)計(jì)更可保留和原來設(shè)計(jì)相若的剛性、強(qiáng)度及功用。下圖的金屬齒輪如改成使用塑膠物料，更改後的設(shè)計(jì)理應(yīng)如圖一般。此塑膠齒輪設(shè)計(jì)相對原來金屬的設(shè)計(jì)不但減省材料，消取因厚薄不均引致的內(nèi)應(yīng)力增加及齒冠部份收縮引致整體齒輪變形的情況發(fā)生。不同材料的設(shè)計(jì)要點(diǎn)ABSa) 壁厚壁厚是產(chǎn)品設(shè)計(jì)最先被考慮， mm ( in) mm ( in)。 壁厚比這范圍小的用於塑料流程短和細(xì)小部件。 ( in)左右。一般來說，部件愈大壁厚愈厚，這可增強(qiáng)部件強(qiáng)度和塑料充填。 ( in) ( in)范圍是可使用結(jié)構(gòu)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(dāng)?shù)陌霃? 膠料厚比例在60%。輕微的增加半徑就能明顯的減低應(yīng)力。PCa) 壁厚壁厚大部份是由負(fù)載要求 內(nèi)應(yīng)力 幾何形狀 外型 塑料流量 可注塑性和經(jīng)濟(jì)性來決定。 ( in)。若要效果好， ( in)。在一些需要將壁厚增加使強(qiáng)度加強(qiáng)時(shí)，肋骨和一些補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)可提供相同結(jié)果。 mm( in)左右，再薄一些的地方是要取決於部件的幾何和大小。 mm ( in) 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(jìn)入模腔內(nèi)，以避免縮水和內(nèi)應(yīng)力。均一的壁厚是要很重要的。不論在平面轉(zhuǎn)角位也是要達(dá)到這種要求，可減少成型後的變型問題。LCPa) 壁厚由於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。PSa) 壁厚一般的設(shè)計(jì)膠料的厚度應(yīng)不超過4mm ，太厚的話會導(dǎo)致延長了生產(chǎn)周期。因需要更長的冷卻時(shí)間，且塑料收縮時(shí)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(shè)計(jì)上是最理想的，但有需要將厚度轉(zhuǎn)變時(shí)，就要將過渡區(qū)內(nèi)的應(yīng)力集中除去。 的變化。 的改變。b) 圓角在設(shè)計(jì)上直角是要避免。直角的地方有如一個(gè)節(jié)點(diǎn)，會引致應(yīng)力集中使抗撞擊強(qiáng)度降低。圓角的半徑應(yīng)為壁厚的25%至75%，一般建議在50%左右。PAa) 壁厚尼龍的塑膠零件設(shè)計(jì)
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