塑膠產(chǎn)品設(shè)計(jì)教材(編輯修改稿)
2025-02-07 00:14 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 壁厚設(shè)計(jì) 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(lái)看，過(guò)厚的產(chǎn)品不但增加物料成本，延長(zhǎng)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(lái)看，過(guò)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(wú)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(wú)可避免的。在此情形，由厚膠料的地方過(guò)渡到薄膠料的地方應(yīng)盡可能順滑。太突然的壁厚過(guò)渡轉(zhuǎn)變會(huì)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(wèn)題。 對(duì)一般熱塑性塑料來(lái)說(shuō)，當(dāng)收縮率” Shrinkage Factor〔 低於 ，產(chǎn)品可容許厚度的改變達(dá) ；但當(dāng)收縮率高於 ，產(chǎn)品壁厚的改變則不應(yīng)超過(guò) 。對(duì)一般熱固性塑料來(lái)說(shuō)，太薄的產(chǎn)品厚度往往引致操作時(shí)產(chǎn)品過(guò)熱，形成廢件。此外，纖維填充的熱固性塑料於過(guò)薄的位置往往形成不夠填充物的情況發(fā)生。不過(guò)，一些容易流動(dòng)的熱固性塑料如環(huán)氧樹(shù)脂” Epoxies〔 等，如厚薄均勻，最低的厚度可達(dá) 。 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(dòng)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(lái)減低模腔壓力 . 平面準(zhǔn)則 在大部份熱融過(guò)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(wú)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(guò)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(zhǎng)的地方就會(huì)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(huì)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(guò)程後引起不希望的物料聚積。集中應(yīng)力的地方會(huì)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(dòng)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(shuō)明如果轉(zhuǎn)角弧位 R太小時(shí)會(huì)引致其應(yīng)力集中系數(shù) (Stress Concentration Factor)過(guò)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。一般介乎 間，理想數(shù)值是在 。 壁厚限制 不同的塑膠物料有不同的流動(dòng)性。膠位過(guò)厚的地方會(huì)有收縮現(xiàn)象，膠位過(guò)薄的地方塑料不易流過(guò)。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(lái)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(duì)原來(lái)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。 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 扣位設(shè)計(jì) 基本設(shè)計(jì)手則 扣位提供了一種不但方便快捷而且經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品裝配方法，因?yàn)榭畚坏慕M合部份在生產(chǎn)成品的時(shí)候同時(shí)成型，裝配時(shí)無(wú)須配合其他如螺絲、介子等緊鎖配件，只要需組合的兩邊扣位互相配合扣上即可。 扣位的設(shè)計(jì)雖可有多種幾何形狀，但其操作原理大致相同：當(dāng)兩件零件扣上時(shí)，其中一件零件的勾形伸出部份被相接零件的凸緣部份推開(kāi)，直至凸緣部份完結(jié)為止；及後，藉著塑膠的彈性，勾形伸出部份即時(shí)復(fù)位，其後面的凹槽亦即時(shí)被相接零件的凸緣部份嵌入，此倒扣位置立時(shí)形成互相扣著的狀態(tài)，請(qǐng)參考扣位的操作原理圖。 扣位的操作原理 如以功能來(lái)區(qū)分，扣位的設(shè)計(jì)可分為成永久型和可拆卸型兩種。永久型扣位的設(shè)計(jì)方便裝上但不容易拆下，可拆卸型扣位的設(shè)計(jì)則裝上、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適當(dāng)?shù)膶?dǎo)入角及導(dǎo)出角方便扣上及分離的動(dòng)作，導(dǎo)入角及導(dǎo)出角的大小直接影響扣上及分離時(shí)所需的力度，永久型的扣位則只有導(dǎo)入角而沒(méi)有導(dǎo)出角的設(shè)計(jì)，所以一經(jīng)扣上，相接部份即形成自我鎖上的狀態(tài)，不容易拆下。請(qǐng)叁考永久式及可拆卸式扣位的原理圖。 若以扣位的形狀來(lái)區(qū)分，則大致上可分為環(huán)型扣、單邊扣、球形扣等等，其設(shè)計(jì)可參閱下圖。 球型扣（可拆卸式） 手 機(jī)外型檢查 長(zhǎng)度寬度尺寸： 1） Pcb、 Lcm是否全部包括在內(nèi) 2）有沒(méi)有足夠的空間放置扣位、螺絲位 高度尺寸控制： 1)上下 Gasket最薄 ，各壓縮 2)主機(jī)底殼內(nèi)表面與 Pcb高度是否有間隙 3)鏡片厚度達(dá)到 4)pcb距離主機(jī)面殼表面 5)電芯厚度多少，是否有足夠空間放電芯 外觀： 1)ID工程師是否認(rèn)可簽字 2)外形面是否流暢，外形大小改變時(shí)重新生成能否順利 3)各結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)加工工藝是否合理 4)模具出模角度是否大于 2度 其他 1)轉(zhuǎn)軸尺寸合理否 ? 2)最薄料位將達(dá)到多少？ 3)按鍵是否對(duì)準(zhǔn) Metaldome 4)相對(duì)元器件的位置，結(jié)構(gòu)件位置是否合理
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