1、.WD.WD.WD. 塑膠產(chǎn)品設計規(guī)范塑膠制品設計特點塑膠產(chǎn)品的設計與其他材料如鋼,銅,鋁,木材等的設計有些是類似的;但是,由於塑膠材料組成的多樣性,結(jié)構(gòu)形狀的多變性,使得它比起其他材料有更理想的設計特性;特別是它的形狀設計,材料選擇,制造方法選擇,更是其他大局部材料無可比擬的.因為其他的大局部材料,其設計者在外形或制造上,都受到相當?shù)南拗?有些材料只能利用彎曲熔接等方式來成形.當然,塑膠材料選擇的多樣性,也使得設計工作變得更為困難,如我們所知,目前已經(jīng)有一萬種以上的不同塑膠被應用過,雖然其中只有數(shù)百種被廣泛應用,但是,塑膠材料的形成並不是由單一材料所構(gòu)成,而由一群材料族所組合而成的,其中每一

2、種材料又有其特性,這使得材料的選擇,應用更為困難.塑膠制品設計原則依成品所要求的機能決定其形狀尺寸外觀材料設計的成品必須符合模塑原則既模具制作容易成形及后加工容易但仍保持成品的機能塑膠制品設計程序: 為了確保所設計的產(chǎn)品能夠合理而經(jīng)濟,在產(chǎn)品設計的初期,在外觀設計者機構(gòu)工程師,制圖員,模具制造者,成形廠以及材料供應廠之間的緊密合作是必須的,因為沒有一個設計者,能夠同時擁有如此廣泛的知識和經(jīng)驗,而從不同的事業(yè)觀點所獲得的建議,將是使產(chǎn)品合理化的 基本前提;除此之外, 一個合理的設計考慮程序也是必須的;以下將就設計的一般程序作出說明:確定產(chǎn)品的功能需求,外觀.在產(chǎn)品設計的初始階段,設計者必須列出對

3、該產(chǎn)品的目標使用條件和功能要求;然后根據(jù)實際的考量,決定設計因數(shù)的范圍,以防止在稍后的產(chǎn)品發(fā)展階段造成可能的時間和費用的漏失.下表為產(chǎn)品設計的核對表,它將有助於確認各種的設計因數(shù). 產(chǎn)品設計的核對表一般資料:產(chǎn)品的功能?產(chǎn)品的組合操作方式?產(chǎn)品的組合是否是可以靠著塑膠的應用來簡化?在制造和組合上是否可能更為經(jīng)濟有效?所需要的公差?空間限制的考慮?界定產(chǎn)品使用壽命?產(chǎn)品重量的考慮?有否承認的規(guī)格?是否已經(jīng)有相類似的應用存在?結(jié)構(gòu)考慮:使用負載的狀態(tài)?使用負載的大小?使用負載的期限?變形的容許量? 環(huán)境:使用在什麼溫度環(huán)境?化學物品或溶劑的使用或接觸?溫度環(huán)境?在該種環(huán)境的使用期限? 外觀:外形顏

4、色外表加工如咬花,噴漆等. 經(jīng)濟因素:產(chǎn)品預估價格?目前所設計產(chǎn)品的價格?降低成本的可能性?繪制預備性的設計圖:當產(chǎn)品的功能需求,外觀被確定以后,設計者可以根據(jù)選定的塑膠材料性質(zhì),開始繪制預備性的產(chǎn)品圖,以作為先期估價,檢討以及原則模型的制作. 三.制作原型模型: 原型模型讓設計者有機會看到所設計的產(chǎn)品的實體,並且實際的核對其工程設計.原型模型的制作一般有兩種方式,第一種就是利用板狀或棒狀材料依圖加工再接合成一完整的模型,這種方式制作的模型,經(jīng)濟快速,但是,缺點是量少,而且較難作結(jié)構(gòu)測試;另一種方式,是利用暫用模具,可作少量生產(chǎn),需花費較高的模具費用,而且所費的時間較長,但是,所制作的產(chǎn)品較類

5、似於真正量產(chǎn)的產(chǎn)品(需要特殊模具機構(gòu)的局部,可能成形后再以機械加工成形),可做一般的工程測試,而且建設的模具,成形經(jīng)驗,將有助於產(chǎn)品針對實際模具制作,成形需要而作正確的修正或評估.四.產(chǎn)品測試 每一個設計都必須在原型階段,承受一些測試,以核對設計時的計算和假想和實體之間的差異. 產(chǎn)品在使用時所需要做的一些測試,大局部都可以籍著原型做有效的測試;此時,面對了所有設計的功能要求,並且能夠達成一個完整的設計評估. 模擬使用測試通常在模型產(chǎn)品階段就必須開始,這種型態(tài)的測試價值,取決於使用狀態(tài)被模擬的程度而定.機械和化學性質(zhì)的加速化測速通常被視為模型產(chǎn)品評估的重要項目.五.設計的再核對與修正 對設計的檢

6、討將有助於答復一些 基本的問題:所設計的產(chǎn)品是否達到預期的效果?價格是否合理?甚至於在此時,許多產(chǎn)品為了生產(chǎn)的經(jīng)濟性或是為了重要的功能和外形的改變,必須被發(fā)掘並改善,當然,設計上的重大改變,可能需要做完整的重新評估;假假設所有的設計都經(jīng)過這種仔細檢討,則能夠在這個階建設產(chǎn)品的細節(jié)和規(guī)格.六.制定重要規(guī)格 規(guī)格的目的在於消除生產(chǎn)時任何的偏差,以使產(chǎn)品符合外觀,功能和經(jīng)濟的要求,規(guī)格上必須明確說明產(chǎn)品所必須符合的要求,它應該包括:制造方法,尺寸公差,外表加工,分模面位置,毛邊,變形,顏色以及測試規(guī)格等.七.開模生產(chǎn) 當規(guī)格被謹慎而實際的訂定之后,模具就可以開始被設計和制作,模具的設計必須謹慎並咨詢

7、專家的意思,因為不適當?shù)哪＞咴O計和制造,將會使得生產(chǎn)費用提高,效率降低,並用可能造成品質(zhì)的問題.八. 品質(zhì)的控制對照一個的標準,訂定對生產(chǎn)產(chǎn)品的規(guī)律檢測是良好的檢測作法,而檢測表應該列出所有應該被檢查的項目,另外,相關人員,如品管者或設計者也應與成形廠聯(lián)合訂定一個品質(zhì)管制的程序,以利於在生產(chǎn)的產(chǎn)品能夠符合規(guī)格的要求.產(chǎn)品設計細節(jié)確定:分模線之選定不得位于明顯影響外觀的位置開模時不形成死角(undercut)的位置位于模具易加工的位置位于成品后加工容易的位置 位于不影響尺寸精度的位置(尺寸關系重要的局部盡量放在模具的同一邊)脫模斜度脫模斜度是為了便于產(chǎn)品從模具中脫出而設置的。脫模斜度一采用12度

8、最小不小于0.5度。具體數(shù)值視成品形狀成形材料的類別模具結(jié)構(gòu)外表精度以及加工方等會有所不同。在不影響產(chǎn)品品質(zhì)的前提下脫模斜度愈大愈好。產(chǎn)品外形及肉厚產(chǎn)品外形盡量采用流線外形防止突然的變化以免在成形時因塑膠在此處流動不順引起氣泡等缺陷并且此處模具易產(chǎn)生磨損。決定肉厚的主要因素結(jié)構(gòu)強度是否足夠能否抵脫模力能否均勻分散所受的沖擊力有埋入件時能否防止破裂如產(chǎn)生熔合線是否會影響強度成形孔部位的熔合線是否會影響強度盡可能肉厚均勻以防止產(chǎn)生縮水棱角及肉厚較薄局部是否會阻礙材料流動從而引起充填缺乏肉厚不均對成形性的影響成形品之冷卻時間取決于肉厚較厚的局部使成形周期延長生產(chǎn)性能降低肉厚不均則成品冷卻后收縮不均造

9、成縮水產(chǎn)生內(nèi)應力變形破裂等我們經(jīng)常用的材料有:PC,ABS,PMMA等幾種,它們的標準肉厚如下: PC:1.5-5.0 ABS:1.2-3.5 PMMA:1.5-5.0加強與防止變形方法轉(zhuǎn)角部位加R塑膠產(chǎn)品的尖銳轉(zhuǎn)角常常是造成產(chǎn)品破壞的最大因素.消除產(chǎn)品尖銳的轉(zhuǎn)角,不但可以降低該處的應力集中,提高產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)強度,也可以使得塑膠材料成形時有流線型的流路,以及成品更易於頂出.另外,從模具的觀點,園角也是有益於模具加工和模具強度. 產(chǎn)品所有的內(nèi)側(cè)和外側(cè)的周邊轉(zhuǎn)角園弧都必須盡可能的大,以消除應力集中;但是,太大的園弧可能造成縮水,特別是在肋或突柱根部轉(zhuǎn)角園弧.原則上,最小的轉(zhuǎn)角園弧為0.020到0.0

10、30inch.綜上所述,園角對於成形品的設計會有以下的一些優(yōu)點: (1) 園角使得成形品提高強度以及降低應力. (2) 尖銳轉(zhuǎn)角的消除,自動地降低了龜裂的可能性,就是提高對突然的震動或沖擊的抵抗能力. (3) 塑膠的流動狀態(tài)將被重大的改善,園形的轉(zhuǎn)角,使得塑膠能夠均勻,沒有滯留現(xiàn)象以及較少應力的流入模穴內(nèi)所有的斷面,並且改善成形品斷面的密度之均勻性. (4) 模具強度獲得改善,以防止模具內(nèi)尖銳的轉(zhuǎn)角,造成應力集中,導致龜裂,特別是對於需要熱處理或受力較高的局部,園弧轉(zhuǎn)角更為重要. 園角加大,應力集中減少.內(nèi)圓角R0.8T -幾乎無應力集中增設加強肋肋根部厚度約為(0.50.7)TPC,PPOT

11、0.6TPA,PET0.5TPMMA,ABST0.5TPST4T肋高L3T利用變化肉厚及形狀側(cè)壁加強既可防止變形也可改善流動性邊緣加強用變化的邊緣形狀來加強防止變形周邊加強較大的平面易發(fā)生翹曲變形用周邊凹凸或波浪形來防止變形底部加強箱形件底部為加強及防變形常采用如下方法BOSS之設計BOSS的長度一般不超過本身直徑的兩倍否則必須加加強肋。(長度太長時會引起氣孔燒焦充填缺乏等)BOSS的位置不能太接近轉(zhuǎn)角或側(cè)壁BOSS的形狀以圓形為主設計在底部時取3個 (其它形狀則加工不易且流動性也不好)BOSS周圍可用除去局部肉厚來防收縮下陷 孔及凹陷之設計孔的形狀和位置的選擇,必須防止造成產(chǎn)品的脆弱性以及生

12、產(chǎn)上的復雜性.在成形孔的一般方法中,塑料被射出模穴,然后沿著心梢的周邊流動而形成孔,因此,當塑料在心梢一端會合時,會形成接合線,這些接合線位置就成為成品本身的潛在脆弱性.孔與孔之間距離為孔徑2倍以上孔與成品邊緣之間距離為孔徑3倍以上孔與側(cè)壁之間距離為孔徑3/4倍以上孔周邊的肉厚宜加強(尤其針對有裝配性受力的孔)切開的孔周邊也宜加強垂直于材料流動方向的盲孔孔徑在1.5mm以下時孔深不得超過孔徑的2倍(只有一端支撐的模仁梢比起兩端都有支撐的模仁梢會高出48倍的變形量)孔徑不變的通孔不宜設計為兩邊對合成形會產(chǎn)生偏心可將任一邊的孔徑加大或設計為不用對合成形的孔 孔的形狀設計比較成形螺紋及輥紋設計 成形

13、螺紋設計注意事項防止使用32牙/inch(螺距0.75mm)以下的螺紋最大螺距可采用5mm長螺紋會因收縮的關系使螺距失真應防止使用如結(jié)構(gòu)需要時可采用自攻螺絲鎖緊螺紋公差小于成形材料收縮量時應防止使用螺紋不得延長至成品末端因如此產(chǎn)生的尖銳部會使模具及螺紋的端面崩裂壽命降低所以至少要留0.8mm的平坦局部螺紋需有24度的拔模角 輥紋通常是平行于脫模方向的溝槽輥紋間距通常為3.0mm,最小為1.5mm。為防模具崩裂及使后加工容易輥紋與分模面間至少留0.8mm的平坦局部。埋入件設計埋入件舉例埋入件需注意點由于流動性的關系會在埋入件的周圍產(chǎn)生熔接痕由于塑膠與金屬的收縮率不一樣成形后易產(chǎn)生開裂使用埋入件成

14、形時會使周期延長埋入件高出成形品少許可防止在裝配時被拉動而松脫成形品設計要點改善:外觀的改善:原肋為外表形成收縮下陷之原因盡量減薄,肋原=0.5-0.6T光澤外表可施行一些如放電,噴砂,腐蝕加工等防止收縮下陷及保持外表無痕跡盡可能地使分模面變得容易,可使模具加工容易及毛邊,澆口切除容易肉厚均一,可防收縮下陷內(nèi)部肉厚去除,使肉厚均一,防止收縮下陷凸彀周圍,除去局部肉厚,防止收縮下陷凸彀之設置在同樣強度下,可以多數(shù)以小凸彀代替,可防止收縮下陷格子連接凸彀之場合,可防收縮下陷,並可使強度顯著增加強度的改善肉厚較薄之孔,把孔邊肉厚增加及高度增高以補強切離之孔周邊肉厚宜增加曲面的設置,可使強度增強脫模時

15、,心型銷受收縮力,使成形品頂出時造成破裂,可設置凸彀承受頂出力量角隅設R ,可改善強度,防止應力集中,變形破裂加設補強肋及角隅部設R,增強凸彀之強度孔與孔之間距,孔與邊緣之距離,應有適當之距離,可防止破裂之發(fā)生模具及成形品的改善銳角薄內(nèi)局部,易使材料充填缺乏透明成形品,肩角部設充分之脫模斜度,頂出時不被刮痕,才不致於影響透明性斜向凸彀,使模具構(gòu)造變?yōu)閺碗s,改善凸彀方向的形狀,使成直角向之分模將側(cè)面之孔癖開,可消除UNDERCUT 而不用側(cè)向心型上下對合,可免除使用側(cè)向心型,使模具構(gòu)造簡化上對對合之孔,恐有偏心之處,宜將另一方孔擴大外緣波紋之成形品,后加工不易(毛邊去除,澆口切離)可改為邊緣,使

16、變?yōu)槿菀资峙ぶ够?凸形場合模具之切削加工容易分模線為階斷形,模具制作困難,毛邊修整不易,宜改為直線形式曲線形.底部設置凸緣,可使分模線單純,后加工容易 切削時左右對稱形狀加工容易,非對稱者加工困難車削加工比銑削加工速度快且廉價,成形品應盡量設計為圓形成形品加飾,宜設計凸出,模具加工時為下凹,雕削容易模具成形加工,在成形品之孔,一般以心型銷來成形.所以在模具構(gòu)造上,宜防止上部內(nèi)厚過薄薄內(nèi)部位,易造成充填缺乏成形品凸出文字,於模具加工時,反為凹入文字,雕削加工容易內(nèi)部托架上開孔,模具成本增加,且易發(fā)生故障,可改在成形后,鉆孔加工深凹穴,應盡量為於成形品之同一側(cè)(頂出,成形需要) 改變模具固定側(cè)之心型形狀,使減少與成形品之接觸面積(有利脫模)斷面內(nèi)厚較厚時,可改為補強肋,但內(nèi)厚應與其它內(nèi)厚均一深入之補強肋,盡量使用最大之脫模斜度,以利脫模,波形面之谷底,宜防止銳角形成.銳角部會阻礙材料流動,使模具強度減弱,成形品產(chǎn)生應力集中.其它:成