1、鐘元 編著,面向制造和裝配的產(chǎn)品 設(shè)計(jì)指南,1,目錄,第1章 面向制造和裝配的產(chǎn)品開發(fā) 第2章 面向裝配的設(shè)計(jì)指南 第3章 塑膠件設(shè)計(jì)指南 第4章 鈑金件設(shè)計(jì)指南 第5章 壓鑄件設(shè)計(jì)指南 第6章 公差分析 第7章 面向制造和裝配的設(shè)計(jì)檢查表,2,第3章 塑膠件設(shè)計(jì)指南,3.1、塑膠 3.2、塑膠材料選擇 3.3、設(shè)計(jì)指南,3,3.1 塑膠,3.1.1 塑膠的定義 3.1.2 塑膠的特性 3.1.3 注射成型,4,3.1.1 塑膠的定義,主要由碳、氧、氫和氮及其他有機(jī)或無機(jī)元素所組成，成品為固體，在制造過程中是熔融狀的液體，因此可以藉加熱使其熔化、加壓力使其流動、冷卻使其固化，而形成各種形狀，此

2、龐大而變化多端的材料族群稱為塑膠。,5,3.1.2 塑膠的特性,塑膠通常具有以下特性： 低強(qiáng)度與低韌性； 原料豐富，價格低廉； 成型容易，易加工成復(fù)雜形狀，可大批量生產(chǎn)； 重量輕，密度低； 受外力作用時容易產(chǎn)生連續(xù)變形； 色彩鮮明，著色容易，適當(dāng)加入著色劑可改變其色澤； 良好的絕緣性和隔熱性； 耐腐蝕性能佳，耐水、耐油、耐酸、耐化學(xué)藥物，而且不生銹； 耐熱性差，大部分塑膠的耐熱溫度約在150 以下； 無導(dǎo)電性 可以具有其他特殊性質(zhì)，例如透明性、彈性。,6,與金屬材料對比，塑膠材料優(yōu)缺點(diǎn)見下表3-1,7,3.1.3 注射成型,8,3.2 塑膠材料選擇,3.2.1 塑膠材料的分類 3.2.2 常用

3、塑膠材料性能 3.2.3 塑膠材料選擇原則,9,3.2.1 塑膠材料的分類,按照塑膠材料的力學(xué)性能，可分為7大類： 1. 通用塑料：綜合力學(xué)性能較低，不能作為結(jié)構(gòu)件，但成型性好、價格便宜、用途廣、產(chǎn)量大的塑料，包括PE、PP、EEA、PVC，廣泛應(yīng)用于薄膜、管材、鞋材、盆子、桶和包裝材料類。 2. 普通工程塑料：綜合力學(xué)性能中等、在工程方面用做非承載荷的材料，如PS、HIPS、ABS、AAS、ACS、MBS、AS、PMMA等，廣泛應(yīng)用于各種產(chǎn)品的外殼和殼體類。 3. 結(jié)構(gòu)工程塑料：綜合力學(xué)性能較高、在工程方面用做產(chǎn)品結(jié)構(gòu)件、可以承受較高載荷的材料，如PA、POM、NORYL、PC、PBT、PE

4、T等，廣泛應(yīng)用于各種產(chǎn)品外殼。 4. 耐高溫工程塑料：在高溫條件下仍能保持較高的力學(xué)性能，耐高溫和高剛度，如PI、PPO、PPS、PSF、PAS、PAR等，廣泛應(yīng)用于汽車發(fā)動機(jī)部件、油泵和氣泵蓋、電子電器儀表用高溫插座等。,10,塑料合金：利用物理共混或化學(xué)接枝的方法而獲得的高性能、功能化、專用化的一類新材料,如PC/ABS、PC/PBT、PC/PMMA等，廣泛用于汽車、電子、高精密器、辦公設(shè)備包裝材料，建筑材料等領(lǐng)域。 熱塑性彈性體：是物流性能介于塑膠和塑料之間的一類高分子材料，它既具有橡膠的彈性，又具有塑料的易加工性。應(yīng)用領(lǐng)域涉及汽車、電子、電氣、建筑工程及日常生活用品等多方面。 改性塑料

5、：在塑膠原料中添加各種添加劑、填充劑和增強(qiáng)劑，使塑料具有高阻燃性、高沖擊性、高耐溫性、高耐磨性，導(dǎo)電性等性能，從而擴(kuò)大塑料的使用范圍。,11,二、常用塑膠材料性能,12,3.2.3 塑膠材料選擇原則,塑膠件載荷狀況 產(chǎn)品使用環(huán)境 價格 裝配要求 尺寸穩(wěn)定性 外觀 安全規(guī)范,13,3.3 設(shè)計(jì)指南,3.3.1 零件壁厚 3.3.2 避免尖角 3.3.3 脫模斜度 3.3.4 加強(qiáng)肋的設(shè)計(jì) 3.3.5 支柱的設(shè)計(jì) 3.3.6 孔的設(shè)計(jì) 3.3.7 提高塑膠件強(qiáng)度的設(shè)計(jì),14,1) 零件壁厚必須適中 2) 盡量減少零件壁厚 3) 零件壁厚均勻,3.3.1 零件壁厚,15,塑膠件的內(nèi)部和外部需要避免產(chǎn)

6、生尖角。尖角阻礙塑膠熔料的流動，容易產(chǎn)生外觀缺陷；同時在尖角處容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，降低零件強(qiáng)度，使得零件在承受載荷時失效。,3.3.2 避免尖角,16,塑膠材料從溶解狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w狀態(tài)將產(chǎn)生一定量的尺寸收縮，零件因此而圍繞公模的型芯產(chǎn)生收縮而包裹。為了便于塑件從模具中順利脫模，防止脫模時劃傷零件表面，與脫模方向平行的零件表面一般應(yīng)具有合理的脫模斜度。,3.3.3 脫模斜度,17,1) 加強(qiáng)肋的厚度不應(yīng)該超過塑膠件壁厚的50%60%； 2) 加強(qiáng)肋的高度不能超過塑膠件壁厚的3倍； 3) 加強(qiáng)肋根部圓角為塑膠件壁厚的0.250.5倍； 4) 加強(qiáng)肋的脫模斜度一般為0.5 1.5； 5) 加強(qiáng)肋與加強(qiáng)

7、肋之間的間距至少為塑膠件壁厚的2倍； 6) 加強(qiáng)肋設(shè)計(jì)需要遵守均勻壁厚原則； 7) 加強(qiáng)肋頂端增加斜角避免困氣； 8) 加強(qiáng)肋方向與塑膠熔料流向一致。,3.3.4 加強(qiáng)肋的設(shè)計(jì),18,1) 支柱與零件壁的鏈接 2) 單獨(dú)支柱四周添加加強(qiáng)肋 3) 支柱設(shè)計(jì)需要遵守均勻壁厚原則,3.3.5 支柱的設(shè)計(jì),19,1) 孔的深度尺寸推薦 塑膠件的孔、槽以及凹坑是通過模具上的型芯成型的，型芯是模 具上凸起的部分，過高過長的型芯承受著較高的塑膠熔料的沖擊 力，容易引起型芯位置移動造成孔槽尺寸誤差大。 (1)不通孔的直徑小于5mm，孔的深度不應(yīng)該超過孔的直徑的2倍； (2)不通孔的直徑大于5mm，孔的深度不應(yīng)

8、該超過孔的直徑的3倍； (3)通孔的直徑小于5mm，孔的深度不應(yīng)該超過孔的直徑的4倍； (4)通孔的直徑大于5mm，孔的深度不應(yīng)該超過孔的直徑的6倍； 2) 避免不通孔底部太薄 不通孔底部厚度至少應(yīng)當(dāng)大于不通孔直徑的0.2倍 3) 孔與孔之間、孔與零件邊緣之間的距離至少大于孔徑或零件壁厚 的1.5倍，取二者的最大值。,3.3.6 孔的設(shè)計(jì),20,1) 通過添加加強(qiáng)肋而不是增加壁厚來提高零件強(qiáng)度；,3.3.7 提高塑膠件強(qiáng)度的設(shè)計(jì),21,2) 加強(qiáng)肋方向需要考慮載荷方向；,22,3) 多個加強(qiáng)肋常比單個較厚或較高的加強(qiáng)肋好；,23,4) 通過設(shè)計(jì)零件增強(qiáng)剖面形狀提高零件強(qiáng)度；,24,第4章 鈑金

9、件設(shè)計(jì)指南,4.1、鈑金 4.2、設(shè)計(jì)指南 4.3、鈑金常用裝配方式,25,4.1 鈑金,4.1.1 鈑金的概念 4.1.2 沖壓簡介 4.1.3 常用鈑金材料介紹,26,4.1.1 鈑金的概念,鈑金是針對金屬薄板(厚度通常在6mm以下)的一種綜合冷加工 工藝，包括沖裁、折彎、拉深、成型、鍛壓和鉚合等，其顯著的 特征是同一零件厚度一致。,27,4.1.2 沖壓簡介,沖壓是將沖壓模具安裝在壓力機(jī)等設(shè)備上，對板材、帶材、管 材和型材等施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得所需 形狀和尺寸的鈑金件的一種成型加工方法。,28,4.1.3 常用鈑金材料介紹,1) 普通冷軋板：鋼錠經(jīng)過冷軋機(jī)連續(xù)軋制成

10、要求厚度的鋼板卷料。 2) 鍍鋅鋼板：底材為一般的冷軋鋼板，在連續(xù)電鍍生產(chǎn)線經(jīng)過脫脂 酸洗、電鍍及各種后處理制程后，即成為電鍍鋅產(chǎn)品。 3) 熱浸鍍鋅鋼板：將熱軋酸洗或冷軋后的半成品，經(jīng)過清洗、退火， 浸入溫度約為460的熔融鍍鋅槽中，而使鋼片鍍上鋅層，再經(jīng)調(diào) 質(zhì)整平及化學(xué)處理而成。 4) 不銹鋼SUS304：最常用的不銹鋼板。 5) 不銹鋼SUS301：Cr的含量較SUS304低，耐腐蝕較差。,29,4.2 設(shè)計(jì)指南,4.2.1 注意事項(xiàng) 4.2.2 提高鈑金強(qiáng)度的設(shè)計(jì),30,4.2.1 注意事項(xiàng),1.避免鈑金外部、內(nèi)部尖角 1) 安全因素：鈑金外部尖角鋒利，容易造成操作人員或用戶劃 傷手指

11、； 2) 沖壓模具因素：鈑金的尖角對應(yīng)在模具上也是尖角，模具凹 模上的尖角加工困難，同時熱處理時極易開裂，沖裁時尖角 處容易崩刃和過快磨損，造成模具壽命降低。,31,2.避免孔與鈑金折彎邊或成型特 征距離太近鈑金沖裁孔與鈑金折 彎邊或成型特征的距離最小為鈑 金厚度的1.5倍加上折彎半徑或成 型半徑，即E=1.5T+R，否則沖裁 孔極易在折彎或成型時發(fā)生扭曲 變形。,32,3.避免鈑金折彎高度過低而引起的變形扭曲，折彎高度至少為鈑 金厚度的2倍加上折彎鈑金。,33,4.鈑金折彎時需要保證折彎強(qiáng)度。長而窄的折彎強(qiáng)度低，短而寬 的折彎強(qiáng)度高，因此鈑金折彎應(yīng)盡量附著在比較長的邊上。,34,5.止列槽用于鈑金折彎和凸包等成型工序中，其作用是防止鈑金 在成型過程中材