產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則--壁厚篇

1、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則-壁厚篇基本設(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

2、。對(duì)一般熱塑性塑料來(lái)說(shuō)，當(dāng)收縮率”Shrinkage Factor低於0.01mm/mm時(shí)，產(chǎn)品可容許厚度的改變達(dá) ；但當(dāng)收縮率高於0.01mm/mm時(shí)，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)0.25mm。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

3、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，

4、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0.2至0.6之間，理想數(shù)值是在0.5左右。壁厚限制不同的塑膠物料有不同的流動(dòng)性。膠

5、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。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，一般用於注塑成型的會(huì)在1.5 mm (0.06 in) 至4.5 mm (0.

6、18 in)。 壁厚比這范圍小的用於塑料流程短和細(xì)小部件。典型的壁厚約在2.5mm (0.1 in)左右。一般來(lái)說(shuō)，部件愈大壁厚愈厚，這可增強(qiáng)部件強(qiáng)度和塑料充填。壁厚在3.8mm (0.15 in) 至6.4mm (0.25 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(lái)決定。PC的建議最大壁厚為9.5mm (0.375 in)。若要效果好，則壁厚應(yīng)不過(guò)3.1mm (0.125 in)。在一些需要將壁厚增加

7、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。PC大部份應(yīng)用的最小壁厚在0.75 mm(0.03 in)左右，再薄一些的地方是要取決於部件的幾何和大小。短的塑料流程是可以達(dá)到0.3 mm (0.012 in) 壁厚。壁厚由厚的過(guò)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(wèn)題。LCPa) 壁厚由於液晶共聚物在高剪切情況下有高流動(dòng)性，所以壁厚會(huì)比其它的塑料薄。最薄可達(dá)0.4mm，一般厚度在1.5mm左右。PSa) 壁厚一般的設(shè)計(jì)膠料的厚度應(yīng)不超過(guò)4mm ，太厚的話會(huì)導(dǎo)致延長(zhǎng)

8、了生產(chǎn)周期。因需要更長(zhǎng)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(guò)渡區(qū)內(nèi)的應(yīng)力集中除去。 如收縮率在0.01以下則壁厚的轉(zhuǎn)變可有 的變化。若收縮率在0.01以上則應(yīng)只有 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(huì)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)應(yīng)采用結(jié)構(gòu)所需要的最小厚度。這種厚度可使材料得到最經(jīng)濟(jì)的使用。壁厚盡量能一致以消除成型後變型。若壁厚由厚過(guò)渡至薄膠料則需要采用漸次變薄的方式。b) 圓角建議圓角R值最少

9、0.5mm (0.02 in)，此一圓角一般佳可接受，在有可能的范圍，盡量使用較大的R值。因應(yīng)力集中因素?cái)?shù)值因?yàn)镽/T之比例由0.1增至0.6而減少了50% ，即由3減至1.5 。而最佳的圓角是為R/T在0.6之間。PSUa) 壁厚常用於大型和長(zhǎng)流距的壁厚最小要在2.3mm (0.09in)。細(xì)小的部件可以最小要有0.8 mm (0.03in) 而流距應(yīng)不可超過(guò)76.2 mm (3 in)PBTa) 壁厚壁厚是產(chǎn)品成本的一個(gè)因素。薄的壁厚要視乎每種塑料特性而定。設(shè)計(jì)之前宜先了解所使用塑料的流動(dòng)長(zhǎng)度限制來(lái)決定壁厚。負(fù)載要求時(shí)常是決定壁厚的，而其它的如內(nèi)應(yīng)力，部件幾何形狀，不均一化和外形等。典型的

10、壁厚介乎在0.76mm至3.2mm (0.03至0.125in)。 壁厚要求均一，若有厚薄膠料的地方，以比例3:1的錐巴漸次由厚的地方過(guò)渡至薄的地方。b) 圓角轉(zhuǎn)角出現(xiàn)尖角所導(dǎo)致部件的破壞最常見(jiàn)的現(xiàn)象，增加圓角是加強(qiáng)塑膠部件結(jié)構(gòu)的方法之一。若將應(yīng)力減少5% (由3減至1.5) 則圓角與壁厚的比例由0.1增加至0.6。而0.6是建議的最理想表現(xiàn)。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則-出模角篇基本設(shè)計(jì)守則塑膠產(chǎn)品在設(shè)計(jì)上通常會(huì)為了能夠輕易的使產(chǎn)品由模具脫離出來(lái)而需要在邊緣的內(nèi)側(cè)和外側(cè)各設(shè)有一個(gè)傾斜角”出模角。若然產(chǎn)品附有垂直外壁并且與開(kāi)模方向相同的話，則模具在塑料成型後需要很大的開(kāi)模力才能打開(kāi)，而且，在模具開(kāi)啟後，產(chǎn)

11、品脫離模具的過(guò)程亦相信十分困難。要是該產(chǎn)品在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過(guò)程上已預(yù)留出模角及所有接觸產(chǎn)品的模具零件在加工過(guò)程當(dāng)中經(jīng)過(guò)高度拋光的話，脫模就變成輕而易舉的事情。因此，出模角的考慮在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過(guò)程是不可或缺的因注塑件冷卻收縮後多附在凸模上，為了使產(chǎn)品壁厚平均及防止產(chǎn)品在開(kāi)模後附在較熱的凹模上，出模角對(duì)應(yīng)於凹模及凸模是應(yīng)該相等的。不過(guò)，在特殊情況下若然要求產(chǎn)品於開(kāi)模後附在凹模的話，可將相接凹模部份的出模角盡量減少，或刻意在凹模加上適量的倒扣位。出模角的大小是沒(méi)有一定的準(zhǔn)則，多數(shù)是憑經(jīng)驗(yàn)和依照產(chǎn)品的深度來(lái)決定。此外，成型的方式，壁厚和塑料的選擇也在考慮之列。一般來(lái)說(shuō)，高度拋光的外壁可使用1/8度或1/4度

12、的出模角。深入或附有織紋的產(chǎn)品要求出模角作相應(yīng)的增加，習(xí)慣上每0.025mm深的織紋，便需要額外1度的出模角。出模角度與單邊間隙和邊位深度之關(guān)系表，列出出模角度與單邊間隙的關(guān)系，可作為叁考之用。此外，當(dāng)產(chǎn)品需要長(zhǎng)而深的肋骨及較小的出模角時(shí)，頂針的設(shè)計(jì)須有特別的處理，見(jiàn)對(duì)深而長(zhǎng)加強(qiáng)筋的頂針設(shè)計(jì)圖。出模角度與單邊間隙和邊位深度之關(guān)系表不同材料的設(shè)計(jì)要點(diǎn)ABS 一般應(yīng)用邊0.5至1就足夠。有時(shí)因?yàn)閽伖饧y路與出模方向相同，出模角可接近至零。有紋路的側(cè)面需每深0.025mm（0.001 in）增加1出模角。正確的出模角可向蝕紋供應(yīng)商取得。LCP 因?yàn)橐壕Ч簿畚镉懈叩哪?shù)和低的延展性，倒扣的設(shè)計(jì)應(yīng)要避免。

13、在所有的肋骨、壁邊、支柱等凸出膠位以上的地方均要有最小0.2-0.5的出模角。若壁邊比較深或沒(méi)有磨光表面和有蝕紋等則有需要加額外的0.5-1.5以上。PBT 若部件表面光潔度好，需要1/2最小的脫模角。經(jīng)蝕紋處理過(guò)的表面，每增加0.03mm（0.001 in）深度就需要加大1脫模角。PC 脫模角是在部件的任何一邊或凸起的地方要有的，包括上模和下模的地方。一般光華的表面1.5至2已很足夠，然而有蝕紋的表面是要求額外的脫模角，以每深0.25mm（0.001 in）增加1脫模角。PET 塑膠成品的肋骨，支柱邊壁、流道壁等，如其脫模角能夠達(dá)到0.5就已經(jīng)足夠。PS 0.5的脫模角是極細(xì)的，1的脫模角是

14、標(biāo)準(zhǔn)方法，太小的脫模角會(huì)使部件難于脫離模腔。無(wú)論如何，任何的脫模角總比無(wú)角度為佳。若部件有蝕紋的話，如皮革紋的深度，每深0.025mm就多加1脫模角。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則-洞孔 (Hole)在塑膠件上開(kāi)孔使其和其它部件相接合或增加產(chǎn)品功能上的組合是常用的手法，洞孔的大小及位置應(yīng)盡量不會(huì)對(duì)產(chǎn)品的強(qiáng)度構(gòu)成影響或增加生產(chǎn)的復(fù)雜性，以下是在設(shè)計(jì)洞孔時(shí)須要考慮的幾個(gè)因素。 相連洞孔的距離或洞孔與相鄰產(chǎn)品直邊之間的距離不可少於洞孔的直徑，如孔離邊位或內(nèi)壁邊之要點(diǎn)圖。與此同時(shí)，洞孔的壁厚理應(yīng)盡量大，否則穿孔位置容易產(chǎn)生斷裂的情況。要是洞孔內(nèi)附有螺紋，設(shè)計(jì)上的要求即變得復(fù)雜，因?yàn)槁菁y的位置容易形成應(yīng)力集中的地方。

15、從經(jīng)驗(yàn)所得，要使螺孔邊緣的應(yīng)力集中系數(shù)減低至一安全的水平，螺孔邊緣與產(chǎn)品邊緣的距離必須大於螺孔直徑的三倍?？纂x邊位或內(nèi)壁邊之要點(diǎn)穿孔 從裝配的角度來(lái)看，穿孔的應(yīng)用遠(yuǎn)較盲孔為多，而且較盲孔容易生產(chǎn)。從模具設(shè)計(jì)的角度來(lái)看，穿孔的設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)上亦較為優(yōu)勝，因?yàn)橛脕?lái)穿孔成型的邊釘?shù)膬啥司墒艿街?。穿孔的做法可以是靠單一邊釘兩端同時(shí)固定在模具上、或兩枝邊釘相接而各有一端固定在模具上。一般來(lái)說(shuō)，第一種方法被認(rèn)為是較好的；應(yīng)用第二種方法時(shí)，兩條邊釘?shù)闹睆綉?yīng)稍有不同以避免因?yàn)閮蓷l邊釘軸心稍有偏差而引致產(chǎn)品出現(xiàn)倒扣的情況，而且相接的兩個(gè)端面必須磨平。盲孔 盲孔是靠模具上的哥針形成，而哥針的設(shè)計(jì)只能單邊支撐在模具

16、上，因此很容易被溶融的塑料使其彎曲變形，形成盲孔出現(xiàn)橢圓的形狀，所以哥針的長(zhǎng)度不能過(guò)長(zhǎng)。一般來(lái)說(shuō)，盲孔的深度只限於直徑的兩倍。要是盲孔的直徑只有或於1.5mm，盲孔的深度更不應(yīng)大於直徑的尺寸。盲孔的設(shè)計(jì)要點(diǎn)鉆孔 大部份情況下，額外的鉆孔工序應(yīng)盡量被免，應(yīng)盡量考慮設(shè)計(jì)孔穴可單從模具一次成型，減低生產(chǎn)成本。但當(dāng)需要成型的孔穴是長(zhǎng)而窄時(shí)”即孔穴的長(zhǎng)度比深度為大，因更換折斷或彎曲的哥針構(gòu)成的額外成本可能較輔助的後鉆孔工序?yàn)楦撸藭r(shí)，應(yīng)考慮加上後鉆孔工序。鉆孔工序應(yīng)配合使用鉆孔夾具加快生產(chǎn)及提高品質(zhì)，亦可減少因斷鉆咀或經(jīng)常番磨鉆咀的額外成本及時(shí)間；另一做法是在塑膠成品上加上細(xì)而淺的定位孔以代替使用鉆孔夾

17、具。側(cè)孔 側(cè)孔往往增加模具設(shè)計(jì)上的困難，特別是當(dāng)側(cè)孔的方向與開(kāi)模的方向成一直角時(shí)，因?yàn)閭?cè)孔容易形成塑膠產(chǎn)品上的倒扣部份。一般的方法是使用角針”Angle Pin及活動(dòng)側(cè)?！盨plit Mould，或使用油壓抽哥。留意哥針在膠料填充時(shí)會(huì)否受壓變形或折斷，此情況常見(jiàn)於長(zhǎng)而直徑小的哥針上。因模具的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，模具的制造成本比教高，此外，生產(chǎn)時(shí)間亦因模具必須抽走哥針才可脫模而相應(yīng)增加。其他設(shè)計(jì)考慮 有關(guān)孔穴在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上的考慮，尚有下列各點(diǎn)： 1. 多級(jí)”多個(gè)不同直徑但相連的孔的孔可容許的深度比單一直徑的孔長(zhǎng)；此外，將模具件部份孔位偷空，亦可將孔的深度縮短，下圖說(shuō)明這兩種方法的應(yīng)用。多級(jí)孔或?qū)⒋┛淄悼?/p>

18、的應(yīng)用方法 2. 側(cè)孔若使用角針、活動(dòng)側(cè)?；蛴蛪撼楦绫貢?huì)使模具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜及增加成本，此問(wèn)題可從增加側(cè)孔壁位的角度，或以兩級(jí)的孔取代原來(lái)的側(cè)孔得以消除側(cè)孔引致的倒扣，消除側(cè)孔倒扣的方法圖說(shuō)明這兩種方法的應(yīng)用。消除側(cè)孔倒扣的方法 3. 洞孔的邊緣應(yīng)預(yù)留最少0.4mm的直身位，設(shè)計(jì)一個(gè)完整的倒角或圓角於孔邊在經(jīng)濟(jì)上或?qū)嵺`上都是不設(shè)實(shí)際的，可叁考洞孔邊緣的設(shè)計(jì)圖。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則-公差 ( Tolerance )基本設(shè)計(jì)守則大部份的塑膠產(chǎn)品可以達(dá)到高精密配合的尺寸公差，而一些收縮率高及一些軟性材料則比較難於控制。因此在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程時(shí)是要考慮到產(chǎn)品的使用環(huán)境，塑膠材料，產(chǎn)品形狀等來(lái)設(shè)定公差的嚴(yán)緊度。除著

19、顧客的要求愈來(lái)愈高，以往的可以配合起來(lái)的觀念慢慢的要修正過(guò)來(lái)。配合、精密和美觀是要同時(shí)的能在產(chǎn)品上發(fā)揮出來(lái)。公差的精密度高，產(chǎn)品質(zhì)素相對(duì)提高，但隨之而來(lái)的是增加了成本和因達(dá)到要求而花更多的時(shí)間。故此公差的設(shè)定可以跟隨不同塑料來(lái)作一標(biāo)準(zhǔn)，以下是幾種由塑料供應(yīng)商提供的塑料公差設(shè)計(jì)要點(diǎn)。而設(shè)計(jì)的容許公差范圍是可在美國(guó)SPI規(guī)格內(nèi)找得到。不同材料的設(shè)計(jì)要點(diǎn)LCP液晶共聚物成品容許公差隨著設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度和壁厚而定。薄壁的部份經(jīng)?？梢栽谝壕Ч簿畚锏漠a(chǎn)品上可找得到。而且液晶共聚物容許公差可是極小容許公差的50%。LCP液晶高分子設(shè)計(jì)容許公差的指南PET寶特龍 (PET) 的設(shè)計(jì)公差準(zhǔn)則POM精密公差的標(biāo)準(zhǔn)叁

20、考表產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則-加強(qiáng)筋篇基本設(shè)計(jì)守則加強(qiáng)筋在塑膠部件上是不可或缺的功能部份。加強(qiáng)筋有效地如工字鐵般增加產(chǎn)品的剛性和強(qiáng)度而無(wú)需大幅增加產(chǎn)品切面面積，但沒(méi)有如工字鐵般出現(xiàn)倒扣難於成型的形狀問(wèn)題，對(duì)一些經(jīng)常受到壓力、扭力、彎曲的塑膠產(chǎn)品尤其適用。此外，加強(qiáng)筋更可充當(dāng)內(nèi)部流道，有助模腔充填，對(duì)幫助塑料流入部件的支節(jié)部份很大的作用。加強(qiáng)筋一般被放在塑膠產(chǎn)品的非接觸面，其伸展方向應(yīng)跟隨產(chǎn)品最大應(yīng)力和最大偏移量的方向，選擇加強(qiáng)筋的位置亦受制於一些生產(chǎn)上的考慮，如模腔充填、縮水及脫模等。加強(qiáng)筋的長(zhǎng)度可與產(chǎn)品的長(zhǎng)度一致，兩端相接產(chǎn)品的外壁，或只占據(jù)產(chǎn)品部份的長(zhǎng)度，用以局部增加產(chǎn)品某部份的剛性。要是加強(qiáng)筋沒(méi)

21、有接上產(chǎn)品外壁的話，末端部份亦不應(yīng)突然終止，應(yīng)該漸次地將高度減低，直至完結(jié)，從而減少出現(xiàn)困氣、填充不滿及燒焦痕等問(wèn)題，這些問(wèn)題經(jīng)常發(fā)生在排氣不足或封閉的位置上。加強(qiáng)筋一般的設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋最簡(jiǎn)單的形狀是一條長(zhǎng)方形的柱體附在產(chǎn)品的表面上，不過(guò)為了滿足一些生產(chǎn)上或結(jié)構(gòu)上的考慮，加強(qiáng)筋的形狀及尺寸須要改變成如以下的圖一般。長(zhǎng)方形的加強(qiáng)筋必須改變形狀使生產(chǎn)更容易加強(qiáng)筋的兩邊必須加上出模角以減低脫模頂出時(shí)的摩擦力，底部相接產(chǎn)品的位置必須加上圓角以消除應(yīng)力集過(guò)份中的現(xiàn)象，圓角的設(shè)計(jì)亦給與流道漸變的形狀使模腔充填更為流暢。此外，底部的寬度須較相連外壁的厚度為小，產(chǎn)品厚度與加強(qiáng)筋尺寸的關(guān)系圖a說(shuō)明這個(gè)要求。圖中加強(qiáng)

22、筋尺寸的設(shè)計(jì)雖然已按合理的比例，但當(dāng)從加強(qiáng)筋底部與外壁相連的位置作一圓圈R1時(shí)，圖中可見(jiàn)此部份相對(duì)外壁的厚度增加大約50%，因此，此部份出現(xiàn)縮水紋的機(jī)會(huì)相當(dāng)大。如果將加強(qiáng)筋底部的寬度相對(duì)產(chǎn)品厚度減少一半(產(chǎn)品厚度與加強(qiáng)筋尺寸的關(guān)系圖b)，相對(duì)位置厚度的增幅即減至大約20%，縮水紋出現(xiàn)的機(jī)會(huì)亦大為減少。由此引伸出使用兩條或多條矮的加強(qiáng)筋比使用單一條高的加強(qiáng)筋較為優(yōu)勝，但當(dāng)使用多條加強(qiáng)筋時(shí)，加強(qiáng)筋之間的距離必須較相接外壁的厚度大。加強(qiáng)筋的形狀一般是細(xì)而長(zhǎng)，加強(qiáng)筋一般的設(shè)計(jì)圖說(shuō)明設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋的基本原則。留意過(guò)厚的加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)容易產(chǎn)生縮水紋、空穴、變形撓曲及夾水紋等問(wèn)題，亦會(huì)加長(zhǎng)生產(chǎn)周期，增加生產(chǎn)成本。產(chǎn)

23、品厚度與加強(qiáng)筋尺寸的關(guān)系除了以上的要求，加強(qiáng)筋的設(shè)計(jì)亦與使用的塑膠材料有關(guān)。從生產(chǎn)的角度看，材料的物理特性如熔膠的黏度和縮水率對(duì)加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)的影響非常大。此外，塑料的蠕動(dòng)(creep)特性從結(jié)構(gòu)方面來(lái)看亦是一個(gè)重要的考慮因數(shù)。例如，從生產(chǎn)的角度看，加強(qiáng)筋的高度是受制於熔膠的流動(dòng)及脫模頂出的特性(縮水率、摩擦系數(shù)及穩(wěn)定性)，較深的加強(qiáng)筋要求膠料有較低的熔膠黏度、較低的摩擦系數(shù)、較高的縮水率。另外，增加長(zhǎng)的加強(qiáng)筋的出模角一般有助產(chǎn)品頂出，不過(guò)，當(dāng)出模角不斷增加而底部的闊度維持不變時(shí)，產(chǎn)品的剛性、強(qiáng)度，與及可頂出的面積即隨著減少。頂出面積減少的問(wèn)題可從在產(chǎn)品加強(qiáng)筋部份加上數(shù)個(gè)頂出凸塊或使用較貴的扁頂針

24、得以解決，同時(shí)在頂出的方向打磨光潔亦有助產(chǎn)品容易頂出。從結(jié)構(gòu)方面考慮，較深的加強(qiáng)筋可增加產(chǎn)品的剛性及強(qiáng)度而無(wú)須大幅增加重量，但與此同時(shí)，產(chǎn)品的最高和最低點(diǎn)的屈曲應(yīng)力(bending stress)隨著增加，產(chǎn)品設(shè)計(jì)員須計(jì)算并肯定此部份的屈曲應(yīng)力不會(huì)超出可接受的范圍。從生產(chǎn)的角度考慮，使用大量短而窄的加強(qiáng)筋比較使用數(shù)個(gè)深而闊的加強(qiáng)筋優(yōu)勝。模具生產(chǎn)時(shí)(尤其是首辦模具)：加強(qiáng)筋的闊度(也有可能深度)和數(shù)量應(yīng)盡量留有馀額，當(dāng)試模時(shí)發(fā)覺(jué)產(chǎn)品的剛性及強(qiáng)度有所不足時(shí)可適當(dāng)?shù)卦黾?，因?yàn)樵谀＞呱先コ摿媳仁褂脽富蚣由喜迦爰仍黾愉摿系姆椒▉?lái)得簡(jiǎn)單及便宜。加強(qiáng)筋增強(qiáng)塑膠件強(qiáng)度的方法以下是加強(qiáng)筋被置於塑膠部件邊緣

25、的地方可以幫助塑料流入邊緣的空間。置於塑膠部件邊緣地方的加強(qiáng)筋不同材料的設(shè)計(jì)要點(diǎn)ABS減少在主要的部件表面上出現(xiàn)縮水情形，肋骨的厚度應(yīng)不可是相交的膠料厚度的50%以上，在一些非決定性的表面肋骨厚度可最多到70% 。在薄膠料結(jié)構(gòu)性發(fā)泡塑膠部件，肋骨可達(dá)相交面料厚的80%。 厚膠料肋骨可達(dá)100%。肋骨的高度不應(yīng)高於膠料厚的三倍。當(dāng)超過(guò)兩條肋骨的時(shí)侯，肋骨之間的距離應(yīng)不小於膠料厚度的兩倍。肋骨的出模角應(yīng)介乎單邊至以便於脫模容易。ABS加強(qiáng)筋的設(shè)計(jì)要點(diǎn)PA單獨(dú)的肋骨高度不應(yīng)是肋骨底部厚度的三倍或以上。在任何一條肋骨的後面，都應(yīng)該設(shè)置一些小肋骨或凹槽，因肋骨在冷卻時(shí)會(huì)在背面造成凹痕，用那些肋骨和凹槽可

26、以作裝飾用途而消除縮水的缺陷。PBT厚的肋骨盡量避免以免產(chǎn)生氣泡，縮水紋和應(yīng)力集中。方式的考慮是會(huì)限制了肋骨尺寸。在壁厚於3.2mm (1/8 in) 以下肋骨厚度不應(yīng)超過(guò)壁厚的60%。在壁厚超過(guò)3.2mm的肋骨不應(yīng)超過(guò)40%。肋骨高度應(yīng)不超過(guò)骨厚的3倍。肋骨與膠壁兩邊的地方以一個(gè)0.5mm(0.02 in) 的R來(lái)相連接，使塑料流動(dòng)暢順和減低內(nèi)應(yīng)力。PC一般的肋骨厚度是取決於塑料流程和壁厚。若很多肋骨應(yīng)用於補(bǔ)強(qiáng)作用，薄的肋骨是比厚的要好。PC肋骨的設(shè)計(jì)可叁考下圖PS的肋骨設(shè)計(jì)要點(diǎn)。PS肋骨的厚度不應(yīng)超過(guò)其相接壁厚的50%。經(jīng)驗(yàn)告訴我們違反以上的指引在表面上會(huì)出現(xiàn)光澤不一現(xiàn)象。PS置於中位的肋

27、骨設(shè)計(jì)要點(diǎn)PS置於邊位的肋骨設(shè)計(jì)要點(diǎn)PSU肋骨是可以增強(qiáng)了產(chǎn)品的撞擊強(qiáng)度和利用最經(jīng)濟(jì)的成本達(dá)致有效的結(jié)果。不良的設(shè)計(jì)是會(huì)使表面有收縮痕和非期望的撞擊強(qiáng)度。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則-扣位 ( Snap Joints )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?？畚坏脑O(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

28、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。永久式及可拆卸式扣位的原理若以扣位的形狀來(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)

29、可參閱下圖。球型扣（可拆卸式）扣位的設(shè)計(jì)一般是離不開(kāi)懸梁式的方法，懸梁式的延伸就是環(huán)型扣或球型扣。所謂懸梁式，其實(shí)是利用塑膠本身的撓曲變形的特性，經(jīng)過(guò)彈性回復(fù)返回原來(lái)的形狀?？畚坏脑O(shè)計(jì)是需要計(jì)算出來(lái)，如裝配時(shí)之受力，和裝配後應(yīng)力集中的漸變行為，是要從塑料特性中考慮。常用的懸梁扣位是恒等切面的，若要懸梁變形大些可采用漸變切面，單邊厚度可漸減至原來(lái)的一半。其變形量可比恒等切面的多百分之六十以上。不同切面形式的懸梁扣位及其變形量之比較扣位裝置的弱點(diǎn)是扣位的兩個(gè)組合部份：勾形伸出部份及凸緣部份經(jīng)多次重覆使用後容易產(chǎn)生變形，甚至出現(xiàn)斷裂的現(xiàn)象，斷裂後的扣位很難修補(bǔ)，這情況較常出現(xiàn)於脆性或摻入纖維的塑膠材

30、料上。因?yàn)榭畚慌c產(chǎn)品同時(shí)成型，所以扣位的損壞亦即產(chǎn)品的損壞。補(bǔ)救的辦法是將扣位裝置設(shè)計(jì)成多個(gè)扣位同時(shí)共用，使整體的裝置不會(huì)因?yàn)閭€(gè)別扣位的損壞而不能運(yùn)作，從而增加其使用壽命。扣位裝置的另一弱點(diǎn)是扣位相關(guān)尺寸的公差要求十分嚴(yán)謹(jǐn)，倒扣位置過(guò)多容易形成扣位損壞；相反，倒扣位置過(guò)少則裝配位置難於控制或組合部份出現(xiàn)過(guò)松的現(xiàn)象。不同材料的設(shè)計(jì)要點(diǎn)PA免時(shí)，特別的造模零件是可以達(dá)致以上效果。另一種可得到倒扣效果的設(shè)計(jì)是考慮塑膠物料的特性。利用塑膠柔軟的變型，將倒扣的地方強(qiáng)頂出模具，但通常要注意不會(huì)把倒扣的地方括傷。以下是扣位的計(jì)算方式。尼龍的百份比在5% 左右。脫模角大一點(diǎn)和倒扣的地方離底部高時(shí)是可有10%。

31、PBT扣位有分內(nèi)扣和外扣，外扣的可利用分模面做成，內(nèi)扣的可用變形方式或?qū)ε龇绞匠瞿?。?nèi)扣的可利用算式計(jì)算扣位百份率，一般在6%左右，玻璃充填的約在1%左右。PBT外扣位設(shè)計(jì)方式PBT用對(duì)碰方式的內(nèi)扣方式 PBT內(nèi)扣位設(shè)計(jì)的算法POM扣位必須為弧形或轉(zhuǎn)角弧度要大，方便塑膠成品容易滑過(guò)模具表面。并且減少脫落時(shí)應(yīng)力集中的現(xiàn)象。內(nèi)置扣位通常比外置扣位難脫模，因塑膠收縮時(shí)將模蕊抓緊，外置式的就剛好相反而易於脫模。較高的模具溫度使成品較熱，易於彎曲變形而易於頂出模具，POM的扣位百份率可以比較大，可有5%。POM扣位的計(jì)算方式PS基本上扣位的設(shè)計(jì)是不鼓勵(lì)，但由於設(shè)計(jì)上的需要，則模具上使用凸輪、模蕊推出或其

32、它裝置以達(dá)成設(shè)計(jì)要求。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則-入件 ( Moulded-in Inserts )基本設(shè)計(jì)守則 塑膠內(nèi)的入件通常作為緊固件或支撐部份。此外，當(dāng)產(chǎn)品在設(shè)計(jì)上考慮便於返修、易於更換或重復(fù)使用等要求時(shí)，入件是常用的一種裝配方式。但無(wú)論是作為功能或裝飾用途，入件的使用應(yīng)盡量減少，因使用入件需要額外的工序配合，增加生產(chǎn)成本。入件通常是金屬材料，其中以銅為主。入件的設(shè)計(jì)必須使其穩(wěn)固地嵌入塑膠內(nèi)，避免旋轉(zhuǎn)或拉出。入件的設(shè)計(jì)亦不應(yīng)附有尖角或封利的邊緣，因?yàn)榧饨腔蚍饫倪吘壥顾苣z件出現(xiàn)應(yīng)力集中的情況。入件的成型方式分為同步成型嵌入和成型後嵌入兩種 :(1) 同步成型嵌入同步成型嵌入是在部件成型前將入件放

33、入模具之中，在合模成型時(shí)塑料會(huì)將入件包圍起來(lái)同時(shí)成型。若要使塑料把入件包合得好，必先預(yù)熱後才放入模具。這樣可減低塑料的內(nèi)應(yīng)力和收縮現(xiàn)象。(2) 成型後嵌入成型後嵌入是將入件用不同方式打入成型部件之中。所采用的方法有熱式和冷式，唯原理都是利用塑膠的熱可塑特性。熱式是將 入件預(yù)先在嵌前加熱至該塑膠部件融化的溫度，然後迅速的將入件壓入部件上特別預(yù)留的孔中冷卻後成型。冷式一般是使用超聲波焊接方法把入件壓入。用超聲波的方法所得到的結(jié)果比較一致和美觀，而預(yù)熱壓入在工藝上要控制得好才有好的效果。否則出現(xiàn)入件歪斜、位置不正、塑料包含不均勻等現(xiàn)象形成壞品。正常情形下 入件是在塑膠成品平面對(duì)齊或有些微的在平面之上

34、以減少塑膠內(nèi)的應(yīng)力。不同直徑的入件塑膠所須之最小壁厚mm(inch)表不同材料的設(shè)計(jì)要點(diǎn)POMPOM成型時(shí)，因塑料和鑲?cè)爰湛s比率不而有應(yīng)力產(chǎn)生。漸漸在鑲?cè)爰牡胤桨l(fā)生了龜裂現(xiàn)象而成品破裂，以下方法可改善成品破裂現(xiàn)象。用溫度達(dá)90左右的鑲?cè)爰庞谀Ｇ粌?nèi)成型。模具內(nèi)溫度打90左右。鑲?cè)爰獫崈艏氨苊庥屑饨腔蚶叀?PBT 鑲?cè)爰ǔＪ怯靡匝b配方便或維修容易為目的的，但亦有的是特殊用途如金屬扣等。為了使鑲?cè)爰谒苣z成品內(nèi)減低應(yīng)力和因不同物料的熱膨脹系數(shù)所影響，鑲?cè)爰M量不要有尖角，防止拔出和轉(zhuǎn)動(dòng)的凹槽要使用簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，壓花的花紋面積不要太大，壓花的邊要和鑲件邊位遠(yuǎn)離，花紋的地方要放于穩(wěn)藏處。鑲?cè)爰砻娌荒苡腥魏尾幌嗳莸幕瘜W(xué)藥品如潤(rùn)滑油等。在放入模具生產(chǎn)是使用80至110的模溫來(lái)減低成型后的內(nèi)應(yīng)力。PBT 入件壓花的設(shè)計(jì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則-支柱 ( Boss )基本設(shè)計(jì)守則支柱突出膠料壁厚是用以裝配產(chǎn)品、隔