注塑件结构设计要点概要VIP专享VIP免费

注塑件结构设计要点吕文果塑料是四大工程材料(钢铁、木材、水泥和塑料之一,它是以高分子量的合成树脂为主要成份,在一定条件下可塑制成一定形状且在常温下保持形状不变的材料。塑料总体分为热固性和热塑性两种,区分两种塑料的规则一般是在一定温度加热一段时间或加入硬化剂后有无发生化学反应而硬化,发生化学反应而硬化的叫热固性塑料,反之则叫热塑性塑料。它广泛应用于工业、农业、国防等行业。但是塑料与其它材料相比又具有自己的一些特有的性能,这些性能决定它的一些特有的使用场合、加工方法、生产工艺等。一般来说塑料的成型方法有以下几种:注射成型、挤压成型、压铸成型、发泡、吹塑、真空吸塑、中空成型、机加工等。由于塑料的种类及性能、使用场合、成型工艺等条件的影响,对塑料件的结构设计也就自然会产生一些特殊的要求及方法。由于热固性塑料与热塑性塑料最终的形态不同,结构设计过程中的好多要求也就不一样,涉及的范围相当之大。下面我们就针对注射成型的热塑性塑料件的结构设计从胶模斜度、塑件的壁厚、加强筋、支承柱、孔、公差等方面作一些初略的讨论。一、壁厚合理确定塑件的壁厚是非常重要的,其它的形体和尺寸如加强筋和圆角等都是以壁厚为参照的。塑料产品的壁厚主要决定于塑料的使用要求,即产品需要承受的外力、是否作为其他零件的支撑、承接柱位的数量、伸出部份的多少以、选用的塑胶材料、重量、电气性能、尺寸稳定性以及装配等各项要求而定。如果壁厚不均匀,会使塑料熔体的充模速度和冷却收缩不均匀,由此会引起凹陷、真空泡、翘曲、甚至开裂。壁厚均匀是塑料件设计的一大原则。一般的热塑性塑料壁厚设计在1~6mm范围。最常用的为2~3mm。大型件也有超过6mm的。表1是一些热塑性塑料壁厚的推荐值。在取较小壁厚时,要考虑制品在使用和装配时的强度和刚度。从经济角度来看,过厚的产品不但增加物料成本,还延长生产周期。尽量使塑件各处的壁厚均匀,否则会引起收缩不均匀使塑件产生变形和气泡、凹陷的工艺问题。厚胶的地方比旁边薄胶的地方冷却得慢,因而产生缩痕。更甚者导致产生缩水印、热内应力、挠曲部份歪曲、颜色不同或不同透明度。若厚胶的地方渐变成薄胶的是无可避免的话,应尽量设计成渐次的改变,并且在不超过壁厚3:1的比例下,如下图1:图1其实大部份厚胶的设计可使用加强筋来改变总壁厚。除了可节省物料来节省生产成本外,还可以节省冷却时间,冷却时间大概与壁成正比。取缔后的设计更可保留和原来设计相近的刚性、强度及功用,关于加强筋我们会在后面的章节中专门讨论。此外壁厚的设计还要考虑流程,即熔料从浇口起流向型腔各处的距离。一般工艺参数下流程与壁厚有一定的比例关系,壁厚越大流程越长,如果流程与壁厚的比值太大,离浇口远的地方就会出现缺料也就是常说的打不饱。因此必要的情况下还需增加壁厚。表1热塑性塑料制品的最小壁厚及常用壁厚的推荐值塑料材料最小壁厚小型件推荐壁厚中型件推荐壁厚大型件推荐壁厚尼龙0.450.761.52.4~3.2聚乙烯0.61.251.62.4~3.2聚苯乙烯0.751.251.63.2~5.4PMMA0.81.52.24~6.5PVC1.21.61.83.2~5.8PP0.851.541.752.4~3.2PC0.951.82.33~4.5POM0.81.41.63.2~5.4ABS0.812.33.2~6尖锐的角位通常会导致部件有缺陷及应力集中,尖角的位置亦常在电镀过程后引起不希望的物料聚积。集中应力的地方会在受负载或撞击的时候破裂。较大的圆角提供了这种缺点的解决方法,不但减低应力集中的因素,且令流动的塑料流得更畅顺和成品脱模时更容易。下图可供叁考之用。如果内角是圆角,外角是尖角,转角的地方仍比其它地方厚,仍会出现收缩的现象;我们可以使内外都成圆角,来使壁厚均匀,这种情况下外圆角是内圆角加上基本壁厚之和。转角位的设计准则亦适用于悬梁式扣位。因这种扣紧方式是需要将悬梁臂弯曲嵌入,转角位置的设计图说明如果转角弧位R太小时会引致其应力集中系数过大,因此,产品弯曲时容易折断,弧位R太大的话则容易出现收缩纹和空洞。因此,圆弧位和壁厚是有一定的比例。一般介乎0.2至0.6之间,理想数值是在0.5左右。二、脱模方向及拔模斜度每个注塑产品在开始设计时首先要确定其开模方向和分型线,以保证尽可能减少抽芯机构和消除分型线对外观的影...