塑胶产品结构设计规范doc.docx
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塑胶产品结构设计规范doc
8.
文件类型（4）
1.品质体系类文件
2.环境和职业安全体系类文件
3.社会责任体系类文件
4.其他管理类文件
文件编号
版本编号
1
生效日期
2010-11-04
制订申请部门
会签
批准
产品中心
运管计划处
品质管理部
销售中心
工程部
制造中心
资材中心
产品
二部
产品二部塑胶产品结构设计规范
（盖受控印章处）
文件履历
变更序号
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变更页次
生效日期
版本
修订人
1
新建
ALL
2010-11-04
1
黎麟锋
1.目的
本规范用于指导结构工程师根据产品的功能、环境条件和载荷条件及用户的特殊要求进行结构设计，以保证设计出的产品具有合理的工艺性、良好稳定的品质以及相对低成本。
2.适用范围
本规范适用于所有产品二部塑胶产品的结构设计。
3.定义
热塑性塑料－指具有加热软化、冷却硬化特性的塑料。
热固性塑料－热固性塑料是指在受热或其他条件下能固化或具有不溶（熔）特性的塑料。
ABS－丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种单体的接枝共聚合物，英文名CrylonitrileButadieneStyrene的简称。
PC－聚碳酸脂，英文名Polycarbonate的简称。
PMMA－聚甲基丙烯酸甲酯缩写代号，俗称有机玻璃。
PA－聚酰胺，英文名polyamide的简称，俗称尼龙。
PPO－聚苯醚，英文名Phenyleneoxide的简称。
PS－聚苯乙烯，英文名Polystyrene的简称。
AS-苯乙烯-丙烯腈共聚物，英文名Acrylonitrile-styrenecopolymer的简称。
POM-聚甲醛，英文名Polyoxymethylene的简称。
4.职责
结构工程师负责按照塑胶产品结构设计规范要求进行设计。
5.流程图
N/A
6.详细说明
6.1塑胶产品结构设计的技术要求
6.1.1材料的选择
1、胶料的选择以产品功率、耐温等级和防火等级来区分，以下为常用胶料的选择：
产品功率P
耐温等级
防火等级
胶料选择
P<10W
80°
94V-0
ABS或PPO等
10W≤P<24W
95°
94V-0
PC+ABS
P≥24W
125°
94V-0
PC
2、所选择的胶料应通过阻燃测试、球压测试和灼热丝燃烧测试和跌落测试：
表6.1.1-1阻燃等级评定
V-0
V-1
V-2
每个独立的样品余焰时间,t1或t2
≦10S
≦30S
≦30S
对任意处理组五个样品的总余焰时间，t1+t2
≦50S
≦250S
≦250S
在第二次火焰施加后，每个独立样品燃烧持续时间和灼热燃烧时间，t2+t3
≦30S
≦60S
≦60S
是否允许样品燃尽
否
否
否
是否允许燃烧颗粒或滴落物引燃脱脂棉
否
否
是
表6.1.1-2球压温度评定
塑胶材料
PC+ABS、PPO
PC
包胶PIN脚的包胶部分
恒温箱测试温度
95°
125°
125°
表6.1.1-3灼热丝燃烧评定
要求
3PCS，样条750±10℃（外壳厚度>0.2mm，650±10℃）
判定标准
30S内无可见火焰，实验样品落下的燃烧或灼热颗粒，应做到绢纸不得起火，松木板不得烧焦
表6.1.1-4胶壳跌落评定
要求
3PCS，2面/次，1M，水泥地面
判定标准
跌落后，外壳无破裂，高压测试能通过，电性正常
6.1.2壁厚选择
塑件的壁厚要根据产品的具体要求、所选材料的性能、塑件外形的复杂程度及大小等因素确定，应尽量做到各部分壁厚均匀。
另外，需注意最小壁厚设计必须满足安规要求，具体可参考材料UL黄卡。
壁厚的选择应遵循以下原则：
1、平面准则
在大部份热融过程操作，包括挤压和固化成型，均一的壁厚是非常的重要的。
厚胶的地方比旁边薄胶的地方冷却得比较慢，并且在相接的地方表面在浇口凝固后出现收缩痕。
更甚者引致产生缩水印、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。
下图可供叁考:
2、转角准则
壁厚均一的要诀在转角的地方也同样需要，以免冷却时间不一致。
冷却时间长的地方就会有收缩现象，因而发生部件变形和挠曲。
此外，尖锐的圆角位通常会导致部件有缺陷及应力集中，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。
下图可供参考之用:
根据产品要求，塑件材料主体壁厚不少于1.6mm。
下表为常用材料壁厚选择供参考：
表6.1.2-1常用塑胶材料的壁厚选择
塑胶种类
最小壁厚
小型件壁厚
中型件壁厚
大型件壁厚
ABS
0.75
1.25
1.6
3.2～5.4
防火ABS
0.75
1.25
1.6
3.2～5.4
PA66+玻纤
0.45
0.75
1.6
2.4～3.2
PMMA
0.8
1.5
2.2
4～6.5
透明PC
0.95
1.8
2.3
3～4.5
表6.1.2-2胶壳上下盖标准化参数
功率
桌面式
插墙式
P<10W
上2.0，下1.8；上盖侧壁2.1
上1.8，下2.0；下盖侧壁2.1
10W≤P<36W
上2.0，下1.9；上盖侧壁2.3
上2.0，下1.9；下盖侧壁2.3
36W≤P<60W
上2.25，下2.0；上盖侧壁2.5
上2.0，下2.25；下盖侧壁2.5
60W≤P<100W
上2.5，下1.25；上盖侧壁2.5
100W≤P<150W
上2.75，下2.5；上盖侧壁2.75
备注
U型止口在上盖
U型止口在下盖
注：
“上”指上盖上壁，“下”指下盖下壁。
UNIT：
mm
6.1.3拔模斜度的确定
为方便塑件出模，保证塑胶件的表面质量，设计时必须考虑适当的拔模斜度。
下表给出拔模斜度大小应考虑的因素。
表6.1.3-1拔模斜度的选择原则
材料收缩率
材料刚性
塑件壁厚
尺寸精度
因素
大小
大小
大小
高低
拔模斜度
大小
大小
大小
大小
表6.1.3-2常用塑胶材料的拔模斜度
材料
拔模斜度
聚丙烯（PP）
30′～1°
ABS、尼龙（PA）
40′～1°30′
聚碳酸酯（PC）
40′～1°30′
表6.1.3-3常用塑胶材料表面火花纹的拔模斜度
表6.1.3-4常用塑胶材料表面蚀纹的拔模斜度
蚀纹号
深度
拔模斜度（Min）
蚀纹号
深度
拔模斜度（Min）
蚀纹号
深度
拔模斜度（Min）
MT-11000
0.0004″
1°
MT-11230
0.0025″
4°
MT-11360
0.0035″
5.5°
MT-11010
0.001″
1.5°
MT-11235
0.004″
6°
MT-11365
0.0045″
7°
MT-11020
0.0015″
2.5°
MT-11240
0.0015″
2.5°
MT-11370
0.004″
6°
MT-11030
0.002″
3°
MT-11245
0.002″
3°
MT-11375
0.004″
6°
MT-11040
0.003″
4.5°
MT-11250
0.0025″
4°
MT-11380
0.004″
6°
MT-11050
0.0045″
6.5°
MT-11255
0.002″
3°
MT-11400
0.002″
3°
MT-11060
0.003″
4.5°
MT-11260
0.004″
6°
MT-11405
0.0025″
4°
MT-11070
0.003″
4.5°
MT-11265
0.005″
7°
MT-11410
0.0035″
5.5°
MT-11080
0.002″
3°
MT-11270
0.004″
6°
MT-11415
0.002″
3°
MT-11090
0.0035″
5.5°
MT-11275
0.0035″
5°
MT-11420
0.0025″
4°
MT-11100
0.006″
9°
MT-11280
0.0055″
8°
MT-11425
0.0035″
5.5°
MT-11110
0.0025″
4°
MT-11300
0.0025″
3.5°
MT-11430
0.007″
10°
MT-11120
0.002″
3°
MT-11305
0.005″
7.5°
MT-11435
0.010″
15°
MT-11130
0.0025″
4°
MT-11310
0.005″
7.5°
MT-11440
0.0005″
1.5°
MT-11140
0.0025″
4°
MT-11315
0.001″
1.5°
MT-11445
0.0015″
2.5°
MT-11150
0.00275″
4°
MT-11320
0.0025″
4°
MT-11450
0.0025″
4°
MT-11160
0.004″
6°
MT-11325
0.003″
4.5°
MT-11455
0.003″
4.5°
MT-11200
0.003″
4.5°
MT-11330
0.002″
3°
MT-11460
0.0035″
5.5°
MT-11205
0.0025″
4°
MT-11335
0.002″
3°
MT-11465
0.005″
7.5°
MT-11210
0.0035″
5.5°
MT-11340
0.003″
4.5°
MT-11470
0.002″
3°
MT-11215
0.0045″
6.5°
MT-11345
0.003″
4.5°
MT-11475
0.002″
3°
MT-11220
0.005″
7.5°
MT-11350
0.0035″
5.5°
MT-11480
0.003″
4.5°
MT-11225
0.0045″
6.5°
MT-11355
0.0025″
4°
MT-11470
0.002″
3°
6.1.4装配方式的选择
塑件的装配方式和实现手段，是必须在设计初期就要做出规划的环节，否则会影响到整个项目结构的实现性，甚至影响到PCBLayout和ID造型。
目前二部的塑胶外壳常用装配方式有三种：
一、超声溶接：
通过高频振动把能量传递到焊区，实现胶壳的融合。
适用于体型小、成型结构简单、料厚比较均匀、不需要拆卸的塑件件，但不适用于容易受超声影响的同材质塑件本体上装配有其他小件的结构，譬如开关结构、活动插脚结构等，容易在超声时造成小件和本体的熔接，活动功能无法实现。
超声结构的设计应遵循以下几点：
1、止口和止骨的设计
①、止口位到外侧距离A至少>0.8mm,贴近外观面需加R角过渡，避免或改善脱花、超声后压裂等外观问题；
②、止口内侧挡墙厚度B至少>0.5mm，避免注塑时缺胶，挡墙高度H3至少低于外表面0.5mm，避免超声干涉；
③、止口两侧面配合间隙C需留0.05-0.1mm，优化超声效果；
④、为保证爬电距离（料厚+H1+H2+H3）至少>5.0mm,止口位的高度H最低为2mm。
2、超声线设计
超声线直接影响到超声效果，合理的尺寸设计应参考以下方面：
①、超声线常设计为等腰三角形，高度H常取0.3-0.8mm，角度a为60°-70°；
②、超声线应做成间断式利于走胶，常用比例为：
3（留胶段B）：
1（空胶段A）。
二、锁螺钉紧固：
自攻螺钉通过预制孔自钻出螺纹实现胶壳的结合。
适用于需要经常拆卸的塑胶件连接。
锁螺钉结构的设计应注意以下要素：
1、结构工程师在设计初期根据胶壳的尺寸结构大致确认自攻螺钉和预制孔的尺寸，下图为常用自攻螺钉及预制孔的选择参照供参考：
2、为保证螺柱的强度和刚性，必要时应采用“工”字型或者“十”字形加强筋设计。
3、螺钉柱内侧应加倒角，利于螺钉的安装。
倒角大小一般为1-1.5X45°mm。
4、为防止缩水，螺柱底部应设计火山口减胶。
三、扣位结构：
通过扣位设计直接压合实现胶壳连接。
适用于结构较复杂，超声结构不能实现等塑胶件连接。
6.1.5美观线
两个塑胶产品的配合面处通常做美观线，美观线的高度常取0.3-1.0mm，T>2）YOx视产品的整体大小而定。
根据类别，美观线的高度为：
插墙式0.3mm，桌面式0.5mm。
6.1.6AC座配合尺寸设计
1、影响胶壳装配的尺寸要素
注：
有部分AC座的F尺寸和G尺寸没有，则胶壳结构应根据具体AC座而设计。
2、常用AC座尺寸及配合尺寸参照
6.1.7SR配合尺寸设计
1、影响胶壳装配的尺寸要素
2、标准SR尺寸及配合尺寸参照
6.1.8PCB的装配设计
一、支撑PCB的骨位设计（适配器类）
1、为防止缩水缺陷及保证强度，骨位的宽度一般取壁厚的1/2～2/3；
2、为了PCB铜箔面元件免剪脚,骨位高度至少为2.5mm，当产品有绝缘片和散热片屏蔽时，骨位高度至少为：
2.5mm+绝缘片厚+散热片厚；
3、较弱筋位需考虑做成L形骨位等其他方式，辅助加强。
二、常规PCB装配设计（适配器类）
三、常规PCB装配设计（充电器类）
6.1.9ACPin的标准化选用及与壳的配合设计
1、ACPin脚的设计应参照《各国ACplug尺寸标准》;
6.1.10加强筋的设计
为了确保塑件的强度和刚性，而又不致使塑件的壁厚过厚，可以在塑件的适当部位设置加强筋。
加强筋还可以避免塑件的变形，在某些情况下，加强筋还可以改善塑件成型过程中塑料流动的情况。
加强筋的选择应遵循以方面：
1、为防止缩水缺陷及保证加强筋强度，加强筋的
宽度一般取壁厚的1/2～2/3；
2、加强筋应加脱模斜度，在允许的情况下，斜度
越大越好；
3、为保证塑件基本平整，加强筋的端面不应与塑
件的支撑面相平，应低于支撑面至少0.5mm。
图为产品厚度和加强筋尺寸的关系，供参考：
6.1.11导光胶设计及标准化
1、导光胶需相对外表面下沉0.2mm,避免跌落等外力作用，受到破坏；
2、有导光胶的外壳，热烫柱位需加R或C角，避免超声后断裂。
导光胶配合部分上下面需加C角，利于走胶；
3、下表为目前敝司现有导光胶的料号和图纸，以供设计时优先选择：
6.1.12胶壳标贴位的设计
外壳标贴位的下沉深度为0.30+0.00/-0.05mm,铭牌有方向性“防呆”设计，长*宽尺寸的公差为+0.20/-0.00mm。
6.1.13进胶口的设计
进料方式应容易剪除，产生的结合线避免影响外观，进胶口处避免产生气纹等。
6.1.14替他注意事项
1、充电器的AC输入部分（AC五金PIN+外壳下盖的安规部分）需满足相关安规尺寸,具体请参照各国的相关安规标准；
2、非超声结构，需考虑高低温变形，适当添加扣位，并做相关测试；
3、不可避免的分模线，前期需与客户确认,胶厚引起的缩水，通孔引起的夹线等影响外观各因素；
4、非黑色ID，需优化开模方案等因素，避免导致色差可能；
5、各元器件及外壳之间的干涉分析，配合间隙预留余量等；
6、各部件之间的装配方式，防呆设计等；
6.2尺寸精度
1、影响尺寸精度的因素
塑件的尺寸精度受各方面因素的影响，情况较为复杂，设计时要根据产品的具体要求，确定合理的尺寸精度，不能盲目的提高要求，增加成本。
影响尺寸精度的因素主要有以下方面：
A、塑胶原料所含水分及挥发物量、原料制造工艺、批量、保存时间和方法等，都会造成塑胶原料收缩不稳定；
B、注塑成型时的温度、压力、保温时间等对塑件的收缩有直接的影响；
C、塑件的几何形状、壁厚会影响成型收缩，影响尺寸精度；
D、模具的制造精度；
E、模具的结构形式：
如水口的大小、位置，分型面的选择，抽芯机构等对塑件尺寸精度有很大影响；
F、塑件的存放条件和时间对尺寸精度也有影响，如果存放不当，会使塑胶件产生变形；
G、测量条件、测量工具等因素产生的测量误差。
2、塑件的尺寸公差
在实际使用中，我们主要检验装配尺寸，在平面图上主要标注总体尺寸，装配尺寸，及其它需要控制的尺寸。
除去重点标示的尺寸公差外，其他尺寸公差应参考下图：
6.3常用胶料的性能和用途
胶料
性能
用途
苯乙烯-丁二烯-丙烯晴三元共聚物（ABS）
ABS是一种三元共聚物，因此兼有三种元素的共同性能，使其具有“坚韧、质硬、刚性”的材料。
ABS树脂具有较高的冲击韧性和机械强度，尺寸稳定，耐化学性和电性能良好，易成型和机加工等特点。
便面可镀铬，成为塑料涂金属的一种常见材料。
另外，ABS可与PMMA732有机玻璃熔接性良好，可作双色成型塑件。
外壳、凸轮齿轮等
聚碳酸酯
（PC）
PC的冲击强度特突出，在一般热塑性材料中是较优良的，它的弹性模量较高，受温度影响较小，耐热温度120℃，耐寒为-100℃才脆化，制品尺寸稳定，耐磨性，耐腐蚀性良好。
但高温下对水敏感，长期浸于沸水中会引起水解或开裂，但可用玻璃纤维来增强，这样具有更高的刚性和机械强度，并能消除应力集中现象。
各种机壳、家用电器、汽车灯具、医疗仪器以及包装容器等
聚丙烯
（PP）
聚丙烯主要的特点是比重小，为0.91。
它的机械性能如屈服强度，抗张强度，抗压强度及硬度等，均优于低聚乙烯，并有很突出的刚性，耐热性较好。
可在100℃以上使用，若不受外力，则到150℃亦不变形。
基本上不吸水，并有较好的化学稳定性，除对浓硫酸、硝酸外，几乎都很稳定。
高频电性能优良，不受温度影响，成型容易。
缺点是耐磨性不高，成型收缩率较大，低温呈脆性，热变形温度较低。
各种机械零件、医疗仪器等
胶料
性能
用途
聚砜
（PPO）
亦称聚苯掌仰。
最大的特点是有宽广的使用温度范围，长期使用的温度范围为-127℃至﹢120℃，无载荷工作可达204℃，已达一般热固性塑料的水平。
另一特点有卓越的耐水和耐蒸气性能，可经手蒸气消毒，因此可作为外科医疗器械来代替不锈钢。
缺点是成型比较困难，有应力开裂倾向，以及较低的疲劳强度。
螺钉、紧固件、连接件、机壳、电子设备零件盒医疗器械等
聚酰胺
（PA）
又称尼龙。
具有良好的电器性能、热性能及机械综合性能，其机械强度随温度而异。
聚酰胺在溶化时有很高的流动性，可用于薄壁产品。
并且它是一种自润滑材料，做齿轮可在无润滑的条件下使用。
对化学药物无论是弱碱、醇、酯、酮，碳氢化合物、油酯均不受影响。
缺点是吸水性大，成型收缩率不稳定，尺寸难控制。
用于机械、化工及电器仪表、纺织等零件
聚苯乙烯改性有机玻璃（PMMA372）
有极好的透明度。
机械强度也较高，有一定的耐热性、耐寒性、耐候性、耐腐蚀、绝缘性能良好。
制品尺寸稳定，易成型。
缺点是质较脆，易溶于有机溶液，做为透光材料，表面硬度不够，易搽毛。
就其综合性能来看，由于聚苯乙烯等一般塑料。
用于制造一定透明度和强度的零件，如设备标牌、导光胶等
聚苯乙烯
（PS）
具有一定的机械强度、化学稳定性及电气性较优良。
透光性好，着色性佳，易于成型。
优点是能完全耐水，缺点是耐热性较低，质较脆，而其其制品由于内应力易碎裂，仅能于低负荷和不高温度下使用。
（60-75℃）
各种仪表外壳、灯罩、光学仪器等
苯乙烯丙烯腈共聚物（AS）
具有较高的冲击强度和优良的耐热性、耐油性、耐化学腐蚀性，具有极高的弹性模量。
各种开关及按钮等
胶料
性能
用途
聚甲醛
（POM）
是一种侧链、高密度、高结晶性的线型聚合物，具有优异的综合性能。
机械性能较高，它的抗张强度达700Kg/cm，可在104℃下长期使用，脆化温度为-40℃，吸水性较小。
缺点是热稳定性较差，所以必须严格控制成型加压温度。
聚甲醛遇火易燃，长期在大气中易老化。
减磨耐磨零件,传动零件,以及化工,仪表等
7.流程关键指标
N/A
8.参考文件
塑胶外壳（消费类）承认规范（REV5.0）
GB1002,2008五金Pin脚设计
9.记录
10.附件
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