塑胶产品结构设计注意事项.docx
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塑胶产品结构设计注意事项
塑胶产品结构设计注意事项
第一章塑胶结构设计规范
1、材料及厚度
1.1、材料选择
1.2、壳体厚度
1.3、零件厚度设计实例
2、脱模斜度
2.1、脱模斜度要点
3、加强筋
3.1、加强筋与壁厚的关系
3.2、加强筋设计实例
4、柱和孔的问题
4.1、柱子的问题
4.2、孔的问题
4.3、“减胶”的问题
5、螺丝柱的设计
6、止口的设计
6.1、止口的作用
6.2、壳体止口的设计需要注意的事项
6.3、面壳与底壳断差的要求
7、卡扣的设计
7.1、卡扣设计的关键点
7.2、常见卡扣设计
7.3、
第一章塑胶结构设计规范
1、材料及厚度
1.1、材料的选取
a.ABS:
高流动性,便宜,适用于对强度要求不太高的
部件(不直接受冲击,不承受可靠性测试中结构耐
久性的部件,如内部支撑架(键板支架、LCD支架
等。
还有就是普遍用在电镀的部件上(如按钮、侧
键、导航键、电镀装饰件等。
目前常用奇美PA-757、
PA-777D等。
b.PC+ABS:
流动性好,强度不错,价格适中。
适用于
作高刚性、高冲击韧性的制件,如框架、壳体等。
常用材料代号:
拜尔T85、T65。
c.PC:
高强度,价格贵,流动性不好。
适用于对强度
要求较高的外壳、按键、传动机架、镜片等。
常用
材料代号如:
帝人L1250Y、PC2405、PC2605。
d.POM具有高的刚度和硬度、极佳的耐疲劳性和耐磨性、
较小的蠕变性和吸水性、较好的尺寸稳定性和化学稳
定性、良好的绝缘性等。
常用于滑轮、传动齿轮、蜗
轮、蜗杆、传动机构件等,常用材料代号如:
M90-44。
e.PA坚韧、吸水、但当水份完全挥发后会变得脆弱。
常
用于齿轮、滑轮等。
受冲击力较大的关键齿轮,需添
加填充物。
材料代号如:
CM3003G-30。
f.PMMA有极好的透光性,在光的加速老化240小时后仍
可透过92%的太阳光,室外十年仍有89%,紫外线达
78.5%。
机械强度较高,有一定的耐寒性、耐腐蚀,
绝缘性能良好,尺寸稳定,易于成型,质较脆,常用
于有一定强度要求的透明结构件,如镜片、遥控窗、
导光件等。
常用材料代号如:
三菱VH001。
1.2壳体的厚度
a.壁厚要均匀,厚薄差别尽量控制在基本壁厚的25%以
内,整个部件的最小壁厚不得小于0.4mm,且该处背
面不是A级外观面,并要求面积不得大于100mm²。
b.在厚度方向上的壳体的厚度尽量在1.2~1.4mm,侧面
厚度在1.5~1.7mm;外镜片支承面厚度0.8mm,内镜
片支承面厚度最小0.6mm。
c.电池盖壁厚取0.8~1.0mm。
d.塑胶制品的最小壁厚及常见壁厚推荐值见下表。
塑料料制品的最小壁厚及常用壁厚推荐值(单位mm
工程塑料最小壁小型制品中型制品大型制品壁
厚壁厚壁厚厚
尼龙(PA0.450.761.502.40~3.20
0.601.251.602.40~3.20聚乙烯
(PE
0.751.251.603.20~5.40聚苯乙烯
(PS
有机玻璃
0.801.502.204.00~6.50(PMMA
0.851.451.752.40~3.20聚丙烯
(PP
聚碳酸酯
0.951.802.303.00~4.50(PC
0.451.401.602.40~3.20聚甲醛
(POM
聚砜(PSU0.951.802.303.00~4.50ABS0.801.502.202.40~3.20PC+ABS0.751.502.202.40~3.201.3、厚度设计实例
塑料的成型工艺及使用要求对塑件的壁厚都有重要的限制。
塑件的壁厚过大,不仅会因用料过多而增加成本,且也给工艺带来一定的困难,如延长成型时间(硬化时间或冷却时间。
对提高生产效率不利,容易产生汽泡,缩孔,凹陷;塑件壁厚过小,则熔融塑料在模具型腔中的流动阻力就大,尤其是形状复杂或大型塑件,成型困难,同时因为壁厚过薄,塑件强度也差。
塑件在保证壁厚的情况下,还要使壁厚均匀,否则在成型冷却过程中会造成收缩不均,不仅造成出现气泡,凹陷和翘曲现象,同时在塑件内部存在较大的内应力。
设计塑件时要求壁厚与薄壁交界处避免有锐角,过渡要缓和,厚度应沿着塑料流动的方向逐渐减小。
2脱模斜度
2.1脱模斜度的要点
脱模角的大小是没有一定的准则,多数是凭经验和依照产品的深度来决定。
此外,成型的方式,壁厚和塑料的选择也在考虑之列。
一般来讲,对模塑产品的任何一个侧壁,都需有一定量的脱模斜度,以便产品从模具中取出。
脱模斜度的大小可在0.2°至数度间变化,视周围条件而定,一般以0.5°至1°间比较理想。
具体选择脱模斜度时应注意以下几点:
a.取斜度的方向,一般内孔以小端为准,符合图样,
斜度由扩大方向取得,外形以大端为准,符合图样,斜度由缩小方向取得。
如下图1-1。
图1-1
b.凡塑件精度要求高的,应选用较小的脱模斜度。
c.凡较高、较大的尺寸,应选用较小的脱模斜度。
d.塑件的收缩率大的,应选用较大的斜度值。
e.塑件壁厚较厚时,会使成型收缩增大,脱模斜度应采用较大的数值。
f.一般情况下,脱模斜度不包括在塑件公差范围内。
g.透明件脱模斜度应加大,以免引起划伤。
一般情况
下,PS料脱模斜度应大于3°,ABS及PC料脱模斜度
应大于2°。
h.带革纹、喷砂等外观处理的塑件侧壁应加3°~5°
的脱模斜度,视具体的咬花深度而定,一般的晒纹
版上已清楚例出可供作参考之用的要求出模角。
咬
花深度越深,脱模斜度应越大.推荐值为1°
+H/0.0254°(H为咬花深度.如121的纹路脱模斜度
一般取3°,122的纹路脱模斜度一般取5°。
i.插穿面斜度一般为1°~3°。
j.外壳面脱模斜度大于等于3°。
k.除外壳面外,壳体其余特征的脱模斜度以1°为标准脱模斜度。
特别的也可以按照下面的原则来取:
低于3mm
高的加强筋的脱模斜度取0.5°,3~5mm取1°,其余取
1.5°;低于3mm高的腔体的脱模斜度取0.5°,3~5mm
取1°,其余取1.5°
3、加强筋
为确保塑件制品的强度和刚度,又不致使塑件的壁增厚,而在塑件的适当部位设置加强筋,不仅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中的塑料流动情况。
为了增加塑件的强度和刚性,宁可增加加强筋的数量,而不增加其壁厚。
3.1、加强筋厚度与塑件壁厚的关系
举例说明:
3.2、加强筋设计实例
图3-3
4、柱和孔的问题
4.1、柱子的问题
a.设计柱子时,应考虑胶位是否会缩水。
b.为了增加柱子的强度,可在柱子四周追加加强筋。
加强筋的宽度参照图3-1。
柱子的缩水的改善方式见如图4-1、图4-2所示:
改善前柱子的胶太厚,易缩水;改善后不会缩水。
图4-1
图4-2
4.2、孔的问题
a.孔与孔之间的距离,一般应取孔径的2倍以上。
b.孔与塑件边缘之间的距离,一般应取孔径的3倍以
上,如因塑件设计的限制或作为固定用孔,则可在
孔的边缘用凸台来加强。
c.侧孔的设计应避免有薄壁的断面,否则会产生尖角,
有伤手和易缺料的现象。
图4-3图4-4
4.3、“减胶”的问题
图4-5
5、螺丝柱的设计
5.1通常采取螺丝加卡扣的方式来固定两个壳体,螺丝
柱通常还起着对PCB板的定位作用。
5.2用于自攻螺丝的螺丝柱的设计原则是为:
其外径应
该是Screw外径的2.0~2.4倍。
图6-2为M1.6×0.35的自
螺丝与螺柱的尺寸关系。
设计中可以取:
螺丝柱外径=2×螺丝外径;螺柱内径(ABS,ABS+PC=螺丝外径-0.40mm;螺柱内径(PC=螺丝外径-0.30mm或-0.35mm(可以先按0.30mm来设计,待测试通不过再修模加胶;两壳体螺柱面之间距离取0.05mm。
5.3不同材料、不同螺丝的螺丝柱孔设计值如表5-2、表
5-3所示。
5.4常用自攻螺丝装配及测试(10次时所要用的扭
力值,如表5-4所示。
6、止口的设计
6.1、止口的作用
1、壳体内部空间与外界的导通不会很直接,能有效地
阻隔灰尘/静电等的进入
2、上下壳体的定位及限位
6.2、壳体止口的设计需要注意的事项
1、嵌合面应有>3~5°的脱模斜度,端部设计倒角或圆角,以利于装配
2、上壳与下壳圆角的止口配合,应使配合内角的R角偏
大,以增加圆角之间的间隙,预防圆角处相互干涉
3、止口方向设计,应将侧壁强度大的一端的止口设计
在里边,以抵抗外力
4、止口尺寸的设计,位于外边的止口的凸边厚度为
0.8mm;位于里边的止口的凸边厚度为0.5mm;
B1=0.075~0.10mm;B2=0.20mm
5、美工线设计尺寸:
0.50×0.50mm。
是否采用美工线,
可以根据设计要求进行
6.3、面壳与底壳断差的要求
装配后在止口位,如果面壳大于底壳,称之为面刮;底壳大于面壳,则称之为底刮,如图6-1所示。
可接受的面刮<0.15mm,可接受的底刮<0.10mm,无论如何制作,段差均会存在,只是段差大小的问题,尽量使产品装配后面壳大于底壳,且缩小面壳与底壳的段差
图6-1
7、卡扣的设计
7.1、卡扣设计的关键点
1.数量与位置:
设在转角处的扣位应尽量靠近转角;
2.结构形式与正反扣:
要考虑组装、拆卸的方便,考虑模具的制作;
3.卡扣处应注意防止缩水与熔接痕;
4.朝壳体内部方向的卡扣,斜销运动空间不小于5mm;
7.2、常见卡扣设计
1、通常上盖设置跑滑块的卡钩,下盖设置跑斜顶的
卡钩;因为上盖的筋条比下盖多,而且上盖的壁常比
下盖深,为避免斜顶无空间脱出。
2、上下盖装饰线(美工线的选择
3、卡钩离角位不可太远,否则角位会翘缝
4、卡扣间不可间距太远,否则易开缝
8、装饰件的设计
8.1、装饰件的设计注意事项
1.装饰件尺寸较大时(大于400mm²,壳体四周
与装饰件配合的粘胶位宽度要求大于2mm。
在
进行装饰件装配时,要用治具压装饰片,压力
大于3kgf,保压时间大于5秒钟
2.外表面的装饰件尺寸较大时(大于400mm²,
可以采用铝、塑胶壳喷涂、不锈钢等工艺,不
允许采用电铸工艺。
因为电铸工艺只适用于面
积较小、花纹较细的外观件。
面积太大无法达
到好的平面度,且耐磨性能很差
3.电镀装饰件设计时,如果与内部的主板或电子
器件距离小于10mm,塑胶壳体装配凹槽尽量无
通孔,否则ESD非常难通过。
如果装饰件必须
采用卡扣式,即壳体必须有通孔,则卡位不能
电镀,且扣位要用屏蔽胶膜盖住
4.如果装饰件在主机的两侧面,装饰件内部的面
壳与底壳筋位深度方向设计成直接接触,不能
靠装饰件来保证装配的强度
5.电镀装饰件设计时需考虑是否有ESD风险
6.对于直径小于5.0mm的电镀装饰件,一般设计
成双面胶粘接或后面装入的方式,不要设计成
卡扣的方式
8.2、电镀件装饰斜边角度的选取
在要求电镀件装饰斜边为镜面亮边的情况下,
图9-1中斜边角度取值应选择为a>45°,否则此
边在实际效果上是黑边,并不会有镜面亮边效
果,B值根据ID设计要求取值。
8.3、电镀塑胶件的设计
塑胶电镀层一般主要由以下几层构成,如下图所示:
a.电镀件的厚度按照理想的条件会控制在0.02mm
左右,但是在实际的生产中,可能最多会有
0.08mm的厚度,所以对电镀件装配设计时需要
关注。
镀覆层厚度单位为μm,一般标识镀层厚
度的下限,必要时,可以标注镀层厚度范围
b.如果有盲孔的设计,盲孔的深度最好不超过孔
径的一半,且不要对孔的底部的色泽作要求
c.要采用适合的壁厚防止变形,最好在1.5mm以上
4mm以下,如果需要作的很薄的话,要在相应的
位置作加强的结构来保证电镀的变形在可控的
范围内
d.塑件表面质量一定要非常好,电镀无法掩盖注
射的一些缺陷,而且通常会使得这些缺陷更明
显
e.基材最好采用ABS材料,ABS电镀后覆膜的附着
力较好,同时价格也比较低廉
9、按键的设计
9.1按键(Button大小及相对距离要求
从实际操作情况分析,结合人体工程学知识,在
操作按键中心时,不能引起相邻按键的联动,那
么相邻按键中心的距离需作如下考虑:
1.竖排分离按键中,两相邻按键中心的距离a≥
9.0mm
2.横排成行按键中,两相邻按键中心的距离b≥
13.0mm
3.为方便操作,常用的功能按键的最小尺寸
为:
3.0×3.0mm
9.2按键(Button与基体的设计间隙
图9-1
按键与面板基体的配合设计间隙如图9-1所示:
1.按钮裙边尺寸C≥0.75mm,按钮与轻触开关间隙为B=0.20mm;
2.水晶按钮与基体的配合间隙单边为A=0.10-0.15mm;
3.喷油按钮与基体的配合间隙单边为
A=0.20-0.25mm
4.千秋钮(跷跷板按钮的摆动方向间隙为
0.25-0.30mm,需根据按钮的大小进行实际模
拟;非摆动方向的设计配合间隙为
A=0.2-0.25mm;
5.橡胶油比普通油厚0.15mm,需在喷普通油的
设计间隙上单边加0.15mm,如喷橡胶油按键
与基体的间隙为0.3-0.4mm;
6.表面电镀按钮与基体的配合间隙单边为A=0.15-0.20mm;
7.按钮凸出面板的高度如图9-2所示:
普通按钮凸出面板的高度D=1.20-1.40mm,一般取1.40mm;
表面弧度比较大的按钮,按钮最低点与面板的高
度D一般为0.80-1.20mm
图9-2
10、旋钮的设计
10.1旋钮(Knob大小尺寸要求
旋钮(Knob大小尺寸要求见如下所示
10.2两旋钮(Knob之间的距离
两旋钮(Knob之间的距离大小:
C≥8.0mm。
10.3旋钮(Knob与对应装配件的设计间隙
1.旋钮与对应装配件的设计配合单边间隙为A
≥0.50mm,如图10-1所示;
2.电镀旋钮与对应装配件的设计配合单边间
隙为A≥0.50mm;
3.橡胶油比普通油厚0.15mm,需在喷普通油
的设计间隙上单边增加0.15mm。
4.旋钮凸出面板基体或装饰件最高点的高
度为9.50≥B≥8.00mm,如图11-4所示。
图10-1
11、胶塞的设计
1.TPU塞开塑胶模具;
2.胶塞需设计拆卸口(≥R0.5半圆形;
3.所有塞子(特别是IO塞不能有0.4mm厚度的薄胶位,
因插几次后易变形;
4.壳体耳机处开口大于耳机插座(PLUG单边0.3mm;耳
机塞外形与主机面壳配合单边间隙0.05mm;
5.耳机塞插入耳机座部分设计“十”筋形状,深度插
入耳机座2.0mm,筋宽0.8mm,外轮廓与phonejack孔
周圈单边过盈0.05mm。
“十”筋顶面倒R0.3圆角,
方便插入;
12、镜片的设计
12.1镜片(LENS的通用材料
1.PMMA:
镜片(LENS常用PMMA材料。
透光性好≥91%,表面硬度高,耐候性好,不易
氧化、开裂。
表面硬度未经过硬化也可以达到H
以上,通过表面硬化处理(hardcoating后可
达到3H以上。
2.PC:
PC的透光率在88%以上,镜片韧性好,耐冲
击。
但其表面硬度低,注塑完后表面硬度一般
为4B左右,经过硬化处理后,硬度也仅为HB左
右。
镜片在使用过程中易被划伤。
12.2镜片(LENS与面壳的设计间隙
1.镜片与前壳配合间隙为A=0.10mm,如图12-1所
示。
2.贴双面胶的区域需留间隙为B=0.10mm,如图12-1所示。
图12-1
13、触摸屏与塑胶面壳配合位置的设计图13-1
图13-213.1、触摸屏相对应位置塑胶面壳的设计注意事项1.塑胶面盖窗口边缘和触摸屏动作区之间的距离(周边以1.50-2.00mm为合适,通常取
1.50mm。
见图15-1、15-2所示;2.3D建模时,触摸屏的外形尺寸按触摸屏图纸的最大公差尺寸确定,配合的塑胶定位尺寸只需在此最大外形尺寸上单边留0.15mm的间隙即可;3.为预防止触摸屏因变形而被挤压扭曲,需要在触摸屏与塑胶面壳之间、触摸屏与TFT之间用具有适当弹性和强度的EVA来减震,压缩前EVA的厚度选用0.50-1.00mm,压缩后厚义保持在0.30-0.50mm即可。