整理塑料产品设计规范.docx

整理塑料产品设计规范.docx

《整理塑料产品设计规范.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《整理塑料产品设计规范.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

整理塑料产品设计规范

塑料产品设计规范

塑料制品设计特点﹕

塑料产品的设计与其它材料如钢,铜,铝,木材等的设计有些是类似的;但是,由于塑料材料组成的多样性,结构﹑形状的多变性,使得它比起其它材料有更理想的设计特性;特别是它的形状设计,材料选择,制造方法选择,更是其它大部分材料无可比拟的.因为其它的大部分材料,其设计者在外形或制造上,都受到相当的限制,有些材料只能利用弯曲﹑熔接等方式来成形.当然,塑料材料选择的多样性,也使得设计工作变得更为困难,如我们所知,目前已经有一万种以上的不同塑料被应用过,虽然其中只有数百种被广泛应用,但是,塑料材料的形成并不是由单一材料所构成,而由一群材料族所组合而成的,其中每一种材料又有其特性,这使得材料的选择,应用更为困难.

塑料制品设计原则﹕

1.依成品所要求的机能决定其形状﹐尺寸﹐外观﹐材料

2.设计的成品必须符合模塑原则﹐既模具制作容易﹐成形及后加工容易﹐但仍保持成品的机能

塑料制品设计程序:

为了确保所设计的产品能够合理而经济,在产品设计的初期,在外观设计者﹐机构工程师,制图员,模具制造者,成形厂以及材料供应厂之间的紧密合作是必须的,因为没有一个设计者,能够同时拥有如此广泛的知识和经验,而从不同的事业观点所获得的建议,将是使产品合理化的基本前提;除此之外,一个合理的设计考虑程序也是必须的;以下将就设计的一般程序作出说明:

1.确定产品的功能需求,外观.

在产品设计的初始阶段,设计者必须列出对该产品的目标使用条件和功能要求;然后根据实际的考虑,决定设计因子的范围,以避免在稍后的产品发展阶段造成可能的时间和费用的漏失.下表为产品设计的核对表,它将有助于确认各种的设计因子.

产品设计的核对表

一般数据:

1.产品的功能?

2.产品的组合操作方式?

3.产品的组合是否是可以靠着塑料的应用来简化?

4.在制造和组合上是否可能更为经济有效?

5.所需要的公差?

6.空间限制的考虑?

7.界定产品使用寿命?

8.产品重量的考虑?

9.有否承认的规格?

10.是否已经有相类似的应用存在?

结构考虑:

1.使用负载的状态?

2.使用负载的大小?

3.使用负载的期限?

4.变形的容许量?

环境:

1.使用在什么温度环境?

2.化学物品或溶剂的使用或接触?

3.温度环境?

4.在该种环境的使用期限?

外观:

1.外形

2.颜色

3.表面加工如咬花,喷漆等.

经济因素:

1.产品预估价格?

2.目前所设计产品的价格?

3.降低成本的可能性?

2.绘制预备性的设计图:

当产品的功能需求,外观被确定以后,设计者可以根据选定的塑料材料性质,开始绘制预备性的产品图,以作为先期估价,检讨以及原则模型的制作.

三.制作原型模型:

原型模型让设计者有机会看到所设计的产品的实体,并且实际的核对其工程设计.原型模型的制作一般有两种方式,第一种就是利用板状或棒状材料依图加工再接合成一完整的模型,这种方式制作的模型,经济快速,但是,缺点是量少,而且较难作结构测试;另一种方式,是利用暂用模具,可作少量生产,需花费较高的模具费用,而且所费的时间较长,但是,所制作的产品较类似于真正量产的产品（需要特殊模具机构的部分,可能成形后再以机械加工成形）,可做一般的工程测试,而且建立的模具,成形经验,将有助于产品针对实际模具制作,成形需要而作正确的修正或评估.

四.产品测试

每一个设计都必须在原型阶段,接受一些测试,以核对设计时的计算和假想和实体之间的差异.

产品在使用时所需要做的一些测试,大部分都可以籍着原型做有效的测试;此时,面对了所有设计的功能要求,并且能够达成一个完整的设计评估.

仿真使用测试通常在模型产品阶段就必须开始,这种型态的测试价值,取决于使用状态被模拟的程度而定.

机械和化学性质的加速化测速通常被视为模型产品评估的重要项目.

五.设计的再核对与修正

对设计的检讨将有助于回答一些根本的问题:

所设计的产品是否达到预期的效果?

价格是否合理?

甚至于在此时,许多产品为了生产的经济性或是为了重要的功能和外形的改变,必须被发掘并改善,当然,设计上的重大改变,可能需要做完整的重新评估;假若所有的设计都经过这种仔细检讨,则能够在这个阶建立产品的细节和规格.

六.制定重要规格

规格的目的在于消除生产时任何的偏差,以使产品符合外观,功能和经济的要求,规格上必须明确说明产品所必须符合的要求,它应该包括:

制造方法,尺寸公差,表面加工,分模面位置,毛边,变形,颜色以及测试规格等.

七.开模生产

当规格被谨慎而实际的订定之后,模具就可以开始被设计和制作,模具的设计必须谨慎并咨询专家的意思,因为不适当的模具设计和制造,将会使得生产费用提高,效率降低,并用可能造成质量的问题.

八.质量的控制

对照一个已知的标准,订定对生产产品的规律检测是良好的检测作法,而检测表应该列出所有应该被检查的项目,另外,相关人员,如品管者或设计者也应与成形厂联合订定一个质量管理的程序,以利于在生产的产品能够符合规格的要求.

产品设计细节确定:

一．分模线之选定

1.不得位于明显影响外观的位置

2.开模时不形成死角（undercut）的位置

3.位于模具易加工的位置

4.位于成品后加工容易的位置

5.位于不影响尺寸精度的位置（尺寸关系重要的部分尽量放在模具的同一边）

二．脱模斜度

脱模斜度是为了便于产品从模具中脱出而设置的。

脱模斜度一采用1~2度﹐最小不小于0.5度。

具体数值视成品形状﹐成形材料的类别﹐模具结构﹐表面精度﹐以及加工方等会有所不同。

在不影响产品质量的前提下﹐脱模斜度愈大愈好。

三．产品外形及肉厚

产品外形尽量采用流线外形﹐避免突然的变化﹐以免在成形时因塑料在此处流动不顺引起气泡等缺陷﹔并且此处模具易产生磨损。

决定肉厚的主要因素﹕

1.结构强度是否足够

2.能否抵脱模力

3.能否均匀分散所受的冲击力

4.有埋入件时﹐能否防止破裂﹐如产生熔合线是否会影响强度

5.成形孔部位的熔合线是否会影响强度

6.尽可能肉厚均匀﹐以防止产生缩水

7.棱角及肉厚较薄部分是否会阻碍材料流动﹐从而引起充填不足

肉厚不均对成形性的影响﹕

1.成形品之冷却时间取决于肉厚较厚的部分﹐使成形周期延长﹐生产性能降低

2.肉厚不均则成品冷却后收缩不均﹐造成缩水﹐产生内应力﹐变形﹐破裂等

我们经常用的材料有:

PC,ABS,PMMA等几种,它们的标准肉厚如下:

PC:

1.5-5.0ABS:

1.2-3.5PMMA:

1.5-5.0

四．加强与防止变形

方法﹕

1.转角部位加R

塑料产品的尖锐转角常常是造成产品破坏的最大因素.消除产品尖锐的转角,不但可以降低该处的应力集中,提高产品的结构强度,也可以使得塑料材料成形时有流线型的流路,以及成品更易于顶出.另外,从模具的观点,园角也是有益于模具加工和模具强度.

产品所有的内侧和外侧的周边转角园弧都必须尽可能的大,以消除应力集中;但是,太大的园弧可能造成缩水,特别是在肋或突柱根部转角园弧.原则上,最小的转角园弧为0.020到0.030inch.

综上所述,园角对于成形品的设计会有以下的一些优点:

（1）园角使得成形品提高强度以及降低应力.

（2）尖锐转角的消除,自动地降低了龟裂的可能性,就是提高对突然的震动或冲击的抵抗能力.

（3）塑料的流动状态将被重大的改善,园形的转角,使得塑料能够均匀,没有滞留现象以及较少应力的流入模穴内所有的断面,并且改善成形品断面的密度之均匀性.

（4）模具强度获得改善,以避免模具内尖锐的转角,造成应力集中,导致龟裂,特别是对于需要热处理或受力较高的部分,园弧转角更为重要.

园角加大,应力集中减少.

内圆角R<0.3T----应力剧增

内圆角R>0.8T----几乎无应力集中

2.增设加强肋

肋根部厚度约为（0.5~0.7）T

PC,PPO

T<0.6T

PA,PE

T<0.5T

PMMA,ABS

T<0.5T

PS

T<0.6T

肋间间距>4T

肋高L<3T

3.利用变化肉厚及形状

1）侧壁加强

既可防止变形﹐也可改善流动性

2）边缘加强

用变化的边缘形状来加强﹐防止变形

3）周边加强

较大的平面易发生翘曲变形﹐用周边凹凸或波浪形来防止变形

4）底部加强

箱形件底部﹐为加强及防变形常采用如下方法﹕

五．BOSS之设计

1.BOSS的长度一般不超过本身直径的两倍﹐否则必须加加强肋。

（长度太长时会引起气孔﹐烧焦﹐充填不足等）

2.BOSS的位置不能太接近转角或侧壁

3.BOSS的形状以圆形为主﹐设计在底部时取3个（其它形状则加工不易﹐且流动性也不好）

4.BOSS周围可用除去部分肉厚来防收缩下陷

六．孔及凹陷之设计

孔的形状和位置的选择,必须避免造成产品的脆弱性以及生产上的复杂性.

在成形孔的一般方法中,塑料被射出模穴,然后沿着心梢的周边流动而形成孔,因此,当塑料在心梢一端会合时,会形成接合线,这些接合线位置就成为成品本身的潜在脆弱性.

1.孔与孔之间距离为孔径2倍以上

2.孔与成品边缘之间距离为孔径3倍以上

3.孔与侧壁之间距离为孔径3/4倍以上

4.孔周边的肉厚宜加强（尤其针对有装配性﹐受力的孔）﹐切开的孔周边也宜加强

5.垂直于材料流动方向的盲孔﹐孔径在1.5mm以下时﹐孔深不得超过孔径的2倍（只有一端支撑的模仁梢比起两端都有支撑的模仁梢会高出48倍的变形量）

6.孔径不变的通孔不宜设计为两边对合成形﹐会产生偏心﹐可将任一边的孔径加大﹐或设计为不用对合成形的孔

孔的形状设计比较﹕

七．成形螺纹及辊纹设计

成形螺纹设计注意事项﹕

1.避免使用32牙/inch（螺距0.75mm）以下的螺纹﹐最大螺距可采用5mm

2.长螺纹会因收缩的关系使螺距失真﹐应避免使用﹐如结构需要时可采用自攻螺丝锁紧

3.螺纹公差小于成形材料收缩量时应避免使用

4.螺纹不得延长至成品末端﹐因如此产生的尖锐部会使模具及螺纹的端面崩裂﹑寿命降低﹐所以至少要留0.8mm的平坦部分

5.螺纹需有2~4度的拔模角

辊纹通常是平行于脱模方向的沟槽﹐辊纹间距通常为3.0mm,最小为1.5mm。

为防模具崩裂及使后加工容易﹐辊纹与分模面间至少留0.8mm的平坦部分。

八．埋入件设计

埋入件举例﹕

埋入件需注意点﹕

1.由于流动性的关系﹐会在埋入件的周围产生熔接痕﹔由于塑料与金属的收缩率不一样﹐成形后易产生开裂

2.使用埋入件成形时﹐会使周期延长

3.埋入件高出成形品少许﹐可避免在装配时被拉动而松脱

成形品设计要点改善:

（1）外观的改善:

A.原肋为表面形成收缩下陷之原因尽量减薄,肋原<=0.5-0.6T

B.光泽表面可施行一些如放电,喷砂,腐蚀加工等防止收缩下陷及保持表面无痕迹

C.尽可能地使分模面变得容易,可使模具加工容易及毛边,浇口切除容易

D.肉厚均一,可防收缩下陷

E.内部肉厚去除,使肉厚均一,防止收缩下陷

F.凸彀周围,除去部分肉厚,防止收缩下陷

G.凸彀之设置在同样强度下,可以多数以小凸彀代替,可防止收缩下陷

H.格子连接凸彀之场合,可防收缩下陷,并可使强度显著增加

（2）强度的改善

A.肉厚较薄之孔,把孔边肉厚增加及高度增高以补强

B.切离之孔周边肉厚宜增加

C.曲面的设置,可使强度增强

D.脱模时,心型销受收缩力,使成形品顶出时造成破裂,可设置凸彀承受顶出力量