工业塑胶简介.ppt
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1、工業塑膠概論 & 簡介,Roger 2000/10,如何做好塑膠Housing產品設計與分析 !,了解產品定位 ,選擇適當塑料,了解產品設計對塑膠Housing成型的影響因素,以產品設計觀點進行模流分析,絕緣體 ( Insulator ) :,(1). 以顧客要求 :,a . 產品尺寸大小與Pitch (簡言之 , 即大小),以目前市場而言 , 近年來有急速小型化之趨勢 . Pitch & Size 變小 , 則絕緣體壁會變薄 , 單位重量 也變輕 , 此為樹脂流動性之問題 , 須選擇流動性 佳之材料 .,b . UL 規格與耐熱性 : 除汽車要 UL 9HB 外 , 一般要求為 UL 94V
2、-0 (少部份產品要求 UL 94V-1) , 耐熱性有使用 環境與焊接性兩種. 可由材料之熱變形溫度或融點得知 , 故須選擇 適合之耐熱性材料 .,c.耐藥品性/耐溶性: 印刷電路板上焊接後,為洗淨焊,以前使用氟氯碳化物系溶或三氯乙烷,但由於限制使用氟氯碳化物,今後選擇取代品時,必須可溶性之材料。其它如汽車須耐汽油石油,特殊地方如廁所洗淨機須耐酸性。 d.其它要求:如:電容率於同軸連接器須考慮。,(2).以設計要件/成形性與材料: a.強度、剛性、韌性 此為加強連接器崁合強度、Contact之壓入或Friction Lock之機能(壓入時會有“喀”聲之鎖合機能)之必要性。 b.溶接性(Wel
3、d): 此與Contact壓入時會有很大之影響,常使用壓入方 式之連接 器必須詳加檢討。相反的,如充份考慮壓 入之設計及Gate位置、溶接性較低之材料亦無問題。,c. 尺寸安定性: 與此產品之大小、Pitch有關,產品精度上必要之特性目前為參考縮水率吸濕性。近年來PCB與Connector之Housing的熱膨脹率不同,而發生焊接裂縫之問題,因此熱膨脹率亦為選用材料之特性之一。 d.流動性: 對生產性有很大之影響。由於Connector之小型化,易產生Short-shot。 另外對生產之Cycle Time亦有很大之差異。,e.多餘材料(毛邊): 即使在流動性好之材料也會發生,但不好時是成品上
4、最大之問題。於產品機能上不可有多餘之處,須預先與模具設計檢討。 f.其它如:離形性(脫模性): 目前成問題之離形性也必須考慮,但與其考慮材料,不如於模具設計上加拔斜度。,依產品定位,選擇適當塑料 依產品使用環境,選擇合適塑料 -Pin through hole Vs SMT -Desktop Vs Mobile 依產品成型難易,選擇合適塑料 依產品價格選擇合適塑料 需了解塑料基本特性,方能做出合適的選擇,充填階段流動波前流動平衡,在充填階段流動波前能均勻是產品設計最首要的目標,流動波前若能平衡,代表融膠在充填過程中所受的阻力差異不大,不會造成局部流動過慢而產生包封等問題,而且亦代表著,熱能在充
5、填過程中,能夠順利被傳遞,而不會在某個區域造成積熱,而對結構產生內應力,更甚而造成翹曲變形。,結晶性Vs非結晶性塑料 結晶性塑料-結晶性塑料其高分子鏈排列整齊,在凝固過程中有晶格結構生成,並依照固定樣式排列高分子鏈,因此在相變化發生如溶解時,需突破晶格結構的能量障壁,使晶格結構崩潰。結晶性塑料具備明顯的相轉移溫度及潛熱。特性為不透明、異向性(anisotropic)、明顯而狹窄的相變化區。依結晶度的高低,一般而言又有半結晶性的分類。常見的結晶性塑料有Nylon、PE、PP等 非結晶性塑料-非結晶性塑料其高分子鏈凌亂糾纏,在凝固過程中並沒有晶格結構生成。非結晶性塑料無明顯的相轉移溫度。特性為多具
6、透明外觀、各方向性質差異不大。常見有PS、PVC、PC等。,玻璃轉移溫度(Tg):是指塑料的高分子的鏈結在微觀開始具有大鏈結運動的溫度。若塑料處於較玻璃轉移溫度高的溫度下,分子鏈結可自由運動,塑件呈現柔軟的橡膠態;若塑料處於較玻璃轉移溫度低的溫度下,分子鏈結被凍結,塑件呈現剛硬的玻璃態。所以說玻璃轉移溫度是塑料發生玻璃態橡膠態相轉移的溫度。一般連接器塑膠件的應用溫度範圍應取在玻璃轉移溫度之下。 黏度(Viscosity):黏度是塑膠射出成型的一項重要特性,黏度越高,流動阻力越大,流動、越困難。對熱塑性塑膠而言,黏度是塑料成分、溫度、壓力及剪切率的函數。一般而言,黏度劊隨蓍溫度升高而降低。,在產
7、品設計階段評估 -使用模流分析軟體,設計階段模流分析重點 :,模擬分析模型的認識,填充階段流動波前流動平衡,填充保壓階段壓力 溫度分布平衡,縫合線位置,變形量的要求,模擬分析模型的認識 !,現今模流分析軟體都是以 2.5 維的方式來構建分析 模型 , 所謂 2.5 維是指利用面積來建構模型 , 而這 個面積再指定一個厚度參數來模擬融膠在模穴中流 動的情形 , 一般而言 , 模流分析軟體是基於板殼理論 的基礎來進行分析 , 而板殼理論的最原始假設就是長 與寬的尺寸必須十倍於高的尺寸 , 以一般大型塑膠件 來說較符合板殼理論的假設 , 而以連接器的塑膠件來 說 , 由於尺寸都很小 , 而且越是細間
8、距的連接器 , 其 插槽處的尺寸的長 寬 高都會很接近 , 所以利用模流 分析軟體來分析連接器塑膠件 , 必須有一定的經驗來建 構模型 , 方能有較正確的分析結果 . 國內一般所採用的 模流分析軟體有 C-MOLD Moldflow 與清大化工系所 獨立發展的 Moldex .,變形量的要求 :,塑件的變形量是 Housing 設計與分析最重要的要求 , 如 何使變形量控制在規格以下 , 是工程師努力的目標 . 進年來 SMT 類產品越來越多 , 如 SO-DIMM FPC Board to Board Connector 等連接器 , 其對變形量的要求 是很嚴格的 , 一般要求是連接器成品的
9、共面度要求通常 為 0.1 mm , 所以對塑件變形量要求更是嚴格 .,縫合線位置 :,在塑件中縫合線的生成是無可避免的 , 然而要適當地 控制縫合線的位置 , 是設計階段的一個重要課題 . 一 般而言 , 設計者不希望縫合線發生結構須承受較強應 力的地方 , 如 Latch 插入處 , 結構會有較大應力發生 , 若有較明顯的縫合線發生 , 就可能發生 Latch 插入後 塑件破裂的情況 .,肉厚的效應,肉厚較厚處,流動阻力小,融膠容易流動,若肉厚較厚,代表著此區域的熱能較多,但由於塑膠是熱的不良導體,所以溫度不易下降,容易造成積熱,使得元件因溫度的差異造成收縮量的不一致,而產生變形。 肉厚較
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