产品结构大全.pdf
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1、 产品结构设计准则产品结构设计准则-公差公差 ( Tolerance ) 基本设计守则 大部份的塑胶产品可以达到高精密配合的尺寸公差, 而一些收缩率高及一些软性材料则比较难於控制。 因此在产品设计过程时是要考虑到产品的使用环境,塑胶材料,产品形状等来设定公差的严紧度。除着顾 客的要求愈来愈高,以往的可以配合起来的观念慢慢的要修正过来。配合、精密和美观是要同时的能在产 品上发挥出来。 公差的精密度高,产品质素相对提高,但随之而来的是增加了成本和因达到要求而花更多的时间。故 此公差的设定可以跟随不同塑料来作一标准,以下是几种由塑料供应商提供的塑料公差设计要点。而设计 的容许公差范围是可在美国 SP
2、I 规格内找得到。 不同材料的设计要点 LCP 液晶共聚物成品容许公差随着设计的复杂程度和壁厚而定。薄壁的部份经常可以在液晶共聚物的产品 上可找得到。而且液晶共聚物容许公差可是极小容许公差的 50%。 LCP液晶高分子设计容许公差的指南 PET 宝特龙 (PET) 的设计公差准则 POM 精密公差的标准叁考表 产品结构设计准则-加强筋篇 基本设计守则 加强筋在塑胶部件上是不可或缺的功能部份。加强筋有效地如工字铁般增加产品的刚性和强度而无需大幅增加产品切面面积,但 没有如工字铁般出现倒扣难于成型的形状问题,对一些经常受到压力、扭力、弯曲的塑胶产品尤其适用。此外,加强筋更可充当内部 流道,有助模腔
3、充填,对帮助塑料流入部件的支节部份很大的作用。 加强筋一般被放在塑胶产品的非接触面,其伸展方向应跟随产品最大应力和最大偏移量的方向,选择加强筋的位置亦受制于一些生产 上的考虑,如模腔充填、缩水及脱模等。加强筋的长度可与产品的长度一致,两端相接产品的外壁,或只占据产品部份的长度,用以局部 增加产品某部份的刚性。要是加强筋没有接上产品外壁的话,末端部份亦不应突然终止,应该渐次地将高度减低,直至完结,从而减少出 现困气、填充不满及烧焦痕等问题,这些问题经常发生在排气不足或封闭的位置上。 加强筋一般的设计 加强筋最简单的形状是一条长方形的柱体附在产品的表面上,不过为了满足一些生产上或结构上的考虑,加强
4、筋的形状及尺寸须要改 变成如以下的图一般。 长方形的加强筋必须改变形状使生产更容易 加强筋的两边必须加上出模角以减低脱模顶出时的摩擦力,底部相接产品的位置必须加上圆角以消除应力集过份中的现象,圆角的设 计亦给与流道渐变的形状使模腔充填更为流畅。此外,底部的宽度须较相连外壁的厚度为小,产品厚度与加强筋尺寸的关系图 a 说明这个 要求。图中加强筋尺寸的设计虽然已按合理的比例,但当从加强筋底部与外壁相连的位置作一圆圈 R1 时,图中可见此部份相对外壁的厚 度增加大约 50%,因此,此部份出现缩水纹的机会相当大。如果将加强筋底部的宽度相对产品厚度减少一半(产品厚度与加强筋尺寸的关系 图 b),相对位置
5、厚度的增幅即减至大约 20%,缩水纹出现的机会亦大为减少。由此引伸出使用两条或多条矮的加强筋比使用单一条高的加 强筋较为优胜,但当使用多条加强筋时,加强筋之间的距离必须较相接外壁的厚度大。加强筋的形状一般是细而长,加强筋一般的设计图 说明设计加强筋的基本原则。留意过厚的加强筋设计容易产生缩水纹、空穴、变形挠曲及夹水纹等问题,亦会加长生产周期,增加生产成 本。 产品厚度与加强筋尺寸的关系 除了以上的要求,加强筋的设计亦与使用的塑胶材料有关。从生产的角度看,材料的物理特性如熔胶的黏度和缩水率对加强筋设计的 影响非常大。此外,塑料的蠕动(creep)特性从结构方面来看亦是一个重要的考虑因数。例如,从
6、生产的角度看,加强筋的高度是受制于熔 胶的流动及脱模顶出的特性(缩水率、摩擦系数及稳定性),较深的加强筋要求胶料有较低的熔胶黏度、较低的摩擦系数、较高的缩水率。另 外,增加长的加强筋的出模角一般有助产品顶出,不过,当出模角不断增加而底部的阔度维持不变时,产品的刚性、强度,与及可顶出的 面积即随着减少。顶出面积减少的问题可从在产品加强筋部份加上数个顶出凸块或使用较贵的扁顶针得以解决,同时在顶出的方向打磨光 洁亦有助产品容易顶出。从结构方面考虑,较深的加强筋可增加产品的刚性及强度而无须大幅增加重量,但与此同时,产品的最高和最低 点的屈曲应力(bending stress)随着增加,产品设计员须计算
7、并肯定此部份的屈曲应力不会超出可接受的范围。 从生产的角度考虑,使用大量短而窄的加强筋比较使用数个深而阔的加强筋优胜。模具生产时(尤其是首办模具):加强筋的阔度(也有 可能深度)和数量应尽量留有馀额,当试模时发觉产品的刚性及强度有所不足时可适当地增加,因为在模具上去除钢料比使用烧焊或加上插 入件等增加钢料的方法来得简单及便宜。 加强筋增强塑胶件强度的方法 以下是加强筋被置于塑胶部件边缘的地方可以帮助塑料流入边缘的空间。 置于塑胶部件边缘地方的加强筋 不同材料的设计要点 ABS 减少在主要的部件表面上出现缩水情形,肋骨的厚度应不可是相交的胶料厚度的 50%以上,在一些非决定性的表面肋骨厚度可最多
8、 到 70% 。在薄胶料结构性发泡塑胶部件,肋骨可达相交面料厚的 80%。厚胶料肋骨可达 100%。肋骨的高度不应高于胶料厚的三倍。当 超过两条肋骨的时侯,肋骨之间的距离应不小于胶料厚度的两倍。肋骨的出模角应介乎单边至以便于脱模容易。 ABS 加强筋的设计要点 PA 单独的肋骨高度不应是肋骨底部厚度的三倍或以上。在任何一条肋骨的后面,都应该设置一些小肋骨或凹槽,因肋骨在冷却时会在背 面造成凹痕,用那些肋骨和凹槽可以作装饰用途而消除缩水的缺陷。 PBT 厚的肋骨尽量避免以免产生气泡,缩水纹和应力集中。方式的考虑是会限制了肋骨尺寸。在壁厚于 3.2mm (1/8 in) 以下肋骨厚度不 应超过壁厚
9、的 60%。在壁厚超过 3.2mm 的肋骨不应超过 40%。肋骨高度应不超过骨厚的 3 倍。肋骨与胶壁两边的地方以一个 0.5mm(0.02 in) 的 R 来相连接,使塑料流动畅顺和减低内应力。 PC 一般的肋骨厚度是取决于塑料流程和壁厚。若很多肋骨应用于补强作用,薄的肋骨是比厚的要好。PC 肋骨的设计可叁考下图 PS 的 肋骨设计要点。 PS 肋骨的厚度不应超过其相接壁厚的 50%。经验告诉我们违反以上的指引在表面上会出现光泽不一现象。 PS 置于中位的肋骨设计要点 PS 置于边位的肋骨设计要点 PSU 肋骨是可以增强了产品的撞击强度和利用最经济的成本达致有效的结果。不良的设计是会使表面有
10、收缩痕和非期望的撞击强度。 产品结构设计准则-支柱 ( Boss ) 基本设计守则 支柱突出胶壁厚是用以装配产品、隔开物件及支撑承托其他件之 用。空心的支柱可以用来嵌入件、收紧丝等。这些应用均要有足够强支 持压而致於破。 支柱尽要单独使用,应尽连接至外壁或与加强筋一同使用,目的 是加强支柱的强及使胶动顺畅。此外,因过高的支柱会导致塑胶部 件成型时困气,所以支柱高一般是会超过支柱直径的两倍半。加强支柱 的强的方法尤其是远离外壁的支柱,除可使用加强筋外,三角加强 块Gusset plate 的使用亦十分常见。 一个品质好的丝/支柱设计组合是取决於丝的机械特性及支柱孔的 设计,一般塑胶产品的厚尺寸是
11、足以承受大部份紧固件产生的应。固 此,从装配的考虑来看,局部增加胶厚是有需要的。但是,这会引致 的影响,如形成缩水痕、空穴、或增加内应。因此,支柱的导入孔及穿 孔避空孔的位置应与产品外壁保持一段距离 。 支柱可远离外壁独而处或 使用加强筋连接外壁 , 後者但增加支柱的强以支撑大的扭及弯曲的 外,有助胶填充及减少因困气而出现烧焦的情况。同样由,远离外 壁的支柱亦应辅以三角加强块 , 三角加强块对改善薄壁支柱的胶动特别 适用。 收缩痕的大小取决於胶的收缩、成型工序的叁数控制、模具设计及 产品设计。使用过短的哥针、增加底部弧尺寸、加厚的支柱壁或外壁尺寸 均於收缩痕的减少;幸地,支柱的强及抵受外的能却
12、随着增加 底部弧尺寸或壁厚尺寸而增加。因此,支柱的设计须要从这两方面取得平 衡。 1) 支柱位置 2) 支柱设计 同材的设计要点 ABS 一般来说,支柱的外径是内径的两倍已足够。有时这种方式结果支柱壁 厚等於或超过胶厚而增加物重和在表面产生缩水纹及高成型应 。严格的来说支柱的厚应为胶厚的 50-70%。 如因此种设计方式而 支柱能提供足够强,但已改善表面缩水。斜骨是可以加强支柱的强 ,可由最小的尺寸伸延至支柱高的 90%。柱位置接近边壁,则可用一条 骨将边壁和柱相互连接来支持支柱。 PBT 支柱通常用於机构上装配,如收丝、紧压配合、导入装配等多数情形, 支柱外径是内孔径的两倍就足够强壮。支柱设
13、计有如骨设计的观。太厚 的面会产生部件外缩水和内部真空 。 支柱的位置在边壁旁时可用骨相 连,则内孔径的尺寸可增至最大。 PC 支柱是大部份用来作装配产品用 , 有时用作支撑其它物件或隔开物体之 用。甚至一些很细小的支柱最终会热溶後作内部件固定用。一些放於边位 的支柱是需耍一些骨作为互相依附,以增加支柱强。 PS 支柱通常用於打入件,收丝,导向针,攻牙或作紧迫配合。可能情形 之下避免独一支支柱而无任何支撑。应加一些骨以加强其强。支柱 离边壁远应以骨将柱和边相连在一起。 PSU 支柱是用作连接两件部件的。其外径应是内孔径的两倍,高应超过 外径的两倍。 产品结构设计准则产品结构设计准则-孔孔 (H
14、ole) 发表人: 中国手机研发网 发布日期:2005-1-27 转自:手机研发论坛 在塑胶件上开孔使其和其它部件相接合或增加产品功能上的组合是常用的手法,孔的大小及位 置应尽会对产品的强构成影响或增加生产的复杂性,以下是在设计孔时须要考虑的几个因 素。 相连孔的距离或孔与相邻产品直边之间的距离可少於孔的直径,如孔离边位或内壁边之 要点图。与此同时,孔的壁厚应尽大,否则穿孔位置容产生断的情况。要是孔内附有 纹,设计上的要求即变得复杂,因为纹的位置容形成应集中的地方。从经验所得,要使 孔边缘的应集中系数减低至一安全的水平,孔边缘与产品边缘的距离必须大於孔直径的三倍。 孔离边位或内壁边之要点 穿孔
15、 从装配的角来看,穿孔的应用远较盲孔为多,而且较盲孔容生产。从模具设计的角来看, 穿孔的设计在结构上亦较为优胜,因为用来穿孔成型的边钉的两端均可受到支撑。穿孔的做法可以 是靠单一边钉两端同时固定在模具上、或两枝边钉相接而各有一端固定在模具上。一般来说,第一 种方法被认为是较好的;应用第二种方法时,两条边钉的直径应稍有同以避免因为两条边钉轴心 稍有偏差而引致产品出现倒扣的情况,而且相接的两个端面必须磨平。 盲孔 盲孔是靠模具上的哥针形成,而哥针的设计只能单边支撑在模具上,因此很容被溶融的塑使 其弯曲变形,形成盲孔出现椭圆的形状,所以哥针的长能过长。一般来说,盲孔的深只限於 直径的两倍。要是盲孔的
16、直径只有或於 1.5mm,盲孔的深应大於直径的尺寸。 盲孔的设计要点 钻孔 大部份情况下,额外的钻孔工序应尽被免,应尽考虑设计孔穴可单从模具一次成型,减低生 产成本。但当需要成型的孔穴是长而窄时即孔穴的长比深为大,因换折断或弯曲的哥针 构成的额外成本可能较辅助的後钻孔工序为高,此时,应考虑加上後钻孔工序。钻孔工序应配合使 用钻孔夹具加快生产及提高品质,亦可减少因断钻咀或经常番磨钻咀的额外成本及时间;另一做法 是在塑胶成品上加上细而浅的定位孔以代替使用钻孔夹具。 侧孔 侧孔往往增加模具设计上的困难,特别是当侧孔的方向与开模的方向成一直角时,因为侧孔容 形成塑胶产品上的倒扣部份。一般的方法是使用角
17、针Angle Pin及活动侧模Split Mould,或使 用油压抽哥。意哥针在胶填充时会否受压变形或折断,此情况常见於长而直径小的哥针上。因 模具的结构较为复杂,模具的制造成本比教高,此外,生产时间亦因模具必须抽走哥针才可脱模而 相应增加。 其他设计考虑 有关孔穴在产品设计上的考虑,尚有下各点: 1. 多级多个同直径但相连的孔的孔可容许的深比单一直径的孔长;此外,将模具件部份 孔位偷空,亦可将孔的深缩短,下图说明这两种方法的应用。 多级孔或将穿孔偷空的应用方法 2. 侧孔使用角针、活动侧模或油压抽哥必会使模具的结构复杂及增加成本,此问题可从增加侧 孔壁位的角,或以两级的孔取代原来的侧孔得以消
18、除侧孔引致的倒扣,消除侧孔倒扣的方法图说 明这两种方法的应用。 消除侧孔倒扣的方法 3. 孔的边缘应预最少 0.4mm 的直身位,设计一个完整的倒角或圆角於孔边在经济上或实践上 都是设实际的,可叁考孔边缘的设计图。 产品结构设计准则产品结构设计准则-入件入件 ( Moulded-in Inserts ) 基本设计守则 塑胶内的入件通常作为紧固件或支撑部份。此外,当产品在设计上考虑於返修、於换或重 复使用等要求时,入件是常用的一种装配方式。但无论是作为功能或装饰用途,入件的使用应尽 减少,因使用入件需要额外的工序配合,增加生产成本。入件通常是属材,其中以铜为主。 入件的设计必须使其稳固地嵌入塑胶
19、内,避免旋转或出。入件的设计亦应附有尖角或封 的边缘,因为尖角或封的边缘使塑胶件出现应集中的情况。 入件的成型方式分为同步成型嵌入和成型後嵌入两种 : (1) 同步成型嵌入 同步成型嵌入是在部件成型前将入件放入模具之中,在合模成型时塑会将入件包围起来同时 成型。要使塑把入件包合得好,必先预热後才放入模具。这样可减低塑的内应和收缩现象。 (2) 成型後嵌入 成型後嵌入是将入件用同方式打入成型部件之中。所采用的方法有热式和式,唯原都是 用塑胶的热可塑特性。热式是将 入件预先在嵌前加热至该塑胶部件融化的温,然後迅速的将入 件压入部件上特别预的孔中却後成型。式一般是使用超声波焊接方法把入件压入。用超声
20、波 的方法所得到的结果比较一致和美观,而预热压入在工艺上要控制得好才有好的效果。否则出现入 件歪斜、位置正、塑包含均匀等现象形成坏品。正常情形下 入件是在塑胶成品平面对齐或有 些微的在平面之上以减少塑胶内的应。 同直径的入件塑胶所须之最小壁厚mm(inch)表 同材的设计要点 POM POM 成型时,因塑和镶入件收缩比而有应产生。渐渐在镶入件的地方发生龟现象 而成品破,以下方法可改善成品破现象。用温达 90左右的镶入件放于模腔内成型。模具内 温打 90左右。镶入件要洁净及避免有尖角或边。 PBT 镶入件通常是用以装配方或维修容为目的的,但亦有的是特殊用途如属扣等。为使镶入 件在塑胶成品内减低应
21、和因同物的热膨胀系数所影响,镶入件尽要有尖角,防止拔出和 转动的凹槽要使用简单的设计,压花的花纹面积要太大,压花的边要和镶件边位远离,花纹的地 方要放于稳藏处。镶入件表面能有任何相容的化学药品如润油等。在放入模具生产是使用 80 至 110的模温来减低成型后的内应。 PBT 入件压花的设计 产品结构设计准则产品结构设计准则-扣位扣位 ( Snap Joints ) 基本设计手则 扣位提供一种但方快捷而且经济的产品装配方法,因为扣位的组合部份在生产成品的时候 同时成型,装配时无须配合其他如丝、介子等紧锁配件,只要需组合的两边扣位互相配合扣上即 可。 扣位的设计虽可有多种几何形状,但其操作原大致相
22、同:当两件件扣上时,其中一件件 的勾形伸出部份被相接件的凸缘部份推开,直至凸缘部份完结为止;及後,藉着塑胶的弹性,勾 形伸出部份即时复位,其後面的凹槽亦即时被相接件的凸缘部份嵌入,此倒扣位置时形成互相 扣着的状态,请参考扣位的操作原图。 扣位的操作原 如以功能来区分,扣位的设计可分为成永久型和可拆卸型两种。永久型扣位的设计方装上但 容拆下,可拆卸型扣位的设计则装上、拆下均十分方。其原是可拆卸型扣位的勾形伸出部 份附有适当的导入角及导出角方扣上及分离的动作,导入角及导出角的大小直接影响扣上及分离 时所需的,永久型的扣位则只有导入角而没有导出角的设计,所以一经扣上,相接部份即形成 自我锁上的状态,
23、容拆下。请叁考永久式及可拆卸式扣位的原图。 永久式及可拆卸式扣位的原 以扣位的形状来区分,则大致上可分为环型扣、单边扣、球形扣等等,其设计可参阅下图。 球型扣(可拆卸式) 扣位的设计一般是离开悬式的方法,悬式的延伸就是环型扣或球型扣。所谓悬式,其 实是用塑胶本身的挠曲变形的特性,经过弹性回复返回原来的形状。扣位的设计是需要计算出来, 如装配时之受,和装配後应集中的渐变为,是要从塑特性中考虑。常用的悬扣位是恒等 面的,要悬变形大些可采用渐变面,单边厚可渐减至原来的一半。其变形可比恒等 面的多百分之十以上。 同面形式的悬扣位及其变形之比较 扣位装置的弱点是扣位的两个组合部份:勾形伸出部份及凸缘部份
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