家电产品结构设计,结构工程师必备.ppt

家电产品结构设计,课程大纲,一.结构设计知识简述,一、结构设计知识简述,随着电子技术的使用范围的推广，灯具的功能、体积、重量、动转可靠性以及对各种环境 的适应性等诸多问题被纳入到结构设计的范畴，使灯具的结构设计逐步成为一个多学科的综合 技术，未来的灯具在光学设计、热学设计、安全设计、机械设计与工艺设计的科学化程度将大 大提高，各种专业软件的算法已经应用到或是即将应用到配光设计技术、温度模拟分布、热流 模型的建立等方面，特别是灯具系统化设计的理论和技术，这些技术的应用使得纯机械技术和 工艺失去意义，现有的结构设计方法也面临着新的变革。 目前，灯具的结构设计大致包含以下内容： 1、整机组装结构设计 2、热设计 3、电磁兼容性设计 4、结构静力计算与动态参数设计 5、防腐蚀设计 6、连接设计 7、可靠性试验（可靠性设计） 综合上述，结构设计（灯具）现已包含着相当广泛的技术内容，其范围涉及到力学、机械 学、材料学、热学、电学、化学、光学、美学、环境学等，本讲义不想涉入到上述的具体内容 中去，而是配合上述过程问题讲述各种不同加工方式的结构的工艺性设计：压铸件工艺性设 计、钣金件工艺性设计、塑胶件工艺性设计等。,二、压铸件设计,1、术语和定语 流痕：指铸件表面与金属液流动方向一致且与金属基体颜色不一样的纹路。 冷隔：指铸件表面有与周边熔接不良的小块。 铬化：指铸件与铬酸溶液发生化学反应，在铸件表面形成一层薄的铬酸盐膜。 欠铸：指铸件成形不饱满。 网状毛刺：压铸件表面上有网状发丝一样凸起或凹陷的痕迹。 溢流口：指金属液冷却凝固时为补偿金属收缩所设置的穴。 2、铸件设计及工艺 2.1、选材 铝合金压铸件的常用材料有:日本工业标准牌号ADC1,ADC3,ADC10,和ADC12;美国 工业标准牌号:A360和A380;我国标准:YL102,YL104,YL112和YL113，对于我司来讲， 压铸件的选材统一要求为ADC12，珠三角压铸厂商常用材料为 ADC10,ADC12和A380 . 以上几种材料的成份和力学性能见表,二、压铸件设计,材料成份和力学性能 2.2、壁厚 壁厚设计以均匀为佳,不均易产生缩孔和裂纹,易引起零件变形,同时会影响到模具的使 用寿命。壁厚很厚的铸件内部易产生缩孔,影响材料的力学性能，对大形铝合金,其壁厚不 宜超过6mm,因壁厚增加,其材料的力学性能将明显下降,因此推荐壁厚如表。对外侧 边缘壁厚, 为保证良好的压铸成形,壁厚s=1/4h, 且s=1.5mm, s为边缘壁厚, h为边 缘壁的高度,如下图所示。,二、压铸件设计,压铸件最小壁厚和正常壁厚 例:壁厚设计-990801-89灯头壳-GF-A-C版,二、压铸件设计,2.3、加强筋 设计筋的目的是增加零件的强度和刚性,避免因单纯依靠加大壁厚而引起的气孔,裂 纹和收缩缺陷,同时能使金属流路顺畅,改善压铸的工艺性.筋高不超过15倍壁厚，最大筋宽 不超过1.5倍壁厚，对筋高30mm以下，拔模斜度不小于3°，筋高30mm以上，拔模斜 度不小于2°(通常在我司为节省成本，减轻重量，拔摸斜度一般都放得很小，一般情拔 1°，高筋高30mm以上的拔2度，对于批量不大的产品应该也不会有很大问题）,在特殊 情况下加强筋端面的拔模度可设为0.5°。 例:特殊情况下加强筋的运用 2.4、圆角 圆角设计可使金属液流畅,气体易排出,有利于铸件成形，并能避免因锐角致使零 件和模具产生裂纹,有利于提高模具寿命,因此对过渡处应避免锐角设计, 圆角半 径以取最大为原则,一般取值如下: 对相等壁厚: 1/2h= r=h 对不等壁厚: 1/4(h1+h2)=r=1/2(h1+h2) r为内圆角半径, h、 h1和 h2为壁厚,二、压铸件设计,2.5、拔模斜度 拔模斜度的大小与零件的结构、高度、壁厚及表面粗糙度有关,在允许的范围内,尽 可能取大值,有利于脱模。 非圆形内侧壁的拔模斜度如下表,外侧取表下表值的一半。 2.6、相邻距离 尽量避免窄且深的凹穴设计，以免对应模具处出现窄而高的凸台，因受冲击易弯 曲、断裂。如下图所示,当a过小时,易使模具在此处开裂,为使模具在此处有足够的强 度,a值应不小于5mm。,二、压铸件设计,示例:相邻距离的合理设计,二、压铸件设计,2.7、铸孔 铝合金可铸最小孔径为2.5mm, 可铸孔径大小与深度有关,对盲孔,孔深为 孔径的3到4倍, 对通孔,孔深为孔径的6到8倍。对孔径精度或孔距精度要求较高 的,一般不直接铸孔,采用后序机加工处理, 但对壁厚较厚的孔,为避免机加后出现 表面有砂眼,一般先铸出底孔,然后用机加去除加工余量。 2.8、文字和图案 文字大小不小于5号字体,凸起高度0.30.5mm, 线宽推荐0.8mm.,出模 度1015度,如果外壳表面采用喷粉处理，其外侧面的文字及图案的凸起高度采 用0.5mm,如果凸起高度用0.5mm以下的话，外壳喷粉之后会其字形及图案就 会模糊不清。 2.9、表面质量 2.9.1 压铸面 铝合金压铸表面粗糙度在Ra3.26.3, 表面质量按粗糙度分为3级,详细见表：压铸 表面质量分级 , 2.9.2表面缺陷 压铸件各类表面缺陷不同级别的要求见表：面缺陷要求(JB2702-80),二、压铸件设计,3、公差 3.1 尺寸公差 压铸件尺寸公差依据国标GBT1804-M选取, 铝合金公差一般按5级取,对分形 面及活动部位尺寸公差需低一级,对有严格精度要求的可做到3级, 对超出要求的可 双方协商采用后加工来保证。 3.2、平面度公差 压铸件变形因素与模具的顶出机构、零件的结构、壁厚不均等有关, 变形量如 下表, 对特别要求的,需采用后加工来保证。,当设计隔爆型的灯具时,其精度及平面公差的精度高于模制品的正常控制精度,此时则需要安排机加的方式,而这时则要考虑产品的易加工程度,有时加工的方式而决定了产品的形状。（见附图3）,二、压铸件设计,4.、机加工 模具因受高温冲击,表面比较容易冲蚀,考虑到模具寿命,模具上尽量避免使用行位、细 长镶针等结构，在允许的情况下可不直接铸出,采用后序CNC或普通机床加工而成,同时因 铸件的尺寸精度都比较低,对高精度的,也采用CNC加工而成,其精度按机加精度等级要求。 结构设计时需考虑到机加定位面,以便能方便装夹，对于有防爆要求的接合面一定需要机加 来保证其表面粗糙度及尺寸精度。 4.1、表面处理 4.1.1喷砂和喷丸 对压铸件表面有外观要求时,可用喷砂处理,能掩盖表面压铸缺陷,一般表面喷砂后再 喷油,能做比较美观的砂纹外观,喷丸除有喷砂功能外,同时还能增加铸件的强度用。 4.1.2表面氧化 铝合金氧化主要作用是提高其防腐能力,因铝合金含比较多的硅金属,阳极氧化只能为 灰色,不能氧化成黑色。对防腐能力要求高的,一般表面先铬化处理,再涂装处理,。表面铬化 有无色和黄色铬化两种,主要是在表面形成薄的铬化层,无色铬化可耐24小时常规盐雾测试, 黄色铬化可耐48小时常规盐雾测试。,二、压铸件设计,4.1.3、表面电镀或化学镀 铝合金一般镀铬或镀镍,主要用于外观装饰用, 电镀和化学镀的主要缺陷体现为表面 有针孔、气泡、镀层局部脱落、划伤等。电镀对铸件要求很高,铸件必须具有良好的压铸 成形性能，表面光洁度要达到1.6。因此结构设计时必须考虑壁厚要均匀,且不宜太厚,一 般不超过4mm,尽量采用大的圆角过渡,同时对模具要求浇道,溢流口,排气设计必须合理。 电镀或化学镀的正常合格率为80%,如压铸成形较差,合格率可能会低于50% ，这种工 艺我司使用较少，只用在各种堵头及压紧螺母的锌合金铸件采用了这种工艺。 4.1.4、表面喷涂 表面喷涂一般为喷油和喷粉,主要用途用于外观或防腐蚀,涂层厚度一般60120µm, 纹路分光面和砂纹面(撒点)。涂层主要性能检测指标为涂层厚度测试,附着力测试及盐雾 测试。 5、铸件加工工艺 5.1、铸件的一般加工流程如下： 压铸成形 去浇口溢流口 去批锋抛光 机加 清洗 表面处理,三、钣金件设计,1、术语和定语 钣金件的工艺性是指零件在冲切、弯曲、拉伸，焊接等加工过程中的难易程度。 2、优选材料及表面处理 2.1、公司优选材料性能、用途、规格 我司没有特别的单独规范来强制优先材料的选用，但在设计的默认过程中基本上有一 个自发的优先选用行为： 2.1.1普通碳素结构钢普板 (Q235) 常用厚度(mm)：0.5，0.8，1.0，1.2，1.5，2.0，2.5 常用表面处理：镀彩锌，镀蓝锌，镀镍、喷涂 Q235是一种钢材的材质。Q代表的是这种材质的屈服，后面的235，就是指这种材质 的屈服值，在235左右。并会随着材质的厚度的增加而使其屈服值减小。Q235根据性能中 冲击温度的不同分为四个级别： Q235-A级，是不做冲击 Q235-B级，是20度常温冲击； Q235-C级，是0度冲击； Q235-D级，是-20度冲击 我们在设计时，通常在图纸材料栏里只写Q235，并没有表明其是哪一个级别的钢，这是 不正确的。后来我询问了外协李工，供应商看到Q235材质的钣金件一般都用SPCC（冷扎 钢板），附件摘录了一些关于SPCC材料的描述。,三、钣金件设计,2.1.2 不锈钢板 SUS304, SUS316(会接触酸碱溶液的零件使用)。 常用厚度：0.5，0.8，1.0，1.2，1.5，2.0。 常用表面处理：通常不做表面处理如果有特殊需要建议选用表面处理的不锈钢材料 。如：SUS304 HL(拉直纹)、SUS304 BA(雾面)、SUS304 Mirror(镜面)。 2.1.3 铝板: A1100（纯铝）、 A5052（合金铝）、6061（合金铝） 常用厚度：1.0，1.2，1.5，2.0。 常用表面处理：拉丝氧化（发黑，发白）、喷砂氧化（不推荐使用，单面喷砂容易 变形）、喷粉。如果零件要求导电，则需要在技术要求里注明导电氧化，导电氧化属化学 氧化，颜色为淡黄色。 2.1.4 铜板: H62 常用厚度：0.3、0.5、0.8、1.0、1.2、1.5、2.0。 常用表面处理：镀镍、发黑氧化、不处理。 2.2 选择材料和表面处理的注意事项,三、钣金件设计,2.2.1 选材时尽量减少品种规格，便于生产管理。 2.2.2 选材时要考虑材料的成本，在保证力学性能和质量的情况下，尽量选用价廉的材料。 2.2.3 建议钣金件最薄用0.8mm厚，最厚用2.5mm厚。0.5mm厚的冷轧钢板焊接、折 弯后的尺寸都不容易控制，除了用于做成简单的屏蔽片或是弹 片，应尽量少用。超过 2.5mm厚冷轧钢板加工很困难，折弯很难控制，也应尽量少用。 2.2.4 需要焊接组合的零件建议选用Q235。 2.2.5 有较高的防腐要求或外观要求的零件建议选择不锈钢板，或铝板。 2.2.6 需要电镀的零件建议选用镀彩锌或镀兰锌的表面处理。 表面电镀的防腐性比较： 镀白锌 镀兰锌镀彩锌 镀镍， 防腐性减弱，价格增高。 是镀锌时后要经过的两个处理工序，一个是除氢处理，二是钝化处理。除氢处理：零件在 酸性溶液和阴极电解除油的过程中都有可能在基体晶格中渗 氢,造成晶格扭歪,导致内应力 大,产生氢脆，零件要求抗拉强度愈大，要求的除 氢时间愈长钝化处理：二是把镀锌层放 在以铬酸酐为主的溶液中进行化学处理,使其表面生成一 层化学稳定性较高的、组织致密 的铬酸盐薄膜的工艺过程称为钝化，其钝化处理后抗腐蚀性能见表、表,三、钣金件设计,表生成的钝化膜可提高镀锌层的抗腐蚀性能 表不同钝化膜的抗腐蚀性能对照(耐中性盐雾试验),三、钣金件设计,2.2.7 需要表面喷涂的零件，建议选择喷粉，因为喷漆对对钣金件的喷前表 面质量要求较高。 2.2.8 喷粉的零件尺寸精度要求不能太高，喷涂过程中涂层的厚度无法精确 控制。 3 常用加工工艺 3.1钣金件加工工艺流程 数控冲床和数控折弯设备加工钣金件的工艺流程如下： 模具加工钣金件的工艺流程与模具结构有关，如果采用单工序模，每个工序需要一套模 具，一个复杂的零件需要多套模具才能完成加工。如果采用复合模，则可以多个工序在一次冲 压完成，但复合模的成本较贵，目前我们公司批量不大，多采用单工序模,有时在单工序模中 采用不同的闭模行程做不同的镶件，9250反光板2采 用了这种方法。参考图纸附件图纸,三、钣金件设计,3.2 冲裁 3.2.1 冲裁设备精度与零件精度 冲裁有两种方法：数控冲床冲裁和模具冲裁,对于单量不大的零件很多公司多采用数控 冲床冲裁。数控冲床的精度一般为±0.1，该精度与设备的新旧有一定的关系，与加工的 尺寸大小没有太大的关系，这一点与模具冲裁有一定的差别。目前钣金厂加工的零件多采 用数控冲裁落料，因此设计的零件平面冲裁尺寸精度不得高于±0.1。模具冲裁零件的精 度与模具结构有关，平冲件的尺寸公差一般都小于0.1mm,我司的产品一般都采用模具冲 裁方法，公差尺寸采用GB/T1804-m。 3.2.2冲裁件的工艺性要求 零件的孔径尺寸、止裂槽尺寸或外圆角尺寸尽可能与刀具尺寸符合。 冲裁件尽量避免过长的悬臂和狭槽，悬臂和狭槽的宽度不宜过小，其合理数值可参 考下表： 对合金钢或不锈钢 A2t 对一般钢 A1.5t 对黄铜、铝 A1.2t t材料厚度。,三、钣金件设计,冲孔时，孔径不宜过小。其最小孔径与孔的形状、材料的机械性能、材料的厚度等 有关。其合理数值可参考下表：,三、钣金件设计,零件的冲孔边缘离外形的最小距离随零件与孔的形状不同要有一定的限制，如下图。 当冲孔边缘与零件外形边缘不平行时，该最小距离应不小于材料厚度，即at；孔边缘与 零件外形边缘平行时，应取b1.5t。,三、钣金件设计,用模具冲裁的零件，其外形或内孔应避免锐角，做成适当的圆角，可增加模具使用 寿命，不易产生裂纹。一般可取R 0.5t ，(t材料厚度)，如下图： 4、折弯 4.1 折弯设备的精度与零件的精度 数控折弯机的定位精度分两方面，定位装置的前后移动精度±0.， 下模的上下移动 精度也为±0.(此误差影响折弯角的精度)。折弯零件的精度与工人的操作有较大关系， 理论上每一道折弯都有可能产生±0.的误差。对于要求较严的尺寸，也可以通过操作工 的调整补偿减少误差。尺寸标注时在满足产品要求的情况下，尽量考虑生产加工的效率。,三、钣金件设计,4.2 数控折弯机的刀具 数控折弯机的折弯刀有很多种，按刃口分，有R=0.2, R=0.6, R=1，按刀具结构 分，有直角刀，避位刀，鹅颈刀等，折弯下模一般是90°V形模现有V模宽度有：V=4 , V=7,V=8, V=12，折弯刀具和下模的关系如下图。,三、钣金件设计,4.3 数控折弯件的工艺性要求 4.3.1 在折弯有撕裂的地方，需要留撕裂槽。撕裂槽的宽度一般不小于.t，且1.5。 撕裂槽的长度和宽度与壁厚的关系如下图b,c所示。或者是折弯线让开阶梯线如下图所 示。,三、钣金件设计,4.3.2折弯件的直边高度不宜过小，否则不易形成足够的弯矩，很难得到形状准确的零件。 其弯曲值hR+2t，且3方可。如下图,示。 4.3.3当折弯边带有斜角时（如下图，），侧面的最小高度为：h=(24)mm,且hR+2t（R为折弯内角）。,三、钣金件设计,4.3. 4 折弯件的孔边距离：先冲孔后折弯的零件，为了避免折弯时孔变形，从孔边到弯 曲半径r中心的距离取为：当t2mm时，Lt；当t2mm时，L2t。 4.3.5先折弯再冲孔的零件（主要争对用冲模的零件），其孔边与工件直壁之间应保持一 定的距离，距离太小时，在冲孔时会使凸模受水平推力而折断：从孔边到弯曲半径r中心 的距离取为： L0.5t ,如下图。,三、钣金件设计,4.3.6 压死边的尺寸要求，压死边的长度与材料的厚度有关。如下图所示，一般压死边最 小长度LR 3.5t。其中t为材料壁厚，R为压死边前道工序的最小内折弯半径，一般为 0.6。 4.3.7 板件折弯时，若弯曲处的圆角过小，则外表面容易产生裂纹，尤其铝板最明显。若 弯曲圆角过大，因受到回弹的影响，弯曲件的精度不易保证。折弯内圆角与材料厚度和材 质有一定的关系，一般碳 但受折刀具规格的限制，推荐选用折弯内半径R = 0.6, 结构没 有特殊要求时图纸上不需要标注具体的尺寸。由工厂选择合适的折弯刀。 4.3.8 折弯件不得对多个折弯边(如下图的L1, L2, L3)同时要求较严的尺寸公差。,三、钣金件设计,4.4模具弯曲件的工艺性要求 4.4.1弯曲件的直边高度太小时，会影响弯曲件成型后的角度精度。要求R+2t 4.4.2在U形弯曲件上，两弯曲边最好等长，以免弯曲时产生向一边移位。如不允许，可设 一工艺定位孔，如下图。 4.4.3为了防止零件弯曲后，直角的两侧平面产生褶皱，应设计预留切口，如下图。,三、钣金件设计,4.4.4 为了防止零件弯曲后，折弯边回弹，建议在对接处设计切口形式。如下图 a1.5t （t材料厚度) 4.4.5 为了防止冲孔后再弯曲的零件，在孔边产生裂纹，建议增加切口，如下图。,三、钣金件设计,4.4.6 防止弯曲时，一边向内产生收缩。可设计工艺定位孔，或两边同时折弯，还可用增 加幅宽的办法来解决收缩问题。,三、钣金件设计,4.4.7 弯曲的零件，在弯曲区压制加强筋，不仅可以提高工件的刚度，也有利于抑制回弹 。常用筋的结构尺寸推荐如下。,三、钣金件设计,4.5 拉深 利用具有一定圆角半径的拉深模，将平板毛坯或开口空心毛坯冲压成容器状零件的冲 压过程称为拉深。 4.5.1 拉深件的精度 拉深件的尺寸精度不宜要求过高。 拉深件的制造精度包括直径方向的精度和高度方向的精度。在一般情况下，深度的精 方向的精度不应超过GB/T 15055-级。直径方向的尺寸精度不应该超过IT12级，产品图 上的尺寸应注明必须保证外部尺寸或是内腔尺寸，不能同时标注内外形尺寸。 4.5.2 拉深件的工艺性要求 拉深件的形状应尽量简单、对称。 拉深件各部分尺寸比例要恰当，尽量避免设计宽凸缘和深度大的拉深件。（D凸3d，h2d）因为这类零件要较多的拉深次数。 拉深件的圆角半径要合适，圆角半径尽量取大些，以利于成型和减少拉深次数。 拉深件要留出合理的圆角半径。如下图。,三、钣金件设计,4.5.3 拉深件冲孔的合适位置。,三、钣金件设计,4.5.4 防止拉深时产生扭曲变形，A、B宽度应相等（对称）即A=B。 4.5.5 定位凸台的高度不能太大， 一般h（0.250.35）t 。如下图,三、钣金件设计,4.5.6对较长的板金件为了提高其强度，有时需要设计加强筋。加强筋的形状、尺寸及适 宜间距尺寸要求如下表。此类零件容易变形，因此平面度要求高的零件不推荐采用这种结 构。,三、钣金件设计,6、 压铆和攻丝 6.1 压铆精度和工艺性要求 压铆可分为铆螺钉，铆螺母，铆螺柱，铆销钉。压铆螺母的位置尺寸精度为底孔的位 置尺寸公差附加±0.05, 考虑到压铆件的垂直度影响，压铆螺钉、压铆螺柱、压铆销钉的 尺寸精度为底孔尺寸公差附加±0.1的公差。（以压铆件的顶端为测量点） 6.2 攻丝和翻边攻丝的精度和工艺性 6.2.1 攻丝和翻边攻丝孔距的尺寸精度为底孔的尺寸公差附加±0.05。 6.2.2 翻边攻丝的预制底孔直径最好不要小于板厚，尤其对较硬的材料，如不锈钢，对于 预制底孔直径小于板厚的情况，建议改用压铆螺母。 6.3 焊接 常用的焊接种类有：点焊（也叫碰焊），CO2焊接，氩弧焊接，激光焊接。点焊适合 较薄的材料，焊点对外观影响较小，激光焊接适合精密结构焊接，成本高。CO2焊接和氩 弧焊接适用范围较广，主要焊接形式是连续角焊缝，和间断角焊缝和对接焊缝，但氩弧焊 的焊接变形较小，焊点外观较好，焊接速度慢，焊接成本稍高。各种焊接结构的工艺性要 求推荐如下。,三、钣金件设计,6.3.1 点焊（即碰焊）的结构设计要考虑合适的搭接宽度，推荐搭接宽度和焊点距离见下 表点焊（即碰焊）应该考虑电极伸入方便。减少制造工装的麻烦。 6.3.2 用CO2焊接，要尽量减少焊缝的数量和缩短焊缝尺寸，尽可能选用间断焊而不选用 连续焊，焊缝尽可能对称分布，避免焊缝交叉，以免引起零件变形。 6.3.3 角焊缝要使得接头处便于存放焊剂，减少打磨的工作量。如下图:,三、钣金件设计,6.3.4手工CO2焊和氩弧焊要考虑焊条操作空间。 6.3.5有密封要求的组焊钣金件，板厚不能小于0.8， 否则容易焊穿，无法保证密封。 6.3.6薄壁零件且有密封要求的零件建议用激光焊接。 6.3.7常用的焊接定位结构: 销钉定位 定位凸台定位 焊接制具定位 （加工厂跟据结构要求自行设计）,四、通用塑胶零件设计,1、术语和定语 1.1 缩水、缩痕 制品表面产生凹陷的现象,由塑胶体积收缩产生，常见于局部内厚区域，如加强肋或 柱位与面交接区域。 1.2 缩孔 制品局部肉厚处在冷却过程中由于体积收缩所产生的真空泡，叫缩孔。 1.3 气泡 塑胶熔体含有空气、水份及挥发性气体时，在注塑成型过程空气、水份及挥发性气体 进入制品内部而残留的空洞叫气泡。 1.4 缺胶、不饱模 塑胶熔体未完全充满型腔。 1.5 毛边、批锋 塑胶熔体流入分模面或镶件配合面将发生锁模力足够，但在主浇道与分 流道会合处产 生薄膜状多余胶料为 1.6 烧焦 一般所谓的烧焦，包括制品表面因塑胶降解导致的变色及制品的填充末端焦黑的现象；烧焦是滞留型腔内的空气在塑料熔体真充时未能迅速排出（困气），被压缩而显著升温，将材料烧焦。,四、通用塑胶零件设计,1.7 熔接痕、夹水纹 模具采用多浇口进浇方案时，胶料流动前锋相互汇合；孔位和障碍物区域，胶料流动前锋也会被一分为二；壁厚不均匀的情况也会导致熔接痕。 1.8 喷痕、蛇纹 高速通过浇口的塑胶熔体直接进入型腔，然后接触型腔表面而固化，接着被随后的塑 胶熔体推挤，从而残留蛇行痕迹。侧浇口，塑胶经过浇口后无滞料区域或滞料区域不 充足时，容易产生喷痕。 1.9 银丝、银条 制品表面或表面附近，沿塑料流动方向呈现的银白色条纹。 银丝的产生一般是塑胶中的水分或挥发物或附着模具表面的水分等气化所致，注塑机 螺杆卷入空气有时也会产生银条。 1.10破裂、龟裂 制品表面裂痕严重而明显者为破裂，制品表面呈毛发状裂纹，制品尖锐角处常呈现此 现象谓之龟裂，也常称为应力龟裂。 1.11表面光泽不良 制品表面失去材料本来的光泽，形成乳白色层膜、模糊状态等皆可称为表面光泽不 良。,四、通用塑胶零件设计,1.12 翘曲变形 制品因壁厚或是成形时冷却不均匀而产生收缩比例不同，从而形成制品变形或是扭 曲。 1.13 流痕 塑胶熔体流动的痕迹，以浇口为中心而呈现的条纹波浪形状。 2、材料的选择 塑胶材料的种类繁多，对不同类型的产品有不同要求，对于我公司的产品塑胶产品的 设计，要充分考虑到产品使用的场合及工作环境，比如满足温度要求、防火或生物兼容性 要求。对于有防火要求的，有不同材料的防火等级（包括GE，奇美，TORAY，BAYER， 台化），对于需要防火级材料时，我们只要向供应商索取到材料证明的编号即可。对于基 于什么样的思路去考虑选材呢，如果有兴趣可以参考一下附件，我从网上零星下载的一些 资料：,四、通用塑胶零件设计,3、壁厚的选择 塑胶零件的壁厚对零件的质量影响很大，壁厚过小时成型的流动阻力大，大 形复杂的零件就很难充满型腔，塑胶壁厚的最小尺寸应满足以下几个方面的要 求： 足够的强度和刚度。 脱模时能经受脱模机构的冲击与震动 装配时能承受足够的紧固力 塑胶零件规定有最小壁厚值，它随塑胶品种牌号和零件大小不同有不同，对于外壳零件， 推荐如下壁厚ABS，PC+ABS，PC, 透明PC，透明ABS，壁厚为:2.0-3.5mm一些小的 外观零件（如按键帽，灯罩，旋钮）可以做到1.2-2.0mm同一个塑胶零件的壁厚尽可能 一致，否则可能会由于壁厚不均而产生壁厚处缩水。 4、拔模斜度的设计 在塑胶零件的内表面和外表面，沿脱模方向均应设计足够的拔模斜度，否则会难以脱 模，或顶出时拉伤，擦坏塑胶零件。还有一点，拔模斜度小就蚀纹浅，会造成外观件易 脏，所以推荐如下拔模斜度：（设计斜度比纹路要求斜度大0.5度，各供应商处有自己都 有纹板）,四、通用塑胶零件设计,5、柱位的设计 5.1 柱位的功能：通常塑胶件柱位用来支撑PCBA，固定PCBA或胶件本身，固定电子元 器件，或联接产品的前后壳，它有一个最大的好处就是高度容易调整。所以，一般情 况下，我们要尽量用柱子端面形成的平面作为支撑面。平面用几条筋位形成的平面作 为支撑面。 5.2 柱子的拔模及高度：柱子高度大于10mm时，通常都用司筒顶出，所以其拔模斜度可 以取得很小或0度。可以把内孔取为0度，外表面取为0.25度。柱子高度小于10mm时 ,模具上可能用镶件，拔模斜度可以把内孔取0.5度，外表面取1度。如希望能调整高度, 请在图上标明，要求模具加工时，考虑调整高。一般清况下，M3自攻螺钉柱的高度不 要大于30mm，太高了柱子的司筒针容易被胶流冲弯变形 5.3 柱子的大小尺寸：由于高度大于10mm的柱位通常是用司筒顶出，柱子的外径和内径 就有限制。 常用的司筒的外径系列为：4.0、4.5、5、6、6.5、7、8、10、12 常用的司筒针系列为：1.5、2.0、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0 其对应的关系如下表格。,四、通用塑胶零件设计,柱位的内径是由司筒针磨小而得到的，由上表可以看出，我们不要设计壁厚小1.0mm 的柱子，也最好不设计外径不是标准值的柱位。 5.4 柱子根部的处理：通常容易出现两种情况： 缩水或阴影（或夹水纹），为了防止出现 缩水，需要把柱子根部减胶，同时把司筒针加长，如已出现阴影（或夹水纹）需要把 柱子根部加胶或把司筒针作短。所以对于壁厚为3mm，柱子直径大于等于6mm时 （拧M3自攻螺订）为防缩水,在模具加工时先在柱子根部减胶。到试模时如出现阴 影，再加胶。（柱子的根部注意要求，顶针面与火山口面不等高，减少应力）,四、通用塑胶零件设计,5.5 预埋螺柱的选择使用：如果需要经常拆装，或需要维修 的地方，需要使用预埋（热 压）螺柱，用普通螺钉来代替自攻螺钉, 热压或预埋螺母后胶柱不得有开裂或溢胶现象。 5.5.1 预埋螺柱与塑胶件联接的开裂问题： 由于预埋螺柱冷确时的尺寸变化与塑胶件的收缩值相差太大，会使预埋螺柱的周围产 生很大的内应力，而造成塑胶件开裂，对于高刚性的工程塑料更为严重。基于内应力比较 大，PC正常情况下禁用预埋，PC+ABS也不推荐，特别对与预埋螺柱数量多于4时，还有 螺柱不等高的，造成螺柱种类太多，容易出错；同时，还有因为放置时间过长，会造成注 塑机料筒里材料由于高温时间过长而变质。下面列出M2、M2.5、M3、M4自攻螺丝柱， 仅供参考，具体设计参数请参照胶件螺孔设计尺寸一般要求,四、通用塑胶零件设计,6、加强筋位的设计 加强筋的作用是增加塑胶零件的强度，和避免零件变形，如果单用增加壁厚的办法来 提高塑胶零件的强度，常常是不合理的，其一是容易出现缩水，其二是提高了注塑成本， 加强筋不要设计的过厚，否则容易在其根部出现缩水，也不要太薄，太薄了易出现走胶不 齐。推荐的厚度为:模具加工为大水口时，零件加强筋根部厚度小于壁厚的1/2.筋的顶部厚 度不要小于1mm. 模具加工为小水口时，零件加强筋根部厚度小于壁厚的2/5，筋的顶部 厚度不要小于0.8mm。关于加强筋的拔模斜度：对于通常的加强筋，其两侧的拔模斜度可 按以上厚度要求取。对于高度有特别要求的加强筋，可取两侧0.1-0.25度,这时的加强筋 就会要做镶件。如果可能的话，在加强筋上增加柱位，可以帮助出模。(如下图),四、通用塑胶零件设计,柱位上的加强筋：胶柱在结构允许情况下必须设计加强筋。柱位上的加强筋由于是跟 柱位一起顶出，可以比普通的加强筋高得多，其高度方向上比柱位端面低1-3mm就可以 了。同时，柱位的加强筋尽量对称加工，以保证柱位变形尽量小。其形状如图1，指示的 斜度为D=3-5度。 7、装饰缝（美工线）、止口、叉骨、扣位的设计，止口与叉骨的设计 对于工业产品来讲，尤其是固定类灯具产品，但如果是环境条件充许的话（对有些产 品，特别是各种灰尘或是粉尘环境下的产品，是不能有装饰缝的），最好能设计装饰缝， 设计装饰缝是为了弥补塑胶件变形带来外观的缺陷，为了保证塑胶零件之间的外形相互配 合良好，装拆方便，需要在相互配合的地方设计止口与叉骨。止口与叉骨的设计多种多 样，建议止口与叉骨的形状推荐如图2、图3所示。特别注意减胶要均匀，渐变，不要突 变，否则外观面易形成阴影。,图2,图3,四、通用塑胶零件设计,7.1 止口设计经验 7.1.1 止口形式1） 从外观考虑，建议件1为前壳，件2为后壳，同时，若模具加工后，前后壳不齐平而需修模 时，建议前壳多加些，前壳比后壳大（D1D2）从外观上胜过后壳比前壳大（D2D1）。建 议设计时前壳D1标正公差，后壳D2标负公差。此种止口特点：外观漂亮，装饰缝大，适合较大 型零件，外壳削薄零件外观有阴影，密封性稍差。 7.1.2 止口形式2） 密封好，装饰缝小，美观，适合小型结构，对大零件易显缝。,四、通用塑胶零件设计,7.1.3 止口形式3） 手感稍差，适合较大型零件，有利于遮盖前后壳尺寸的误差。 7.1.4 止口形式4） 外观漂亮，装饰缝可大可小，密封很好（可加密封条），要求壁厚较大，模具结构复杂。 7.1.5 前后壳间的扣位设计 在塑胶件的设计中，为了简化装配，少打螺钉，可利用塑胶的弹性设计扣位，扣位的形式 很多，这里我们要特别注意的是前后壳间的联接扣位。推荐的扣位形式如下：,图3,图4,四、通用塑胶零件设计,图4所示结构一般做在后壳上，图5所示结构一般做在前壳上。特别主意减胶要均匀，渐 变，不要突变。否则会在减胶处出现阴影或缩水。 8、圆角的设计 塑角零件除了使用上要求采用尖角处外，其余所有转角处均应尽可能采用圆角过度，因塑胶 件的尖角处易产生应力集中，在受力或冲击震动时会发生开裂现象。甚至在脱模过程中就发生开 裂。一般推荐加工圆角用如下原则： 筋位的顶部两端,R1mm 塑胶零件的中间开的方孔，四周做圆角，圆角大于零件壁厚的1/4 与塑胶件上方孔相配合的方形零件的四角做圆角 特别受力的柱子根部做圆角，约R0.5 9、常用透明零件的设计 透明材料：常用的透明材料种类很多，我们设计中常用的有透明ABS，PC，PMMA。 由于透明材料的流动性不好，所以注塑时易产生外观的问题，象透明按键帽一类的产品顶部易产 生夹水纹。透镜一类的产品在水口附近易产生指甲纹，蛇形纹。针对以上问题，设计时请注意： 透明按键帽一类的零件：顶部厚度要设计得比四周厚，型腔如果太深的话，要在水口附近局部减 胶，让胶先流到零件的顶部，再流到四周。 装饰片，透镜一类的零件：设计时请预留出较宽（大于6-8mm），较厚的水口位（大于1- 1.5mm）,模具加工时尽可能用宽大的扇形水口，流道短而粗。,