塑膠件設(shè)計(jì)準(zhǔn)則(較全)

1、塑膠件設(shè)計(jì)準(zhǔn)則壁厚(Wall Thickness)基本設(shè)計(jì)守則壁厚的大小取決于產(chǎn)品需要承受的外力、是否作為其他零件的支撐、承接柱位的數(shù)量、伸出部份的多少以及選用的塑膠材料而定。一般的熱塑性塑料壁厚設(shè)計(jì)應(yīng)以4mm為限。從經(jīng)濟(jì)角度來看，過厚的產(chǎn)品不但增加物料成本，延長生產(chǎn)周期“冷卻時(shí)間”，增加生產(chǎn)成本。從產(chǎn)品設(shè)計(jì)角度來看，過厚的產(chǎn)品增加引致產(chǎn)生空穴“氣孔”的可能性，大大削弱產(chǎn)品的剛性及強(qiáng)度。最理想的壁厚分布無疑是切面在任何一個(gè)地方都是均一的厚度，但為滿足功能上的需求以致壁厚有所改變總是無可避免的。在此情形，由厚膠料的地方過渡到薄膠料的地方應(yīng)盡可能順滑。太突然的壁厚過渡轉(zhuǎn)變會(huì)導(dǎo)致因冷卻速度不同和產(chǎn)生

2、亂流而造成尺寸不穩(wěn)定和表面問題。對(duì)一般熱塑性塑料來說，當(dāng)收縮率(Shrinkage Factor)低于0.01mm/mm時(shí)，產(chǎn)品可容許厚度的改變達(dá)；但當(dāng)收縮率高于0.01mm/mm時(shí)，產(chǎn)品壁厚的改變則不應(yīng)超過。對(duì)一般熱固性塑料來說，太薄的產(chǎn)品厚度往往引致操作時(shí)產(chǎn)品過熱，形成廢件。此外，纖維填充的熱固性塑料于過薄的位置往往形成不夠填充物的情況發(fā)生。不過，一些容易流動(dòng)的熱固性塑料如環(huán)氧樹脂(Epoxies)等，如厚薄均勻，最低的厚度可達(dá)0.25mm。此外，采用固化成型的生產(chǎn)方法時(shí)，流道、澆口和部件的設(shè)計(jì)應(yīng)使塑料由厚膠料的地方流向薄膠料的地方。這樣使模腔內(nèi)有適當(dāng)?shù)膲毫σ詼p少在厚膠料的地方出現(xiàn)縮水及避

3、免模腔不能完全充填的現(xiàn)象。若塑料的流動(dòng)方向是從薄膠料的地方流向厚膠料的地方，則應(yīng)采用結(jié)構(gòu)性發(fā)泡的生產(chǎn)方法來減低模腔壓力。平面準(zhǔn)則在大部份熱融過程操作，包括擠壓和固化成型，均一的壁厚是非常重要的。厚膠的地方比旁邊薄膠的地方冷卻得比較慢，并且在相接的地方表面在澆口凝固后出現(xiàn)收縮痕。更甚者引致產(chǎn)生縮水印、熱內(nèi)應(yīng)力、撓曲部份歪曲、顏色不同或不同透明度。若厚膠的地方漸變成薄膠的是無可避免的話，應(yīng)盡量設(shè)計(jì)成漸次的改變，并且在不超過壁厚3:1的比例下。下圖可供叁考。轉(zhuǎn)角準(zhǔn)則壁厚均一的要訣在轉(zhuǎn)角的地方也同樣需要，以免冷卻時(shí)間不一致。冷卻時(shí)間長的地方就會(huì)有收縮現(xiàn)象，因而發(fā)生部件變形和撓曲。此外，尖銳的圓角位通常

4、會(huì)導(dǎo)致部件有缺陷及應(yīng)力集中，尖角的位置亦常在電鍍過程后引起不希望的物料聚積。集中應(yīng)力的地方會(huì)在受負(fù)載或撞擊的時(shí)候破裂。較大的圓角提供了這種缺點(diǎn)的解決方法，不但減低應(yīng)力集中的因素，且令流動(dòng)的塑料流得更暢順和成品脫模時(shí)更容易。下圖可供叁考之用。 轉(zhuǎn)角位置的設(shè)計(jì) 應(yīng)力集中系數(shù)與圓弧/壁厚之關(guān)系轉(zhuǎn)角位的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則亦適用于懸梁式扣位。因這種扣緊方式是需要將懸梁臂彎曲嵌入，轉(zhuǎn)角位置的設(shè)計(jì)圖說明如果轉(zhuǎn)角弧位R太小時(shí)會(huì)引致其應(yīng)力集中系數(shù)(Stress Concentration Factor)過大，因此，產(chǎn)品彎曲時(shí)容易折斷，弧位R太大的話則容易出現(xiàn)收縮紋和空洞。因此，圓弧位和壁厚是有一定的比例。一般介乎0.2至

5、0.6之間，理想數(shù)值是在0.5左右。壁厚限制不同的塑膠物料有不同的流動(dòng)性。膠位過厚的地方會(huì)有收縮現(xiàn)象，膠位過薄的地方塑料不易流過。以下是一些建議的膠料厚度可供叁考。熱塑性塑料的膠厚設(shè)計(jì)叁考表熱固性塑料的膠厚設(shè)計(jì)叁考其實(shí)大部份厚膠的設(shè)計(jì)可從使用加強(qiáng)筋及改變橫切面形狀取締之。除了可減省物料以致減省生產(chǎn)成本外，取締后的設(shè)計(jì)更可保留和原來設(shè)計(jì)相若的剛性、強(qiáng)度及功用。下圖的金屬齒輪如改成使用塑膠物料，更改后的設(shè)計(jì)理應(yīng)如圖一般。此塑膠齒輪設(shè)計(jì)相對(duì)原來金屬的設(shè)計(jì)不但減省材料，消取因厚薄不均引致的內(nèi)應(yīng)力增加及齒冠部份收縮引致整體齒輪變形的情況發(fā)生。 不同材料的設(shè)計(jì)要點(diǎn)ABS丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物a)壁厚

6、 壁厚是產(chǎn)品設(shè)計(jì)最先被考慮，一般用于注塑成型的會(huì)在1.5mm(0.06in)至4.5mm(0.18in)。壁厚比這范圍小的用于塑料流程短和細(xì)小部件。典型的壁厚約在2.5mm(0.1in)左右。一般來說，部件愈大壁厚愈厚，這可增強(qiáng)部件強(qiáng)度和塑料充填。壁厚在3.8mm(0.15in)至6.4mm(0.25in)范圍是可使用結(jié)構(gòu)性發(fā)泡。b)圓角 建議的最小圓角半徑是膠料厚度的25%，最適當(dāng)?shù)陌霃侥z料厚比例在60%。輕微的增加半徑就能明顯的減低應(yīng)力。PC聚碳酸酯a)壁厚 壁厚大部份是由負(fù)載要求：內(nèi)應(yīng)力、幾何形狀、外型、塑料流量、可注塑性和經(jīng)濟(jì)性來決定。PC的建議最大壁厚為9.5mm(0.375 in)

7、。若要效果好，則壁厚應(yīng)不過3.1mm(0.125 in)。在一些需要將壁厚增加使強(qiáng)度加強(qiáng)時(shí)，肋骨和一些補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)可提供相同結(jié)果。PC大部份應(yīng)用的最小壁厚在0.75 mm(0.03 in)左右，再薄一些的地方是要取決于部件的幾何和大小。短的塑料流程是可以達(dá)到0.3mm(0.012 in)壁厚。壁厚由厚的過渡到薄的地方是要盡量使其暢順。所有情況塑料是從最厚的地方進(jìn)入模腔內(nèi)，以避免縮水和內(nèi)應(yīng)力。均一的壁厚是要很重要的。不論在平面轉(zhuǎn)角位也是要達(dá)到這種要求，可減少成型后的變型問題。LCP液晶聚合物a)壁厚 由于液晶共聚物在高剪切情況下有高流動(dòng)性，所以壁厚會(huì)比其它的塑料薄。最薄可達(dá)0.4mm，一般厚度在1.

8、5mm左右。PS聚苯乙烯a)壁厚 一般的設(shè)計(jì)膠料的厚度應(yīng)不超過4mm，太厚的話會(huì)導(dǎo)致延長了生產(chǎn)周期。因需要更長的冷卻時(shí)間，且塑料收縮時(shí)有中空的現(xiàn)象，并減低部件的物理性質(zhì)。均一的壁厚在設(shè)計(jì)上是最理想的，但有需要將厚度轉(zhuǎn)變時(shí)，就要將過渡區(qū)內(nèi)的應(yīng)力集中除去。如收縮率在0.01以下則壁厚的轉(zhuǎn)變可有的變化。若收縮率在0.01以上則應(yīng)只有 的改變。 加強(qiáng)筋一般的設(shè)計(jì)b)圓角 在設(shè)計(jì)上直角是要避免。直角的地方有如一個(gè)節(jié)點(diǎn)，會(huì)引致應(yīng)力集中使抗撞擊強(qiáng)度降低。圓角的半徑應(yīng)為壁厚的25%至75%，一般建議在50%左右。PA聚酰胺(尼龍)a)壁厚 尼龍的塑膠零件設(shè)計(jì)應(yīng)采用結(jié)構(gòu)所需要的最小厚度。這種厚度可使材料得到最經(jīng)

9、濟(jì)的使用。壁厚盡量能一致以消除成型后變型。若壁厚由厚過渡至薄膠料則需要采用漸次變薄的方式。b)圓角 建議圓角R值最少0.5mm(0.02 in)，此一圓角一般均可接受，在有可能的范圍，盡量使用較大的R值。因應(yīng)力集中因素?cái)?shù)值因?yàn)镽/T之比例由0.1增至0.6而減少了50% ，即由3減至1.5。而最佳的圓角是為R/T在0.6之間。PSU聚砜a)壁厚 常用于大型和長流距的壁厚最小要在2.3mm(0.09in)。細(xì)小的部件可以最小要有0.8mm(0.03in)而流距應(yīng)不可超過76.2mm(3in)PBT聚對(duì)苯二酸丁二酯a)壁厚 壁厚是產(chǎn)品成本的一個(gè)因素。薄的壁厚要視乎每種塑料特性而定。設(shè)計(jì)之前宜先了解

10、所使用塑料的流動(dòng)長度限制來決定壁厚。負(fù)載要求時(shí)常是決定壁厚的，而其它的如內(nèi)應(yīng)力，部件幾何形狀，不均一化和外形等。典型的壁厚介乎在0.76mm至3.2mm(0.03至0.125in)。壁厚要求均一，若有厚薄膠料的地方，以比例3:1的錐巴漸次由厚的地方過渡至薄的地方。b)圓角 轉(zhuǎn)角出現(xiàn)尖角所導(dǎo)致部件的破壞最常見的現(xiàn)象，增加圓角是加強(qiáng)塑膠部件結(jié)構(gòu)的方法之一。若將應(yīng)力減少5%(由3減至1.5)則圓角與壁厚的比例由0.1增加至0.6。而0.6是建議的最理想表現(xiàn)。加強(qiáng)筋(Ribs)基本設(shè)計(jì)守則加強(qiáng)筋在塑膠部件上是不可或缺的功能部份。加強(qiáng)筋有效地如工字鐵般增加產(chǎn)品的剛性和強(qiáng)度而無需大幅增加產(chǎn)品切面面積，但沒

11、有如工字鐵般出現(xiàn)倒扣難于成型的形狀問題，對(duì)一些經(jīng)常受到壓力、扭力、彎曲的塑膠產(chǎn)品尤其適用。此外，加強(qiáng)筋更可充當(dāng)內(nèi)部流道，有助模腔充填，對(duì)幫助塑料流入部件的支節(jié)部份很大的作用。加強(qiáng)筋一般被放在塑膠產(chǎn)品的非接觸面，其伸展方向應(yīng)跟隨產(chǎn)品最大應(yīng)力和最大偏移量的方向，選擇加強(qiáng)筋的位置亦受制于一些生產(chǎn)上的考慮，如模腔充填、縮水及脫模等。加強(qiáng)筋的長度可與產(chǎn)品的長度一致，兩端相接產(chǎn)品的外壁，或只占據(jù)產(chǎn)品部份的長度，用以局部增加產(chǎn)品某部份的剛性。要是加強(qiáng)筋沒有接上產(chǎn)品外壁的話，末端部份亦不應(yīng)突然終止，應(yīng)該漸次地將高度減低，直至完結(jié)，從而減少出現(xiàn)困氣、填充不滿及燒焦痕等問題，這些問題經(jīng)常發(fā)生在排氣不足或封閉的位置

12、上。加強(qiáng)筋最簡單的形狀是一條長方形的柱體附在產(chǎn)品的表面上，不過為了滿足一些生產(chǎn)上或結(jié)構(gòu)上的考慮，加強(qiáng)筋的形狀及尺寸須要改變成如以下的圖一般。長方形的加強(qiáng)筋必須改變形狀使生產(chǎn)更容易加強(qiáng)筋的兩邊必須加上出模角以減低脫模頂出時(shí)的摩擦力，底部相接產(chǎn)品的位置必須加上圓角以消除應(yīng)力集過份中的現(xiàn)象，圓角的設(shè)計(jì)亦給與流道漸變的形狀使模腔充填更為流暢。此外，底部的寬度須較相連外壁的厚度為小，產(chǎn)品厚度與加強(qiáng)筋尺寸的關(guān)系圖a說明這個(gè)要求。圖中加強(qiáng)筋尺寸的設(shè)計(jì)雖然已按合理的比例，但當(dāng)從加強(qiáng)筋底部與外壁相連的位置作一圓圈R1時(shí)，圖中可見此部份相對(duì)外壁的厚度增加大約50%，因此，此部份出現(xiàn)縮水紋的機(jī)會(huì)相當(dāng)大。如果將加強(qiáng)筋

13、底部的寬度相對(duì)產(chǎn)品厚度減少一半(產(chǎn)品厚度與加強(qiáng)筋尺寸的關(guān)系圖b)，相對(duì)位置厚度的增幅即減至大約20%，縮水紋出現(xiàn)的機(jī)會(huì)亦大為減少。由此引伸出使用兩條或多條矮的加強(qiáng)筋比使用單一條高的加強(qiáng)筋較為優(yōu)勝，但當(dāng)使用多條加強(qiáng)筋時(shí)，加強(qiáng)筋之間的距離必須較相接外壁的厚度大。加強(qiáng)筋的形狀一般是細(xì)而長，加強(qiáng)筋一般的設(shè)計(jì)圖說明設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋的基本原則。留意過厚的加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)容易產(chǎn)生縮水紋、空穴、變形撓曲及夾水紋等問題，亦會(huì)加長生產(chǎn)周期，增加生產(chǎn)成本。產(chǎn)品厚度與加強(qiáng)筋尺寸的關(guān)系除了以上的要求，加強(qiáng)筋的設(shè)計(jì)亦與使用的塑膠材料有關(guān)。從生產(chǎn)的角度看，材料的物理特性如熔膠的黏度和縮水率對(duì)加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)的影響非常大。此外，塑料的蠕動(dòng)(c

14、reep)特性從結(jié)構(gòu)方面來看亦是一個(gè)重要的考慮因數(shù)。例如，從生產(chǎn)的角度看，加強(qiáng)筋的高度是受制于熔膠的流動(dòng)及脫模頂出的特性(縮水率、摩擦系數(shù)及穩(wěn)定性)，較深的加強(qiáng)筋要求膠料有較低的熔膠黏度、較低的摩擦系數(shù)、較高的縮水率。另外，增加長的加強(qiáng)筋的出模角一般有助產(chǎn)品頂出，不過，當(dāng)出模角不斷增加而底部的闊度維持不變時(shí)，產(chǎn)品的剛性、強(qiáng)度，與及可頂出的面積即隨著減少。頂出面積減少的問題可從在產(chǎn)品加強(qiáng)筋部份加上數(shù)個(gè)頂出凸塊或使用較貴的扁頂針得以解決，同時(shí)在頂出的方向打磨光潔亦有助產(chǎn)品容易頂出。從結(jié)構(gòu)方面考慮，較深的加強(qiáng)筋可增加產(chǎn)品的剛性及強(qiáng)度而無須大幅增加重量，但與此同時(shí)，產(chǎn)品的最高和最低點(diǎn)的屈曲應(yīng)力(ben

15、ding stress)隨著增加，產(chǎn)品設(shè)計(jì)員須計(jì)算并肯定此部份的屈曲應(yīng)力不會(huì)超出可接受的范圍。從生產(chǎn)的角度考慮，使用大量短而窄的加強(qiáng)筋比較使用數(shù)個(gè)深而闊的加強(qiáng)筋優(yōu)勝。模具生產(chǎn)時(shí)(尤其是首辦模具)：加強(qiáng)筋的闊度(也有可能深度)和數(shù)量應(yīng)盡量留有馀額，當(dāng)試模時(shí)發(fā)覺產(chǎn)品的剛性及強(qiáng)度有所不足時(shí)可適當(dāng)?shù)卦黾?，因?yàn)樵谀＞呱先コ摿媳仁褂脽富蚣由喜迦爰仍黾愉摿系姆椒▉淼煤唵渭氨阋恕?加強(qiáng)筋增強(qiáng)塑膠件強(qiáng)度的方法 置于塑膠部件邊緣地方的加強(qiáng)筋以下是加強(qiáng)筋被置于塑膠部件邊緣的地方可以幫助塑料流入邊緣的空間。不同材料的設(shè)計(jì)要點(diǎn)ABS減少在主要的部件表面上出現(xiàn)縮水情形，肋骨的厚度應(yīng)不可是相交的膠料厚度的50%以上，

16、在一些非決定性的表面肋骨厚度可最多到70%。在薄膠料結(jié)構(gòu)性發(fā)泡塑膠部件，肋骨可達(dá)相交面料厚的80%。厚膠料肋骨可達(dá)100%。肋骨的高度不應(yīng)高于膠料厚的三倍。當(dāng)超過兩條肋骨的時(shí)侯，肋骨之間的距離應(yīng)不小于膠料厚度的兩倍。肋骨的出模角應(yīng)介乎單邊至以便于脫模容易。 ABS加強(qiáng)筋的設(shè)計(jì)要點(diǎn)PA單獨(dú)的肋骨高度不應(yīng)是肋骨底部厚度的三倍或以上。在任何一條肋骨的后面，都應(yīng)該設(shè)置一些小肋骨或凹槽，因肋骨在冷卻時(shí)會(huì)在背面造成凹痕，用那些肋骨和凹槽可以作裝飾用途而消除縮水的缺陷。PBT厚的肋骨盡量避免以免產(chǎn)生氣泡，縮水紋和應(yīng)力集中。方式的考慮是會(huì)限制了肋骨尺寸。在壁厚于3.2mm(1/8 in)以下肋骨厚度不應(yīng)超過壁

17、厚的60%。在壁厚超過3.2mm的肋骨不應(yīng)超過40%。肋骨高度應(yīng)不超過骨厚的3倍。肋骨與膠壁兩邊的地方以一個(gè)0.5mm(0.02 in)的R來相連接，使塑料流動(dòng)暢順和減低內(nèi)應(yīng)力。 PC一般的肋骨厚度是取決于塑料流程和壁厚。若很多肋骨應(yīng)用于補(bǔ)強(qiáng)作用，薄的肋骨是比厚的要好。PC肋骨的設(shè)計(jì)可叁考下圖PS的肋骨設(shè)計(jì)要點(diǎn)。PS肋骨的厚度不應(yīng)超過其相接壁厚的50%。經(jīng)驗(yàn)告訴我們違反以上的指引在表面上會(huì)出現(xiàn)光澤不一現(xiàn)象。PS置于中位的肋骨設(shè)計(jì)要點(diǎn) PS置于邊位的肋骨設(shè)計(jì)要點(diǎn)PSU肋骨是可以增強(qiáng)了產(chǎn)品的撞擊強(qiáng)度和利用最經(jīng)濟(jì)的成本達(dá)致有效的結(jié)果。不良的設(shè)計(jì)是會(huì)使表面有收縮痕和非期望的撞擊強(qiáng)度。出模角(Draft

18、 Angle)基本設(shè)計(jì)守則塑膠產(chǎn)品在設(shè)計(jì)上通常會(huì)為了能夠輕易的使產(chǎn)品由模具脫離出來而需要在邊緣的內(nèi)側(cè)和外側(cè)各設(shè)有一個(gè)傾斜角“出模角”。若然產(chǎn)品附有垂直外壁并且與開模方向相同的話，則模具在塑料成型后需要很大的開模力才能打開，而且，在模具開啟后，產(chǎn)品脫離模具的過程亦相信十分困難。要是該產(chǎn)品在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過程上已預(yù)留出模角及所有接觸產(chǎn)品的模具零件在加工過程當(dāng)中經(jīng)過高度拋光的話，脫模就變成輕而易舉的事情。因此，出模角的考慮在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過程是不可或缺的。因注塑件冷卻收縮后多附在凸模上，為了使產(chǎn)品壁厚平均及防止產(chǎn)品在開模后附在較熱的凹模上，出模角對(duì)應(yīng)于凹模及凸模是應(yīng)該相等的。不過，在特殊情況下若然要求產(chǎn)品于

19、開模后附在凹模的話，可將相接凹模部份的出模角盡量減少，或刻意在凹模加上適量的倒扣位。出模角的大小是沒有一定的準(zhǔn)則，多數(shù)是憑經(jīng)驗(yàn)和依照產(chǎn)品的深度來決定。此外，成型的方式，壁厚和塑料的選擇也在考慮之列。一般來說，高度拋光的外壁可使用1/8度或1/4度的出模角。深入或附有織紋的產(chǎn)品要求出模角作相應(yīng)的增加，習(xí)慣上每0.025mm深的織紋，便需要額外1度的出模角。出模角度與單邊間隙和邊位深度之關(guān)系表，列出出模角度與單邊間隙的關(guān)系，可作為叁考之用。此外，當(dāng)產(chǎn)品需要長而深的肋骨及較小的出模角時(shí)，頂針的設(shè)計(jì)須有特別的處理，見對(duì)深而長加強(qiáng)筋的頂針設(shè)計(jì)圖。出模角度與單邊間隙和邊位深度之關(guān)系表 對(duì)深而長加強(qiáng)筋的頂針

20、設(shè)計(jì)不同材料的設(shè)計(jì)要點(diǎn)ABSLCPPBTPCPETPS支柱(Boss)基本設(shè)計(jì)守則支柱突出膠料壁厚是用以裝配產(chǎn)品、隔開對(duì)象及支撐承托其他零件之用。空心的支柱可以用來嵌入件、收緊螺絲等。這些應(yīng)用均要有足夠強(qiáng)度支持壓力而不致于破裂。支柱盡量不要單獨(dú)使用，應(yīng)盡量連接至外壁或與加強(qiáng)筋一同使用，目的是加強(qiáng)支柱的強(qiáng)度及使膠料流動(dòng)更順暢。此外，因過高的支柱會(huì)導(dǎo)致塑膠部件成型時(shí)困氣，所以支柱高度一般是不會(huì)超過支柱直徑的兩倍半。加強(qiáng)支柱的強(qiáng)度的方法”尤其是遠(yuǎn)離外壁的支柱，除了可使用加強(qiáng)筋外，三角加強(qiáng)塊”Gusset plate的使用亦十分常見。一個(gè)品質(zhì)好的螺絲/支柱設(shè)計(jì)組合是取決于螺絲的機(jī)械特性及支柱孔的設(shè)計(jì)，

21、一般塑膠產(chǎn)品的料厚尺寸是不足以承受大部份緊固件產(chǎn)生的應(yīng)力。固此，從裝配的考慮來看，局部增加膠料厚度是有需要的。但是，這會(huì)引致不良的影響，如形成縮水痕、空穴、或增加內(nèi)應(yīng)力。因此，支柱的導(dǎo)入孔及穿孔”避空孔的位置應(yīng)與產(chǎn)品外壁保持一段距離。支柱可遠(yuǎn)離外壁獨(dú)立而處或使用加強(qiáng)筋連接外壁，后者不但增加支柱的強(qiáng)度以支撐更大的扭力及彎曲的外力，更有助膠料填充及減少因困氣而出現(xiàn)燒焦的情況。同樣理由，遠(yuǎn)離外壁的支柱亦應(yīng)輔以三角加強(qiáng)塊，三角加強(qiáng)塊對(duì)改善薄壁支柱的膠料流動(dòng)特別適用。收縮痕的大小取決于膠料的收縮率、成型工序的叁數(shù)控制、模具設(shè)計(jì)及產(chǎn)品設(shè)計(jì)。使用過短的哥針、增加底部弧度尺寸、加厚的支柱壁或外壁尺寸均不利于收

22、縮痕的減少；不幸地，支柱的強(qiáng)度及抵受外力的能力卻隨著增加底部弧度尺寸或壁厚尺寸而增加。因此，支柱的設(shè)計(jì)須要從這兩方面取得平衡。1)支柱位置 2)支柱設(shè)計(jì) 支柱的基本設(shè)計(jì)要點(diǎn) a)支柱靠近外壁時(shí)b)支柱遠(yuǎn)離外壁時(shí) 支柱的兩種設(shè)計(jì)要點(diǎn)不同材料的設(shè)計(jì)要點(diǎn)ABS一般來說，支柱的外徑是內(nèi)徑的兩倍已足夠。有時(shí)這種方式結(jié)果支柱壁厚等于或超過膠料厚度而增加物料重量和在表面產(chǎn)生縮水紋及高成型應(yīng)力。嚴(yán)格的來說支柱的厚度應(yīng)為膠料厚度的50-70%。 如因此種設(shè)計(jì)方式而支柱不能提供足夠強(qiáng)度，但已改善了表面縮水。斜骨是可以加強(qiáng)支柱的強(qiáng)度，可由最小的尺寸伸延至支柱高的90%。若柱位置接近邊壁，則可用一條肋骨將邊壁和柱相互

23、連接來支持支柱。 ABS一般支柱之設(shè)計(jì)要點(diǎn) ABS附有肋骨支柱的設(shè)計(jì)要點(diǎn)PBT 支柱通常用于機(jī)構(gòu)上裝配，如收螺絲、緊壓配合、導(dǎo)入裝配等多數(shù)情形，支柱外徑是內(nèi)孔徑的兩倍就足夠強(qiáng)壯。支柱設(shè)計(jì)有如肋骨設(shè)計(jì)的觀念。太厚的切面會(huì)產(chǎn)生部件外縮水和內(nèi)部真空。支柱的位置在邊壁旁時(shí)可利用肋骨相連，則內(nèi)孔徑的尺寸可增至最大。 PBT支柱的設(shè)計(jì)指引 PBT靠在壁邊旁的支柱設(shè)計(jì)方式PC 支柱是大部份用來作裝配產(chǎn)品用，有時(shí)用作支撐其它物件或隔開物體之用。甚至一些很細(xì)小的支柱最終會(huì)熱溶后作內(nèi)部零件固定用。一些放于邊位的支柱是需耍一些肋骨作為互相依附，以增加支柱強(qiáng)度。 PC支柱的設(shè)計(jì) PC支柱在邊位時(shí)與肋骨的配合PS 支柱

24、通常用于打入件，收螺絲，導(dǎo)向針，攻牙或作緊迫配合。可能情形之下避免獨(dú)立一支支柱而無任何支撐。應(yīng)加一些肋骨以加強(qiáng)其強(qiáng)度。若支柱離邊壁不遠(yuǎn)應(yīng)以肋骨將柱和邊相連在一起。PS支柱接近邊壁的設(shè)計(jì) PSU支柱的設(shè)計(jì)要點(diǎn)PSU 支柱是用作連接兩件部件的。其外徑應(yīng)是內(nèi)孔徑的兩倍，高度不應(yīng)超過外徑的兩倍?？畚?Snap Joints)基本設(shè)計(jì)手則扣位提供了一種不但方便快捷而且經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品裝配方法，因?yàn)榭畚坏慕M合部份在生產(chǎn)成品的時(shí)候同時(shí)成型，裝配時(shí)無須配合其他如螺絲、介子等緊鎖配件，只要需組合的兩邊扣位互相配合扣上即可。扣位的設(shè)計(jì)雖可有多種幾何形狀，但其操作原理大致相同：當(dāng)兩件零件扣上時(shí)，其中一件零件的勾形伸出部份

25、被相接零件的凸緣部份推開，直至凸緣部份完結(jié)為止；及后，藉著塑膠的彈性，勾形伸出部份即時(shí)復(fù)位，其后面的凹槽亦即時(shí)被相接零件的凸緣部份嵌入，此倒扣位置立時(shí)形成互相扣著的狀態(tài)，請(qǐng)參考扣位的操作原理圖。 扣位的操作原理如以功能來區(qū)分，扣位的設(shè)計(jì)可分為成永久型和可拆卸型兩種。永久型扣位的設(shè)計(jì)方便裝上但不容易拆下，可拆卸型扣位的設(shè)計(jì)則裝上、拆下均十分方便。其原理是可拆卸型扣位的勾形伸出部份附有適當(dāng)?shù)膶?dǎo)入角及導(dǎo)出角方便扣上及分離的動(dòng)作，導(dǎo)入角及導(dǎo)出角的大小直接影響扣上及分離時(shí)所需的力度，永久型的扣位則只有導(dǎo)入角而沒有導(dǎo)出角的設(shè)計(jì)，所以一經(jīng)扣上，相接部份即形成自我鎖上的狀態(tài)，不容易拆下。永久式及可拆卸式扣位的

26、原理若以扣位的形狀來區(qū)分，則大致上可分為環(huán)型扣、單邊扣、球形扣等等，其設(shè)計(jì)可參閱下圖。 扣位的設(shè)計(jì)一般是離不開懸梁式的方法，懸梁式的延伸就是環(huán)型扣或球型扣。所謂懸梁式，其實(shí)是利用塑膠本身的撓曲變形的特性，經(jīng)過彈性回復(fù)返回原來的形狀?？畚坏脑O(shè)計(jì)是需要計(jì)算出來，如裝配時(shí)之受力，和裝配后應(yīng)力集中的漸變行為，是要從塑料特性中考慮。常用的懸梁扣位是恒等切面的，若要懸梁變形大些可采用漸變切面，單邊厚度可漸減至原來的一半。其變形量可比恒等切面的多百分之六十以上。不同切面形式的懸梁扣位及其變形量之比較扣位裝置的弱點(diǎn)是扣位的兩個(gè)組合部份：勾形伸出部份及凸緣部份經(jīng)多次重復(fù)使用后容易產(chǎn)生變形，甚至出現(xiàn)斷裂的現(xiàn)象，斷

27、裂后的扣位很難修補(bǔ)，這情況較常出現(xiàn)于脆性或摻入纖維的塑膠材料上。因?yàn)榭畚慌c產(chǎn)品同時(shí)成型，所以扣位的損壞亦即產(chǎn)品的損壞。補(bǔ)救的辦法是將扣位裝置設(shè)計(jì)成多個(gè)扣位同時(shí)共享，使整體的裝置不會(huì)因?yàn)閭€(gè)別扣位的損壞而不能運(yùn)作，從而增加其使用壽命?？畚谎b置的另一弱點(diǎn)是扣位相關(guān)尺寸的公差要求十分嚴(yán)謹(jǐn)，倒扣位置過多容易形成扣位損壞；相反，倒扣位置過少則裝配位置難于控制或組合部份出現(xiàn)過松的現(xiàn)象。不同材料的設(shè)計(jì)要點(diǎn)PA 免時(shí)，特別的造模零件是可以達(dá)致以上效果。另一種可得到倒扣效果的設(shè)計(jì)是考慮塑膠物料的特性。利用塑膠柔軟的變型，將倒扣的地方強(qiáng)頂出模具，但通常要注意不會(huì)把倒扣的地方括傷。以下是扣位的計(jì)算方式。尼龍的百份比在

28、5%左右。脫模角大一點(diǎn)和倒扣的地方離底部高時(shí)是可有10%。PBT 扣位有分內(nèi)扣和外扣，外扣的可利用分模面做成，內(nèi)扣的可用變形方式或?qū)ε龇绞匠瞿?。?nèi)扣的可利用算式計(jì)算扣位百份率，一般在6%左右，玻璃充填的約在1%左右。 PBT外扣位設(shè)計(jì)方式 PBT用對(duì)碰方式的內(nèi)扣方式PBT內(nèi)扣位設(shè)計(jì)的算法POM 扣位必須為弧形或轉(zhuǎn)角弧度要大，方便塑膠成品容易滑過模具表面。并且減少脫落時(shí)應(yīng)力集中的現(xiàn)象。內(nèi)置扣位通常比外置扣位難脫模，因塑膠收縮時(shí)將模蕊抓緊，外置式的就剛好相反而易于脫模。較高的模具溫度使成品較熱，易于彎曲變形而易于頂出模具，POM的扣位百份率可以比較大，可有5%。POM扣位的計(jì)算方式PS 基本上扣位

29、的設(shè)計(jì)是不鼓勵(lì)，但由于設(shè)計(jì)上的需要，則模具上使用凸輪、模蕊推出或其它裝置以達(dá)成設(shè)計(jì)要求。入件(Moulded-in Inserts)基本設(shè)計(jì)守則塑膠內(nèi)的入件通常作為緊固件或支撐部份。此外，當(dāng)產(chǎn)品在設(shè)計(jì)上考慮便于返修、易于更換或重復(fù)使用等要求時(shí)，入件是常用的一種裝配方式。但無論是作為功能或裝飾用途，入件的使用應(yīng)盡量減少，因使用入件需要額外的工序配合，增加生產(chǎn)成本。入件通常是金屬材料，其中以銅為主。入件的設(shè)計(jì)必須使其穩(wěn)固地嵌入塑膠內(nèi)，避免旋轉(zhuǎn)或拉出。入件的設(shè)計(jì)亦不應(yīng)附有尖角或封利的邊緣，因?yàn)榧饨腔蚍饫倪吘壥顾苣z件出現(xiàn)應(yīng)力集中的情況。入件的成型方式分為同步成型嵌入和成型后嵌入兩種：(1)同步成型嵌

30、入同步成型嵌入是在部件成型前將入件放入模具之中，在合模成型時(shí)塑料會(huì)將入件包圍起來同時(shí)成型。若要使塑料把入件包合得好，必先預(yù)熱后才放入模具。這樣可減低塑料的內(nèi)應(yīng)力和收縮現(xiàn)象。 同步成型嵌入不同的入件 塑膠部件成型后嵌入情形(2)成型后嵌入成型后嵌入是將入件用不同方式打入成型部件之中。所采用的方法有熱式和冷式，唯原理都是利用塑膠的熱可塑特性。熱式是將入件預(yù)先在嵌前加熱至該塑膠部件融化的溫度，然后迅速的將入件壓入部件上特別預(yù)留的孔中冷卻后成型。冷式一般是使用超聲波焊接方法把入件壓入。用超聲波的方法所得到的結(jié)果比較一致和美觀，而預(yù)熱壓入在工藝上要控制得好才有好的效果。否則出現(xiàn)入件歪斜、位置不正、塑料包

31、含不均勻等現(xiàn)象形成壞品。正常情形下入件是在塑膠成品平面對(duì)齊或有些微的在平面之上以減少塑膠內(nèi)的應(yīng)力。塑膠部件成型后嵌入不同的入件不同直徑的入件塑膠所須之最小壁厚mm(inch)表不同材料的設(shè)計(jì)要點(diǎn)POMPBTPBT 入件壓花的設(shè)計(jì)洞孔(Hole)在塑膠件上開孔使其和其它部件相接合或增加產(chǎn)品功能上的組合是常用的手法，洞孔的大小及位置應(yīng)盡量不會(huì)對(duì)產(chǎn)品的強(qiáng)度構(gòu)成影響或增加生產(chǎn)的復(fù)雜性，以下是在設(shè)計(jì)洞孔時(shí)須要考慮的幾個(gè)因素。相連洞孔的距離或洞孔與相鄰產(chǎn)品直邊之間的距離不可少于洞孔的直徑，如孔離邊位或內(nèi)壁邊之要點(diǎn)圖。與此同時(shí)，洞孔的壁厚理應(yīng)盡量大，否則穿孔位置容易產(chǎn)生斷裂的情況。要是洞孔內(nèi)附有螺紋，設(shè)計(jì)上

32、的要求即變得復(fù)雜，因?yàn)槁菁y的位置容易形成應(yīng)力集中的地方。從經(jīng)驗(yàn)所得，要使螺孔邊緣的應(yīng)力集中系數(shù)減低至一安全的水平，螺孔邊緣與產(chǎn)品邊緣的距離必須大于螺孔直徑的三倍。 穿孔的類別 孔離邊位或內(nèi)壁邊之要點(diǎn)穿孔從裝配的角度來看，穿孔的應(yīng)用遠(yuǎn)較盲孔為多，而且較盲孔容易生產(chǎn)。從模具設(shè)計(jì)的角度來看，穿孔的設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)上亦較為優(yōu)勝，因?yàn)橛脕泶┛壮尚偷倪呩數(shù)膬啥司墒艿街?。穿孔的做法可以是靠單一邊釘兩端同時(shí)固定在模具上、或兩枝邊釘相接而各有一端固定在模具上。一般來說，第一種方法被認(rèn)為是較好的；應(yīng)用第二種方法時(shí)，兩條邊釘?shù)闹睆綉?yīng)稍有不同以避免因?yàn)閮蓷l邊釘軸心稍有偏差而引致產(chǎn)品出現(xiàn)倒扣的情況，而且相接的兩個(gè)端面必須磨平。盲孔盲孔是靠模具上的哥針形成，而哥針的設(shè)計(jì)只能單邊支撐在模具上，因此很容易被溶融的塑料使其彎曲變形，形成盲孔出現(xiàn)橢圓的形狀，所以哥針的長度不能過長。一般來說，盲孔的深度只限于直徑的兩倍。要是盲孔的直徑只有或于1.5mm，盲孔的深度更不應(yīng)大于直徑的尺寸。 盲孔的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 多級(jí)孔或?qū)⒋┛淄悼盏膽?yīng)用方法鉆孔大部份情況下，額外的鉆孔工序應(yīng)盡量被免，應(yīng)盡量考慮設(shè)計(jì)孔穴可單從模具一次