注塑件結(jié)構(gòu)設(shè)計注意事項

注塑件結(jié)構(gòu)設(shè)計注意事項一、常用塑膠材料一般特性。二、注塑件外觀面設(shè)計原則。三、常用扣位、螺釘柱、加強(qiáng)筋等內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征設(shè)計原則。一、常用塑膠材料一般特性。塑料名稱代號特性應(yīng)用聚丙烯PP是最輕的塑料之一，其屈服、拉伸、壓縮強(qiáng)度和硬度均優(yōu)于低壓聚乙烯，有很突出的剛性，高溫（90℃）抗應(yīng)力松弛性能良好，耐熱性能較好，可在100℃以上使用，如無外力150℃也不變形，除濃硫酸、濃硝酸外，在許多介質(zhì)中很穩(wěn)定，低分子量的脂肪烴、芳香烴、氯化烴，對它有軟化和溶脹作用，幾乎不吸水，高頻電性能不好，成型容易，但收縮率大，低溫呈脆性，耐磨性不高。作一般結(jié)構(gòu)零件，作耐腐蝕化工設(shè)備和受熱的電氣絕緣零件聚氯乙烯PVC機(jī)械強(qiáng)度較高，化學(xué)穩(wěn)定性及介電性能優(yōu)良，耐油性及抗老化性能也較好，易熔接及粘合，價格較低。缺點(diǎn)是使用溫度低（在60℃以下），線膨脹系數(shù)大，成型加工性不良。制品有管、棒、板、焊條及管件，除作日常生活用品外，主要用作耐磨蝕的結(jié)構(gòu)材料或設(shè)備襯里材料（代替有色合金、不銹鋼和橡膠）及電氣絕緣材料。酚醛塑料PF機(jī)械性能很高，剛性大，冷流性小，耐熱性很高（100℃以上），在水潤滑下摩擦系數(shù)極低（0.01～0.03），PV值很高，有良好的電性能和抵抗酸堿侵蝕的能力，不易因溫度和濕度的變化而變形，成型簡便，價格低廉。缺點(diǎn)是性質(zhì)較脆、色調(diào)有限、耐光性差，耐電弧性較小，不耐強(qiáng)氧化性酸的腐蝕常用的為層壓酚醛塑料和粉末狀壓塑料，有板材、管材及棒材等。可用作農(nóng)用潛水電泵的密封件和軸承、軸瓦、皮帶輪、齒輪、制動裝置和離合裝置丙稀腈、丁二稀、苯乙烯ABS具有良好的綜合性能，既高的沖擊韌性和良好的機(jī)械性能，優(yōu)良的耐熱、耐油性能和化學(xué)穩(wěn)定性，尺寸穩(wěn)定、易機(jī)械加工，表面還可鍍金屬，電性能良好作一般結(jié)構(gòu)或耐磨受力傳動零件和耐腐蝕設(shè)備，用ABS制成泡沫夾層板可作小轎車車身一、常用塑膠材料一般特性。聚甲醛POM抗拉強(qiáng)度、沖擊韌性、剛性、疲勞強(qiáng)度、抗蠕變性能都很高，尺寸穩(wěn)定性好，吸水性小、摩擦系數(shù)小，有很好的耐化學(xué)藥品能力，性能不亞于尼龍，但價格較低，缺點(diǎn)是加熱易分解，成型比尼龍困難可用作軸承、齒輪、凸輪、閥門、管道螺帽、泵葉輪、車身底盤的小部件、汽車儀表板、汽化器、箱體、容器、桿件以及噴霧器的各種代銅零件聚酰胺6PA6疲勞強(qiáng)度和剛性較高，耐熱性較好，摩擦系數(shù)低，耐磨性好，但吸濕性大，尺寸穩(wěn)定性不夠適用于中等載荷、使用溫度≤100～120℃、無潤滑或少潤滑條件下工作的耐磨受力傳動零件聚酰胺66PA66疲勞強(qiáng)度和剛性較高，耐熱性較好，摩擦系數(shù)低，耐磨性好，但吸濕性大，尺寸穩(wěn)定性不夠適用于中等載荷、使用溫度≤100～120℃、無潤滑或少潤滑條件下工作的耐磨受力傳動零件聚碳酸脂PC具有突出的沖擊韌性和抗蠕變性能，有很高的耐熱性，耐寒性也很好，脆化溫度達(dá)-100℃，抗彎抗拉強(qiáng)度與尼龍相當(dāng)，并有較高的延伸率和彈性模數(shù)，但疲勞強(qiáng)度小于尼龍66，吸水性較低，收縮率小，尺寸穩(wěn)定性好，耐磨性與尼龍相當(dāng)，并有一定的抗腐蝕能力。缺點(diǎn)是成型條件要求較高可用作各種齒輪、蝸輪、齒條、凸輪、軸承、心軸、滑輪、傳動鏈、螺帽、墊圈、泵葉輪、燈罩、容器、外殼、蓋板等聚乙烯PE具有優(yōu)良的介電性能、耐沖擊、耐水性好，化學(xué)穩(wěn)定性高，使用溫度可達(dá)80～100℃，摩擦性能和耐寒性好。缺點(diǎn)是機(jī)械強(qiáng)度不高，質(zhì)較軟，成型收縮率大。用作一般電纜的包皮，耐腐蝕的管道、閥、泵的結(jié)構(gòu)零件，亦可噴涂于金屬表面，作為耐磨、減磨及防腐蝕涂層。聚砜PSU有很高的機(jī)械性能、絕緣性能及化學(xué)穩(wěn)定性，并且在-100～+150℃以下能長期使用，在高溫下能保持常溫下所具有的各種機(jī)械性能和硬度，蠕變值很小，用F-4填充后，可作摩擦零件適用于高溫下工作的耐磨受力傳動零件，如汽車分速器蓋、齒輪以及電絕緣零件等二、注塑件外觀面設(shè)計原則。

1．選擇合適的塑膠材料

塑膠材料的選取對產(chǎn)品的外觀起著重要的作用，不同的塑膠材料有著不同的外觀質(zhì)量表現(xiàn)。例如，相對于非玻璃纖維增強(qiáng)的材料，玻璃纖維增強(qiáng)的材料注射成型后一般外觀質(zhì)量比較低，而且容易翹曲。

2．避免零件外觀表面縮水

零件表面縮水是塑膠件最容易發(fā)生的外觀缺陷之一。縮水發(fā)生在零件壁厚較大處所對應(yīng)的零件外表面，例如加強(qiáng)肋、支柱與壁的連接處所對應(yīng)的零件外表面。在允許的情況下，可以通過u形槽、零件表面斷差的設(shè)計以及表面咬花等方式來掩蓋塑膠件表面縮水。支柱壁厚處或加強(qiáng)肋壁厚處局部去除材料，可以大幅降低零件外觀縮水的可能性。零件上離澆口越遠(yuǎn)處，越容易產(chǎn)生表面縮水。

3．避免零件變形

零件變形不但造成零件尺寸精度差，容易產(chǎn)生裝配問題和影響零件功能的實(shí)現(xiàn)，同時也影響零件的外觀。零件發(fā)生變形的原因很多，主要包括四個方面：零件在塑膠熔料流動方向上和橫截面方向上不同的收縮比、零件不均勻的冷卻、零件壁厚不均勻、零件幾何特征不對稱等。

二、注塑件外觀面設(shè)計原則。

4．外觀零件間美工溝的設(shè)計

兩個外觀塑膠件之間配合時，因為零件制造誤差和裝配誤差的在，兩個零件之間的間隙和斷差（指一個零件的表面高于另外一個零件的表面）總是會存在的，這會影響產(chǎn)品的外觀。通過美工溝的設(shè)計可以掩蓋兩個外觀塑膠件之間的間隙，從而提高產(chǎn)晶的外觀質(zhì)量。

當(dāng)兩個外觀塑膠件之間的關(guān)系是前后或上下關(guān)系時，例如手機(jī)的上下蓋，此時斷差成為影響零件外觀的一個因素。如果后面或下面的零件高于前面或上面的零件時，產(chǎn)品就會變得非常難看，因此在這種情況下美工溝設(shè)計時應(yīng)當(dāng)使后面或下面的零件低于前面或上面的零件。

5．避免外觀零件表面出現(xiàn)熔接痕

熔接痕也是常見的塑膠件表面外觀缺陷，需要避免。具體方法如下：塑膠件表面咬花可以部分掩蓋熔接痕，但并不能完全掩蓋熔接痕，噴漆可以掩蓋熔接痕，合理設(shè)置澆口的位置和數(shù)量，避免在零件重要外觀表面產(chǎn)生熔接痕，保證模具通風(fēng)順暢。

二、注塑件外觀面設(shè)計原則。

6．避免外觀零件表面出現(xiàn)斷差或毛邊

模具公母模交匯處、型芯與型芯交匯處、型芯與公母模交匯處等很容易出現(xiàn)斷差或毛邊，因此，機(jī)械工程師應(yīng)當(dāng)仔細(xì)檢查模具結(jié)構(gòu)中的分型面位置，避免在零件重要外觀面出現(xiàn)斷差或毛邊，影響零件外觀質(zhì)量。另外，應(yīng)避免把頂出結(jié)構(gòu)放置于零件的重要外觀面處，這也會產(chǎn)生毛邊。對于透明塑膠件更應(yīng)特別注意。

三、常用扣位、螺釘柱、加強(qiáng)筋等內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征設(shè)計原則。1、螺釘柱支柱突出膠料壁厚是用以裝配產(chǎn)品、隔開對象及支撐承托其它零件之用?？招牡闹е梢杂脕砬度爰?、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)度及使膠料流動更順暢。此外，因過高的支柱會導(dǎo)致塑膠部件成型時困氣，所以支柱高度一般是不會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”Gussetplate的使用亦十分常見。

一個品質(zhì)好的螺絲/支柱設(shè)計組合是取決于螺絲的機(jī)械特性及支柱孔的設(shè)計，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)塊對改善薄壁支柱的膠料流動特別適用。三、常用扣位、螺釘柱、加強(qiáng)筋等內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征設(shè)計原則。一般來說，支柱的外徑是內(nèi)徑的兩倍已足夠。有時這種方式結(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連接來支持支柱

三、常用扣位、螺釘柱、加強(qiáng)筋等內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征設(shè)計原則。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)計有如肋骨設(shè)計的觀念。太厚的切面會產(chǎn)生部件外縮水和內(nèi)部真空。支柱的位置在邊壁旁時可利用肋骨相連，則內(nèi)孔徑的尺寸可增至最大三、常用扣位、螺釘柱、加強(qiáng)筋等內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征設(shè)計原則。支柱是大部份用來作裝配產(chǎn)品用，有時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。三、常用扣位、螺釘柱、加強(qiáng)筋等內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征設(shè)計原則。支柱通常用于打入件，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。三、常用扣位、螺釘柱、加強(qiáng)筋等內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征設(shè)計原則。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。三、常用扣位、螺釘柱、加強(qiáng)筋等內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征設(shè)計原則。2、孔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)盡量不會對產(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)計洞孔時須要考慮的幾個因素。

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，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)計上的要求即變得復(fù)雜，因為螺紋的位置容易形成應(yīng)力集中的地方。從經(jīng)驗所得，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。三、常用扣位、螺釘柱、加強(qiáng)筋等內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征設(shè)計原則。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)計的角度來看，穿孔的設(shè)計在結(jié)構(gòu)上亦較為優(yōu)勝，因為用來穿孔成型的邊釘?shù)膬啥司墒艿街?。穿孔的做法可以是靠單一邊釘兩端同時固定在模具上、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，兩條邊釘?shù)闹睆綉?yīng)稍有不同以避免因為兩條邊釘軸心稍有偏差而引致產(chǎn)品出現(xiàn)倒扣的情況，而且相接的兩個端面必須磨平。三、常用扣位、螺釘柱、加強(qiáng)筋等內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征設(shè)計原則。盲孔：盲孔是靠模具上的哥針形成，而哥針的設(shè)計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。三、常用扣位、螺釘柱、加強(qiáng)筋等內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征設(shè)計原則。三、常用扣位、螺釘柱、加強(qiáng)筋等內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征設(shè)計原則。洞孔的邊緣應(yīng)預(yù)留最少0.4mm的直身位，設(shè)計一個完整的倒角或圓角于孔邊在經(jīng)濟(jì)上或?qū)嵺`上都是不設(shè)實(shí)際的，可叁考洞孔邊緣的設(shè)計圖。三、常用扣位、螺釘柱、加強(qiáng)筋等內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征設(shè)計原則。3、扣位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，因為扣位的組合部份在生產(chǎn)成品的時候同時成型，裝配時無須配合其它如螺絲、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，其中一件零件的勾形伸出部份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，勾形伸出部份即時復(fù)位，其后面的凹槽亦即時被相接零件的凸緣部份嵌入，此倒扣位置立時形成互相扣著的狀態(tài)，請參考扣位的操作原理圖。三、常用扣位、螺釘柱、加強(qiáng)筋等內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征設(shè)計原則。如以功能來區(qū)分，扣位的設(shè)計可分為成永久型和可拆卸型兩種。永久型扣位的設(shè)計方便裝上但不容易拆下，可拆卸型扣位的設(shè)計則裝上、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作，導(dǎo)入角及導(dǎo)出角的大小直接影響扣上及分離時所需的力度，永久型的扣位則只有導(dǎo)入角而沒有導(dǎo)出角的設(shè)計，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。請叁考永久式及可拆卸式扣位的原理圖。三、常用扣位、螺釘柱、加強(qiáng)筋等內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征設(shè)計原則。三、常用扣位、螺釘柱、加強(qiáng)筋等內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征設(shè)計原則。4、壁厚壁厚的大小取決于產(chǎn)品需要承受的外力、是否作為其它零件的支撐、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”冷卻時間〔，增加生產(chǎn)成本。從產(chǎn)品設(shè)計角度來看，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)變會導(dǎo)致因冷卻速度不同和產(chǎn)生亂流而造成尺寸不穩(wěn)定和表面問題。

對一般熱塑性塑料來說，當(dāng)收縮率”ShrinkageFactor〔低于0.01mm/mm時，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，產(chǎn)品壁厚的改變則不應(yīng)超過。對一般熱固性塑料來說，太薄的產(chǎn)品厚度往往引致操作時產(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，流道、澆口和部件的設(shè)計應(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)縮水及避免模腔不能完全充填的現(xiàn)象。若塑料的流動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。

三、常用扣位、螺釘柱、加強(qiáng)筋等內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征設(shè)計原則。三、常用扣位、螺釘柱、加強(qiáng)筋等內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征設(shè)計原則。三、常用扣位、螺釘柱、加強(qiáng)筋等內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征設(shè)計原則。5、拔模斜度ABS

一般應(yīng)用邊0.5°至1°就足夠。有時因為拋光紋路與出模方向相同，出模角可接近至零。有紋路的側(cè)面需每深0.025mm（0.001in）增加1°出模角。正確的出模角可向蝕紋供應(yīng)商取得。LCP

因為液晶共聚物有高的模數(shù)和低的延展性，倒扣的設(shè)計應(yīng)要避免。在所有的肋骨、壁邊、支柱等凸出膠位以上的地方均要有最小0.2-0.5°的出模角。若壁邊比較深或沒有磨光表面和有蝕紋等則有需要加額外的0.5-1.5°以上。PBT

若部件表面光潔度好，需要1/2°最小的脫模角。經(jīng)蝕紋處理過的表面，每增加0.03mm（0.001in）深度就需要加大1°脫模角。PC

脫模角是在部件的任何一邊或凸起的地方要有的，包括上模和下模的地方。一般光華的表面1.5°至2°已很足夠，然而有蝕紋的表面是要求額外的脫模角，以每深0.25mm（0.001in）增加1°脫模角。PET

塑膠成品的肋骨，支柱邊壁、流道壁等，如其脫模角能夠達(dá)到0.5°就已經(jīng)足夠。PS

0.5°的脫模角是極細(xì)的，1°的脫模角是標(biāo)準(zhǔn)方法，太小的脫模角會使部件難于脫離模腔。無論如何，任何的脫模角總比無角度為佳。若部件有蝕紋的話，如皮革紋的深度，每深0.025mm就多加1°脫模角。三、常用扣位、螺釘柱、加強(qiáng)筋等內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征設(shè)計原則。6、加強(qiáng)筋加強(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，但沒有如『工』字鐵般出現(xiàn)倒扣難于成型的形狀問題，對一些經(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，