１、0 选择材料的考虑因素任何一件工业产品在设计的早期过程中,一定牵涉考虑选择成形物料。
因为在产品生产时、装配时、与完成的时间,物料有着相互影响的关系。
除此之外,品质检定水平、市场销售情况与价格的厘定等也就是需要考虑之列。
所以这就是无法使用概括全面的考虑因素而定出一种系统性处理方法来决定所选择的材料与生产过程就是为最理想。
１.1 不同材料的特性1. ＡBＳ•用途:玩具、机壳、日常用品•特性:坚硬、不易碎、可涂胶水,但损坏时可能有利边出现设计上的应用:多数应用于玩具外壳或不用受力的零件。
2.PP•用途:玩具、日常用品、包装胶袋、瓶子•特性:有弹性、韧度强、延伸性大、但不可涂胶水。
•设计上的应用:多数应用于一些因要接受drop test(跌落测试)而拆件的地方。
3.ＰＶＣ•用途:软喉管、硬喉管、软板、硬板、电线、玩具•特性:柔软、坚韧而有弹性。
•设计上的应用:多数用于玩具figuｒe(人物),或一些需要避震或吸震的地方。
4.POM•用途:机械零件、齿轮、摃杆、家电外壳•特性:耐磨、坚硬但脆弱,损坏时容易有利边出现(Fｉg、 1.1.６)。
•设计上的应用:多数用于胶齿轮、滑轮、一些需要传动,承受大扭力或应力的地方。
５、 Nｙｌon (尼龙)•用途:齿轮、滑轮•特性:坚韧、吸水、但当水份完全挥发后会变得脆弱。
•设计上的应用:因为精准度比较难控制,所以大多用于一些模数较大的齿轮。
6、 Kｒaｔon (克拉通)用途: 摩打垫特性: 柔软,有弹性,韧度高,延伸性强。
设计上的应用: 多数作为摩打垫,吸收摩打震动,减低噪音。
Table １.１.1 一般胶料的特性与用途2、0 壁厚 [WalｌＴhicｋｎess]壁厚的大小取决于产品需要承受的外力、就是否作为其它零件的支撑、承接柱位的数量、伸出部份的多少以及选用的塑料材料而定。
一般的热塑性塑料的壁厚设计应以4ｍm为限。
从经济角度来瞧,过厚的产品设计不但增加物料成本,延长生产周期(冷却时间),增加生产成本。
从产品设计角度来瞧,过厚的产品增加引至产生空穴(气孔)的可能性,大大削弱产品的刚性及强度。
最理的壁厚分布无疑就是切面在任何一个地方都就是均一的厚度,但为满足功能上的需求以致壁厚有所改变总就是无可避免的。
在此情形,由厚胶料的地方过渡到薄胶料的地方应尽可能顺滑。
太突然的壁厚过渡转变会导致因冷却速度不同与产生乱流而造成尺寸不稳定与表面问题。
2.1 不同材料的常用壁厚1、ＡBＳ一般最先选择的材料,壁厚通常为1, 1.２, 1、５, ２, 2、5, 3ｍｍ,视乎产品的大小与功能而定。
２、 PP因为比较软,而且基于缩水的问题,所以不能太厚,一般为１, １、２, 1、5mm。
3、 PＶC因为多用由于fｉguｒe(外形)上与多就是实心,所以限制不大。
4. ＰOM一般为1, １、２, 1、５, 2, 2、5, 3mm视乎产品大小而定。
5、 Nｙloｎ因为缩水率比较高,所以平均料厚与筋骨的比例可比较少。
6、 Kraton因为多数用作摩打垫或不外露件,所以限制不大。
３.０加强筋 (Riｂs)加强筋在塑料部件上就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与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、弯曲的塑料产品尤其适用。
此外,加强筋更可充当内部流道,有助模腔充填,对帮助塑料流入部件的支节部份很大的作用(Fig. 4.0.1)。
Ｆig. 3.0.１加强筋一般被放在塑料产品的非接触面,其伸展方向应跟随产品最大应力与最大偏移量的方向,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。
要就是加强筋没有接上产品外壁的话,未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。
而且因为缩水的问题,筋骨的厚度不能大过平均壁厚的厚度。
一般的设计方法 : 平均壁厚×0、6５～0、74、0 出模角［Dｒaft Ａngle]塑料产品在设计上通常会为了能够轻易的使用产品由模具脱离出来而需要在边缘的内侧与外侧各设有一个倾斜(出模角)。
若然产品附有垂直外壁并且与开模方向相同的话,则模具在塑料成形后需要很大的开模力才能打开,而且,在模具开启后,产品脱离模具的过程亦相信十分困难。
要就是该产品在产品设计的过程上已预留出模角及所有接触产品的模具零件在加工过程当中经过高度抛光的话,脱模就变成轻而易举的事情。
因此,出模角的考虑在产品设计的过程就是不可或缺的。
因注塑件冷却收缩后多附在凸模上,为使产品壁厚平均及防止产品在开模后附在较热的凹模上,出模角对应于凹模及凸模就是应该相等的。
不过,在特殊情况下若然要求产品于开模后附在凹模的话,可将相接凹模部份的出模角尽量减少,或刻意在凹模加上适量的倒扣位。
出模角的大小就是没有一定的准则,多数就是凭经验与依照产品的深度来决定。
此外,成型的方式,壁厚与塑料的选择也在考虑之列。
一般来说,高度抛光的外壁可使用１/8 度或 1／４度的出模角。
深入或附有织纹的产品要求出模角作相应增加,习惯上每０.025ｍｍ深的织纹,便需要额外1度的出模角。
此外,当产品需要长而深的肋骨较少的出模角时,顶针的设计须有特别的处理。
1、出模角的大少就是没有一定的淮则,多数就是依照产品的深度来决定。
２、一般的出模角为０、5°～１.0°。
3、在深入或附有织纹的产品上,出模角的要求就是视乎织纹的深度而相应增加,一般为2°~3°。
4、一般的晒纹版上已清楚例出可供作参考之用的要求出模角。
(Ｆｉg、４．0.1)4.1拔模角标准 [ Drａft Standaｒｄ ]Waｌl ｔhicknessRib thicｋｎｅss HeighｔoｆRib (x) Dｒaｆt Aｎgle 平均料厚骨厚加强筋高度拔模角1、5mm 1、１~1.2mmx≦5mm 1、０°~1、5°5＜ｘ≦1０mm 0、５°~0、８°1０＜ｘ≦１5mm 0.5°2mｍ 1.4~1、５ｍmx≦5mm 1.0°～1、5°5＜ｘ≦1０mm １、0°~１.5°10<x≦15mm 0、5°~１、0°１５<x≦20ｍｍ0、8°20＜x≦２5ｍm ０、5°2５＜ｘ≦30mm ０、5°２、5ｍｍ 1.8mmx≦5mm 1、０°～1.５°5＜x≦10mm 0、5°～1、0°10＜ｘ≦15mｍ0、5°～１、０°１5＜x≦2０ｍm ０、５°20<x≦25mm 0、5°2５<x≦30mm 0、5°3mm 2、１mmx≦5mm 1、０°5＜x≦10mｍ 1.0°1０＜x≦15mｍ1、0°15＜x≦２０ｍｍ1、０°２0＜x≦25mｍ０、5°~1.0°２5＜x≦３0ｍm 0.５°~1、0°３0<x≦３5mm 0.5°～0、8°35＜ｘ≦40mm 0、5°~0、8°注: 以上数据只供参考及以骨底的平面作中性面做出拔模角,如骨底就是一个非平面的形状时,可选骨项的平面为中性面,但为避免加上拔模角后,骨厚超出比例出现缩的问题,所以一般以骨顶为中性面时,出模角大概为0、5°~0、8°不等。
此外,如在制造出模角时出现问题,可以用cut代替dｒａft 造出拔模角。
再者,可以视乎情况而减少骨厚,作对加上drａft aｎgle后骨底数的调教。
(Fig. 4．1.2)５.０支柱(Boss)支柱突出胶料壁厚就是用以装配产品、隔开对象及支撑承托其它零件之用。
空心的支柱可以用来嵌入镶件、收紧螺丝等。
这些应用均要有足够强度支持压力而不致于破裂。
支柱尽量不要单独使用,应尽量连接至外壁或与加强筋一同使用,目的就是加强支柱的强度及使胶料流动更顺畅。
此外,因过高的支柱会导致塑料部件成形时困气,所以支柱高度一般就是不会超过支柱直径的两倍半。
加强支柱的强度的方法(尤其就是远离外壁的支柱),除了可使用加强筋外,加强块的使用亦十分常见。
注: 为免在扭上螺丝时出现打滑的情况,支柱的出模角一般会以支柱顶部的平面为中性面,而且角度一般为０、5º~1、０º。
如支柱的高度超过15、0mm的时候,为加强支柱的强度,可在支柱连上些加强筋,作结构加强之用。
如支柱需要穿过ＰCB(线路板)的时候,同样在支柱连上些加强筋,而且在加强筋的顶部设计成平台形式,此可作承托PCB之用,而平台的平面与丝筒项的平面必须要有2.0 ～ 3、0ｍm。
(Fig. 5．0.4)6、０支柱套 (Boｓｓ hｏlder)如成品就是以支柱收紧螺丝的时侯,在成品的上壳身必须要有支柱套来作定位之用。
跟据一般的安全规格标准,螺丝头必须收藏于不能触摸的位置,所以高度必须有2、5mm或以上。
以及,因为加上支柱套后会有S ｈａpe edｇｅ(形状边缘)的关系,所以在每一个支柱套上壳收螺丝的地方,必须加上Ｒ1、0或以上的rｏｕｎd ｆilleｔ(圆形圆角)。
为方便生产装配时的导入,所以在每一个支柱套的底部都可以不多不少的加上Chamfｅr(倒角)作导入之用。
而且因为定位的关系,在支柱套底部必须要有至少1、０ｍm的深度来收藏支柱。
7.0虚位定义在产品生产设计时,给与零件与零件之间虚位就是一件不可缺少及非常重要的事情。
随着产品的大小,零件形状的不同及功能,给与虚位的数值也应相应改变。
8.0 六角孔配圆Pin的设计 (紧钉)在产品设计中,很多时因为功能及安全的问题,在外形上会出现拆件的情况,但亦都因为很多因素,拆件后的组装会出现外形不相配的情况。
所以便需要一些做淮数的定位柱来作外形的配合。
在外形上的定位一般多数以六角形的孔配紧配圆形的塑料柱,因为紧配的关系,所以六角孔与圆柱之间就是不需要虚位与做出模角,而且在六角孔与胶柱项必须加上一些导入角(Fig、 8.0.１~8.0、２)。
很多时,六角孔配图柱会用作为胶水柱的装配之用。
所以此时便需要使用x｀的尺寸给与六角孔与图柱较多的虚位藏入胶水。
ØＤ(ｍｍ) x (ｍｍ) x’(mｍ) Øy(mm)2、０ 2.1 2、2 4、62、5 2、6 ２.７５、13、0 ３、1 ３、2 5、６3、5 3、６3、８6、24、5 4、6 4、8 7、２9、０ 六角nut 的装配方法在电池门与壳身的装配方法主要就是以机牙螺丝配以藏在壳身的六角丝帽收紧电池门,在壳身内跟据六角丝帽的尺寸,做出一个六角孔的套筒,而且给以单边0.15m ｍ虚位,再以热溶或冷打的方法确保丝帽不会跌出此外,亦可以在套筒上加上一个Nut retai ｎer (丝帽盖),以涂胶的方式盖放在套筒上。