塑料件设计经验收集.pdf

设计改良 壁厚 肋板和外型结构 三角肋或支撑肋板 凸台 孔 半径转角 公差 型芯 倒扣 拔模角度 壁厚 塑料和金属一样，基于其加工方法，也有额定的工作厚度范围。一般，对于注 射成型部件，壁厚范围在0.5毫米到4毫米之间 (0.02 - 0.16英寸)。根据部件 设计和尺寸不同，也可模制有较薄或较厚截面的部件。 在符合功能要求的同时，尽可能减小壁厚并保持统一。这样可以在模制过程中 获得最佳的模具注入和预期收缩。可以减小内部应力。 应尽可能减小壁厚以缩短成型周期，获得较轻的部件重量，优化材料使用。在 注射成型中的最小壁厚由结构要求、成型的尺寸和几何形状以及材料的流动特 性决定。作为起点，设计者可以经常参考螺旋流动曲线，该曲线对给定壁厚和 注射压力给出了最大可行流程的相对测量。见下图。 Akulon Ultraflow 在260 °和1400 bar时的螺旋流动长度。 如果部件要承受较大负荷，则就分析其应力和弯曲。如果计算的应力或 弯曲值无法接受，则可考虑下列各种选择： • 增加壁厚(如果目前不是太厚) • 使用有更高强度和/或模数的替代材料 • 在设计中加入凸缘或轮廓以增加剖面模数 其它可能需要考虑的方面包括： 绝缘特性 一般来说，绝缘特性(无论是电或热绝缘特性)与聚合物厚度有关。 冲击特性 冲击特性与部件在不破裂的情况下吸收机械能量的能力有直接关系。这 反过来与部件设计和聚合物特性相关。增加壁截面通常会有助于提高抗 冲击性，但太大的厚度(刚性)可能使得设计无法弯曲和分配冲击负荷， 从而把应力增加到难以接受的程度。 机构要求 当部件设计必须满足机构对于易燃性、耐热性、电气性能等的要求时， 所要求设计的截面厚度可能要大于满足机械性能所需要的厚度。 由于设计原因，不同的壁厚是不可避免的，应有一个逐渐的过渡(3： 1)，如下图所示。 壁厚的逐渐过渡 通常，最大的壁厚不应超过4毫米。较大的壁厚会增加材料消耗，显著延长周期 时间，导致较高的内部应力，出现缩痕和空洞(见下图)。 由于较大壁厚引起的缩痕。 由于较大壁厚引起的空洞。 应小心避免“跑道”效果，其原因是熔料沿厚截面较快地 优先流动。这可能导致出现气窝和熔合痕，两者都是表面 缺陷。在设计时修改或加入凸缘可以改善厚的截面。 凸缘设计对熔料流动特性的影响。 多连接器设计研究举例 肋板和外型结构 如果需要提高塑料结构的承载能力或 刚度，则有必要增加这种结构的截面 性能或更换材料。有时，更换材料或 改变材料等级（如玻纤含量更高）是 可行的，但是这种方法通常不实用（不同的收缩值）或不经济。 增加截面性能（即转动惯量）通常是一种较好的方法。正如在其它部分讨 论的那样，尽管仅增加面壁部分是最实用的方法，其也有自身不可避免的 弱点。 • 增加厚度相应地会增加制件的重量和成本。 • 增加厚度的面积相应地会延长冷却时间。 如果制件结构的负载要求制件厚度超过4mm（0.16英寸），则建议使用肋板 或箱形截面来增强，以在可接受的壁厚范围内获得所要求的强度。 肋板结构的效率可通过下例说明： 固体板和肋板的重量及刚度。 尽管肋板具有结构上的优势，其存在 翘曲和外观问题。因此，应当遵循下 述指示： 如下图所示，肋板厚度不能超过标称壁厚的一半。 在某些结构比外观重要的区域，或 材料收缩率很低时，肋板厚度可以超 过 壁厚的一半。这会在与肋板相反的 面壁表面产生凹陷。另外，厚的肋板 可 能充当流动导流器，导致在注射中 发生偏向性流动，从而产生熔接线和 内 部气泡。 肋板的最大高度不得超过标称壁厚 的3倍，因为厚度大的肋板很难被充填， 且在顶出过程中可能会粘在模具上。 典型的拔模角度是每侧1至1.5度 （最小值为0.5度）。一般而言，拔模角 度和厚度会限制肋板高度。 在肋板底部的交叉处和标称面壁上， 应当包含一个的25至50%标称面壁截面 的圆角（最小值为0.4mm）。该圆角可 以消除潜在的应力集中，并改善肋板 周围的流动和冷却特性。应用更大的 圆角改善不大，且会使面壁另一侧产 生凹陷的可能性增加。 推荐的肋 板尺寸 平行肋板间最小间距为标称壁厚的两 倍，这有助于避免产生冷却问题，也 避 免在模具结构出现薄片。 肋板的设计最好是平行于熔体流动的 方向，因为穿过肋板的流动会产生流 动 分歧，从而导致困气或受阻流动。 受阻流动会增加内应力和短射风险。 肋板 肋板的排列必须沿弯曲的方向，以达 到最大的刚度。参考上 图，一个长而薄 的平板只有两端有支撑。如果在平 板的长度方向上增加肋板，则会很大 程度 地增加刚度。然而，如果在平板