2019年产品结构设计准则（PDF38页）.pdfVIP

产品结构设计准则 壁厚篇 基本设计守则 壁厚的大小取决於产品需要承受的外力、是否作为其他零件的支撑、承接柱 位的数量、伸出部份的多少以及选用的塑胶材料而定。一般的热塑性塑料壁厚设 计应以 4mm 为限。从经济角度来看，过厚的产品不但增加物料成本，延长生产周 期”冷却时间〔，增加生产成本。从产品设计角度来看，过厚的产品增加引致产生 空穴”气孔〔的可能性，大大削弱产品的刚性及强度。 最理想的壁厚分布无疑是切面在任何一个地方都是均一的厚度，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和 产生乱流而造成尺寸不稳定和表面问题。 对一般热塑性塑料来说，当收缩率”Shrinkage Factor 〔低於0.01mm/mm 时， 产品可容许厚度的改变达 ；但当收缩率高於 0.01mm/mm 时，产品壁厚的改变则 不应超过 。对一般热固性塑料来说，太薄的产品厚度往往引致操作时产品过热， 形成废件。此外，纤维填充的热固性塑料於过薄的位置往往形成不够填充物的情 况发生。不过，一些容易流动的热固性塑料如环氧树脂”Epoxies 〔等，如厚薄均匀， 最低的厚度可达 0.25mm 。 此外，采用固化成型的生产方法时，流道、浇口和部件的设计应使塑料由厚 胶料的地方流向薄胶料的地方。这样使模腔内有适当的压力以减少在厚胶料的地 方出现缩水及避免模腔不能完全充填的现象。若塑料的流动方向是从薄胶料的地 方流向厚胶料的地方，则应采用结构性发泡的生产方法来减低模腔压力。 平面准则 在大部份热融过程操作，包括挤压和固化成型，均一的壁厚是非常的重要的。 厚胶的地方比旁边薄胶的地方冷却得比较慢，并且在相接的地方表面在浇口凝固 後出现收缩痕。更甚者引致产生缩水印、热内应力、挠曲部份歪曲、颜色不同或 不同透明度。若厚胶的地方渐变成薄胶的是无可避免的话，应尽量设计成渐次的 改变，并且在不超过壁厚 3:1 的比例下。下图可供叁考。 第 1 页 共 38 页 产品结构设计准则 转角准则 壁厚均一的要诀在转角的地方也同样需要，以免冷却时间不一致。冷却时间 长的地方就会有收缩现象，因而发生部件变形和挠曲。此外，尖锐的圆角位通常 会导致部件有缺陷及应力集中，尖角的位置亦常在电镀过程後引起不希望的物料 聚积。集中应力的地方会在受负载或撞击的时候破裂。较大的圆角提供了这种缺 点的解决方法，不但减低应力集中的因素，且令流动的塑料流得更畅顺和成品脱 模时更容易。下图可供叁考之用。 转角位的设计准则亦适用於悬梁式扣位。因这种扣紧方式是需要将悬梁臂弯 曲嵌入，转角位置的设计图说明如果转角弧位 R 太小时会引致其应力集中系数 (Stress Concentration Factor)过大，因此，产品弯曲时容易折断，弧位 R 太大的话则 容易出现收缩纹和空洞。因此，圆弧位和壁厚是有一定的比例。一般介乎 0.2 至 0.6 之间，理想数值是在 0.5 左右。 第 2 页 共 38 页 产品结构设计准则 壁厚限制 不同的塑胶物料有不同的流动性。胶位过厚的地方会有收缩现象，胶位过薄 的地方塑料不易流过。以下是一些建议的胶料厚度可供叁考。 热塑性塑料的胶厚设计叁考表 第 3 页 共 38 页 产品结构设计准则 热固性塑料的胶厚设计叁考 其实大部份厚胶的设计可从使用加强筋及改变横切面形状取缔之。除了可减 省物料以致减省生产成本外，取缔後的设计更可保留和原来设计相若的刚性、强 度及功用。下图的金属齿轮如改成使用塑胶