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【產(chǎn)品設(shè)計(jì)】塑膠產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的常見的一些問題

 kaycet 2024-09-11 發(fā)布于廣東

1.膠厚(膠位):

大型件的產(chǎn)品膠厚取厚一般取2.4-3.2,小型件的產(chǎn)品取1.0左右,具體尺寸以產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求為準(zhǔn)。壁厚設(shè)計(jì)要盡可能的均勻,在特殊情況下,局部地方可適當(dāng)?shù)暮褚稽c(diǎn)或薄一點(diǎn),但需漸變不可突變(漸變尺寸建議做到產(chǎn)品壁厚的5倍以上),成型注塑產(chǎn)品表面不得有應(yīng)力痕。列表為產(chǎn)品推薦壁厚值:

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2.加強(qiáng)筋(骨位):

塑膠產(chǎn)品大部分都有加強(qiáng)筋,因加強(qiáng)筋在不增加產(chǎn)品整體壁厚的情況下可以增加強(qiáng)度,對(duì)大型件和受力部件的產(chǎn)品尤其有用,同時(shí)還能防止產(chǎn)品變形。加強(qiáng)筋的厚度通常取整體壁厚的0.5-0.75倍(建議取0.6倍以下),如大于0.75倍產(chǎn)品容易縮水。加強(qiáng)筋的高度較大時(shí)則要做0.5-1的斜度(因其出模阻力大)具體見下圖所示。

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3.脫模斜度:

塑料產(chǎn)品都要做脫模斜度,但高度較淺的(如一塊平板)和有特殊要求的除外(但當(dāng)側(cè)壁較大而又沒出模斜度時(shí)需做行位)。出模斜度通常為0.5-5度,常取2度左右,具體要根據(jù)產(chǎn)品大小、高度、形狀而定,以能順利脫模和不影響使用功能為原則。產(chǎn)品的前模斜度通常要比后模的斜度大0.5度為宜,以便產(chǎn)品開模時(shí)能留在后模。通常枕位、插穿、碰穿等地方均需做斜度,其上下斷差(即大端尺寸與小端尺寸之差)單邊要大于0.05以上(具體以產(chǎn)品要求為準(zhǔn),要求較高時(shí)通常在0.03MM以下)。下表為不同材料的拔模角度推薦值:

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4.圓角(R角):

塑膠產(chǎn)品除特殊要求指定要銳邊的地方外,在棱邊處通常都要做圓角,以便減小應(yīng)力集中、利于塑膠的流動(dòng)和容易脫模。

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5.孔:

孔最好做成形狀規(guī)則簡(jiǎn)單的圓孔,盡可能不要做成復(fù)雜的異型孔,孔徑不宜太小,孔深與孔徑比不宜太大,因細(xì)而長的模具型芯容易斷、變形。

a. 孔與孔之間的距離,一般應(yīng)取孔徑的2倍以上。

b. 孔與塑件邊緣之間的距離,一般應(yīng)取孔徑的3倍以上,如因塑件設(shè)計(jì)的限制或作為固定用孔,則可在孔的邊緣用凸臺(tái)來加強(qiáng)。

c. 側(cè)孔的設(shè)計(jì)應(yīng)避免有薄壁的斷面,否則會(huì)產(chǎn)生尖角,有傷手和易缺料的現(xiàn)象。

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6.凸臺(tái)(BOSS):

凸臺(tái)通常用于兩個(gè)塑膠產(chǎn)品的軸-孔形式的配合,或自攻螺絲的裝配。當(dāng)BOSS不是很高而在模具上又是用司筒頂出時(shí),其可不用做斜度。當(dāng)BOSS很高時(shí),通常在其外側(cè)加做十字肋(筋),該十字肋通常要做1-2度的斜度,BOSS看情況也要做斜度。當(dāng)BOSS和柱子(或另一BOSS)配合時(shí),其配合間隙通常取單邊0.05-0.10的裝配間隙,以便適合各BOSS加工時(shí)產(chǎn)生的位置誤差。當(dāng)BOSS用于自攻螺絲的裝配時(shí),其內(nèi)孔要比自攻螺絲的螺徑單邊小0.1-0.2,以便螺釘能鎖緊。如用M3.0的自攻螺絲裝配時(shí),BOSS的內(nèi)孔通常做Ф2.60-2.80。

圖片7.嵌件:

把已經(jīng)存在的金屬件或塑膠件放在模具內(nèi)再次成型時(shí),該已經(jīng)存在的部件叫嵌件。當(dāng)塑膠產(chǎn)品設(shè)計(jì)有嵌件時(shí),要考慮嵌件在模具內(nèi)必須能完全、準(zhǔn)確、可靠的定位,還要考慮嵌件必須與成型部分連接牢固,當(dāng)包膠太薄時(shí)則不容易牢固。還要考慮不能漏膠。

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8.產(chǎn)品表面紋面:

塑料產(chǎn)品的表面可以是光滑面(模具表面省光)、火花紋(模具型腔用銅工放電加工形成)、各種圖案的蝕紋面(曬紋面)和雕刻面。當(dāng)紋面的深度深、數(shù)量多時(shí),其出模阻力大,要相應(yīng)的加大脫模斜度。

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9.文字:

塑料產(chǎn)品表面的文字可以是凸字也可以是凹字,凸字在模具上做相應(yīng)的凹腔容易做到,凹字在模具上要做凸型芯較困難,文字的尺寸一定要利于成型,不可有尖角。

10.螺紋:

塑膠件上的螺紋通常精度都不很高,還需做專門的脫螺紋機(jī)構(gòu),對(duì)于精度要求不高的可把其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化成可強(qiáng)行脫模的結(jié)構(gòu)。
11.支撐面:

塑膠產(chǎn)品通常不用整個(gè)面做支撐面,而是單獨(dú)做凸臺(tái)、凸點(diǎn)、筋做支撐。因塑膠產(chǎn)品很難做到整個(gè)較大的絕對(duì)平面 ,其容易變形翹曲。

12.塑膠產(chǎn)品的裝配形式:

12.1.超聲線接合裝配法,其特點(diǎn)是模具上容易做到,但裝配工序中需專門的超聲機(jī)器,成本增大,且不能拆卸。超聲線的橫截面通常做成0.30寬0.3高的三角形,在長度方向以5-10MM的長度間斷2MM;

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12.2.自攻螺絲裝配法, 其特點(diǎn)是模具上容易做到,但增加裝配工序,成本增大,拆卸麻煩;


12.3.卡鉤-扣位裝配法,其特點(diǎn)是模具加工較復(fù)雜,但裝配方便,且可反復(fù)拆卸,多次使用。

卡鉤的形式有多種,要避免卡鉤處局部膠位太厚,還要考慮卡鉤處模具做模方便??ㄣ^要做到配合松緊合適,裝拆方便,其配合面為貼合,其他面適當(dāng)留間隙。

圖片12.4.BOSS軸-孔形式的裝配法,其特點(diǎn)是模具加工方便,裝配容易,拆卸方便,但其缺點(diǎn)是裝配不是很牢固。

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13.齒口:


兩個(gè)塑膠產(chǎn)品的配合接觸面處通常做齒口,齒口的深度通常在0.8-2.5左右,其側(cè)面留0.1左右的間隙,深度深時(shí)做斜度1-5度,常取2度,深度淺時(shí)可不作斜度。齒口的上下配合面通常為貼合(即0間隙)。

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14.美觀線:

兩個(gè)塑膠產(chǎn)品的配合面處通常做美觀線,美觀線的寬度常取0.2-1.0,視產(chǎn)品的整體大小而定。

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15.塑膠產(chǎn)品的表面處理方法:

常用的有噴油、絲印、燙金、印刷、電鍍、雕刻、蝕紋、拋光、加顏色等。

16.常用到的金屬材料有:

不銹鋼、銅合金(黃銅、青銅、磷銅、紅銅)、彈簧鋼、彈簧、鋁合金、鋅合金。

17.金屬材料常用的防銹方法:

電鍍、涂防銹油、噴防銹漆。


18.塑膠螺絲柱設(shè)計(jì)配合:

螺絲柱的設(shè)計(jì)說小不小,說大不大。涉及到注塑工藝上面經(jīng)常會(huì)碰見螺絲柱縮水,設(shè)計(jì)到組裝工藝上還有螺絲柱打裂或者螺絲柱滑絲,還有難安裝的問題。

18.1.螺絲柱的設(shè)計(jì)要明確產(chǎn)品的大小和結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。比如大的產(chǎn)品可以用回到4.2或者5.0的自攻螺絲,小的可以用到1.8的。還有產(chǎn)品的材料特性,PC材料的螺絲內(nèi)徑要設(shè)計(jì)的稍微大一些。

18.2.螺絲柱設(shè)計(jì)。

螺絲柱還是要設(shè)計(jì)下火山口,有總比沒有好,萬一不行還可以加膠,如果后期發(fā)現(xiàn)縮水,再來加火山口燒焊就麻煩了。螺絲柱最好設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化些,便于購買司筒針和司筒。但是如果是量很大的畫,可以加上倒角,便于安裝。如下圖。


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18.3.螺絲過孔的設(shè)計(jì)。螺絲過孔要比螺絲大,這個(gè)大家都知道,但是有很多人設(shè)計(jì)螺絲配合的時(shí)候,不設(shè)計(jì)定位的,螺絲柱也沒有倒角,生產(chǎn)線打螺絲打偏或者不容易定位。建議設(shè)計(jì)一個(gè)圓形的定位筋。

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如上圖,C的間隙要稍微留大一些,0.2~0.3mm。避免美工縫隙增大。螺釘過孔最好做一個(gè)倒角,便于安裝導(dǎo)入。C角的作用一般可以在安裝過程中起到倒入的作用。

18.4.螺絲柱內(nèi)外徑的設(shè)計(jì),網(wǎng)上有很多要求,我覺得這個(gè)數(shù)據(jù)可以參考,尊重一個(gè)原則,便于加膠就行,減膠是太麻煩了,不確定的最好一個(gè)改??臻g。

材料

螺絲孔直徑(D1)系數(shù)

螺絲柱外徑(D2)系數(shù)

ABS

0.80

2.00

ASA

0.78

2.00

PA46

0.73

1.85

PA46 GF30

0.78

1.85

PA6

0.75

1.85

PA6GF30

0.80

2.00

PA66

0.75

1.85

PA66 GF30

0.82

2.00

PBT

0.75

1.85

PBT GF30

0.80

1.80

PC

0.85

2.50

PC GF30

0.85

2.20

PE-HD

0.75

1.80

PE-LD

0.75

1.80

PET

0.75

1.85

PET GF30

0.80

1.80

PMMA

0.85

2.00

POM

0.75

1.95

PP

0.70

2.00

PP TF20

0.72

2.00

PPO

0.85

2.50

PS

0.80

2.00

PVCU

0.80

2.00

SAN

0.77

2.00




注:螺絲孔公稱直徑×系數(shù)

比如ABS要設(shè)計(jì)一個(gè)ST3.0*8的螺釘,螺絲孔內(nèi)徑可以設(shè)計(jì)成3.0×0.8=2.4mm。螺絲柱外徑可以設(shè)計(jì)成:2.0×3.0=6mm。這個(gè)只能作為參考,其實(shí)內(nèi)徑的可以作為參考,外徑的就考慮螺絲柱的壁厚就行。我們一般3.0自攻螺絲柱外徑只需要5.0~5.3mm即可,太大就容易縮水了。這樣我們可以總結(jié)下就是5.2減去2.4再除以2就是螺絲柱的壁厚是1.4.壁厚太厚容易縮水,跟加強(qiáng)筋的設(shè)計(jì)有異曲同工之妙,不過螺絲柱要考慮強(qiáng)度,怕打裂。

18.5.螺絲柱的安規(guī)要求。

19.塑膠止口設(shè)計(jì)配

止口還有反止口,止顧名思義就是限制的意思。在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,表現(xiàn)就是限位的作用。我的理解就是限制產(chǎn)品移動(dòng),就是是X軸和Y軸的限位,空間上的Z軸已經(jīng)被螺絲卡扣之類的聯(lián)接結(jié)構(gòu)限位住了。所以我們要設(shè)計(jì)止口都凹凸結(jié)構(gòu),有的會(huì)加一些反止口,就是防止變形用的,根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)來設(shè)計(jì)。

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下面介紹一種常用的止口設(shè)計(jì),當(dāng)然還有不同的表現(xiàn)形式。這是第一種表現(xiàn)形式,后續(xù)介紹不同造型的止口表現(xiàn)形式。希望對(duì)大家特別是初入結(jié)構(gòu)的同行有幫助吧。

19.1、下圖是止口的設(shè)計(jì):

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A.理論上B間隙應(yīng)該比A間隙大。因?yàn)锽間隙過小會(huì)導(dǎo)致兩者外觀美工縫隙過大。

B.一般情況下,產(chǎn)品中小型的件都可以參考A:0.1mm;B:0.2 mm。大件可以適當(dāng)增大,后期可以電火花處理。

19.2、反止口設(shè)計(jì)


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反止口反插骨

A.反止口又稱反插骨,就是防止變形而保證兩者之間間隙的一種設(shè)計(jì)方法。

B.理解起來很簡(jiǎn)單,就是防止上面件往里面移動(dòng),也就是我們所說的限位。

C.反止口最好有一定的斜度和C角,方便裝配和模具成型。

19.3、整體效果:

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19.4.止口設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中是比較常見的結(jié)構(gòu),但是也有很多講究,不同產(chǎn)品不同設(shè)計(jì)。

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產(chǎn)品止口設(shè)計(jì)需考慮模具制造和方便裝配?。?!

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