塑料产品设计注意事项

一般资料: 1. 产品的功能? 2. 产品的组合操作方式? 3. 产品的组合是否是可以靠着塑胶的应 用来简化? 4. 在制造和组合上是否可能更为经济有 效? 5. 所需要的公差? 6. 空间限制的考虑? 7. 界定产品使用寿命? 8. 产品重量的考虑? 9. 有否承认的规格? 10. 是否已经有相类似的应用存在? 结构考虑: 1. 使用负载的状态? 2. 使用负载的大小? 3.使用负载的期限? 4.变形的容许量?
常用塑料的特性
序号 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 密度 平均比热 加工温度 模具温 收缩率 [g/cm3] K)] [℃] 度[℃] [%] 1.06 1.4 210-275 50-900.4-0.7 丙烯晴-丁二烯-苯乙烯 ABS PP 0.915 0.84-2.5 250-270 50-751.0-2.5 聚丙烯 PS 1.05 1.3 180-280 100.3-0.6 聚苯乙烯 PVC-S 1.38 0.85 170-200 15-50 >0.5 软质聚氯乙烯 PVC-R 1.38 0.83-0.92 180-210 30-50 0.5 硬质聚氯乙烯 LDPE 0.954 2.0-2.1 160-260 50-701.5-5.0 低密度聚乙烯 HDPE 0.92 2.3-2.5 260-300 30-701.5-3.0 高密度聚乙烯 1.42 1.47-1.5 200-210 >901.9-2.3 聚氧甲烯（乙缩烯） POM HI-PS 1.05 1.21 170-260 5-750.5-0.6 聚苯乙烯， SAN 1.08 1.3 180-270 50-800.5-0.7 聚苯乙烯-丙烯晴 1.07 1.3 230-260 40-900.4-0.6 苯烯晴-苯乙烯-丙烯酸 ASA 1.06 1.45 250-300 80-1000.5-0.7 聚苯撑氧或聚氧化亚苯 PPO PC 1.2 1.3 280-320 80-100 0.8 聚碳酸脂 PA 66 1.15 1.7 260-290 70-1200.5-2.5 尼龙66原料 中文名称 英文
第二章 塑料的特性 优点: (1)一次成型，加工效率高于金属，成本低 。 (2)重量轻（钢的1/6-1/7，铝的1/3-1/4 ）， 可节约能源。 (3)可任意配色，提高商品价值 。 (4)耐化学药品，不像金属易生锈腐蚀。 (5)不易传热，保温性好。 (6)既能制做导电部件,又能制作绝缘产品。 (7)可以成型各种复杂的曲面。
3、加强筋 为确保塑件制品的强度和刚度，又不致使塑 件的壁增厚，而在塑件的适当部位设置加强 筋，不仅可以避免塑件的变形，在某些情况 下，加强筋还可以改善塑件成型中的塑料流 动情况。 为了增加塑件的强度和刚性，宁可增加加强 筋的数量，而不增加其壁厚。
3.1、加强筋厚度与塑件壁厚的关系
举例说明：
3.2、加强筋设计实例
五.设计的再核对与修正
对设计的检讨将有助于回答一些根本的问题:所设 计的产品是否达到预期的效果?价格是否合理?甚至于 在此时,许多产品为了生产的经济性或是为了重要的功 能和外形的改变,必须被发掘并改善,当然,设计上的重 大改变,可能需要做完整的重新评估;假若所有的设计 都经过这种仔细检讨,则能够在这个阶建立产品的细节 和规格.
缺点 : (1)与金属相比，耐热性差、易于燃烧。 (2)随着温度的变化，性能也会大大改变。 (3)与同样体积的金属相比，机械强度较低。 (4)耐久性差，易老化。 (5)表面硬度较低，易划伤。 (6)收缩率高，尺寸稳定性差。
塑料材料的物性表中的几项重要参数 1.看比重(密度) 2.看流动系数 3.看收缩率 4.看拉伸强度 5.看冲击强度 6.硬度(HRB(洛式硬度,HD肖式硬度) 7.温度
塑胶产品结构设计 注意事项
于定炎
目录
第一章 塑料的定义及分类 第二章 塑料的特性 第三章 塑胶结构设计注意事项
第一章 塑料的定义
树脂：由为数众多的低分子有机化合物藉共键构成链聚合而成的分子量 较大的 化合物，称为合成树脂或合成橡胶和合成纤维。 塑料：指有机合成树脂为主要成份，加入或不加入其它配合材料而构成 的人造材料，称之为塑料。
4、柱和孔的问题 4.1、柱子的问题 a. 设计柱子时，应考虑胶位是否会缩水。 b. 为了增加柱子的强度，可在柱子四周 追加加强筋。加强筋的宽度参照图3-1。 柱子的缩水的改善方式见如图4-1、图4-2 所示：改善前柱子的胶太厚，易缩水；改善 后不会缩水。
1.2 塑料之分类
结晶性 通用塑胶 热塑性塑料 泛用 工程 塑胶
PE，PP PS，PVC
非结晶性 ABS，PMMA 结晶性PA，POM，PBT 非结晶性 PC，PP0 PPS，LCP， 高性 能工 程料 合胶 结晶性 PVDF（氟塑料） 非结晶性 PSU
塑料 分类
工程 塑料
ABS/PC，PPO/PS，PA/PP
PVC
ABS PC+ABS
1.0
0.80 0.75
1.80
1.50 1.50
2.50
2.20 2.20
3.00~5.50
2.40~3.20 2.40~3.20
零件厚度设计实例
2、脱模斜度 2.1、脱模斜度要点
脱模斜度是为了便于产品从模具中脱出而设置的。 脱模斜度一般采用0.5~2度﹐脱模斜度的大小可在0.2°至 数度间变化。具体数值视成品形状﹐成形材料的类别﹐模 具结构﹐表面精度﹐以及加工方等会有所不同。在不影响 产品质量的前提下﹐脱模斜度愈大愈好
热塑性塑料的成型工艺特性
七大工艺特性：
1.收缩性。 2.流动性
3.结晶型
4.热敏性及易水解性。 5.应力开裂及熔体破裂。 6.热性能及冷确速度。 7.吸湿性
1.2.2、 按塑料的应用分类 ——通用塑料和工程塑料: 通用塑料：产量大、价格低、性能一般。(如 :PE、PP、PVC、PS、ABS等) 工程塑料：优异的综合性能,可作结构性材料。 (如:PC、POM、PA、PET、PBT等,工程塑料的产 量相对较少,价格较贵)
热固性塑料
PU（聚氨基甲醇乙酯），UF（尿素塑料）， PE（酚醛树脂），环氧树脂
1.2.1、按塑料的物理化学性能分类 ——热塑性塑料和热固性塑料： 热塑性塑料：在特定的温度范围内,能反复加 热软化和冷却变硬的塑料。(如:ABS、PP、 POM、PC、PS、PA等)。它可以再回收利用。 热固性塑料：受热后成为不熔的物质,再次受 热不再具有可塑性，不能再回收利用的塑料 。(如:酚醛树脂、环氧树脂、氨基树脂、聚 胺酯、发泡聚苯乙烯等).
塑胶制品设计原则﹕ 依产品所要求的性能决定其形状﹐尺寸﹐ 外观﹐材料 设计的产品必须符合模塑原则﹐既模具制 作容易﹐成形及后加工容易﹐但仍满足产 品的性能要求
塑胶产品的设计流程
确定产品外形及功能需求
绘制预备性的设计图 制作原型模型 产品测试 设计的再核对与修正 制定重要规格 开模生产 质量的控制
四.产品测试 每一个设计都必须在原型阶段,接受一些测试,以核对设计 时的计算和假想和实体之间的差异. 产品在使用时所需要做的一些测试,大部分都可以籍着原型 做有效的测试;此时,核对了所有设计的功能要求,并且能够达 成一个完整的设计评估. 模拟使用测试通常在模型产品阶段就必须开始,这 种型态的测试价值,取决于使用状态被模拟的程度而定. 机械和化学性质的加速化测试通常被视为模型产品评估的重 要项目.
第三章 塑胶结构设计注意事项
塑胶制品设计特点﹕ 塑胶材料组成的多样性,结构﹑形状的多变性,使得它比起 其他材料有更理想的设计特性;特别是它的形状设计,材料 选择,制造方法选择,更是其他大部分材料无可比拟的； 其他的大部分材料,其设计者在外形或制造上,都受到相当 的限制,有些材料只能利用弯曲﹑熔接等方式来成形； 塑胶材料选择的多样性,也使得设计工作变得更为困难。
最小壁
0.45 0.60 0.75 0.80 0.85 0.95 0.45
小型制 品壁厚
0.76 1.25 1.25 1.50 1.45 1.80 1.40
中型制品壁
厚 1.50 1.60 1.60 2.20 1.75 2.30 1.60 厚
大型制品壁
2.40~3.20 2.40~3.20 3.20~5.40 4.00~6.50 2.40~3.20 3.00~4.50 2.40~3.20
六.制定重要规格 规格的目的在于消除生产时任何的偏差,以使产品符合 外观,功能和经济的要求,规格上必须明确说明产品所必须 符合的要求,它应该包括:制造方法,尺寸公差,表面加工, 分模面位置,毛边,变形,颜色以及测试规格等.
七.开模生产
当规格被谨慎而实际的订定之后,模具就可以开始 被设计和制作,模具的设计必须谨慎并咨询专家的意思, 因为不适当的模具设计和制造,将会使得生产费用提高, 效率降低,并用可能造成质量的问题.
二. 绘制预备性的设计图:
当产品的功能需求,外观被确定以后,设计者可以 根据选定的塑胶材料性质,开始绘制预备性的产 品图,以作为先期估价,检讨以及原型模型的制作.
三.制作原型模型: 原型模型让设计者有机会看到所设计的产品的实体, 并且实际的核对其工程设计.原型模型的制作一般有 两种方式,第一种就是利用板状或棒状材料依图加工 再接合成一完整的模型,这种方式制作的模型,经济快 速,但是,缺点是量少,而且较难作结构测试;另一种方 式,是利用暂用模具,可作少量生产,需花费较高的模 具费用,而且所费的时间较长,但是,所制作的产品较 类似于真正量产的产品(需要特殊模具机构的部分,可 能成形后再以机械加工成形),可做一般的工程测试, 而且建立的模具,成形经验,将有助于产品针对实际模 具制作,成形需要而作正确的修正或评估.
八. 质量的控制 对照一个已知的标准,订定对生产产品的规律检测是良好的 检测作法,而检测表应该列出所有应该被检查的项目,另外, 相关人员,如品管者或设计者也应与成形厂联合订定一个质 量管制的程序,以利于在生产的产品能够符合规格的要求.
塑胶结构设计注意事项
1、材料及厚度 1.1、材料选择 1.2、厚度的设计 1.3、零件厚度设计实例
塑料的来源 塑料的基本原料是低分子碳、氢化合物。 它是从石油、天然气或煤裂解物中提炼和合成出来的人造树脂
1.1 塑料定义的解释
• 塑料的英文名是plastic，俗称：塑胶； • 它是世界三大有机高分子材料之一（三大高分子材料是塑 料，橡胶，纤维）； • 塑料的分子量一般都在1万----100万 • 塑料都是由C，H，O三种元素组成； • 它可以多种型态存在例如液体固体胶体溶液等； • 它可以成形，可以用不同的加工方法； • 用途广泛产品呈现多样化。
壁厚不均对成形性的影响﹕ 1. 成形品之冷却时间取决于肉厚较厚的部分﹐使成形周期延长﹐生产性 能降低 2. 肉厚不均则成品冷却后收缩不均﹐造成缩水﹐产生内应力﹐变形﹐破 裂等
塑料料制品的最小壁厚及常用壁厚推荐值
工程塑料
厚 尼龙PA 聚乙烯PE 聚苯乙烯PS 有机玻璃 聚丙烯PP 聚碳酸酯PC 聚甲醛POM
一. 确定产品外形及功能需求 在产品设计的初始阶段,设计者必须列出对 该产品的目标使用条件和功能要求;然后 根据实际的考量,决定设计因子的范围,以 避免在稍后的产品发展阶段造成可能的时 间和费用的漏失.下表为产品设计的核对 表,它将有助于确认各种的设计因子
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产品设计的核对表
环境: 1. 使用在什么温度环境? 2. 化学物品或溶剂的使用或 接触? 3. 温度环境? 4. 在该种环境的使用期限? 外观: 1. 外形 2. 颜色 3. 表面加工如咬花,喷漆、 印刷等. 经济因素: 1. 产品预估价格? 2. 目前所设计产品的价格? 3. 降低成本的可能性?
厚度的设计
产品外形尽量采用流线外形﹐避免突然的变化﹐以免在成形 时因塑胶在此处流动不顺引起气泡等缺陷﹔并且此处模具易 产生磨损。 决定肉厚的主要因素﹕ 1. 结构强度是否足够 2. 能否抵脱模力 3. 能否均匀分散所受的冲击力 4. 有埋入件时﹐能否防止破裂﹐如产生熔合线是否会影响强度 5. 成形孔部位的熔合线是否会影响强度 6. 尽可能肉厚均匀﹐以防止产生缩水 7. 棱角及肉厚较薄部分是否会阻碍材料流动﹐从而引起充填不足