汽车塑料件设计要求
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• 在确定壁厚尺寸时,壁厚均一是一个重要原则。 该原则主要是从工艺角度以及由工艺导致的质量 方面的问题而提出来的。均匀的壁厚可使制件在 成型过程中,熔体流动性均衡,冷却均衡。壁薄 部位在冷却收缩上的差异,会产生一定的收缩应 力,内应力会导致制件在短期之内或经过一个较 长时期之后发生翘曲变形。
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• 前述的避免应力集中以及刚性设计的一些 措施,也都有助于防止或者降低制件的变 形。此外,设计时考虑防止产品变形,在 形状上进行规避。
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③口字形结构、T 形结构以及工字梁结构, 与矩形截面的实心结构比较,这种结构既 能节省材料,又不降低刚性。
•④圆锥体结构,相对圆柱体结构,这种结构 能承受很大的压缩载荷,弯曲稳定性好。
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⑤双壁结构,有不少工艺可成型具有双壁结 构的制件,这种结构的制件有较高的刚性 、冲击韧性和抗弯能力。
0.6 以后,曲线趋于平缓,由此可知,内圆角之
半径应至少为壁厚的一半,最好为壁厚的0.6-
0.75。
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(1)几何形状的改变
• 薄壳状的平板制件,将其表面设计成波纹 形、瓦楞形、拱形、球形、抛物面,其刚 性比同样重量的平板要高得多
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• 避免应力集中最直接最有效的方法就是在 拐角、棱边、凹槽灯等轮廓过渡与厚薄交
接处采用圆弧过渡。
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•根据不同的壁厚和圆角半径对应的应力集中系数, 得出应力集中厚T之比,即R/T 在
• 塑料件最通用料厚是2.5mm,大件适当增加,小件 减小,强烈建议通过增加翻边及加强筋的方式而 不是增加料厚来保证零件强度; PP塑料的壁厚范 围是0.6—3.5mm。
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(1)厚薄交接处的平稳过渡,当制件厚度不 可避免需设计成不一致时,在厚薄交接处 应逐渐过渡,避免突变,厚度比例变化在 一合适的范围(一般不超过3:1)。
•设置加强筋
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• 对制件上有孔洞、切口、拐角等几何不连续部位 施加一定的力,在这个部位的断面上将产生远比 给予的表观应力大得多的应力,这个现象称为应 力集中。局部产生的很大应力对于表现应力之比 为应力集中系数。
• 后果:塑料是对缺口和尖角之类比较敏感的材料, 在应力作用下,这些部位会逐渐产生微细裂纹, 随后逐步扩展到大的裂纹,而裂纹的不断延伸终 将导致制件的损坏。
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(二)抗热变形设计
• 温度对制件的影响与材料的耐热性直接有 关。
• 当材料确定之后,在产品设计时,应采取 各种有效措施,来减少和避免温度对制品 使用性能的影响,延长产品的使用寿命。
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2020/11/23
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• 理想的产品简洁化设计基本原则:
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(1) 结构简单,形状对称,避免不规则的 几何图形;
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(一)由内应力引起的制件变形
• 这种变形由制件内的内应力所导致。 • 通常不均匀的内应力分布是翘曲变形的主
要原因,而内应力的不均匀分布则可能是 加工条件(如温度、压力的不均匀分布, 收缩率的各向异性等)、材料组成(结晶 型材料的百年形倾向较大)、模具结构( 特别是浇口设计)和制品形状共同作用的 结果。
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(2)加强筋的设计和运用
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•通过加强筋提高轴套扭转刚 性和弯曲刚性
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•容器沿口部位的设计起到了边缘增强 的作用,实质上这种突变的边缘可以 看作是加强筋的变异。
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(3)嵌件的加强作用
• 在制件中设置金属嵌件,可以提高塑料制件局部 或整体的强度。
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•壁厚过渡形式
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(2)将尖角改为圆角处理,两个壁厚相同的 壁面成直角的连接,破坏了壁厚均一的原 则。
•转角处的最大厚度是壁厚的1.4倍,如果将内角 处理成圆角而外角仍是直角,则在转角处的最大 厚度(W)可增加到壁厚的1.6-1.7 倍。正确的设 计应是内外角均进行圆角处理,以确保壁厚均匀。
•如汽车方向盘、活动手柄、塑料门窗框、 带有金属嵌件的塑料齿轮等。
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(4)结构上的设计,在产品设计中,有几种 结构具有比较高的刚性/质量比。
① 蜂窝夹层结构:刚性的设计效果好,缺点 是工艺上比较复杂,成本和价格较高。
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•②结构泡沫:具有致密表皮层和呈微孔结构 的芯部,这种结构具有高的比强度,可应用 在受力结构中。
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(2) 产品侧孔和侧壁内表面的凹凸形状成 型困难,需要在产品成型后进行二次加工, 设计时应避免。
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(3) 尺寸设计要考虑成型的可能性,不同 的成型工艺对制件的尺寸设计,包括尺寸 大小,尺寸变化会有一定的限制。
圆角处理还可避免应力集中,以及改善塑料成型 时熔体的流动性和成型性。
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(3)厚壁部位减薄,使厚壁趋于一致,壁厚 差异大的制件可通过增设工艺孔、开槽或 设置加强筋的方式,使厚壁部位减薄,厚 薄趋于一致。
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•厚壁减 薄
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•开 槽
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