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模具知識

模具塑膜產品結構設計原則和注意要點

2021-08-06272人次瀏覽
塑料產品結構設計要點說明 
產品開發的結構設計原則:
a、結構設計要合理:裝配間隙合理,所有插入式的結構均應預留間隙;保證有足夠的強度和剛度(安規測試),并適當設計合理的安全系數。
b、塑件的結構設計應綜合考慮模具的可制造性,盡量簡化模具的制造。
c、塑件的結構要考慮其可塑性,即零件注塑生產效率要高,盡量降低注塑的報廢率。
d、考慮便于裝配生產(尤其和裝配不能沖突)。
e、塑件的結構盡可能采用標準、成熟的結構,所謂模塊化設計。
f、能通用/公用的,盡量使用已有的零件,不新開模具。
g、兼顧成本
大略的匯總下結構中常見的問題注意點,期拋磚引玉,共同提高。
1、關于塑料零件的脫模斜度:
一般來說,對模塑產品的任何一個側面,都需有一定量的脫模斜度,以便產品從模具中順利脫出。脫模斜度的大小一般以0.5度至1度間居多。具體選擇脫模斜度注意以下幾點:
a、塑件表面是光面的,尺寸精度要求高的,收縮率小的,應選用較小的脫模斜度,如0.5°。
b、較高、較大的尺寸,根據實際計算取較小的脫模斜度,比如雙筒洗衣機大桶的筋板,計算后取0.15°~0.2°。
c、塑件的收縮率大的,應選用較大的斜度值。
d、塑件壁厚較厚時,會使成型收縮增大,脫模斜度應采用較大的數值。
e、透明件脫模斜度應加大,以免引起劃傷。一般情況下,PS料脫模斜度應不少于2.5°~3°,ABS及PC料脫模斜度應不小于1.5°~2°。 
f、帶皮紋、噴砂等外觀處理的塑件側壁應根據具體情況取2°~5°的脫模斜度,視具體的皮紋深度而定。皮紋深度越深,脫模斜度應越大。
g、結構設計成對插時,插穿面斜度一般為1°-3°。
2、關于塑件的壁厚確定以及壁厚處理:
合理的確定塑件的壁厚是很重要的。塑件的壁厚首先決定于塑件的使用要求:包括零件的強度、質量成本、電氣性能、尺寸穩定性以及裝配等各項要求,一般壁厚都有經驗值,參考類似即可確定 (如熨斗一般壁厚2mm,吸塵器大體為2.5mm),其中注意點如下:
a、塑件壁厚應盡量均勻,避免太薄、太厚及壁厚突變,若塑件要求必須有壁厚變化,應采用漸變或圓弧過渡,否則會因引起收縮不均勻使塑件變形、影響塑件強度、影響注塑時流動性等成型工藝問題;
b、塑件壁厚一般在1—5mm范圍內。而最常用的數值為2—3mm;
c、常用塑料塑件的最小壁厚及常用壁厚推薦值:(mm)
d、盡量不要將加強筋和螺釘柱設計的太厚,一般建議取本體壁厚的一半較保險,否則容易引起縮影等外觀問題;
e、盡量不要將零件設計成單獨的平板,尺寸很小另論,否則變形導致零件不平整。
3、關于塑件的加強:
為了確保塑件的強度和剛性,而又不致使塑件的壁厚過厚,可以在塑件的適當部位設置加強筋。加強筋還可以避免塑件的變形,在某些情況下,加強筋還可以改善塑件成型過程中塑料流動的情況。
a、加強筋的厚度不應大于壁厚的1/2,以免引起塑件表面縮影;同時從成型流動性考慮,最小不宜低于0.8mm;
b、在必須采用較大的加強筋時,在容易形成縮痕的部位可以設計成紋理,來遮蓋縮痕;
c、加強筋應加脫模斜度,筋應標注大端尺寸(但是考慮加工工藝,3D圖上可以不做出,模具加工時EDM加工會自然產生斜度,高精度零件另論);
d、除特殊要求外,加強筋應盡可能矮,加強筋的高不要超過(3~4)*T(T為零件厚度)。
小技巧:把表面制成拱形和波形也是增加強度和剛性的方法之一。
4、關于塑件的圓角設計:
在塑件設計過程中,為了避免應力集中,提高塑件強度,改善塑件的流動情況及便于脫模,在塑件的各面或內部連接處,應采用圓弧過度。另外,塑件上的圓角對于模具制造和機械加工及提高模具強度,也是不可少的。在塑件結構上無特殊要求時,塑件的各轉角處均應有半徑不小于0.5~1mm的圓角。允許的情況下,圓角應盡量大。
對于內外表面的拐角處,外圓角應為內圓角加壁厚,可減少內應力,并能保證壁厚均勻一致。
5、關于塑件的合頁式結構設計:
6、關于塑件的螺釘柱設計:
塑件之間的連接常采用自攻螺釘的連接方式,在螺釘柱的設計過程中應注意以下幾點:
a、在允許的情況下,螺釘柱應盡量低一點
b、應加一字形或十字形斜筋保證螺釘柱的強度,并考慮防止縮影
c、外觀要求嚴格的表面螺釘柱應做斜頂式的結構以防止縮影,見下圖示意:
d、螺釘柱內側應加倒角,利于螺釘的安裝,倒角大小一般為(1~1.5)X45°,個人建議使用下圖第二個方案:
螺釘柱的內外直徑應符合加工工藝性,優先選用值:
7、關于嵌件設計:
在嵌件的設計過程中應注意以下幾點:
a、嵌件周圍塑料層厚度不宜太薄,否則會因收縮而破裂。
b、嵌件各尖角部位應倒圓角,這樣可減少內應力。
c、嵌件在塑件中應固定牢固,可采用開槽、加凸臺,或滾花結構。
d、在設計中應考慮嵌件在模具中便于安裝,正確和牢固定位,成型時有利于塑料流動,模具制造方便。
注塑成型時,塑件會收縮,金屬件不會收縮,所以嵌件周圍會產生內應力,過大則塑件開裂,解決辦法,其一是塑件包圍嵌件的尺寸不要太薄,其次,選擇彈性較好,收縮率較小的塑膠材料,比如ABS,PC等,而脆性材料則不適合嵌件,比如PS。
8、外觀要求及材料、收縮率、分型面:
在產品開發設計,作為開發工程師應該了解:
a、產品使用的材料;
b、外觀光潔度要求,如鏡面、皮紋、噴砂、亞光、噴漆等,以及需處理的范圍。還需與客戶以及模具廠溝通確定一下;
c、分型面的位置、滑塊抽芯允許的分型線位置,允許設澆口的位置、哪些地方不允許有頂出痕跡…
d、若塑件上需塑出文字、符號等標識,應落實文字、符號的大小、深度、位置等;
e、對塑件成型后難以避免的缺陷如:融接痕、微量收縮等應向客戶提出,征得客戶的認可。并盡量采取措施減輕缺陷;
f、修飾特征如logo,塑件上刻字等,宜設計先沉下然后凸起,模具加工時為下凹,加工容易實現。
常用塑料及收縮率如下表:(含添加劑及其他特殊要求的材料視具體牌號及客戶要求定)
其他:
① 分型面盡量不要有臺階,可以改為斜面,便于修邊以及模具加工,也便于精度實現;分型面能平面不要斜面,能斜面不要曲面等等。
② 螺釘柱防止縮影可以加火山口,如下示意:
9、關于強制脫模的結構設計要點:
尺寸允許如下,且強脫的地方全部做成斜面和R角過渡,不能尖角。
10、一些結構優化舉例:
關于產品一些圓角處理的地方。
下圖是一個產品扣線卡槽,以前的產品在設計時是沒有加小圓角的,后來再才發現一個松下的產品上不是這樣做的,他們是在轉角的地方加了一個小圓角,防止線材破皮,這樣小小的人性化設計。
上圖:需要加圓角的地方如果直接加上圓角的話會有倒扣出不了模,所以結構上要改進一下,如下圖所示:
如何改進呢?我們可以在圓角處再起一級:
脫模檢測分析,模具問題解決。
再看另外一個常見的例子。
如圖所示:對于這樣的矩形通孔,往往會忘記做一些圓角處理,如果要在四個拐角處加上小圓角,出來的效果也許就不一樣,避免一些不必要的小缺陷。這樣做的目的很簡單,防止在出模時由于應力集中,會有拉白拉裂等現象,一般留個0.5mm左右的小圓角就行了,也不影響外觀和功能。
關于產品保修貼,規格貼的一些問題。
象這些諸如標貼凹槽,還有一些孔位,我們都要說明清楚是要留出來,還是需要鑲出來,不同做法出來的效果也是不同的,如下圖:
這個地方前模上需要留出,所以會有相應的小圓角,如果需要利角的話就需要鑲出來。在圖紙上盡量表達出來,這些小的細節,工程師不去提出來,往往模廠會遺漏掉。
關于合殼螺釘柱的一些細節。
緊固的螺釘柱要注意其強度問題,根據產品的要求,要經得起跌落實驗這一關,另外也常遇到跌落時,連根撥起的現象和打螺釘爆裂的情況。因此在設計過程中要考慮到這些問題,留有一定的余量。
對于螺孔的內外徑要給出合適的尺寸,外徑不宜過大,大了有可能縮水,內徑偏小容易爆裂,過大了要容易滑牙,根據對產品特性的了解給出恰當的經驗值。舉個簡單的小例子:如下圖:鎖殼螺絲柱的配合端面,更改之前第一個圖,更改后見第二個圖。
模具對插結構。
結構中常見散熱孔,不建議直接切槽散熱,這樣透光可以看見內配線,給人產品低檔的感覺,可以改為側面散熱,即做成百葉窗式的結構:
其他細節:手穿過的尺寸不少于30*90,若出口到歐美,建議30*100以上,手持式的,手握的尺寸,如手柄,(25~30)*(30~35),手提的面積尺寸不少于15mm,指甲摳起的尺寸不少于4~5mm。
11、塑件自攻螺釘規格尺寸表:
12、3D結構設計完成后,工程師自檢以及開模前與模具廠需要檢討的:
a、自檢:零件有沒有未完全約束的情況;零件是否有干涉(結構設計時經常干涉分析),配合的間隙是否合理;所有的設計數據是否可以在裝配模式下再生成功(結構設計時經常再生分析)……
b、自檢:產品厚度是否分布均勻(多做剖視圖檢查)
c、自檢:產品是否有拔模,或存在倒勾(拔模檢測,做剖視圖檢查)
d、模具廠討論:產品分模線的具體位置,是否可以接受,對外觀的影響程度
e、模具廠討論:模具的進料方式,進料點以及所產生的結合線是否接受
f、模具廠討論:斜頂、滑塊的位置是否足夠,產生的分型線是否被接受
g、模具廠討論:其它特殊要求,比如模具的材質和壽命,產品表面的要求,咬花面的規格等等

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