塑膠產品設計規范

steven008

塑膠制品設計特點﹕ 塑膠產品的設計與其他材料如鋼,銅,鋁,木材等的設計有些是類似的;但是,由於塑膠材料組成的多樣性,結構﹑形狀的多變性,使得它比起其他材料有更理想的設計特性;特別是它的形狀設計,材料選擇,制造方法選擇,更是其他大部分材料無可比擬的.因為其他的大部分材料,其設計者在外形或制造上,都受到相當的限制,有些材料只能利用彎曲﹑熔接等方式來成形.當然,塑膠材料選擇的多樣性,也使得設計工作變得更為困難,如我們所知,目前已經有一萬種以上的不同塑膠被應用過,雖然其中只有數百種被廣泛應用,但是,塑膠材料的形成並不是由單一材料所構成,而由一群材料族所組合而成的,其中每一種材料又有其特性,這使得材料的選擇,應用更為困難. 塑膠制品設計原則﹕ 1. 依成品所要求的機能決定其形狀﹐尺寸﹐外觀﹐材料 2. 設計的成品必須符合模塑原則﹐既模具制作容易﹐成形及后加工容易﹐但仍保持成品的機能 塑膠制品設計程序: 為了確保所設計的產品能夠合理而經濟,在產品設計的初期,在外觀設計者﹐機構工程師,制圖員,模具制造者,成形廠以及材料供應廠之間的緊密合作是必須的,因為沒有一個設計者,能夠同時擁有如此廣泛的知識和經驗,而從不同的事業觀點所獲得的建議,將是使產品合理化的基本前提;除此之外, 一個合理的設計考慮程序也是必須的;以下將就設計的一般程序作出說明: 一. 確定產品的功能需求,外觀. 在產品設計的初始階段,設計者必須列出對該產品的目標使用條件和功能要求;然后根據實際的考量,決定設計因數的范圍,以避免在稍后的產品發展階段造成可能的時間和費用的漏失.下表為產品設計的核對表,它將有助於確認各種的設計因數. 產品設計的核對表 一般資料: 1. 產品的功能? 2. 產品的組合操作方式? 3. 產品的組合是否是可以靠著塑膠的應用來簡化? 4. 在制造和組合上是否可能更為經濟有效? 5. 所需要的公差? 6. 空間限制的考慮? 7. 界定產品使用壽命? 8. 產品重量的考慮? 9. 有否承認的規格? 10. 是否已經有相類似的應用存在? 結構考慮: 1. 使用負載的狀態? 2. 使用負載的大小? 3. 使用負載的期限? 4. 變形的容許量? 環境: 1. 使用在什麼溫度環境? 2. 化學物品或溶劑的使用或接觸? 3. 溫度環境? 4. 在該種環境的使用期限? 外觀: 1. 外形 2. 顏色 3. 表面加工如咬花,噴漆等. 經濟因素: 1. 產品預估價格? 2. 目前所設計產品的價格? 3. 降低成本的可能性? 二. 繪制預備性的設計圖: 當產品的功能需求,外觀被確定以后,設計者可以根據選定的塑膠材料性質,開始繪制預備性的產品圖,以作為先期估價,檢討以及原則模型的制作. 三.制作原型模型: 原型模型讓設計者有機會看到所設計的產品的實體,並且實際的核對其工程設計.原型模型的制作一般有兩種方式,第一種就是利用板狀或棒狀材料依圖加工再接合成一完整的模型,這種方式制作的模型,經濟快速,但是,缺點是量少,而且較難作結構測試;另一種方式,是利用暫用模具,可作少量生產,需花費較高的模具費用,而且所費的時間較長,但是,所制作的產品較類似於真正量產的產品(需要特殊模具機構的部分,可能成形后再以機械加工成形),可做一般的工程測試,而且建立的模具,成形經驗,將有助於產品針對實際模具制作,成形需要而作正確的修正或評估. 四.產品測試 每一個設計都必須在原型階段,接受一些測試,以核對設計時的計算和假想和實體之間的差異. 產品在使用時所需要做的一些測試,大部分都可以籍著原型做有效的測試;此時,面對了所有設計的功能要求,並且能夠達成一個完整的設計評估. 模擬使用測試通常在模型產品階段就必須開始,這種型態的測試價值,取決於使用狀態被模擬的程度而定. 機械和化學性質的加速化測速通常被視為模型產品評估的重要項目. 五.設計的再核對與修正 對設計的檢討將有助於回答一些根本的問題:所設計的產品是否達到預期的效果?價格是否合理?甚至於在此時,許多產品為了生產的經濟性或是為了重要的功能和外形的改變,必須被發掘並改善,當然,設計上的重大改變,可能需要做完整的重新評估;假若所有的設計都經過這種仔細檢討,則能夠在這個階建立產品的細節和規格. 六.制定重要規格 規格的目的在於消除生產時任何的偏差,以使產品符合外觀,功能和經濟的要求,規格上必須明確說明產品所必須符合的要求,它應該包括:制造方法,尺寸公差,表面加工,分模面位置,毛邊,變形,顏色以及測試規格等. 七.開模生產 當規格被謹慎而實際的訂定之后,模具就可以開始被設計和制作,模具的設計必須謹慎並咨詢專家的意思,因為不適當的模具設計和制造,將會使得生產費用提高,效率降低,並用可能造成品質的問題. 八. 品質的控制 對照一個已知的標准,訂定對生產產品的規律檢測是良好的檢測作法,而檢測表應該列出所有應該被檢查的項目,另外,相關人員,如品管者或設計者也應與成形廠聯合訂定一個品質管制的程序,以利於在生產的產品能夠符合規格的要求.
塑膠產品設計規范
塑膠制品設計特點﹕
塑膠產品的設計與其他材料如鋼,銅,鋁,木材等的設計有些是類似的;但是,由於塑膠材料組成的多樣性,結構﹑形狀的多變性,使得它比起其他材料有更理想的設計特性;特別是它的形狀設計,材料選擇,制造方法選擇,更是其他大部分材料無可比擬的.因為其他的大部分材料,其設計者在外形或制造上,都受到相當的限制,有些材料只能利用彎曲﹑熔接等方式來成形.當然,塑膠材料選擇的多樣性,也使得設計工作變得更為困難,如我們所知,目前已經有一萬種以上的不同塑膠被應用過,雖然其中只有數百種被廣泛應用,但是,塑膠材料的形成並不是由單一材料所構成,而由一群材料族所組合而成的,其中每一種材料又有其特性,這使得材料的選擇,應用更為困難.

塑膠制品設計原則﹕
1.      依成品所要求的機能決定其形狀﹐尺寸﹐外觀﹐材料
2.      設計的成品必須符合模塑原則﹐既模具制作容易﹐成形及后加工容易﹐但仍保持成品的機能

塑膠制品設計程序:
       為了確保所設計的產品能夠合理而經濟,在產品設計的初期,在外觀設計者﹐機構工程師,制圖員,模具制造者,成形廠以及材料供應廠之間的緊密合作是必須的,因為沒有一個設計者,能夠同時擁有如此廣泛的知識和經驗,而從不同的事業觀點所獲得的建議,將是使產品合理化的基本前提;除此之外, 一個合理的設計考慮程序也是必須的;以下將就設計的一般程序作出說明:
一.      確定產品的功能需求,外觀.
在產品設計的初始階段,設計者必須列出對該產品的目標使用條件和功能要求;然后根據實際的考量,決定設計因數的范圍,以避免在稍后的產品發展階段造成可能的時間和費用的漏失.下表為產品設計的核對表,它將有助於確認各種的設計因數.
        產品設計的核對表
一般資料:
1.      產品的功能?
2.      產品的組合操作方式?
3.      產品的組合是否是可以靠著塑膠的應用來簡化?
4.      在制造和組合上是否可能更為經濟有效?
5.      所需要的公差?
6.      空間限制的考慮?
7.      界定產品使用壽命?
8.      產品重量的考慮?
9.      有否承認的規格?
10.      是否已經有相類似的應用存在?

結構考慮:
1.      使用負載的狀態?
2.      使用負載的大小?
3.      使用負載的期限?
4.      變形的容許量?
           環境:
1.      使用在什麼溫度環境?
2.      化學物品或溶劑的使用或接觸?
3.      溫度環境?
4.      在該種環境的使用期限?
            外觀:
1.      外形
2.      顏色
3.      表面加工如咬花,噴漆等.
            經濟因素:
1.      產品預估價格?
2.      目前所設計產品的價格?
3.      降低成本的可能性?

二.      繪制預備性的設計圖:
當產品的功能需求,外觀被確定以后,設計者可以根據選定的塑膠材料性質,開始繪制預備性的產品圖,以作為先期估價,檢討以及原則模型的制作.

         三.制作原型模型:
        原型模型讓設計者有機會看到所設計的產品的實體,並且實際的核對其工程設計.原型模型的制作一般有兩種方式,第一種就是利用板狀或棒狀材料依圖加工再接合成一完整的模型,這種方式制作的模型,經濟快速,但是,缺點是量少,而且較難作結構測試;另一種方式,是利用暫用模具,可作少量生產,需花費較高的模具費用,而且所費的時間較長,但是,所制作的產品較類似於真正量產的產品(需要特殊模具機構的部分,可能成形后再以機械加工成形),可做一般的工程測試,而且建立的模具,成形經驗,將有助於產品針對實際模具制作,成形需要而作正確的修正或評估.

四.產品測試
  每一個設計都必須在原型階段,接受一些測試,以核對設計時的計算和假想和實體之間的差異.
  產品在使用時所需要做的一些測試,大部分都可以籍著原型做有效的測試;此時,面對了所有設計的功能要求,並且能夠達成一個完整的設計評估.
         模擬使用測試通常在模型產品階段就必須開始,這種型態的測試價值,取決於使用狀態被模擬的程度而定.
機械和化學性質的加速化測速通常被視為模型產品評估的重要項目.

五.設計的再核對與修正
   對設計的檢討將有助於回答一些根本的問題:所設計的產品是否達到預期的效果?價格是否合理?甚至於在此時,許多產品為了生產的經濟性或是為了重要的功能和外形的改變,必須被發掘並改善,當然,設計上的重大改變,可能需要做完整的重新評估;假若所有的設計都經過這種仔細檢討,則能夠在這個階建立產品的細節和規格.

六.制定重要規格
規格的目的在於消除生產時任何的偏差,以使產品符合外觀,功能和經濟的要求,規格上必須明確說明產品所必須符合的要求,它應該包括:制造方法,尺寸公差,表面加工,分模面位置,毛邊,變形,顏色以及測試規格等.

七.開模生產
     當規格被謹慎而實際的訂定之后,模具就可以開始被設計和制作,模具的設計必須謹慎並咨詢專家的意思,因為不適當的模具設計和制造,將會使得生產費用提高,效率降低,並用可能造成品質的問題.

八. 品質的控制
對照一個已知的標准,訂定對生產產品的規律檢測是良好的檢測作法,而檢測表應該列出所有應該被檢查的項目,另外,相關人員,如品管者或設計者也應與成形廠聯合訂定一個品質管制的程序,以利於在生產的產品能夠符合規格的要求.

steven008

塑膠產品設計規范
塑膠制品設計特點﹕
塑膠產品的設計與其他材料如鋼,銅,鋁,木材等的設計有些是類似的;但是,由於塑膠材料組成的多樣性,結構﹑形狀的多變性,使得它比起其他材料有更理想的設計特性;特別是它的形狀設計,材料選擇,制造方法選擇,更是其他大部分材料無可比擬的.因為其他的大部分材料,其設計者在外形或制造上,都受到相當的限制,有些材料只能利用彎曲﹑熔接等方式來成形.當然,塑膠材料選擇的多樣性,也使得設計工作變得更為困難,如我們所知,目前已經有一萬種以上的不同塑膠被應用過,雖然其中只有數百種被廣泛應用,但是,塑膠材料的形成並不是由單一材料所構成,而由一群材料族所組合而成的,其中每一種材料又有其特性,這使得材料的選擇,應用更為困難.

塑膠制品設計原則﹕
1.      依成品所要求的機能決定其形狀﹐尺寸﹐外觀﹐材料
2.      設計的成品必須符合模塑原則﹐既模具制作容易﹐成形及后加工容易﹐但仍保持成品的機能

塑膠制品設計程序:
       為了確保所設計的產品能夠合理而經濟,在產品設計的初期,在外觀設計者﹐機構工程師,制圖員,模具制造者,成形廠以及材料供應廠之間的緊密合作是必須的,因為沒有一個設計者,能夠同時擁有如此廣泛的知識和經驗,而從不同的事業觀點所獲得的建議,將是使產品合理化的基本前提;除此之外, 一個合理的設計考慮程序也是必須的;以下將就設計的一般程序作出說明:
一.      確定產品的功能需求,外觀.
在產品設計的初始階段,設計者必須列出對該產品的目標使用條件和功能要求;然后根據實際的考量,決定設計因數的范圍,以避免在稍后的產品發展階段造成可能的時間和費用的漏失.下表為產品設計的核對表,它將有助於確認各種的設計因數.
        產品設計的核對表
一般資料:
1.      產品的功能?
2.      產品的組合操作方式?
3.      產品的組合是否是可以靠著塑膠的應用來簡化?
4.      在制造和組合上是否可能更為經濟有效?
5.      所需要的公差?
6.      空間限制的考慮?
7.      界定產品使用壽命?
8.      產品重量的考慮?
9.      有否承認的規格?
10.      是否已經有相類似的應用存在?

結構考慮:
1.      使用負載的狀態?
2.      使用負載的大小?
3.      使用負載的期限?
4.      變形的容許量?
           環境:
1.      使用在什麼溫度環境?
2.      化學物品或溶劑的使用或接觸?
3.      溫度環境?
4.      在該種環境的使用期限?
            外觀:
1.      外形
2.      顏色
3.      表面加工如咬花,噴漆等.
            經濟因素:
1.      產品預估價格?
2.      目前所設計產品的價格?
3.      降低成本的可能性?

二.      繪制預備性的設計圖:
當產品的功能需求,外觀被確定以后,設計者可以根據選定的塑膠材料性質,開始繪制預備性的產品圖,以作為先期估價,檢討以及原則模型的制作.

         三.制作原型模型:
        原型模型讓設計者有機會看到所設計的產品的實體,並且實際的核對其工程設計.原型模型的制作一般有兩種方式,第一種就是利用板狀或棒狀材料依圖加工再接合成一完整的模型,這種方式制作的模型,經濟快速,但是,缺點是量少,而且較難作結構測試;另一種方式,是利用暫用模具,可作少量生產,需花費較高的模具費用,而且所費的時間較長,但是,所制作的產品較類似於真正量產的產品(需要特殊模具機構的部分,可能成形后再以機械加工成形),可做一般的工程測試,而且建立的模具,成形經驗,將有助於產品針對實際模具制作,成形需要而作正確的修正或評估.

四.產品測試
  每一個設計都必須在原型階段,接受一些測試,以核對設計時的計算和假想和實體之間的差異.
  產品在使用時所需要做的一些測試,大部分都可以籍著原型做有效的測試;此時,面對了所有設計的功能要求,並且能夠達成一個完整的設計評估.
         模擬使用測試通常在模型產品階段就必須開始,這種型態的測試價值,取決於使用狀態被模擬的程度而定.
機械和化學性質的加速化測速通常被視為模型產品評估的重要項目.

五.設計的再核對與修正
   對設計的檢討將有助於回答一些根本的問題:所設計的產品是否達到預期的效果?價格是否合理?甚至於在此時,許多產品為了生產的經濟性或是為了重要的功能和外形的改變,必須被發掘並改善,當然,設計上的重大改變,可能需要做完整的重新評估;假若所有的設計都經過這種仔細檢討,則能夠在這個階建立產品的細節和規格.

六.制定重要規格
規格的目的在於消除生產時任何的偏差,以使產品符合外觀,功能和經濟的要求,規格上必須明確說明產品所必須符合的要求,它應該包括:制造方法,尺寸公差,表面加工,分模面位置,毛邊,變形,顏色以及測試規格等.

七.開模生產
     當規格被謹慎而實際的訂定之后,模具就可以開始被設計和制作,模具的設計必須謹慎並咨詢專家的意思,因為不適當的模具設計和制造,將會使得生產費用提高,效率降低,並用可能造成品質的問題.

八. 品質的控制
對照一個已知的標准,訂定對生產產品的規律檢測是良好的檢測作法,而檢測表應該列出所有應該被檢查的項目,另外,相關人員,如品管者或設計者也應與成形廠聯合訂定一個品質管制的程序,以利於在生產的產品能夠符合規格的要求.

產品設計細節確定:
一．      分模線之選定
1.      不得位于明顯影響外觀的位置
2.      開模時不形成死角(undercut)的位置
3.      位于模具易加工的位置
4.      位于成品后加工容易的位置
5.      位于不影響尺寸精度的位置(尺寸關系重要的部分盡量放在模具的同一邊)

二．      脫模斜度
脫模斜度是為了便于產品從模具中脫出而設置的。
脫模斜度一采用1~2度﹐最小不小于0.5度。具體數值視成品形狀﹐成形材料的類別﹐模具結構﹐表面精度﹐以及加工方等會有所不同。在不影響產品品質的前提下﹐脫模斜度愈大愈好。

三．      產品外形及肉厚
產品外形盡量采用流線外形﹐避免突然的變化﹐以免在成形時因塑膠在此處流動不順引起氣泡等缺陷﹔并且此處模具易產生磨損。

決定肉厚的主要因素﹕
1.      結構強度是否足夠
2.      能否抵脫模力
3.      能否均勻分散所受的沖擊力
4.      有埋入件時﹐能否防止破裂﹐如產生熔合線是否會影響強度
5.      成形孔部位的熔合線是否會影響強度
6.      盡可能肉厚均勻﹐以防止產生縮水
7.      棱角及肉厚較薄部分是否會阻礙材料流動﹐從而引起充填不足

肉厚不均對成形性的影響﹕
1.      成形品之冷卻時間取決于肉厚較厚的部分﹐使成形周期延長﹐生產性能降低
2.      肉厚不均則成品冷卻后收縮不均﹐造成縮水﹐產生內應力﹐變形﹐破裂等
我們經常用的材料有:PC,ABS,PMMA等幾種,它們的標准肉厚如下:
  PC:1.5-5.0  ABS:1.2-3.5 PMMA:1.5-5.0

四．      加強與防止變形
方法﹕
1.      轉角部位加R
塑膠產品的尖銳轉角常常是造成產品破壞的最大因素.消除產品尖銳的轉角,不但可以降低該處的應力集中,提高產品的結構強度,也可以使得塑膠材料成形時有流線型的流路,以及成品更易於頂出.另外,從模具的觀點,園角也是有益於模具加工和模具強度.
    產品所有的內側和外側的周邊轉角園弧都必須盡可能的大,以消除應力集中;但是,太大的園弧可能造成縮水,特別是在肋或突柱根部轉角園弧.原則上,最小的轉角園弧為0.020到0.030inch.
綜上所述,園角對於成形品的設計會有以下的一些優點:
      (1) 園角使得成形品提高強度以及降低應力.
      (2) 尖銳轉角的消除,自動地降低了龜裂的可能性,就是提高對突然的震動或沖擊的抵抗能力.
      (3) 塑膠的流動狀態將被重大的改善,園形的轉角,使得塑膠能夠均勻,沒有滯留現象以及較少應力的流入模穴內所有的斷面,並且改善成形品斷面的密度之均勻性.
      (4) 模具強度獲得改善,以避免模具內尖銳的轉角,造成應力集中,導致龜裂,特別是對於需要熱處理或受力較高的部分,園弧轉角更為重要.
         園角加大,應力集中減少.
內圓角R<0.3T ----應力劇增
內圓角R>0.8T ----几乎無應力集中

2.      增設加強肋
肋根部厚度約為(0.5~0.7)T
PC,PPO      T<0.6T
PA,PE      T<0.5T
PMMA,ABS      T<0.5T
PS      T<0.6T

肋間間距>4T
肋高L<3T
3.      利用變化肉厚及形狀
1)      側壁加強
既可防止變形﹐也可改善流動性
2)      邊緣加強
用變化的邊緣形狀來加強﹐防止變形
3)      周邊加強
較大的平面易發生翹曲變形﹐用周邊凹凸或波浪形來防止變形
4)      底部加強
箱形件底部﹐為加強及防變形常采用如下方法﹕

五．      BOSS之設計
1.      BOSS的長度一般不超過本身直徑的兩倍﹐否則必須加加強肋。(長度太長時會引起氣孔﹐燒焦﹐充填不足等)
2.      BOSS的位置不能太接近轉角或側壁

3.      BOSS的形狀以圓形為主﹐設計在底部時取3個 (其它形狀則加工不易﹐且流動性也不好)
4.      BOSS周圍可用除去部分肉厚來防收縮下陷  

六．      孔及凹陷之設計
孔的形狀和位置的選擇,必須避免造成產品的脆弱性以及生產上的復雜性.
在成形孔的一般方法中,塑料被射出模穴,然后沿著心梢的周邊流動而形成孔,因此,當塑料在心梢一端會合時,會形成接合線,這些接合線位置就成為成品本身的潛在脆弱性.
1.      孔與孔之間距離為孔徑2倍以上
2.      孔與成品邊緣之間距離為孔徑3倍以上
3.      孔與側壁之間距離為孔徑3/4倍以上

4.      孔周邊的肉厚宜加強(尤其針對有裝配性﹐受力的孔)﹐切開的孔周邊也宜加強
                                
5.      垂直于材料流動方向的盲孔﹐孔徑在1.5mm以下時﹐孔深不得超過孔徑的2倍(只有一端支撐的模仁梢比起兩端都有支撐的模仁梢會高出48倍的變形量)

6.      孔徑不變的通孔不宜設計為兩邊對合成形﹐會產生偏心﹐可將任一邊的孔徑加大﹐或設計為不用對合成形的孔

         孔的形狀設計比較﹕

七．      成形螺紋及輥紋設計         


成形螺紋設計注意事項﹕
1.      避免使用32牙/inch(螺距0.75mm)以下的螺紋﹐最大螺距可采用5mm
2.      長螺紋會因收縮的關系使螺距失真﹐應避免使用﹐如結構需要時可采用自攻螺絲鎖緊
3.      螺紋公差小于成形材料收縮量時應避免使用
4.      螺紋不得延長至成品末端﹐因如此產生的尖銳部會使模具及螺紋的端面崩裂﹑壽命降低﹐所以至少要留0.8mm的平坦部分

5.      螺紋需有2~4度的拔模角
        輥紋通常是平行于脫模方向的溝槽﹐輥紋間距通常為3.0mm,最小為1.5mm。為防模具崩裂及使后加工容易﹐輥紋與分模面間至少留0.8mm的平坦部分。

steven008

好東西,咋沒人頂07em49

ddd17198453

太抽象了07em49 07em49

wft769521

学习了,谢谢分享...