產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)知識(shí)

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基本設(shè)計(jì)守則
1 a# {0 I0 \  \　　加強(qiáng)筋在塑膠部件上是不可或缺的功能部份。加強(qiáng)筋有效地如『工』字鐵般增加產(chǎn)品的剛性和強(qiáng)度而無(wú)需大幅增加產(chǎn)品切面面積，但沒有如『工』字鐵般出現(xiàn)倒扣難於成型的形狀問題，對(duì)一些經(jīng)常受到壓力、扭力、彎曲的塑膠產(chǎn)品尤其適用。此外，加強(qiáng)筋更可充當(dāng)內(nèi)部流道，有助模腔充填，對(duì)幫助塑料流入部件的支節(jié)部份很大的作用。　　加強(qiáng)筋一般被放在塑膠產(chǎn)品的非接觸面，其伸展方向應(yīng)跟隨產(chǎn)品最大應(yīng)力和最大偏移量的方向，選擇加強(qiáng)筋的位置亦受制於一些生產(chǎn)上的考慮，如模腔充填、縮水及脫模等。加強(qiáng)筋的長(zhǎng)度可與產(chǎn)品的長(zhǎng)度一致，兩端相接產(chǎn)品的外壁，或只占據(jù)產(chǎn)品部份的長(zhǎng)度，用以局部增加產(chǎn)品某部份的剛性。要是加強(qiáng)筋沒有接上產(chǎn)品外壁的話，末端部份亦不應(yīng)突然終止，應(yīng)該漸次地將高度減低，直至完結(jié)，從而減少出現(xiàn)困氣、填充不滿及燒焦痕等問題，這些問題經(jīng)常發(fā)生在排氣不足或封閉的位置上。
加強(qiáng)筋一般的設(shè)計(jì)
　　加強(qiáng)筋最簡(jiǎn)單的形狀是一條長(zhǎng)方形的柱體附在產(chǎn)品的表面上，不過為了滿足一些生產(chǎn)上或結(jié)構(gòu)上的考慮，加強(qiáng)筋的形狀及尺寸須要改變成如以下的圖一般。
  s* G7 k; f( |* P& \長(zhǎng)方形的加強(qiáng)筋必須改變形狀使生產(chǎn)更容易
& ^+ Z5 m, ~. S  W- Q　　加強(qiáng)筋的兩邊必須加上出模角以減低脫模頂出時(shí)的摩擦力，底部相接產(chǎn)品的位置必須加上圓角以消除應(yīng)力集過份中的現(xiàn)象，圓角的設(shè)計(jì)亦給與流道漸變的形狀使模腔充填更為流暢。此外，底部的寬度須較相連外壁的厚度為小，產(chǎn)品厚度與加強(qiáng)筋尺寸的關(guān)系圖a說明這個(gè)要求。圖中加強(qiáng)筋尺寸的設(shè)計(jì)雖然已按合理的比例，但當(dāng)從加強(qiáng)筋底部與外壁相連的位置作一圓圈R1時(shí)，圖中可見此部份相對(duì)外壁的厚度增加大約50%，因此，此部份出現(xiàn)縮水紋的機(jī)會(huì)相當(dāng)大。如果將加強(qiáng)筋底部的寬度相對(duì)產(chǎn)品厚度減少一半(產(chǎn)品厚度與加強(qiáng)筋尺寸的關(guān)系圖b)，相對(duì)位置厚度的增幅即減至大約20%，縮水紋出現(xiàn)的機(jī)會(huì)亦大為減少。由此引伸出使用兩條或多條矮的加強(qiáng)筋比使用單一條高的加強(qiáng)筋較為優(yōu)勝，但當(dāng)使用多條加強(qiáng)筋時(shí)，加強(qiáng)筋之間的距離必須較相接外壁的厚度大。加強(qiáng)筋的形狀一般是細(xì)而長(zhǎng)，加強(qiáng)筋一般的設(shè)計(jì)圖說明設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋的基本原則。留意過厚的加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)容易產(chǎn)生縮水紋、空穴、變形撓曲及夾水紋等問題，亦會(huì)加長(zhǎng)生產(chǎn)周期，增加生產(chǎn)成本。
產(chǎn)品厚度與加強(qiáng)筋尺寸的關(guān)系
/ P& W' A7 s+ ^7 c0 J　　除了以上的要求，加強(qiáng)筋的設(shè)計(jì)亦與使用的塑膠材料有關(guān)。從生產(chǎn)的角度看，材料的物理特性如熔膠的黏度和縮水率對(duì)加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)的影響非常大。此外，塑料的蠕動(dòng)(creep)特性從結(jié)構(gòu)方面來看亦是一個(gè)重要的考慮因數(shù)。例如，從生產(chǎn)的角度看，加強(qiáng)筋的高度是受制於熔膠的流動(dòng)及脫模頂出的特性(縮水率、摩擦系數(shù)及穩(wěn)定性)，較深的加強(qiáng)筋要求膠料有較低的熔膠黏度、較低的摩擦系數(shù)、較高的縮水率。另外，增加長(zhǎng)的加強(qiáng)筋的出模角一般有助產(chǎn)品頂出，不過，當(dāng)出模角不斷增加而底部的闊度維持不變時(shí)，產(chǎn)品的剛性、強(qiáng)度，與及可頂出的面積即隨著減少。頂出面積減少的問題可從在產(chǎn)品加強(qiáng)筋部份加上數(shù)個(gè)頂出凸塊或使用較貴的扁頂針得以解決，同時(shí)在頂出的方向打磨光潔亦有助產(chǎn)品容易頂出。從結(jié)構(gòu)方面考慮，較深的加強(qiáng)筋可增加產(chǎn)品的剛性及強(qiáng)度而無(wú)須大幅增加重量，但與此同時(shí)，產(chǎn)品的最高和最低點(diǎn)的屈曲應(yīng)力(bending stress)隨著增加，產(chǎn)品設(shè)計(jì)員須計(jì)算并肯定此部份的屈曲應(yīng)力不會(huì)超出可接受的范圍。　　從生產(chǎn)的角度考慮，使用大量短而窄的加強(qiáng)筋比較使用數(shù)個(gè)深而闊的加強(qiáng)筋優(yōu)勝。模具生產(chǎn)時(shí)(尤其是首辦模具)：加強(qiáng)筋的闊度(也有可能深度)和數(shù)量應(yīng)盡量留有馀額，當(dāng)試模時(shí)發(fā)覺產(chǎn)品的剛性及強(qiáng)度有所不足時(shí)可適當(dāng)?shù)卦黾樱驗(yàn)樵谀＞呱先コ摿媳仁褂脽富蚣由喜迦爰仍黾愉摿系姆椒▉淼煤?jiǎn)單及便宜。
* U' I% e, O+ w( J6 F( l% d5 O; D加強(qiáng)筋增強(qiáng)塑膠件強(qiáng)度的方法
9 S  _+ K; V- o. B　　以下是加強(qiáng)筋被置於塑膠部件邊緣的地方可以幫助塑料流入邊緣的空間。
% a& ~7 N# Y! [) U置於塑膠部件邊緣地方的加強(qiáng)筋
不同材料的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
　　ABS　　減少在主要的部件表面上出現(xiàn)縮水情形，肋骨的厚度應(yīng)不可是相交的膠料厚度的50%以上，在一些非決定性的表面肋骨厚度可最多到70% 。在薄膠料結(jié)構(gòu)性發(fā)泡塑膠部件，肋骨可達(dá)相交面料厚的80%。 厚膠料肋骨可達(dá)100%。肋骨的高度不應(yīng)高於膠料厚的三倍。當(dāng)超過兩條肋骨的時(shí)侯，肋骨之間的距離應(yīng)不小於膠料厚度的兩倍。肋骨的出模角應(yīng)介乎單邊至以便於脫模容易。
ABS加強(qiáng)筋的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
　　PA　　單獨(dú)的肋骨高度不應(yīng)是肋骨底部厚度的三倍或以上。在任何一條肋骨的後面，都應(yīng)該設(shè)置一些小肋骨或凹槽，因肋骨在冷卻時(shí)會(huì)在背面造成凹痕，用那些肋骨和凹槽可以作裝飾用途而消除縮水的缺陷。
6 X* j6 N$ a9 S　　PBT　　厚的肋骨盡量避免以免產(chǎn)生氣泡，縮水紋和應(yīng)力集中。方式的考慮是會(huì)限制了肋骨尺寸。在壁厚於3.2mm (1/8 in) 以下肋骨厚度不應(yīng)超過壁厚的60%。在壁厚超過3.2mm的肋骨不應(yīng)超過40%。肋骨高度應(yīng)不超過骨厚的3倍。肋骨與膠壁兩邊的地方以一個(gè)0.5mm(0.02 in) 的R來相連接，使塑料流動(dòng)暢順和減低內(nèi)應(yīng)力。
　　PC　　一般的肋骨厚度是取決於塑料流程和壁厚。若很多肋骨應(yīng)用於補(bǔ)強(qiáng)作用，薄的肋骨是比厚的要好。PC肋骨的設(shè)計(jì)可叁考下圖PS的肋骨設(shè)計(jì)要點(diǎn)。
　　PS　　肋骨的厚度不應(yīng)超過其相接壁厚的50%。經(jīng)驗(yàn)告訴我們違反以上的指引在表面上會(huì)出現(xiàn)光澤不一現(xiàn)象。

+ p8 [% z7 g; j( R% Z) n5 ?PS置於中位的肋骨設(shè)計(jì)要點(diǎn)
7 k) a4 E8 }3 z" aPS置於邊位的肋骨設(shè)計(jì)要點(diǎn)
# m7 J6 U  W" j( S- J　　PSU　　肋骨是可以增強(qiáng)了產(chǎn)品的撞擊強(qiáng)度和利用最經(jīng)濟(jì)的成本達(dá)致有效的結(jié)果。不良的設(shè)計(jì)是會(huì)使表面有收縮痕和非期望的撞擊強(qiáng)度。

mb2009

好資料，學(xué)了不少東西！謝謝了！鼓勵(lì)！

dxbwar

謝謝樓主，吉大機(jī)械短學(xué)期正在學(xué)這課，非常想看這東西

earthling1983

多謝分享！

MELO2108

好東西、謝謝樓主

richardyangzhou

謝謝

pengzhh

沒有圖呢
6 t' T+ b% H# `8 ?

月yueniao

感謝樓主共同分享