塑膠產品結構設計注意事項于定炎目錄第一章塑料的定義及分類第二章塑料的特性第三章塑膠結構設計注意事項第一章塑料的定義樹脂：由為數眾多的低分子有機化合物藉共鍵構成鏈聚合而成的分子量

較大的化合物，稱為合成樹脂或合成橡膠和合成纖維。

塑料：指有機合成樹脂為主要成份，加入或不加入其它配合材料而構成

的人造材料，稱之為塑料。塑料的來源塑料的基本原料是低分子碳、氫化合物。它是從石油、天然氣或煤裂解物中提煉和合成出來的人造樹脂。1.1塑料定義的解釋塑料的英文名是plastic，俗稱：塑膠；它是世界三大有機高分子材料之一（三大高分子材料是塑料，橡膠，纖維）；塑料的分子量一般都在1萬----100萬塑料都是由C，H，O三種元素組成；它可以多種型態存在例如液體固體膠體溶液等；它可以成形，可以用不同的加工方法；用途廣泛產品呈現多樣化。1.2塑料之分類塑料分類熱塑性塑料熱固性塑料通用塑膠工程塑料合膠結晶性非結晶性PE，PPPS，PVCABS，PMMA泛用工程塑膠高性能工程料結晶性非結晶性PA，POM，PBTPC，PP0結晶性PPS，LCP，PVDF（氟塑料）PSUABS/PC，PPO/PS，PA/PP非結晶性PU（聚氨基甲醇乙酯），UF（尿素塑料），PE（酚醛樹脂），環氧樹脂1.2.1、按塑料的物理化學性能分類——熱塑性塑料和熱固性塑料：熱塑性塑料：在特定的溫度范圍內,能反復加熱軟化和冷卻變硬的塑料。(如:ABS、PP、POM、PC、PS、PA等)。它可以再回收利用。熱固性塑料：受熱后成為不熔的物質,再次受熱不再具有可塑性，不能再回收利用的塑料。(如:酚醛樹脂、環氧樹脂、氨基樹脂、聚胺酯、發泡聚苯乙烯等).熱塑性塑料的成型工藝特性七大工藝特性：1.收縮性。2.流動性3.結晶型4.熱敏性及易水解性。5.應力開裂及熔體破裂。6.熱性能及冷確速度。7.吸濕性1.2.2、

按塑料的應用分類

——通用塑料和工程塑料:通用塑料：產量大、價格低、性能一般。(如:PE、PP、PVC、PS、ABS等)工程塑料：優異的綜合性能,可作結構性材料。(如:PC、POM、PA、PET、PBT等,工程塑料的產量相對較少,價格較貴)第二章塑料的特性優點:(1)一次成型，加工效率高于金屬，成本低。(2)重量輕（鋼的1/6-1/7，鋁的1/3-1/4），可節約能源。(3)可任意配色，提高商品價值。(4)耐化學藥品，不像金屬易生銹腐蝕。(5)不易傳熱，保溫性好。(6)既能制做導電部件,又能制作絕緣產品。(7)可以成型各種復雜的曲面。缺點

:(1)與金屬相比，耐熱性差、易于燃燒。(2)隨著溫度的變化，性能也會大大改變。(3)與同樣體積的金屬相比，機械強度較低。(4)耐久性差，易老化。(5)表面硬度較低，易劃傷。(6)收縮率高，尺寸穩定性差。塑料材料的物性表中的幾項重要參數1.看比重(密度)2.看流動系數3.看收縮率4.看拉伸強度5.看沖擊強度6.硬度(HRB(洛式硬度,HD肖式硬度)7.溫度序號中文名稱英文密度[g/cm3]平均比熱K)]加工溫度[℃]模具溫度[℃]收縮率[%]1丙烯晴-丁二烯-苯乙烯ABS1.061.4210-27550-900.4-0.72聚丙烯PP0.9150.84-2.5250-27050-751.0-2.54聚苯乙烯PS1.051.3180-280100.3-0.65軟質聚氯乙烯PVC-S1.380.85170-20015-50>0.56硬質聚氯乙烯PVC-R1.380.83-0.92180-21030-500.57低密度聚乙烯LDPE0.9542.0-2.1160-26050-701.5-5.08高密度聚乙烯HDPE0.922.3-2.5260-30030-701.5-3.09聚氧甲烯（乙縮烯）POM1.421.47-1.5200-210>901.9-2.310聚苯乙烯，HI-PS1.051.21170-2605-750.5-0.611聚苯乙烯-丙烯晴SAN1.081.3180-27050-800.5-0.712苯烯晴-苯乙烯-丙烯酸ASA1.071.3230-26040-900.4-0.613聚苯撐氧或聚氧化亞苯PPO1.061.45250-30080-1000.5-0.714聚碳酸脂PC1.21.3280-32080-1000.815尼龍66原料PA661.151.7260-29070-1200.5-2.5常用塑料的特性第三章塑膠結構設計注意事項

塑膠制品設計特點﹕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；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；塑膠材料選擇的多樣性,也使得設計工作變得更為困難。塑膠制品設計原則﹕依產品所要求的性能決定其形狀﹐尺寸﹐外觀﹐材料設計的產品必須符合模塑原則﹐既模具制作容易﹐成形及后加工容易﹐但仍滿足產品的性能要求塑膠產品的設計流程確定產品外形及功能需求繪制預備性的設計圖制作原型模型產品測試設計的再核對與修正制定重要規格開模生產質量的控制一.確定產品外形及功能需求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,決定設計因子的范圍,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,它將有助于確認各種的設計因子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.使用在什么溫度環境?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、印刷等.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,檢討以及原型模型的制作.

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,并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于真正量產的產品(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,將有助于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,核對了所有設計的功能要求,并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,取決于使用狀態被模擬的程度而定.機械和化學性質的加速化測試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于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?甚至于在此時,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,必須被發掘并改善,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于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并咨詢專家的意思,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,并用可能造成質量的問題.八.質量的控制對照一個已知的標準,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質量管制的程序,以利于在生產的產品能夠符合規格的要求.塑膠結構設計注意事項1、材料及厚度1.1、材料選擇1.2、厚度的設計1.3、零件厚度設計實例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﹐從而引起充填不足壁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﹐破裂等厚度的設計塑料料制品的最小壁厚及常用壁厚推薦值工程塑料最小壁厚小型制品壁厚中型制品壁厚大型制品壁厚尼龍PA0.450.761.502.40~3.20聚乙烯PE0.601.251.602.40~3.20聚苯乙烯PS0.751.251.603.20~5.40有機玻璃0.801.502.204.00~6.50聚丙烯PP0.851.451.752.40~3.20聚碳酸酯PC0.951.802.303.00~4.50聚甲醛POM0.451.401.602.40~3.20PVC1.01.802.503.00~5.50ABS0.801.502.202.40~3.20PC+ABS0.751.502.202.40~3.20零件厚度設計實例2、脫模斜度2.1、脫模斜度要點脫模斜度是為了便于產品從模具中脫出而設置的。脫模斜度一般采用0.5~2度﹐脫模斜度的大小可在0.2°至數度間變化。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。在不影響產品質量的前提下﹐脫模斜度愈大愈好3、加強筋為確保塑件制品的強度和剛度，又不致使塑件的壁增厚，而在塑件的適當部位設置加強筋，不僅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中的塑料流動情況。為了增加塑件的強度和剛性，寧可增加加強筋的數量，而不增加其壁厚。3.1、加強筋厚度與塑件壁厚的關系舉例說明：3.2、加強筋設計實例4、柱和孔的問題4.1、柱子的問題a.設計柱子時，應考慮膠位是否會縮水。b.為了增加柱子的強度，可在柱子四周追加加強筋。加強筋的寬度參照圖3-1。柱子的縮水的改善方式見如圖4-1、圖4-2所示：改善前柱子的膠太厚，易縮水；改善后不會縮水。圖4-2圖4-14.2、孔的問題a.孔與孔之間的距離，一般應取孔徑的2倍以上。b.孔與塑件邊緣之間的距離，一般應取孔徑的3倍以上，如因塑件設計的限制或作為固定用孔，則可在孔的邊緣用凸臺來加強。c.側孔的設計應避免有薄壁的斷面，否則會產生尖角，有傷手和易缺料的現象。4.3、“減膠”的問題c.側孔的設計應避免有薄壁的斷面，否則會產生尖角，有傷手和易缺料的現象。5、螺絲柱的設計5.1通常采取螺絲加卡扣的方式來固定兩個殼體，對于電子產品，螺絲柱通常還起著對PCB板的定位作用。5.2用于自攻螺絲的螺絲柱的設計原則是為：其外徑應該是Screw外徑的2.0~2.4倍。圖6-2為M1.6×0.35的自螺絲與螺柱的尺寸關系。設計中可以取：螺絲柱外徑=2×螺絲外徑；螺柱內徑（ABS，ABS+PC）=螺絲外徑-0.40mm；螺柱內徑（PC）=螺絲外徑-0.30mm或-0.35mm（可以先按0.30mm來設計，待測試通不過再修模加膠）；兩殼體螺柱面之間距離取0.05mm。5.3不同材料、不同螺絲的螺絲柱孔設計值5.4常用自攻螺絲裝配及測試（10次）時所要用的扭力值，6.3、面殼與底殼斷差的要求裝配后在止口位，如果面殼大于底殼，稱之為面刮；底殼大于面殼，則稱之為底刮，如圖所示。可接受的