塑胶产品设计规范.docx
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塑胶产品设计规范
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:
1.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?
2.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.
3.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.
4.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.
6.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,PMM/等幾種，它們的標准肉厚如下:
PC:
1.5-5.0ABS:
1.2-3.5PMMA:
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RV0.3T----應力劇增
內圓角R>0.8T----几乎無應力集中
2.增設加強肋
PC,PPO
T<0.6T
PA,PE
T<0.5T
PMMA,ABS
T<0.5T
PS
T<0.6T
肋根部厚度約為（0.5〜0.7）T
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：
5.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:
以上
NOTTHIS
THIS
7.成形螺紋及輥紋設計
薄綠
（良）（不良）
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
11（
I'f{）,8mm/III]
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F丄*
1（tri不直
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。
8.埋入件設計埋入件舉例：
圖形堀入件之設計
埋入件需注意點：
1.由于流動性的關系，會在埋入件的周圍產生熔接痕；由于塑膠與金屬的收縮率不一樣，成形后易產生開裂
2.使用埋入件成形時，會使周期延長
3.埋入件高出成形品少許，可避免在裝配時被拉動而松脫
成形品設計要點改善
（1）外觀的改善:
a.原肋為表面形成收縮下陷之原因盡量減薄，肋原＜=0.5-0.6T
不可Cx）可
B.光澤表面可施行一些如放電，噴砂,腐蝕加工等防止收縮下陷及保持表面無痕跡
C.
盡可能地使分模面變得容易，可使模具加工容易及毛邊
尸
澆口切除容易
D.
肉厚均一,可防收縮下陷
E.內部肉厚去除,使肉厚均一,防止收縮下陷
I
F.
凸彀周圍，除去部分肉厚，防止收縮下陷
一L
TT
G.
凸彀之設置在同樣強度下，可以多數以小凸彀代替，可防止收縮下陷
H.
格子連接凸彀之場合，可防收縮下陷，並可使強度顯著增加
二
U□门ucnU□nunn
（2）強度的改善
A.肉厚較薄之孔，把孔邊肉厚增加及高度增高以補強
口二
B.切離之孔周邊肉厚宜增加
C.曲面的設置，可使強度增強
D.脫模時,心型銷受收縮力，使成形品頂出時造成破裂，可設置凸彀承受頂出力量
E.角隅設R,可改善強度，防止應力集中，變形破裂
f.加設補強肋及角隅部設R,增強凸彀之強度
「i:
一
TFTO
G.孔與孔之間距，孔與邊緣之距離，應有適當之距離，可防止破裂之發生
A.
孔
模具及成形品的改善
銳角薄內部分,易使材料充填不足
模具及成形品的改善
A銳角薄內部分,易使材料充填不足
透明成形品，肩角部設充分之脫模斜度，頂出時不被刮痕，才不致於影響透
B.透明成形品，肩角部設充分之脫模斜度，頂出時不被刮痕，才不致於影響透明性
B.
明性
C.斜向凸彀，使模具構造變為復雜,改善凸彀方向的形狀，使成直角向之分模
d.將側面之孔癖開，可消除UNDERCU而不用側向心型
E.上下對合，可免除使用側向心型，使模具構造簡化
rr
”上對對合之孔，恐有偏心之處，宜將另一方孔擴大
G.
外緣波紋之成形品，后加工不易（毛邊去除，澆口切離）可改為邊緣，使變為容易
H.
I.
K.
手扭止滑部，凸形場合模具之切削加工容易
分模線為階斷形
模具制作困難，毛邊修整不易，宜改為直線形式曲線形.
0.50上
*
I-
底部設置凸緣,可使分模線單純,后加工容易
L.
車削加工比銑削加工速度快且廉價，成形品應盡量設計為圓形
M.
成形品加飾，宜設計凸出，模具加工時為下凹，雕削容易
N.模具成形加工，在成形品之孔，一般以心型銷來成形.所以在模具構造上宜避免上部內厚過薄
O.薄內部位，易造成充填不足
P.
成形品凸出文字，於模具加工時，反為凹入文字，雕削加工容易
Q.
R.
S.
內部托架上開孔，模具成本增加，且易發生故障，可改在成形后，鉆孔加工
mnn
深凹穴,應盡量為於成形品之同一側（頂出,成形需要）
mm
改變模具固定側之心型形狀，使減少與成形品之接觸面積（有利脫模）
II
mm
斷面內厚較厚時，可改為補強肋，但內厚應與其它內厚均一
「深入之補強肋，盡量使用最大之脫模斜度，以利脫模,波形面之谷底，宜避免銳角形成.銳角部會阻礙材料流動,使模具強度減弱，成形品產生應力集中.
其它:
a.成形品與組合件，組合時宜在任何一方角部設置間隙
e.
埋入件高出成形品少件，固定時可避免被拉取而松脫
f.
凸殼之預留攻絲用孔，前端,宜予倒角，以便于自攻螺絲導入
g.
貫穿孔使模具加工變為困難，可預留鉆孔定位孔，待成形后，再次加工.
h.心型銷之分割面，位於埋入件之端面，埋入件受抵壓，於成形時能確保固定
flf]
i.銭鏈成形品，宜設兩段圓弧，使用效果更佳
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