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基本設(shè)計守則
壁厚的大小取決於產(chǎn)品需要承受的外力,、是否作為其他零件的支撐,、承接柱位的數(shù)量、伸出部份的多少以及選用的塑膠材料而定,。一般的熱塑性塑料壁厚設(shè)計應以4mm為限,。從經(jīng)濟角度來看，過厚的產(chǎn)品不但增加物料成本,，延長生產(chǎn)周期”冷卻時間〔,，增加生產(chǎn)成本。從產(chǎn)品設(shè)計角度來看,，過厚的產(chǎn)品增加引致產(chǎn)生空穴”氣孔〔的可能性,，大大削弱產(chǎn)品的剛性及強度。
最理想的壁厚分布無疑是切面在任何一個地方都是均一的厚度,，但為滿足功能上的需求以致壁厚有所改變總是無可避免的,。在此情形，由厚膠料的地方過渡到薄膠料的地方應盡可能順滑,。太突然的壁厚過渡轉(zhuǎn)變會導致因冷卻速度不同和產(chǎn)生亂流而造成尺寸不穩(wěn)定和表面問題,。
對一般熱塑性塑料來說，當收縮率”Shrinkage Factor〔低於0.01mm/mm時,，產(chǎn)品可容許厚度的改變達 ,；但當收縮率高於0.01mm/mm時，產(chǎn)品壁厚的改變則不應超過 ,。對一般熱固性塑料來說,，太薄的產(chǎn)品厚度往往引致操作時產(chǎn)品過熱，形成廢件,。此外,，纖維填充的熱固性塑料於過薄的位置往往形成不夠填充物的情況發(fā)生。不過，一些容易流動的熱固性塑料如環(huán)氧樹脂”Epoxies〔等,，如厚薄均勻,，最低的厚度可達0.25mm。
此外,，采用固化成型的生產(chǎn)方法時,，流道,、澆口和部件的設(shè)計應使塑料由厚膠料的地方流向薄膠料的地方,。這樣使模腔內(nèi)有適當?shù)膲毫σ詼p少在厚膠料的地方出現(xiàn)縮水及避免模腔不能完全充填的現(xiàn)象,。若塑料的流動方向是從薄膠料的地方流向厚膠料的地方,，則應采用結(jié)構(gòu)性發(fā)泡的生產(chǎn)方法來減低模腔壓力,。
平面準則
在大部份熱融過程操作,，包括擠壓和固化成型,，均一的壁厚是非常的重要的,。厚膠的地方比旁邊薄膠的地方冷卻得比較慢,，并且在相接的地方表面在澆口凝固後出現(xiàn)收縮痕,。更甚者引致產(chǎn)生縮水印、熱內(nèi)應力,、撓曲部份歪曲,、顏色不同或不同透明度。若厚膠的地方漸變成薄膠的是無可避免的話,，應盡量設(shè)計成漸次的改變,，并且在不超過壁厚3:1的比例下。下圖可供叁考,。
轉(zhuǎn)角準則
壁厚均一的要訣在轉(zhuǎn)角的地方也同樣需要,，以免冷卻時間不一致。冷卻時間長的地方就會有收縮現(xiàn)象,，因而發(fā)生部件變形和撓曲,。此外，尖銳的圓角位通常會導致部件有缺陷及應力集中,，尖角的位置亦常在電鍍過程後引起不希望的物料聚積,。集中應力的地方會在受負載或撞擊的時候破裂。較大的圓角提供了這種缺點的解決方法,，不但減低應力集中的因素,，且令流動的塑料流得更暢順和成品脫模時更容易。下圖可供叁考之用,。
轉(zhuǎn)角位的設(shè)計準則亦適用於懸梁式扣位,。因這種扣緊方式是需要將懸梁臂彎曲嵌入，轉(zhuǎn)角位置的設(shè)計圖說明如果轉(zhuǎn)角弧位R太小時會引致其應力集中系數(shù)(Stress Concentration Factor)過大,，因此,，產(chǎn)品彎曲時容易折斷,，弧位R太大的話則容易出現(xiàn)收縮紋和空洞。因此,，圓弧位和壁厚是有一定的比例,。一般介乎0.2至0.6之間，理想數(shù)值是在0.5左右,。
壁厚限制
不同的塑膠物料有不同的流動性,。膠位過厚的地方會有收縮現(xiàn)象，膠位過薄的地方塑料不易流過,。以下是一些建議的膠料厚度可供叁考,。
熱塑性塑料的膠厚設(shè)計叁考表
熱固性塑料的膠厚設(shè)計叁考
其實大部份厚膠的設(shè)計可從使用加強筋及改變橫切面形狀取締之。除了可減省物料以致減省生產(chǎn)成本外,，取締後的設(shè)計更可保留和原來設(shè)計相若的剛性,、強度及功用。下圖的金屬齒輪如改成使用塑膠物料,，更改後的設(shè)計理應如圖一般,。此塑膠齒輪設(shè)計相對原來金屬的設(shè)計不但減省材料，消取因厚薄不均引致的內(nèi)應力增加及齒冠部份收縮引致整體齒輪變形的情況發(fā)生,。
不同材料的設(shè)計要點
ABS
a) 壁厚
壁厚是產(chǎn)品設(shè)計最先被考慮,，一般用於注塑成型的會在1.5 mm (0.06 in) 至4.5 mm (0.18 in),。 壁厚比這范圍小的用於塑料流程短和細小部件,。典型的壁厚約在2.5mm (0.1 in)左右。一般來說,，部件愈大壁厚愈厚,，這可增強部件強度和塑料充填。壁厚在3.8mm (0.15 in) 至6.4mm (0.25 in)范圍是可使用結(jié)構(gòu)性發(fā)泡,。
b) 圓角
建議的最小圓角半徑是膠料厚度的25%,，最適當?shù)陌霃?/SPAN> 膠料厚比例在60%。輕微的增加半徑就能明顯的減低應力,。
PC
a) 壁厚
壁厚大部份是由負載要求 內(nèi)應力 幾何形狀 外型 塑料流量 可注塑性和經(jīng)濟性來決定,。PC的建議最大壁厚為9.5mm (0.375 in)。若要效果好,，則壁厚應不過3.1mm (0.125 in),。在一些需要將壁厚增加使強度加強時，肋骨和一些補強結(jié)構(gòu)可提供相同結(jié)果,。PC大部份應用的最小壁厚在0.75 mm(0.03 in)左右,，再薄一些的地方是要取決於部件的幾何和大小。短的塑料流程是可以達到0.3 mm (0.012 in) 壁厚,。
壁厚由厚的過渡到薄的地方是要盡量使其暢順,。所有情況塑料是從最厚的地方進入模腔內(nèi),，以避免縮水和內(nèi)應力。
均一的壁厚是要很重要的,。不論在平面轉(zhuǎn)角位也是要達到這種要求,，可減少成型後的變型問題。
LCP
a) 壁厚
由於液晶共聚物在高剪切情況下有高流動性,，所以壁厚會比其它的塑料薄,。最薄可達0.4mm，一般厚度在1.5mm左右,。
PS
a) 壁厚
一般的設(shè)計膠料的厚度應不超過4mm ,，太厚的話會導致延長了生產(chǎn)周期。因需要更長的冷卻時間,，且塑料收縮時有中空的現(xiàn)象,，并減低部件的物理性質(zhì)。均一的壁厚在設(shè)計上是最理想的,，但有需要將厚度轉(zhuǎn)變時,，就要將過渡區(qū)內(nèi)的應力集中除去。 如收縮率在0.01以下則壁厚的轉(zhuǎn)變可有 的變化,。若收縮率在0.01以上則應只有 的改變,。
b) 圓角
在設(shè)計上直角是要避免。直角的地方有如一個節(jié)點,，會引致應力集中使抗撞擊強度降低,。圓角的半徑應為壁厚的25%至75%，一般建議在50%左右,。
PA
a) 壁厚
尼龍的塑膠零件設(shè)計應采用結(jié)構(gòu)所需要的最小厚度,。這種厚度可使材料得到最經(jīng)濟的使用。壁厚盡量能一致以消除成型後變型,。若壁厚由厚過渡至薄膠料則需要采用漸次變薄的方式,。
b) 圓角
建議圓角R值最少0.5mm (0.02 in)，此一圓角一般佳可接受,，在有可能的范圍,，盡量使用較大的R值。因應力集中因素數(shù)值因為R/T之比例由0.1增至0.6而減少了50% ,，即由3減至1.5 ,。而最佳的圓角是為R/T在0.6之間。
PSU
a) 壁厚
常用於大型和長流距的壁厚最小要在2.3mm (0.09in),。細小的部件可以最小要有0.8 mm (0.03in) 而流距應不可超過76.2 mm (3 in)
PBT
a) 壁厚
壁厚是產(chǎn)品成本的一個因素,。薄的壁厚要視乎每種塑料特性而定。設(shè)計之前宜先了解所使用塑料的流動長度限制來決定壁厚,。負載要求時常是決定壁厚的,，而其它的如內(nèi)應力,，部件幾何形狀，不均一化和外形等,。典型的壁厚介乎在0.76mm至3.2mm (0.03至0.125in),。 壁厚要求均一，若有厚薄膠料的地方,，以比例3:1的錐巴漸次由厚的地方過渡至薄的地方,。
b) 圓角
轉(zhuǎn)角出現(xiàn)尖角所導致部件的破壞最常見的現(xiàn)象，增加圓角是加強塑膠部件結(jié)構(gòu)的方法之一,。若將應力減少5% (由3減至1.5) 則圓角與壁厚的比例由0.1增加至0.6,。而0.6是建議的最理想表現(xiàn)。 |
