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塑膠件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)壁厚設(shè)計(jì)原則

嘉峪檢測(cè)網(wǎng)        2022-01-14 22:26

一、壁厚的含義:

 

壁厚為一個(gè)塑膠零件最基本的結(jié)構(gòu)特征,如果把塑膠零件的外表面稱(chēng)為外壁,把內(nèi)表面稱(chēng)為內(nèi)壁,那么外壁與內(nèi)壁之間有一個(gè)厚度值,這個(gè)厚度值就稱(chēng)為壁厚,也稱(chēng)膠厚或肉厚。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)軟件上抽殼時(shí)所輸入的值也可以說(shuō)是壁厚。

 

二、壁厚的作用:

 

對(duì)于產(chǎn)品的外殼零件:零件外壁充當(dāng)一個(gè)零件的外在皮膚,內(nèi)壁充當(dāng)一個(gè)零件的結(jié)構(gòu)骨架,零件外壁可以通過(guò)表面處理使零件呈現(xiàn)不同外觀效果,內(nèi)壁把零件的其他結(jié)構(gòu)(筋、螺絲柱、卡扣等)連成一個(gè)整體,使零件具有一定的強(qiáng)度,同時(shí)注塑成型時(shí)使得其他結(jié)構(gòu)被填充滿(mǎn)成為可能。零件的整個(gè)內(nèi)外壁如無(wú)特殊要求(散熱、裝配)一般做成一個(gè)完整整體,這樣零件才有足夠的強(qiáng)度以及才能更好保護(hù)內(nèi)部的零部件免受外界干擾或損傷。

 

對(duì)于產(chǎn)品的內(nèi)部零件:一般作為起承載或連接作用的支架,零件的內(nèi)外壁沒(méi)有太嚴(yán)格的要求,可根據(jù)實(shí)際情況在外壁或內(nèi)壁上創(chuàng)建其他結(jié)構(gòu)(筋、螺絲柱、卡扣等),但是,為了便于生產(chǎn)制造(主要指注塑模具前后模分開(kāi)時(shí),為了讓塑膠零件留在后模,零件的前模面,即零件的外壁一般盡量設(shè)計(jì)得簡(jiǎn)單,如無(wú)法避免,可通過(guò)調(diào)整前后模的拔模斜度,甚至在前模設(shè)計(jì)頂針或后模具設(shè)計(jì)一定的小倒扣),一般把其他結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在內(nèi)壁上。

 

不管是外殼零件還是內(nèi)部零件,壁厚提供零件一個(gè)模具頂針頂出的承接面,使得零件能夠順利被頂出。

 

三、壁厚的設(shè)計(jì)原則:

 

在塑膠件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,壁厚是首先要被考慮的結(jié)構(gòu)參數(shù),它相當(dāng)于一棟建筑物的地基,其他結(jié)構(gòu)需要基于它的基礎(chǔ)上創(chuàng)建,同時(shí)壁厚會(huì)對(duì)塑膠件的機(jī)械性能,成型性,外觀,成本有很大的影響。因此壁厚應(yīng)基于以上因素進(jìn)行設(shè)計(jì)。

 

在上面介紹壁厚的含義時(shí)有提到,壁厚需要有具體的數(shù)值,如果有一個(gè)數(shù)值,代表是均勻的壁厚,如果有多個(gè)數(shù)值,代表不是均勻壁厚,均勻或不均勻的區(qū)別,下面再介紹,這里先介紹壁厚的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則。

 

1、基于機(jī)械性能原則:

 

在上文介紹壁厚的作用時(shí)已經(jīng)提到,不管是作為外殼零件還是內(nèi)部零件,都需要有一定的強(qiáng)度,拋開(kāi)其他因素,至少要考慮到零件成型時(shí)需要抵抗脫模力,零件太薄,容易因頂出而變形。一般來(lái)說(shuō),壁厚越厚,零件強(qiáng)度越好(壁厚增加10%,強(qiáng)度增加約33%)。但零件壁厚超過(guò)一定范圍時(shí),由于縮水和氣孔等質(zhì)量問(wèn)題的產(chǎn)生,增加零件壁厚反而會(huì)降低零件強(qiáng)度,且重量會(huì)更重,注塑周期,材料成本都會(huì)增加。顯然,單純靠增加壁厚來(lái)提高塑膠件的強(qiáng)度并不是最優(yōu)的解決方案,最好利用幾何特征增加剛度,如肋、曲線、波紋面、加強(qiáng)筋等,具體可查閱這篇文章:產(chǎn)品變形,這鍋誰(shuí)來(lái)背?

 

不排除有些零件由于空間等因素的限制,其強(qiáng)度主要是通過(guò)壁厚來(lái)實(shí)現(xiàn),這種情況下,如果強(qiáng)度是一個(gè)重要的考量因素,建議通過(guò)力學(xué)仿真來(lái)確定一個(gè)合適的壁厚,當(dāng)然這個(gè)壁厚值也需要符合以下成型性原則。

 

2、基于成型性原則:

 

實(shí)際上壁厚就是模具前模與后模形成的型腔的厚度,當(dāng)熔融的樹(shù)脂填充滿(mǎn)型腔并冷卻成型后,就形成零件的壁厚。

 

塑膠件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)壁厚設(shè)計(jì)原則

 

1)那注塑充填過(guò)程中熔融的樹(shù)脂是怎么流動(dòng)的呢?

 

塑料在模腔內(nèi)的流動(dòng)可近似的看成層流。根據(jù)流體力學(xué)理論,層流流體可視為一層層彼此相鄰的液體在剪切應(yīng)力(引起材料沿平行于作用力的平面產(chǎn)生滑移而變形的力,即切向應(yīng)力)作用下的相對(duì)滑移。

 

塑膠件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)壁厚設(shè)計(jì)原則

 

注塑過(guò)程中,熔融的樹(shù)脂與流道壁(模具型腔壁)接觸,使得緊貼流道壁(或模具型腔壁)的流層最先被冷卻固化,速度為零,從而對(duì)和它相鄰的液體層產(chǎn)生摩擦阻力。如此傳遞下去,于是形成中間流層速度最大,兩側(cè)近流道壁(或模具型腔壁)的流層速度遞減的流動(dòng)形式。

 

塑膠件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)壁厚設(shè)計(jì)原則

 

由上圖可知,中間層是流動(dòng)層,表皮層為固化層,隨著冷卻時(shí)間的推移,固化層逐漸增厚,流動(dòng)層的橫截面積會(huì)逐漸減小,填充越困難,此時(shí)需要增大注塑壓力,推動(dòng)熔體進(jìn)入模腔以完成充填。

 

因此,壁厚的大小對(duì)注塑件在注塑過(guò)程中的流動(dòng),填充很大的影響,其取值不能過(guò)小。

 

2)塑膠熔體的黏度對(duì)流動(dòng)性也有很大的影響

 

當(dāng)流體在外力作用下,各流層間出現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),隨之產(chǎn)生阻礙流體層間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的內(nèi)摩擦力,流體產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的這種性質(zhì)稱(chēng)為黏性,用動(dòng)力黏度(或稱(chēng)黏性系數(shù))來(lái)衡量黏性的強(qiáng)度,數(shù)值上為熔體的剪切應(yīng)力與剪切速率之比。

 

熔體粘度是反映塑料熔體流動(dòng)的難易程度的特性,是熔體流動(dòng)阻力的度量,粘度越高,流動(dòng)阻力越大,流動(dòng)越困難。熔體粘度的影響因素除了與其本身的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)外,還與溫度、壓力、剪切速率、添加劑等因素有關(guān)。(即在選定塑膠材料的種類(lèi)后,可以在注塑過(guò)程通過(guò)改變溫度、壓力、添加物等條件來(lái)改變塑膠在注塑過(guò)程的流動(dòng)性,這方面內(nèi)容較多,后續(xù)看情況會(huì)專(zhuān)門(mén)以流動(dòng)性為主題總結(jié)一篇文章)。

 

不過(guò),在實(shí)際應(yīng)用中,一般采用熔融指數(shù)來(lái)表征塑膠材料在加工中的流動(dòng)性,其值越大,表示該塑膠材料的加工流動(dòng)性越佳,反之越差。

 

所以,流動(dòng)性好的塑膠,更容易填充滿(mǎn)模具型腔,特別是對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的注塑件。

 

常用塑料的流動(dòng)性按模具設(shè)計(jì)要求大致可分為三類(lèi):

 

①流動(dòng)性好:PA、PE、PS、PP、CA、聚(4)甲基戍烯;

②流動(dòng)性中等:聚苯乙烯系列樹(shù)脂(如ABS、AS)、PMMA、POM、PPO;

③流動(dòng)性差 :PC、硬PVC、PPO、PSF、PASF、氟塑料。

 

塑料件壁厚可根據(jù)材料的不同及產(chǎn)品外形尺寸的大小來(lái)選擇,其范圍一般為0.6? 6.0mm,常用的厚度一般在1.5?3.0mm之間。以下是不同材料的壁厚推薦值:(內(nèi)部承力件壁厚可在下圖基礎(chǔ)上適當(dāng)加大)

 

塑膠件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)壁厚設(shè)計(jì)原則

 

從上圖可以看出,流動(dòng)性差的材料其最小壁厚要求就會(huì)大,這點(diǎn)在上面介紹層流理論時(shí)已有介紹。

 

以上壁厚推薦數(shù)值只是一個(gè)保守的數(shù)據(jù),實(shí)際應(yīng)用中,塑膠件的大小何為小型,中型和大型,上圖并沒(méi)有具體寫(xiě)出參考范圍。

 

3)我們可以通過(guò)流長(zhǎng)比的方式計(jì)算

 

塑料的流長(zhǎng)比是指塑料熔體流動(dòng)的長(zhǎng)度(L)與壁厚(T)的比值。意思就是在給定壁厚的情況下,流長(zhǎng)比越大,塑料熔體流動(dòng)得越遠(yuǎn);或者是塑料熔體流動(dòng)的長(zhǎng)度一定的情況下,流長(zhǎng)比越大,壁厚可選擇更小。因此塑料的流長(zhǎng)比直接影響到塑料制品的進(jìn)澆點(diǎn)數(shù)量和分布情況,同時(shí)也會(huì)影響到塑料的壁厚。

 

為了更加準(zhǔn)確點(diǎn),通過(guò)計(jì)算流長(zhǎng)比的方式得出壁厚的具體數(shù)值范圍。當(dāng)然這個(gè)值跟料溫,模溫,拋光度等都有關(guān)系,只是一個(gè)大概范圍值,不同條件都不一樣,難以精確,但可以作為一個(gè)參考值。

 

塑膠件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)壁厚設(shè)計(jì)原則

 

流長(zhǎng)比的計(jì)算:

 

L/T(總)=L1/T1(主流道)+L2/T2(分流道)+L3/T3(產(chǎn)品),計(jì)算出來(lái)的流長(zhǎng)比應(yīng)小于物性表上給出的數(shù)值,否則可能會(huì)有充填不良的現(xiàn)象。

 

塑膠件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)壁厚設(shè)計(jì)原則

 

舉例:

 

一個(gè)膠殼,PC料,產(chǎn)品壁厚2,產(chǎn)品填充的距離是200,流道100,流道直徑5。

 

計(jì)算:L/T(總)=100/5+200/2=120

 

PC的流長(zhǎng)比參考值是90,顯然計(jì)算出來(lái)的流長(zhǎng)比大于參考值,注塑困難,需要加大注塑速率和注塑壓力,甚至可能需要特定的高性能注塑設(shè)備。如果采用兩個(gè)進(jìn)膠點(diǎn)或者改變進(jìn)膠點(diǎn)位置,使產(chǎn)品填充的距離減小到100,則L/T(總)=100/5+100/2=70,此時(shí)的流長(zhǎng)比小于參考值,注塑容易;或者把壁厚改到3,此時(shí)L/T(總)=100/5+200/3=87,可以進(jìn)行常規(guī)注塑。

 

3、基于外觀原則:

 

壁厚影響零件外觀的具體表現(xiàn)為:

 

1)壁厚不均勻:表面縮水(包括縮印、凹坑、厚薄印等外觀缺陷)、翹曲變形等。

2)壁厚過(guò)大:表面縮水、內(nèi)部縮孔等缺陷。

3)壁厚過(guò)?。喝蹦z、頂針印、翹曲變形等缺陷。

 

縮水或縮孔

 

縮水或縮孔常常產(chǎn)生在壁厚較大處,產(chǎn)生的機(jī)理:根據(jù)材料凝固原理,注塑件加工時(shí)形成內(nèi)部縮孔和表面縮水是由于熔體在冷卻過(guò)程中不斷收縮導(dǎo)致的。當(dāng)收縮集中到后邊凝固的位置,又得不到熔體的補(bǔ)充時(shí),就會(huì)形成內(nèi)部集中縮孔或表層縮凹(縮水)。

 

塑膠件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)壁厚設(shè)計(jì)原則

 

注塑件的冷卻收縮同時(shí)存在兩種形式:內(nèi)部集中收縮和外部整體收縮(從注塑件的外圍向內(nèi)收縮),由于塑膠材料都有一定的收縮率,外部整體收縮是一定存在的,表現(xiàn)為注塑后的零件尺寸比模具型腔的尺寸偏小,這是正常現(xiàn)象。而內(nèi)部集中收縮就是形成表面縮水和內(nèi)部縮孔的動(dòng)力。

 

在壁厚較厚的地方,冷卻不均勻,緊貼模具表面的熔體冷卻快,而靠塑膠件厚度中心的熔體冷卻慢;中心的熔體冷卻收縮時(shí),會(huì)對(duì)塑膠件表面產(chǎn)生拉拽力,如果表面強(qiáng)度較強(qiáng)(與材料和冷卻速度有關(guān):材料太軟,表面就軟;冷卻越快越早固化硬化,表面就較強(qiáng)),塑膠表面原料沒(méi)被拉入,則會(huì)在塑膠件中心產(chǎn)生真空氣泡(內(nèi)部縮孔),如果表面強(qiáng)度較弱,塑膠表面原料被拉入,則塑膠件表面就產(chǎn)生凹陷狀(表面縮水)。

 

翹曲變形

 

塑膠件翹曲變形最主要的原因之一是因?yàn)槌尚嗡苣z件時(shí)的不均勻收縮。塑膠件各處的收縮差異會(huì)造成內(nèi)部殘留應(yīng)力,在射出成形時(shí)假如殘留應(yīng)力高于塑膠件結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度,塑件就會(huì)于脫模后翹曲變形。假如整個(gè)塑件有均勻的收縮率,塑件變形就不會(huì)翹曲,而僅僅會(huì)縮小尺寸;然而,由于分子鏈/纖維配向性、模具冷卻、塑件設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)及成形條件等諸多因素的交互影響,要能達(dá)到低收縮或均勻收縮是一件非常復(fù)雜的工作。

 

塑件因收縮不均而產(chǎn)生翹曲,收縮率變化的原因包括:

 

1)塑件內(nèi)部溫度不均勻。

2)塑件凝固時(shí),沿著壁厚方向的壓力差異和冷卻速率差異。

3)塑件尚未完全冷卻就頂出,或是頂出銷(xiāo)變形,倒勾太深,頂出方式不當(dāng),脫模斜度不當(dāng)?shù)纫蛩囟伎赡茉斐伤芗N曲。

4)塑件肉厚變化導(dǎo)致冷卻速率的差異。

5)塑件具有彎曲或不對(duì)稱(chēng)的幾何形狀。

6)塑件材料有、無(wú)添加填充料的差異。

7)流動(dòng)方向和垂直于流動(dòng)方向之分子鏈/纖維配向性差異,造成不同的收縮率。

8)保壓壓力的差異(例如澆口處過(guò)度保壓,遠(yuǎn)離澆口處卻保壓不足)。

 

以上原因中,第2、4項(xiàng)跟壁厚的不均勻有關(guān)系,不均勻壁厚所造成的收縮差異是無(wú)添加強(qiáng)化填充材料之熱塑性塑料塑件發(fā)生翹曲變形的主要原因。更具體地說(shuō),塑膠件剖面壁厚的變化通常造成冷卻速率差異與結(jié)晶度差異,結(jié)果就造成收縮差異與塑件翹曲變形,如下圖所示。塑料件薄的地方先冷卻,厚的地方后冷卻,厚薄差異大時(shí),體積收縮率差異大,殘留應(yīng)力大。當(dāng)殘留應(yīng)力克服了零件強(qiáng)度,輕則產(chǎn)生厚薄印(類(lèi)似縮水),重則就會(huì)產(chǎn)生翹曲變形,甚至開(kāi)裂。

 

塑膠件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)壁厚設(shè)計(jì)原則

 

壁厚設(shè)計(jì)容忍變化量:

 

塑膠件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)壁厚設(shè)計(jì)原則

 

1)容忍變化量=(t1-t2)/t1=25%(無(wú)定形塑料或填充塑料)

2)容忍變化量=(t1-t2)/t1=12.5%(純半結(jié)晶塑料)

 

以上壁厚設(shè)計(jì)容忍變化量的取值只是經(jīng)驗(yàn)值(容忍變化量不超過(guò)此值一般不會(huì)出問(wèn)題),但應(yīng)根據(jù)具體情況確定(不同的材料不同的結(jié)構(gòu)、不同的注塑工藝參數(shù)等),一般情況下,如果空間允許,厚薄壁厚之間應(yīng)設(shè)計(jì)漸變過(guò)渡,避免應(yīng)力集中,過(guò)渡的長(zhǎng)度應(yīng)至少2T(2倍壁厚),過(guò)渡的長(zhǎng)度越大,壁厚設(shè)計(jì)容忍變化量可以取大于以上取值(最好不要超過(guò)50%)。

 

塑膠件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)壁厚設(shè)計(jì)原則

 

應(yīng)用實(shí)例:

 

1)卡扣

 

塑膠件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)壁厚設(shè)計(jì)原則

 

2)止口

 

塑膠件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)壁厚設(shè)計(jì)原則

 

母止口是由于在原來(lái)壁厚T的基礎(chǔ)上切除,同時(shí)一般不會(huì)過(guò)渡設(shè)計(jì),所以母止口的取值(變化量)可按以上壁厚設(shè)計(jì)容忍變化量去取值,最大不要超過(guò)壁厚T的50%,否則容易外觀面容易產(chǎn)生厚薄印。

 

通過(guò)均勻壁厚可以有效解決翹曲變形問(wèn)題,但是并不是每個(gè)零件都能做到均勻壁厚,不均勻壁厚在有些零件(特別是復(fù)雜零件)上很難避免,但是在結(jié)構(gòu)上其實(shí)可以通過(guò)其他方法解決,如以下例子。

 

塑膠件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)壁厚設(shè)計(jì)原則

 

零件原結(jié)構(gòu)(翹曲變形)

 

塑膠件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)壁厚設(shè)計(jì)原則

 

方法1:均勻壁厚

 

塑膠件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)壁厚設(shè)計(jì)原則

 

方法2:設(shè)計(jì)成對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)

 

塑膠件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)壁厚設(shè)計(jì)原則

 

方法3:局部掏膠

 

實(shí)際上大部分注塑缺陷都可以從以下幾個(gè)方面找到原因,解決方案也應(yīng)該首先從以下原因分析解決:

 

塑膠件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)壁厚設(shè)計(jì)原則

 

比如上面提到的縮水或縮孔原因分析:

 

1)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上:塑膠件壁厚不均勻或者壁厚太厚;

 

2)模具設(shè)計(jì)上:流道太細(xì)、冷卻管道布置問(wèn)題(模具上存在局部高溫)等;

 

3)注塑工藝上:保壓時(shí)間不夠、注塑壓力小、注塑速度太慢等;

 

4)材料上:原料太軟; 

 

解決方案:

 

1)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上:壁厚取值要合理,盡可能均勻壁厚,如不行應(yīng)漸變過(guò)渡;

 

2)模具設(shè)計(jì)上:模具的冷卻水路設(shè)計(jì)是否合理或足夠,需修改模具 ;

 

3)注射工藝上:提高注射壓力,并在注射結(jié)束后給模具保壓. 并給予足夠的冷卻時(shí)間 ;

 

4)材料上:更換縮水率更小的材料,如無(wú)法更換可考慮通過(guò)添加填充物(礦物、玻纖等)改善。

 

但是,對(duì)于大部分工程師而言,往往缺陷都是在試模后才發(fā)現(xiàn),因此往往會(huì)把問(wèn)題丟給模具廠處理,因?yàn)榇藭r(shí)的確可以在注塑工藝上通過(guò)變換注塑參數(shù)去嘗試解決,在注塑工藝上去解決相對(duì)來(lái)說(shuō)是最快的,最節(jié)約成本的,但是不一定有效,所以在設(shè)計(jì)之前進(jìn)行詳細(xì)的DFM是非常有必要的,因?yàn)樽⑺苋毕莓a(chǎn)生的原因70%都是在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)階段。

 

4、基于成本原則

 

拋去由解決壁厚問(wèn)題造成的注塑缺陷而增加的成本,過(guò)大的的壁厚會(huì)造成原材料的浪費(fèi),但這還不是最糟糕的,最糟糕的是冷卻時(shí)間會(huì)明顯增加,進(jìn)而延長(zhǎng)整個(gè)注塑成型周期,生產(chǎn)效率降低,零件的成本上升。

 

對(duì)于一款注塑產(chǎn)品來(lái)說(shuō),它的成型周期受到多種因素的影響,例如:填充時(shí)間、保壓時(shí)間、溶膠時(shí)間、開(kāi)合模時(shí)間,但其中影響時(shí)間最長(zhǎng)的也是最重要的便是冷卻時(shí)間。

 

塑膠件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)壁厚設(shè)計(jì)原則

 

圖:某注塑產(chǎn)品成型各項(xiàng)時(shí)間占比

 

注塑件的冷卻時(shí)間,通常是指塑料熔體從充滿(mǎn)注塑模具型腔起到可以開(kāi)模取出制件時(shí)止的這一段時(shí)間??梢蚤_(kāi)模取出制件的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn),常以制件已充分固化,具有一定強(qiáng)度和剛性為準(zhǔn),在開(kāi)模頂出時(shí)不致變形開(kāi)裂。

 

注塑件的冷卻時(shí)間可以通過(guò)模流分析軟件分析出接近的時(shí)間值,以下是常用塑膠不同壁厚的冷卻時(shí)間大概值,僅供參考。

 

塑膠件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)壁厚設(shè)計(jì)原則

 

圖:常用塑膠不同壁厚的冷卻時(shí)間(秒)

 

冷卻時(shí)間不僅跟原料,產(chǎn)品肉厚,射出溫度,模溫等有關(guān),通過(guò)跟冷卻水路的數(shù)量與排布有關(guān),冷卻時(shí)間的計(jì)算目前沒(méi)有準(zhǔn)確的計(jì)算公式,只是可以計(jì)算出一個(gè)粗略的估算值,公式推導(dǎo)過(guò)程比較復(fù)雜,這里就不詳細(xì)介紹,但是對(duì)于同種塑膠材料,可以簡(jiǎn)化成以下公式:

 

冷卻時(shí)間=比例常數(shù)*(壁厚)的平方

 

所以,冷卻時(shí)間與壁厚之間的關(guān)系是一條二次曲線,圖3-19所示為某款塑料零件壁厚與冷卻時(shí)間的關(guān)系。

 

塑膠件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)壁厚設(shè)計(jì)原則

 

由圖3-19可知,此塑膠件壁厚在2mm時(shí),其冷卻時(shí)間為15s左右,當(dāng)壁厚增加到4mm時(shí),冷卻時(shí)間增加到48s左右,即成型周期至少增加了33s,增加了一倍多。

 

假如此塑膠件為1出2,注塑機(jī)的成本為1元/分鐘,那么增加的33秒的注塑成本(估算)=注塑件成本/60*成型周期/模穴數(shù)=1/60*33/2=0.275(元)

 

即,每件成本會(huì)增加0.275元,如果每年產(chǎn)量為100萬(wàn)套,那么每年成本就會(huì)增加27.5萬(wàn),這只是一件增加的成本,試想一下,如果一整套產(chǎn)品有幾件這樣壁厚的塑膠件,增加的成本可想而知了。

 

所以,塑膠件的壁厚對(duì)于塑膠件的成本影響是很大的,但這也是很多工程師容易忽略的地方,重要的是,壁厚一定確定,后期開(kāi)模后就很難改變,因此,在開(kāi)模前,不單單需要做DFM(面向制造的設(shè)計(jì))、DFA(面向裝配de設(shè)計(jì)),同時(shí)也要考慮DFC(面向成本的設(shè)計(jì))。

 

塑膠件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)壁厚設(shè)計(jì)原則

 

以上注塑件壁厚的設(shè)計(jì)原則,從機(jī)械性能,成型性,外觀,成本,四個(gè)方面進(jìn)行了詳細(xì)介紹,如果用一句話(huà)描述壁厚的設(shè)計(jì),注塑件壁厚的取值在滿(mǎn)足機(jī)械性能、加工性能的情況下,盡可能做到最小,且盡量均勻,如不能,應(yīng)均勻過(guò)渡。

 

補(bǔ)充:結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)壁厚的畫(huà)法

 

1、抽殼法:簡(jiǎn)單實(shí)用,但是成功與否取決于曲面的質(zhì)量。

 

塑膠件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)壁厚設(shè)計(jì)原則

 

2、偏面法:步驟比較多,但是可更改性強(qiáng),可應(yīng)對(duì)比較復(fù)雜的外形。

 

塑膠件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)壁厚設(shè)計(jì)原則

塑膠件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)壁厚設(shè)計(jì)原則

 

3、加厚法:一般常用于簡(jiǎn)單外形。

 

塑膠件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)壁厚設(shè)計(jì)原則

 

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