塑料件设计及品质上课讲义.xls

塑料件设计及品质1.1.外外观观设设计计2.2.成成型型不不良良原原因因及及对对策策 RickyRicky ChoiChoiMideaMidea MicrowaveMicrowave andand ElectricalElectrical AppliancesAppliances MFGMFG Co.,Co.,Ltd.Ltd.1/111.1.产产品品设设计计1-1.1-1.产产品品厚厚度度1-1-1.产品厚度设计概要(1)用途方面 -结构,重量,强度,绝缘性,尺寸稳定性(2)加工方面 -成型:filling(填充)或者 flow pattern(流动模式),冷却速度,分模 -组装:强度,精密度(3)GATE 影响 -要设置在厚的部位 -千万不要设置在薄的部位 -因 gate(注入口),会 sink marks(水槽痕迹),voids(空)产生 残留应力(4)厚度 -尽可能做薄 -在指定的厚度上要有最大的厚度,强度的形状.-均匀设计,避免内部应力,变形,拉裂1-1-2.零部件厚度设计注意事项 原则上是均匀设计,但是根据产品的结构,形状,成型的原因.可以适当的调整,也有必要从径济的角度考虑改变厚度 考虑下面几项决定厚度 -结构上的厚度 -模具拔除时强度 -冲击时力是否均匀分散 -insert(嵌入)时裂口防止 -孔等的溶接线 -厚度薄的地方要防止 burning mark(烧焦)-厚的部分要防止缩水 -锋利的要防止流动不畅,导致填充不足现象 *一般树脂厚度范围材料厚度(mm)PolyEthylene0.9 4.0PolyPropylene0.6 3.5Nylon0.5 3.0Acetal(POM)1.5 5.0Styrene,AS1.0 4.0 2/11Acryl(PMMA)1.5 5.0PolyCarbonate1.5 5.0ABS1.5 4.5PBT0.5 5.0(1)非平面时厚度设计(2)厚度不相同时 -假如在一个产品内部存在厚度不均匀情况时,用斜面连接.-厚度不均匀就会造成外观不良.1-1-3.各异形状厚度(1)分模面厚的部位加筋,使厚度均匀.(2)薄的分模面,容易造成材料填充不足,尽量避免.3/11(3)在模具中,固定core(分模面)形状,要避免因缩水而黏结的情况(4)厚度急剧不均匀,造成外观不良(5)箱子或者容器形状的要把底部加厚,侧壁要逐渐减小厚度.(6)分模面用T形连接的部分容易缩水,所以core处增加凸包,为防止缩水,增加缝隙为佳(7)模具结构的原因,A部位避免厚度薄的情况(8)材料流动由厚到薄较好.4/11 厚度急剧变化的不好.(9)曲面部分也尽量均匀.(10)成型品的直角会让模具锋利容易破碎,最好加平面,最好加凸包(11)阴刻文字要比阳刻文字模具加工困难.(12)倾斜的 boss 或者形状模具较复杂,而且模具比较大,parting line(分隔线)用直角(13)厚度分布 5/11(14)对于表面面积大的产品重量节约1-2.1-2.BOSS(BOSS(柱柱子子)1-2-1.Boss定义 Boss是塑料成型时凸包的部分,起加强 hole(孔),组装时嵌入的,或者作为具有一定高度的组装柱1-2-2.Boss设计(1)细长的 boss,为了防止螺钉破损,加强螺钉,防止应力集中,要加rib(筋)来加强 像以下设计 6/11(2)以下是 self-tapping screw(boss拔出斜度尺寸)self-tapping screw 相对于直径3mm H=30mm以下较好.345D7.58.59.0c maxD7.08.08.5d2.253.254.25d maxc0.50.50.5t1.51.51.5t maxHmax30max30max30111破坏Tor 16kg-cm38kg-cm57kg-cm F=d t F:screw 从成型品中拔出需要的截断力d:screw外径t:screw 插入的深度:树脂的截断强渡(3)强度好缩水小的boss设计D-D/H=0.035 0.070 d-d/H=0.0177 0.035t=t(0.60.8)7/11H 2D H 2D1-2-3.BOSS一般事项(1)用于成型品凸包部位 Hole加强 组装时嵌入的,或者作为具有一定高度的组装柱 Boss高度2x直径(2)细长的 boss -加 rib(筋)来加强 -加 rib(筋)防止填充不足 -rib加厚的话,对于vent(出水口)有利(3)Sink mark(凹槽痕迹)-boss 相反侧 易产生sink mark的地方,建议增加花纹.(4)分模时,core pin(分截面销)因收缩力造成变形,设计 boss为佳.(5)要设计增加 Boss强度的rib(筋),在凸包处增加 R.(6)Mounting boss(7)Boss 高度为30mm 以上时,有强度要求的boss斜度设计.0.5(d-d)/H=1/50 1/300.5(D-D)/H=1/100 1/50 8/111-2-4.不同材质的 boss 设计(1)Polypropylene(聚丙烯)T2.53.03.5D7.07.08.0D6.06.57.0TT/2 or 1.01.5d2.6d2.3H 30mm斜度=0.5(D-D)/H=1/301/20(2)ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)(3)Polyacetal(聚乙醛)B.D 2H.DT tT=0.8T0.3 R1 0.7mmR2=1/2 H.DH.D screw 有效径Tapping 长度 2.5 x screw 最大径 9/11(4)Polycarbonate(PC)(聚碳酸酯)-Boss size一般 type(类型)B.D 2H.DT tT=0.8T0.3 R1 0.7mmR2=1/2 H.DH.D screw 有效径Tapping 长度 (1.251.7)x screw 最大径 -Boss 高度为内径的 35倍,特殊情况是内径的 510倍t=0.6T :3.2mm 以下t=0.4T :3.2mm 以上1-3.1-3.HOLEHOLE (孔孔)1-3-1.hole 功能 成型品中形成的 hole,作为其他成型品的安装,装饰效果,通风功能.1-3-2.hole分类 -没有贯通的 hole(blind)-贯通的hole(through)-有台阶的 hole(step)-有倾斜和台阶的 hole(recessed step)-两孔交叉的 hole(intersecting)10/111-3-3.Hole设计(1)对于侧面的孔,有设计 slide core(滑块)的情况,在产品结构允许的范围内,最好不要采用slide core结构.(2)hole与 hole的中心距离为直径的2倍以上.(3)hole 周围的厚度要厚.(4)hole与产品端的距离要3倍以上.(5)与成型材料流动方向垂直，没有贯通的孔1.5的情况,有变形可能 所以高度(L)不要超过孔直径.11/11(6)pin在产品中间配合时,上下孔容易偏心,要把其中一个加大 D=d+0.5 以上(7)好几个 hole成型时,要考虑Weld line(熔接线)(熔接线)及内部应力,根据材质与成型条件,孔的位置与间隔如下表.孔直径(D)端到孔的距离(L)俩孔的距离(H)1.52.53.52.53.05.03.04.06.55.05.58.56.56.511.08.08.014.010.010.018.012.512.522.0(8)孔的深度不考虑剩余部分的厚度的话,容易变形,太薄的话,材料填充不足.(9)碟子形状的螺钉孔,一般上端要留有0.40.5mm 台阶.12/11(10)侧壁的孔尽可能以上下方式进行(11)往大core垂直贯通 slide core(滑块)的话,会成为模具的故障原因,建议往2个方向横穿core1-4.1-4.RIBRIB (筋筋)1-4-1.rib定义 rib是成型品中长而且凸起的部分,对于成型品的装饰,加强,防止变形 及用薄的厚度来增加强度,可以让成型品更精良化.1-4-2.rib功能 rib在成型品中长而凸起的部分,不但对于水流动有好处,对runner(主流道)功能 及冷却时防止歪斜1-4-3.rib设计T 3 mm,t=0.6TT 3 mm,t=0.4T 13/11(1)为消除缩水,设计多个rib,具有一定形状防止缩水.(2)相对于宽的 rib,设计2个窄的rib,或者强度没问题时设计1个rib (3)多用于加强的纵向 rib拔模斜度,一般根据侧壁厚度决定A,B尺寸.这种情况经常使用以下的拔模斜度 *有多少缩水也没关系的情况,使用(0.81.0).端,B=1.01.8(4)在底部形成的 rib,与纵向 rib作为相同的用途,所以采用与纵向rib相同的设计方法.0.5(A-B)/H=1/150 1/100 A=0.4 x T(5)要设置不影响外阔形状的 rib时,为了防止 rib内收缩造成的变形,按以下方法设计.14/11(6)表面要 hot stamping(热压印)时,成型品表面容易收缩,所以不加rib.(7)一般 rib 设计A=厚度B=0.8 x AC=3 x B D=2 x BE=1/2 21-5.1-5.箱箱型型成成型型品品1-5-1.成型品 design(设计)方法(1)把角的 R加大.15/11(2)Parting line(分行面)设置 flange(翻边).假如要成型440 x 330 x 145 mm(W x D x H)方型时,没有 flange则收缩20mm 把 flange按以下方法设计几乎不会发生收缩现象.(3)侧面作个台阶.1-5-2.模具加厚方法 此方法非常有效,到目前为止成功率高,只是模具费用高.要提前预测到内部会变形,采用外侧加宽的方法.加宽的程度要与成型品的大小,flange大小,底面与侧面角度,树脂的种类,rib 有无rib而不同,按照经验根据不同模具设计.16/11 例)普通箱型时 以下箱型 157 x 117 x 35mm,t=2.7mm时,在长面中央上部 加2.2mm,短面中央上部加2mm.例)有 hinge(铰链)的成型 在没有 hinge的 3个面加宽 2mm,盖子则在有 hinge的两侧面,各加宽 1.3mm hinge反侧高度较小,所以不加宽.例)没有一面侧壁的成型品 没有一面侧壁的箱子时,在空面的相反侧面中央上部加宽2.8mm 其他2面在截断的边端上部加宽 2.5mm.17/111-6.1-6.镀镀金金的的 plastic(plastic(塑塑料料)产产品品设设计计基基准准1-6-1.原理 plastic不通电,与电处理的金属不同,但是与铜(Cu),镍(Ni),铬(Cr)镀金与金属几乎相同.(1)脱脂 (2)表面组化(etching)(3)赋有感应性(sensitive)(4)活性化(activating)(5)化学镀金(6)电镀(1030)(7)电镍镀金(1030)电(8)电铬镀金(0.25)1-6-2.镀金熔着度 镀金特性几乎与金属镀金相同,但是金属与 plastic热膨胀系数不同,冷却时附着力小,易膨胀1-6-3.镀金强度 一般根据产品用途,形状协商后决定测试方法.测试法(例)(1)冷热 cycle(周期):70 1Hr,-20 1Hr为 1cycle,3cycle 后外观没有异常(膨胀)(2)镀金厚度:20以上(3)盐雾:35 5%Nacl喷雾8小时,放置 16小时,作为 1cycle.2cycle后外观没有异常.(4)耐潮湿:95100%RH,40 200 Hr可以承受.1-6-4.镀金可能的材质 ABS最实用,并且有镀金 grade(等级).之外 Acryl,AS,PP,PS等 按照原理上是可以用于 plastic 镀金,但是工业方面问题较多,一般都使用ABS1-6-5.设计时的注意事项 (1)模具要设计为易分开的.使用分型剂则镀金困难(2)厚度要设计均匀,防止表面收缩 往缩水的表面镀金,则很明显,影响外观.(3)不要形成Weld line(熔接线)(4)尽量设计电极形状(5)直角明显的尽量避免 镀金均匀附着困难(6)Parting line(分型面),core(分截面)的分割线镀金时不要呈现.(7)尽量不要使用Insert(嵌入).镀金液被污染,cost则会变高.(8)角度比较锐利,则镀金时附着不均匀,尽量避免(0.3R 以上)(9)平平的饿光泽面尽量不做,建议使用皮革纹一样的花纹处理.光泽面容易出现多种问题,而且容易刮花,很显眼 18/11(10)其他 -在角度上尽量有 R.-不必要的凹槽或者窄孔尽量避免.深的 V型孔或窄孔镀金困难,价格也高 -把锐利的角或部位作圆滑,有利于镀金附着.-深而窄的孔或者凹处,做一个(镀金液流动的孔)孔,角度圆滑.-Rib(筋)要给 1以上的 taper(斜度),加 R角.-Boss(柱)或者装饰文字尽量做底.19/112.2.成成型型不不良良的的原原因因及及对对策策2-1.2-1.一一般般成成型型不不良良需需要要考考虑虑的的2-1-1.成型不良的主要原因(1)成型机械机能的过高评价(2)成型条件不恰当(3)产品设计上的缺点(4)模具缺点(5)原料树脂的缺点(6)注塑成型限度以上的要求2-1-2.成型不良特性要素图 材料干燥期恒温能力型体力 注塑品干燥能力模具恒温器模具注塑容量 注塑压力计量装置 可型化能力结晶化度劳务管理水压气压劳务管理 人事 注塑压力热安全性 材料保管水量材料保管倍压内冲击性仓库整备维修.点检 维修.点检 冷却时间(冷却温度)耐热性2-2.成型不良现象和对策 2-2-1.Short shot(填充不足)(1)填充不足发生原因原因 a.因树脂流动性不足的情况成型条件调节器注塑成型期作业环境成型材料 20/11b.因成型机械能力不足的情况 c.流动阻抗大的情况d.cavity内产生 gas(气),造成填充不足e.因树脂改良偏差造成填充不足(2)Short shot(填充不足)发生愿意及对策 原因对策原料*流动性 不足*使用分子量(熔融程度)底的 pellet形状不合适 pellet接近于球状,而且小 pellet固体流动性不足 表面使用润滑济 再生品混合 混合比率变小成型机械 注塑容量的balance(平衡)不合适 注塑容量 balance(平衡)4080%范围*最大注塑压力不足*变更为注塑压力大的机器 screw形状不合适 检讨防止nozzle(管口)逆流的 valve(伐门)screw,cylinder(柱面)磨耗 更新screw,cylinder(柱面)hopper形状不合适 hopper角度与hole改大 nozzle形状不合适 hole变大,变短长品形状*厚度过薄*厚度加厚*流动距离太远*用多点 gate,把流动距离变短*厚度不均匀*厚度均匀 corner R不足 在corner加R角模具*cavity配置不合适*cavity数,配置 再检讨配置再检讨 sprue(主流道)形状不合适 sprue(主流道)径改大*runner(主流道)形状不合适*runner(主流道)改大,考虑 balance*gate 形状不合适*gate改大,考虑balance,位置再检讨 模具材质,结构 不合适 core强性,设置vent成型条件*cylinder(柱面)温度设定不合适*cylinder(柱面)温度变高,温度分布再检讨*注塑压力设定 不合适*注塑压力,把2次压力加高*注塑速度设定 不合适*注塑速度再检讨*模具温度设定不合适*模具温度家高 screw 回转数设定不合适 screw 回转数变小 screw 倍压设定不合适 screw 倍压变大*填充量设定 不合适 填充stroke(距离)变大 成型cycle设定不合适 注塑时间,冷却时间加长注)原因中标*表示主要事项 21/112-2-2.尺寸差异(1)发生尺寸差异愿意a.因成型收缩的情况 成型收缩偏差=成型收缩10%b.因填充济受影响的情况 填充济 流动方向缩水率小，直角方向大 因着色济色的偏差,造成尺寸变化c.因计量性的情况d.因后加工处理的情况(2)尺寸差异产生 原因及对策原因对策原料*成型收缩率大*变更为成型收缩率小的树脂 pellet计量性 不足 pellet形状恰当化,表面使用润滑济*填充济影响*填充济再检讨 再生品混合 混合率变小成型机械 注塑容量 balance 不合适 注塑容量 balance4080%范围*最大注塑压力不足*变更为注塑压力大的机器*screw形状不合适*screw 形状再检讨 screw,cylinder(柱面)磨耗 更新screw,cylinder(柱面)hopper形状不合适 hopper 角度与hole改大产品形状*厚度过薄*厚度加厚*流动距离太远*用多点 gate,把流动距离变短*厚度不均匀*厚度均匀 corner R不足 在corner加R角模具*cavity配置 不合适*cavity数,配置 再检讨 sprue形状不合适 sprue(主流道)径改大*runner(主流道)形状不合适*runner(主流道)变大,balance 再检讨*gate形状不合适*gate变大,balance 再检讨成型条件*cylinder(柱面)温度设定不合适*cylinder(柱面)温度,温度分布调整*注塑压力设定 不合适*调整为适合的 注塑速度设定 不合适 调整为适合的*模具温度设定 不合适*调整为适合的 screw 回转数设定不合适 调整为适合的 screw 倍压设定不合适 调整为适合的*填充量设定 不合适*调整为适合的 22/11 成型cycle设定 不合适 调整为适合的2-2-3.收缩(1)收缩产生原因 a.因压缩不足的情况 相比成型品厚度,容积,sprue,runner(主流道),gate 过小 特别是因 gate过小.b.因计量工程不恰当的情况 gate部位收缩及产品表面收缩c.因冷却不均匀的情况 产品厚度不均匀的部分d.因收缩率大的情况(2)收缩发生原因及对策原因对策原料*成型收缩率大*变更为成型收缩率小的树脂 pellet计量性 不足 pellet形状恰当化,表面使用润滑济*填充济影响*填充济再检讨 再生品混合 混合率变小成型机械 注塑容量balance 不合适 注塑容量 balance4080%范围*最大注塑压力不足*变更为注塑压力大的机器*screw形状不合适*screw 形状再检讨 screw,cylinder(柱面)磨耗 更新screw,cylinder(柱面)hopper形状不合适 hopper 角度与hole改大产品形状*厚度过薄*厚度加厚*流动距离太远*用多点 gate,把流动距离变短*厚度不均匀*厚度均匀*rib,boss形状不合适*rib,boss厚度改薄 corner R不足*在corner加R角模具*cavity配置 不合适*cavity,配置 再检讨 sprue形状不合适 sprue(主流道)径改大*runner(主流道)形状不合适*runner(主流道)变大,balance 再检讨*gate形状不合适*gate变大,balance 再检讨成型条件*cylinder(柱面)温度设定不合适*cylinder(柱面)温度改底,温度分布恰当*注塑压力设定 不合适*注塑压力,把2次压力加高*注塑速度设定 不合适*注塑速度变慢 23/11*模具温度设定 不合适*模具温度改底 screw 回转数设定不合适 调整为适合的 screw 倍压设定不合适 调整为适合的*填充量设定 不合适*调整为适合的 成型cycle设定 不合适 调整为适合的2-2-4.弯曲(1)弯曲产生原因 a.因冷却不均匀的情况 因ejector pin(顶销)力,使成型品弯曲 从模具里取出时弯曲b.因ejector pin的情况 使用分型济c.因成型变形的情况 成型缩水率的方向差,厚度变化d.glass纤维树脂情况(2)变形发生原因及对策原因对策原料*成型缩水率大*变更为成型缩水率小的树脂*成型缩水率有方向性*变更为成型缩水率方向性小的树脂*填充济影响*填充济再检讨 计量性 不足 pellet形状恰当化,表面使用润滑济 再生品混合 混合率变小成型机械 注塑容量balance 不合适 注塑容量balance4080%范围*screw形状不合适*screw 形状再检讨 screw,cylinder(柱面)磨耗 更新screw,cylinder(柱面)hopper形状不合适 hopper 角度与hole改大产品形状*四角型成型品*rib加强,corner加R*平板型成型品*rib加强,corner加R*厚度过薄*厚度加厚*厚度不均匀*厚度均匀 corne R不足 corner加 R成型条件*cylinder(柱面)温度设定不合适*cylinder(柱面)温度改底,温度分布恰当*注塑压力设定 不合适*调整为适合的*注塑速度设定 不合适*调整为适合的成型条件 24/11*模具温度设定 不合适*调整为适合的*填充量设定 不合适*调整为适合的*成型cycle设定 不合适*调整为适合的2-2-5.气泡(1)气泡产生原因 a.压缩不足情况b.冷却不均匀情况c.因挥发粉的情况(2)气泡产生原因及对策原因对策原料 熔融黏度过高 变更为熔融黏度小的*填充济影响*填充济再检讨 计量性 不足 pellet形状恰当化,表面使用润滑济 再生品混合 混合率变小成型机械 注塑容量balance 不合适 注塑容量 balance4080%范围 screw形状不合适 screw 形状再检讨 screw,cylinder(柱面)磨耗 更新screw,cylinder(柱面)hopper形状不合适 hopper角度与hole改大产品形状*厚度过厚*厚度改薄*厚度不均匀*厚度均匀 corne R不足 corner加 R模具*cavity配置 不合适*cavity,配置 再检讨 sprue形状不合适 sprue(主流道)径改大*runner(主流道)形状不合适*runner(主流道)变大,balance 再检讨 gate形状不合适 gate变大,balance 再检讨成型条件*预备干燥不足*预备干燥充分*cylinder(柱面)温度设定不合适*cylinder(柱面)温度改底*注塑压力设定 不合适*压力改大*注塑速度设定 不合适*速度改慢*模具温度设定 不合适*温度加高 screw 回转数设定不合适 调整为适合的 screw 倍压设定不合适 调整为适合的*填充量设定 不合适*调整为适合的 成型cycle设定 不合适 调整为适合的成型条件 25/112-2-6.Weld line(熔接线)(1)Weld line(熔接线)发生原因 a.weld mark 位置不良b.有水纹的情况c.因空气,挥发粉的情况d.因分型济的情况e.因着色济性质的原因(2)Weld line(熔接线)产生原因及对策原因对策原料 分子量高 使用分子量小的*填充济影响*填充济再检讨 计量性 不足 pellet形状恰当化,表面使用润滑济 再生品混合 混合率变小成型机械 注塑容量balance 不合适 注塑容量 balance4080%范围 注塑压力不足 变更为注塑压力大的成型机械 screw形状不合适 screw 形状再检讨 screw,cylinder(柱面)磨耗 更新screw,cylinder(柱面)产品形状*有hole*取消hole*厚度不均匀*厚度均匀*厚度过薄*厚度加厚 流动距离太远 流动距离改近模具 cavity配置 不合适*cavity数,配置 再检讨 sprue形状不合适 sprue(主流道)径改大 runner(主流道)形状不合适 runner(主流道)变大*gate形状不合适*gate变大成型条件*预备干燥不足*预备干燥充分*cylinder(柱面)温度设定不合适*cylinder(柱面)温度改高*注塑压力设定 不合适*压力改大*注塑速度设定 不合适*速度改慢*模具温度设定 不合适*温度加高 screw 回转数设定不合适 调整为适合的 screw 倍压设定不合适 调整为适合的*填充量设定 不合适*调整为适合的 成型cycle设定 不合适 调整为适合的 26/112-2-7.Flow mark(水纹)(1)Flow mark(水纹)发生原因 a.gate部位固化b.气纹现象c.jetting(注射)注塑速度改慢,gate变大,让树脂沿着cavity壁流动,把gate位置 及sprue,runner(主流道)的 cold slugwell改大则有效果(2)Flow mark(水纹)产生原因及对策原因对策原料 熔融黏度过高 变更为熔融黏度小的*填充济影响*填充济再检讨成型机械*没有pro-control装置*更改为有pro-control的成型机械产品形状*成型品厚度 过小(过大)*成型品 厚度加厚(薄)*厚度不均匀*厚度均匀 流动距离太远 流动距离改近模具 cavity配置 不合适*cavity数,配置 再检讨 sprue形状不合适 sprue(主流道)径改大 runner(主流道)形状不合适 runner(主流道)变大*gate形状不合适*gate变大*没有cold slugwell*设置slugwell成型条件*cylinder(柱面)温度设定不合适*cylinder(柱面)温度改高 注塑压力设定 不合适 调整为适合的*注塑速度设定 不合适*速度改慢*模具温度设定 不合适*温度加高 成型cycle设定不合适 调整为适合的 27/11 28/11 29/11 30/11 31/11 32/11 33/11 34/11 35/11 36/11 37/11 38/11 39/11 40/11 41/11 42/11 43/11 44/11 45/11 46/11 型体力 成型品形状模具温度 模具材质 冷却结构 流动性耐气候性韧长强度伸展率弯曲强度强韧性耐STRESS CRACK(应力)模具成型品物性成型材料 47/11