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产品结构设计干货!通用塑胶件设计boss柱、加强筋、止口、圆角设计

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产品结构设计干货!通用塑胶件设计boss柱、加强筋、止口、圆角设计

发布日期:2021-01-31 作者: 点击:

杭州工业设计公司

一.柱位的设计



1.1柱位的功能:通常塑胶件柱位用来支撑PCBA,固定PCBA或胶件本身,固定电子元器件,或连接产品的前后壳,它有一个最大的好处就是高度容易调整。所以,一般情况下,我们要尽量用柱子端面形成的平面作为支撑面。平面用几条筋位形成的平面作为支撑面。



1.2柱子的拔模及高度:柱子高度大于10mm时,通常都用司筒顶出,所以其拔模斜度可以取得很小或0度。可以把内孔取为0度,外表面取为0.25度。柱子高度小于10mm时,模具上可能用镶件,拔模斜度可以把内孔取0.5度,外表面取1度。如希望能调整高度,请在图上标明,要求模具加工时,考虑调整高。一般情况下,M3自攻螺钉柱的高度不要大于30mm,太高了柱子的司筒针容易被胶流冲弯变形



1.3柱子的大小尺寸:由于高度大于10mm的柱位通常是用司筒顶出,柱子的外径和内径就有限制。



常用的司筒的外径系列为:φ4.0、4.5、5、6、6.5、7、8、10、12



常用的司筒针系列为:1.5、2.0、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0



其对应的关系如下表格。


2.jpg


柱位的内径是由司筒针磨小而得到的,由上表可以看出,我们不要设计壁厚小1.0mm

的柱子,也最好不设计外径不是标准值的柱位。



1.4柱子根部的处理:通常容易出现两种情况:缩水或阴影(或夹水纹),为了防止出现缩水,需要把柱子根部减胶,同时把司筒针加长,如已出现阴影(或夹水纹)需要把柱子根部加胶或把司筒针作短。所以对于壁厚为3mm,柱子直径大于等于6mm时(拧M3自攻螺钉)为防缩水,在模具加工时先在柱子根部减胶。到试模时如出现阴影,再加胶。(柱子的根部注意要求,顶针面与火山口面不等高,减少应力)



1.5 预埋螺柱的选择使用:如果需要经常拆装,或需要维修 的地方,需要使用预埋(热 压)螺柱,用普通螺钉来代替自攻螺钉, 热压或预埋螺母后胶柱不得有开裂或溢胶现象。



1.1.1 预埋螺柱与塑胶件连接的开裂问题:



由于预埋螺柱冷却时的尺寸变化与塑胶件的收缩值相差太大,会使预埋螺柱的周围产生很大的内应力,而造成塑胶件开裂,对于高刚性的工程塑料更为严重。基于内应力比较大,PC正常情况下禁用预埋,PC+ABS也不推荐,特别对于预埋螺柱数量多于4时,还有螺柱不等高的,造成螺柱种类太多,容易出错;同时,还有因为放置时间过长,会造成注塑机料筒里材料由于高温时间过长而变质。下面列出M2、M2.5、M3、M4自攻螺丝柱,

3.jpg




二.加强筋位的设计



加强筋的作用是增加塑胶零件的强度,和避免零件变形,如果单用增加壁厚的办法来提高塑胶零件的强度,常常是不合理的,其一是容易出现缩水,其二是提高了注塑成本,加强筋不要设计得过厚,否则容易在其根部出现缩水,也不要太薄,太薄了易出现走胶不齐。推荐的厚度为:模具加工为大水口时,零件加强筋根部厚度小于壁厚的1/2.筋的顶部厚度不要小于1mm. 模具加工为小水口时,零件加强筋根部厚度小于壁厚的2/5,筋的顶部厚度不要小于0.8mm。关于加强筋的拔模斜度:对于通常的加强筋,其两侧的拔模斜度可按以上厚度要求取。对于高度有特别要求的加强筋,可取两侧0.1-0.25度,这时的加强筋就会要做镶件。如果可能的话,在加强筋上增加柱位,可以帮助出模。(如下图)


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柱位上的加强筋:胶柱在结构允许情况下必须设计加强筋。柱位上的加强筋由于是跟柱位一起顶出,可以比普通的加强筋高得多,其高度方向上比柱位端面低1-3mm就可以了。同时,柱位的加强筋尽量对称加工,以保证柱位变形尽量小。其形状如图1,指示的斜度为D=3-5度。



三.装饰缝(美工线)、止口、叉骨、扣位的设计,止口与叉骨的设计



对于工业产品来讲,尤其是固定类灯具产品,但如果是环境条件充许的话(对有些产品,特别是各种灰尘或是粉尘环境下的产品,是不能有装饰缝的),最好能设计装饰缝,设计装饰缝是为了弥补塑胶件变形带来外观的缺陷,为了保证塑胶零件之间的外形相互配合良好,装拆方便,需要在相互配合的地方设计止口与叉骨。止口与叉骨的设计多种多样,建议止口与叉骨的形状推荐如图2、图3所示。特别注意减胶要均匀,渐变,不要突变,否则外观面易形成阴影。


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3.1 止口设计经验


3.1.1 止口形式1)

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从外观考虑,建议件1为前壳,件2为后壳,同时,若模具加工后,前后壳不齐平而需修模时,建议前壳多加些,前壳比后壳大(D1>D2)从外观上胜过后壳比前壳大(D2>D1)。建议设计时前壳D1标正公差,后壳D2标负公差。此种止口特点:外观漂亮,装饰缝大,适合较大型零件,外壳削薄零件外观有阴影,密封性稍差。



3.1.2 止口形式2)



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密封好,装饰缝小,美观,适合小型结构,对大零件易显缝。



3.1.3 止口形式3)


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手感稍差,适合较大型零件,有利于遮盖前后壳尺寸的误差。


图片




3.1.4 止口形式4)



外观漂亮,装饰缝可大可小,密封很好(可加密封条),要求壁厚较大,模具结构复杂。


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3.1.5 前后壳间的扣位设计



在塑胶件的设计中,为了简化装配,少打螺钉,可利用塑胶的弹性设计扣位,扣位的形式很多,这里我们要特别注意的是前后壳间的连接扣位。推荐的扣位形式如下:


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图3所示结构一般做在后壳上,图4所示结构一般做在前壳上。特别主意减胶要均匀,渐变,不要突变。否则会在减胶处出现阴影或缩水。



四.圆角的设计



塑角零件除了使用上要求采用尖角处外,其余所有转角处均应尽可能采用圆角过度,因塑胶



件的尖角处易产生应力集中,在受力或冲击震动时会发生开裂现象。甚至在脱模过程中就发生开裂。一般推荐加工圆角用如下原则:



筋位的顶部两端,R>1mm



塑胶零件的中间开的方孔,四周做圆角,圆角大于零件壁厚的1/4



与塑胶件上方孔相配合的方形零件的四角做圆角



特别受力的柱子根部做圆角,约R0.5



五.常用透明零件的设计



透明材料:常用的透明材料种类很多,我们设计中常用的有透明ABS,PC,PMMA。由于透明材料的流动性不好,所以注塑时易产生外观的问题,像透明按键帽一类的产品顶部易产生夹水纹。透镜一类的产品在水口附近易产生指甲纹,蛇形纹。针对以上问题,设计时请注意:透明按键帽一类的零件:顶部厚度要设计得比四周厚,型腔如果太深的话,要在水口附近局部减胶,让胶先流到零件的顶部,再流到四周。装饰片,透镜一类的零件:设计时请预留出较宽(大于6-8mm),较厚的水口位(大于1-1.5mm),模具加工时尽可能用宽大的扇形水口,流道短而粗。


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