产品结构设计资料-塑料材质(doc11)(1).doc

2022年-2023年建筑工程管理行业文档 齐鲁斌创作产品结构设计资料-塑料材质热硬化性塑料-在原料状态下是没有什么用，在某一温度下加热，经硬化作用，聚合作用或硫化作用后，热硬化塑料就会保持稳定而不能回到原料状态。    硫化作用后，热硬化塑料是所有塑料中最坚硬的。    热塑性塑料-象金属一样形成熔融凝固的循环。常用有聚乙烯（PE）、聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVDC）。    ABS: 成分聚合物    1.丙烯晴-耐油，耐热，耐化学和耐候性。    2.苯乙烯-光泽，硬固，优良电气特性和流动性。    3.丁二烯-韧性。    螺杆对原料有输送，压缩，熔融及计量等四种功能。螺杆在旋转时使之慢慢后退的阻力为背压。背压太低，产品易产生内部气泡，表面银线，背压太高，原料会过热，料斗下料处会结块，螺杆不能后退，成型周期延长及喷嘴溢料等。压力的变动在一两模内就可知道结果，而温度的变动则需约10分钟的结果才算稳定。    2-1电镀    塑料电镀时，须先进行无电解电镀，塑料表面形成薄金属皮膜，形成导电物质后再进行电解电镀。    印刷    1.网版印刷：适用于一般平面印刷    2.移印：适用不规则，曲面的印刷文字    3.曲面印刷：被印物体旋转而将文字与油墨印上    常用工程塑料    NORYL-PPO和HIPS合成，在240300成型加工，须用7090高模温。    ABS-在170220下成型加工，模温4060即可。    2-2 ABS系列成品设计及模具加工    最佳的补强厚度 t=70%成品工称肉厚（T），角隅圆角的外圆R=3/2*T， 内圆R=T/2，T是成品工称肉厚。喷嘴信道最小口径为6.35mm，长度宜尽量短，可变电阻器控制精度稍嫌不足，所以在喷嘴外壁应装设电偶作温度控制。流道形状以圆形最佳，流动长度与流道口径关系。    流动长度(mm)            流道直径（mm）      250                9.5     75250         7.9      75                6.0对防火级ABS材料应使用直溢口为最佳设计(流道直径最小7mm)，边溢口及潜伏式溢口，建议其长度为0.762mm。    透气得设置是绝对必须的，每隔2550mm开设一条透气沟，深度宜为0.050.064mm，以获得良好得透气效果及防止产生毛头。    冷却管口径应为11.114.3mm，每隔三个冷却管口径设一冷却管，距离模腔表面必须有1.5个冷却管口径尺寸。一般模仁材料以采用P20或H13材质居多。    防火级材料尽量不要使用热浇道系统，因为内加热式的热浇道在电热管及树脂间会产生很大的剪切热，加热树脂温度过高将会造成严重的模垢，若要用就只能用外加热式，热嘴温度和树脂温度相近即可（约200）。在任何时候热浇道须使用内部加热器或热探针。    为减少模垢的产生，螺杆压缩比宜取2:12.5:1，而L/D是20:1（理想值是24:1），可使用没有计量段的螺杆，使加热棒与熔融树脂温度差在5.5附近。螺杆速度宜在4055RPM。    模具保护剂可以中和防火级塑料及PVC树脂在成型过程所释放出的腐蚀气体，防止模垢的积成及腐蚀模具，有优良的脱模性，无须使用其它的脱模剂。模垢去除剂主要用来清洗模垢，在有栅格的区域切勿过度喷洒以方破坏树脂导致无法脱模。    射出时理想的状况是成品重量约为射出单元一次为总排料量的80，最少比例也应在50以上。熔融树脂温度在221232时可得最佳物性，但不可超过243, 以避免分解。停机的排换料时须用模垢去除剂防止模具表面被腐蚀，然后在模具上喷一层良好的中性喷剂。产品结构设计资料-禁用之塑料材质1.产品和制程上应该避免使用的东西    石棉、多氯联苯、多溴联苯、多氯二苯、氯乙烯单体、苯    2.制程及产品上需要管制的材质    铍及其化合物-含小于2%的铍的合金是可以被接受的。    镉及其化合物-当防生锈的扣件如果镀锌或其它加工都不适合的话，镀镉是可以被接受的。取代品是镀锌，无电解镍，镀锡或用不锈钢产品。    铅及其化合物-铅使用在焊接剂的场合是可以接受的。假如镀锡在PCB或者表面黏着镀锡则需要格外的管制。为了减少铅蒸气的产生，焊锡设备应处以不超过800温度为极限。    镍及其化合物-在非持续接触的情况下使用应属可接受。 所有镀镍的应用应尽量避免使用在经常接触的零件表面，镀铬是常用取代镀镍的例如在按键或其它经常接触的零件。     水银及其化合物-如果使用在水银开关，水银电池及水银接点是可以接受的，但应尽量避免。可以用结构或电子开关，非水银电池也很普遍。    铬及其化合物-铬分解产生的酸有剧毒，主要的危险是制造过程中暴露在铬化合物的环境中，如果零件在做铬酸盐表面处理时，有环境，卫生，安全单位严格管制，则应可接受。    锡的有机化合物-纯锡，含锡的焊剂以及锡合金是可以被使用的，在制程中是不可以含有有机锡产生。     硒及其化合物-硒如果使用在复制的仪器（如激光打印机）的磁鼓作为镀层之用是可以接受的。所有使用过含有硒的仪器和设备，须由有执照的回收公司回收。    金它及其化合物-都含有剧毒。    砷及其化合物-可使用在半导体的制造。    四甲基氯化物-在产品上必须标注此溶剂对人体的健康有潜在的危险，替代品是氟氯碳化物溶剂。    氯化物溶剂-大部分氯化物溶剂都有强烈的毒性，氯化物溶剂应该尽量避免使用，除非是在制造或整修时之清洗或去脂的时候，而且找不到其它合适的替代品，替代品为水溶性的清洁剂或专用的溶剂。    甲醛-甲醛必须与盐酸溶液隔离，否则这两种化合物的气体会形成二氯甲基醚（致癌物质）。当甲醛含有泡沫是表示尚未有反映是可以接受的，当树脂含有甲醛时要避免过高的温度和保持适当的通风。    乙二醇醚和醋酸盐-导致畸形，如用做抗光剂需有环境，卫生，安全单位严格管制。    四氟化碳-破坏臭氧层的主要原因，但四氟化碳聚脂是不受管制而且是可接受的材质。3-1信息产品绿色环保    塑料外壳    外壳应该含有极少量的小零件， 小零件应该使用同样的塑料材质几颜色塑料材质必须不可以含PVC或PVCD成份， 在零件尚必须打上该材质的编号和记号。    如塑料材质因为要更稳定或配色或防火而需使用添加物， 则禁止    1.含有镉， 铬, 汞， 砷，铍，锑以有机的组成， 每个小零件最多只能含有50mg/kg的PBB或PBBO。    2.含有铅，氯， 溴化物的组成。    金属外壳结构    以使用SPCC及SECC为主要，铝合金则尽量减少使用，如果非使用铝为金属配件者，须与金属外壳容易拆卸为原则。    金属制外壳在制程上不可含有镉， 铅， 铬，汞    金属及塑料的组合件    如果可能的话， 塑料件及金属件应该分开组装， 金属件及铜合金应该避免黏合使用。    电子组件    1.PVC材质只使用在Cable的产品上面    2.非含有PCBV的电容器    3.不含水银的开关    4.零件间如果是非黏着性密接， 废弃时候须拆卸及分类    5.不含铍成份的零件    包装    只有纸张、玻璃纸、纸板、聚乙烯和聚丙是被允许的。塑料和纸板的组合是不好的一种包装方式。 包装材质应该打上能够回收的标志，黏贴胶布应该只能含有聚合丙烯及黏贴层。该种胶布尽量少用因为无法回收。    印刷材料    为传递信息或促销用的印刷标签应该印刷在能回收使用的纸上，以及用氯漂白的纸上。纸的加工方式必须载明在纸上，含有塑料成份的纸或纸板应拒绝使用。产品结构设计资料-金属材料SPCC 一般用钢板，表面需电镀或涂装处理    SECC 镀锌钢板，表面已做烙酸盐处理及防指纹处理    SUS 301 弹性不锈钢    SUS304 不锈钢    镀锌钢板表面的化学组成-基材（钢铁）， 镀锌层或镀镍锌合金层， 烙酸盐层和有机化学薄膜层。    有机化学薄膜层能表面抗指纹和白锈， 抗腐蚀及有较佳的烤漆性。SECC的镀锌方法    热浸镀锌法：    连续镀锌法，成卷的钢板连续浸在溶解有锌的镀槽中；    板片镀锌法，剪切好的钢板浸在镀槽中， 镀好后会有锌花。    电镀法: 电化学电镀， 镀槽中有硫酸锌溶液， 以锌为阳极，原材质钢板为阴极。1-1产品种类介绍    1.品名介绍    材料规格            后处理           镀层厚度S    A B C          D        ES for SteelA:     EG （Electro Galvanized Steel）电气镀锌钢板-电镀锌  一般通称 JIS镀纯锌         EG             SECC  （1）铅和镍合金     合金EG         SECC  （2）    GI  (Galvanized Steel) 溶融镀锌钢板-热浸镀锌非合金化         GI， LG             SGCC  （3）铅和镍合金     GA， ALLOY         SGCC   （4）裸露处耐蚀性  2>3>4>1熔接性    2>4>1>3涂漆性    4>2>1>3加工性    1>2>3>4B:所使用的底材    C  (Cold rolled) : 冷轧    H  (Hot rolled):   热轧C：底材的种类 C：一般用 D：抽模用 E：深抽用 H：一般硬质用D：后处理 M：无处理 C：普通烙酸处理-耐蚀性良好， 颜色白色化 D：厚烙酸处理-耐蚀性更好， 颜色黄色化 P：磷酸处理-涂装性良好 U：有机耐指纹树脂处理(普通烙酸处理)- -耐蚀性良好， 颜色白色化， 耐指纹性很好 A：有机耐指纹树脂处理(厚烙酸处理)-颜色黄色化， 耐蚀性更好 FX：无机耐指纹树脂处理-导电性 FS：润滑性树脂处理-免用冲床油E：镀层厚1-2物理特性    膜厚-含镀锌层，烙酸盐层及有机化学薄膜层， 最小之膜厚需0.00356mm以上。 测试方法有磁性测试(ASTM B499)，电量分析(ASTM B504)，显微镜观察（ASTM B487）。    表面抗电阻-一般应该小于0.1欧姆/平方公分。1-3    盐雾试验-试片尺寸100mmX150mmX1.2mm，试片需冲整捆或整叠铁材中取下，必须在镀烙酸盐后24小时， 但不可超过72小时才可以用于测试， 使用5%的盐水， 用含盐的水汽充满箱子， 试片垂直倒挂在箱子中48小时。    测试后试片的镀锌层不可全部流失， 也不能看到底材或底材生锈， 但是离切断层面6mm范围有生锈情况可以忽略。1-4 镀锌钢板的一般问题点    1.白锈-因结露或被水沾湿致迅速发生氢氧化锌为主要成分的白色粉末状的锈。 (会导致产品质量劣化)    2.红锈-因结露或被水沾湿致迅速发生氢氧化铁为主要成分的红茶色粉末状的锈。    3.烙酸不均匀-黄茶色的小岛形状或线形状的花纹，但耐蚀性没有问题。    4.替代腐蚀保护-在锌面割伤而，露出钢板基体表面的情况下，我们也不必担心镀锌钢板切边生锈问题。1-5 镀锌钢板之烤漆处理    1.前处理    由于锌是一种高活性金属， 在烤漆前需要适当的化学转化处理如磷酸盐处理。 磷酸盐处理剂有两种，一种是处理铁的， 一种是处理锌的。    2.脱脂    采用弱碱， 有机溶剂及中性乳液或洗涤剂， 避免用酸或强碱脱脂剂。可用水膜试验（Water lreakage test）来确认，观察试验后的水是否受到污染，以及试品表面的水膜是否均匀。    3.烤漆    电镀锌钢片对漆的选择性比冷轧钢片为严。使用水性底漆（Water promer）可以确保有较强的油漆附着性。结构设计基础资料一、塑胶件    塑胶件设计时尽可能做到一次成功，对某些难以保证的地方，考虑到修模时给模具加料难、去料易，可预先给塑料件保留一定的间隙。    常用塑料介绍    常用的塑料主要有ABS、AS、PC、PMMA、PS、HIPS、PP、POM等，其中常用的透明塑料有PC、PMMA、PS、AS。高档电子产品的外壳通常采用ABS+PC；显示屏采用PC，如采用PMMA则需进行表面硬化处理。日常生活中使用的中底挡电子产品大多使用HIPS和ABS做外壳，HIPS因其有较好的抗老化性能，逐步有取代ABS的趋势。    常见表面处理介绍表面处理有电镀、喷涂、丝印、移印。ABS、HIPS、PC料都有较好的表面处理效果。而PP料的表面处理性能较差，通常要做预处理工艺。近几年发展起来的模内转印技术（IMD）、注塑成型表面装饰技术（IML）、魔术镜（HALF MIRROR）制造技术。IMD与IML的区别及优势:1.IMD膜片的基材多数为剥离性强的PET,而IML的膜片多数为PC.2.IMD注塑时只是膜片上的油墨跟树脂接合,而IML是整个膜片履在树脂上3.IMD是通过送膜机器自动输送定位,IML是通过人工操作手工挂    1.1 外形设计    对于塑胶件，如外形设计错误，很可能造成模具报废，所以要特别小心。外形设计要求产品外观美观、流畅，曲面过渡圆滑、自然，符合人体工程。    现实生活中使用的大多数电子产品，外壳主要都是由上、下壳组成，理论上上下壳的外形可以重合，但实际上由于模具的制造精度、注塑参数等因素影响，造成上、下外形尺寸大小不一致，即面刮（面壳大于底壳）或底刮（底壳大于面壳）。可接受面刮<0.15mm,可接受底刮<0.1mm。所以在无法保证零段差时，尽量使产品：面壳>底壳。    一般来说，上壳因有较多的按键孔，成型缩水较大，所以缩水率选择较大，一般选0.5%。    底壳成型缩水较小，所以缩水率选择较小，一般选0.4%。即面壳缩水率一般比底壳大0.1%    1.2 装配设计    指有装配关系的零部件之间的装配尺寸设计。主要注意间隙配合和公差的控制。    1.2.1 止口    指的是上壳与下壳之间的嵌合。设计的名义尺寸应留0.050.1mm的间隙，嵌合面应有1.52°的斜度。端部设倒角或圆角以利装入。    上壳与下壳圆角的止口配合。应使配合内角的R角偏大，以增大圆角之间的间隙，预防圆角处的干涉。1.2.2 扣位    主要是指上壳与下壳的扣位配合。在考虑扣位数量位置时，应从产品的总体外形尺寸考虑，要求数量平均，位置均衡，设在转角处的扣位应尽量靠近转角，确保转角处能更好的嵌合，从设计上预防转角处容易出现的离缝问题。    扣位设计应考虑预留间隙。    设计扣位时应考滤侧抽心有无足够的行程。    1.2.3 螺丝柱    一般采用自攻螺丝，直径为23mm。    以上表中所提供的是HIPS和ABS料常用螺丝孔尺寸,对于不同的材料,螺丝孔尺寸有所不同,一般来说,比较软、韧性较好的材料d值小，较脆的材料所选d值要大一点。    1.3 结构设计    在基本厚度的设计上，不宜过薄，否则外客强度不足，容易导致变、断裂等问题的出现，过厚则浪费材料，影响注塑生产。一般外壳壁厚控制在12mm。外壳整体厚度应平均过度，不得存在厚度差异变化大的结构，否则容易导致外观缩水，特别是在筋位底部和螺丝柱位。    为预防缩水，筋位厚度控制在0.61.2mm。    1.3.1面壳     键孔的设计。键孔的碰穿方式有三种选择。    A方式利于模具的制作，但碰穿处的利边容易导致卡键；B方式则避免了卡键问题，但当碰穿偏心时则键孔变小，产生利边。C方式增加了按键的倒入斜脚，同时保存了碰穿偏心的余量，有效的防止了问题的出现，现一般采用B或C。    1.3.2 按键设计    间隙：按键设计时要注意按键与面壳键孔的间隙，一般来说，如果按键采用硅胶按键，则按键与面壳键孔的间隙为0.20.3mm。如果按键采用悬臂梁，则要考虑预留按动时偏摆的间隙。如按键表面需要处理则要考虑各种表面处理对间隙的影响。水镀（电镀）镀层厚度一般为0.1mm，喷涂和真空镀一般为0.05mm。    键顶圆弧：如虑按键表面需进行丝印等处理时，按键表面圆弧不宜过大，弓形高度小于0.5mm。    圆角：按键顶部周边需倒圆角，避免卡住按键。    悬臂梁的不同设计对按键效果有不同的影响。上图所示按键按动时偏摆较大，按键与面板键孔要预留较大的间隙    上图所示按键按动时偏摆较小，按键主要做垂直运动，按键与面板键孔预留较小的间隙    另一方面，悬臂梁的长度和厚度也直接影响到按键的效果，如果是联体按键，则要避免按键连动（即按一个按键时，其它按键也跟着运动的现象，严重时会发生其它按钮发生动作，造成误操作）    按键手感：轻触式按钮的按动力量大小一般要求在100g200g，按动灵活，手感良好。    按键寿命：按键寿命一般要求100000次，    控制变形：对于悬臂梁按键，生产、运输、储存时一定要控制按键的变形，因为轻微的变形都可能导致按键的使用效果明显下降。拔模斜度拔模斜度：为便于拔模，塑件壁在出模方向上应具有倾斜角度，其值以度数表示（参见表2-4）。 拔模斜度确定要点 (1) 制品精度要求越高，拔模斜度应越小。 (2) 尺寸大的制品，应采用较小的拔模斜度。 (3) 制品形状复杂不易拔模的，应选用较大的斜度。 (4) 制品收缩率大，斜度也应加大。 (5) 增强塑料宜选大斜度，含有自润滑剂的塑料可用小斜度。 (6) 制品壁厚大，斜度也应大。 (7) 斜度的方向。内孔以小端为准，满足图样尺寸要求，斜度向扩大方向取得；外形则以大端为准，满足图样要求，斜度向偏小方向取得。一般情况下拔模斜度。可不受制品公差带的限制，高精度塑件的拔模斜度则应当在公差带内。 拔模斜度值可按表2-4选取。 由表中可以看出，塑料硬脆、刚性大的，拔模斜度要求大。 具备以下条件的型芯，可采用较小的拔模斜度： (1) 顶出时制品刚度足够。 (2) 制品与模具钢材表面的摩擦系数较低。 (3) 型芯表面的粗糙度值小，抛光方向又与制品的拔模方向致。 (4) 制品收缩量小，滑动摩擦力小。 3.2 制品拔模斜度设计 1箱体与盖类制品（图2-1） 当H50mm时，S/H=1/301/50 当50H100mm时，S/H1/60 2格子板形制品（图2-2）当格子的间距P4mm时，拔模斜度=1/10P。格子C尺寸越大，拔模斜度越大。 当格子高度H超过8mm，拔模斜度不能取太大值时，可采用图(b)的形式，使一部分进入动模一侧，从而使拔模斜度满足要求。 3带加强筋类制品（图2-3）  A=(1.01.8)T mm；B=(0.50.7)T mm 4底筋类制品（图2-4）  A=(1.01.8)T mm；B=(0.50.7)T mm 5凸台类制品（图2-5、表2-5）  高凸台制品（H30mm）的拔模斜度： 型芯： 型腔： 型芯的拔模斜度应大于型腔。 6最小拔模斜度（表2-6） 拔模斜度影响制品的脱出情况。如果拔模斜度很小，拔模阻力增大，顶出机构就会失去作用。在一般情况下，不能小于最小拔模斜度，以防止制品留模。