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使用肋,角撑板和耐用材料设计更坚固的成型零件

产品设计师以不同的方式和不同的原因在注塑成型零件中增强强度。剖析零件的应用是确定是否应在零件中设计额外强度的良好第一步。客户将如何使用您的产品,以及该产品将处于什么样的环境中?

发表于2020-12-24 09:15:27,通过 cyanbat发布 | 点击数:0


产品设计师以不同的方式和不同的原因在注塑成型零件中增强强度。剖析零件的应用是确定是否应在零件中设计额外强度的良好第一步。客户将如何使用您的产品,以及该产品将处于什么样的环境中?您可能需要可以承受反复冲击,抗磨或承受重负荷的零件。它可能很简单,例如将肋骨或角撑板集成到您的设计中,或者更复杂的设计元素组合涉及支撑特征,材料,壁厚等等。找到设计考虑因素之间的适当平衡,将有助于解决您零件对强度和稳定性的需求。

 

在独立式凸台上看到的角撑板,无需增加壁厚即可提供结构支撑和零件的整体稳定性。 塑料肋骨设计

肋骨是薄的,类似壁的特征,通常设计到零件的几何形状中以向壁或其他特征(例如凸台)增加内部支撑。以类似的方式,角撑板是支撑功能部件,可加固墙壁或地板凸台等区域。正如桥梁和柱子的角撑板在其顶点处支撑以增加结构的临界强度一样,相同的概念也适用于塑料注射成型。

用角撑板加固凸台和墙

肋和角撑板都可在不增加壁厚的情况下提供零件的稳定性,并且对于壁薄的零件特别有用,因为壁薄可能会受到最终用户的磨损的影响。重要的是要注意,肋和角撑板的厚度不得超过标称壁厚的60%。为了避免肋和角撑板与墙相交的部分过厚,这些特征应保持比主墙薄。当内部肋与墙的相交处有多余的材料相遇时,下沉标记会出现在零件的可见侧。

产品设计师可以使用不同的肋状结构来创建使零件变硬的正方形,矩形,菱形,三角形或蜂窝状图案。肋条的图案等同于将不需要的材料去掉,只留下肋条支撑系统-这也减少了零件的重量和成本。但是,请记住不要去除与产品装配中其他零件相接的表面和特征。

 


 

如在此示例(1)和特写插图(2)中所看到的,圆角是弯曲的表面,肋与壁相交,以帮助消除尖角周围的额外机械应力。 圆角和半径

由于尖角会弱化零件,因此也可以将圆角(肋与壁相交处的弯曲面)设计为零件几何形状,以消除成品零件上的附加机械应力。类似于角撑板,太小的圆角将无法完成其减轻压力的任务,但是太大的圆角会再次产生凹陷。确定鱼片(以及肋骨和角撑板)的正确尺寸和位置很重要。在拐角内部添加圆角时,如果可能,还应在拐角外部添加半径。如果在某些区域中下沉的风险过高,则应考虑其他增强力量的方法。

耐用的热塑性塑料

材料的选择还影响零件的刚度,耐用性,韧性和其他特性;平衡这些材料特性和零件功能之间的关系是关键。例如,产品设计人员可以选择一种热塑性树脂,以制造坚硬,刚性的零件,但是如果其应用要求高度的耐冲击性,则非柔性零件的脆性可能会导致其断裂。每种树脂的材料特性都不同,以下是我们一些更常用的树脂的概览:

ABS是一种优质,稳定的消费级树脂,在日常使用环境中坚韧且耐冲击。它通常用于遥控器的外壳,电池供电的工具以及显示器,打印机和复印机的车身面板。ABS可能存在耐化学性问题。 聚碳酸酯比ABS更具抗冲击性,适用于需要更多光泽的镜片和零件。它易受应力开裂的影响,并且由于化学相容性问题而有开裂/起雾的风险。 未填充的尼龙柔软而耐冲击,具有良好的润滑性,可耐磨损。玻璃纤维填料可提高尼龙的刚度和抗压强度,但这种材料在撞击时会变得更脆。玻璃纤维填料有助于提高热变形温度。 乙缩醛是一种出色的自润滑轴承材料,具有出色的耐磨性和良好的刚度。对于化妆品零件或需要移印,油漆或贴花的零件而言,这不是很好。 TPE非常适合用于防尘密封和填充角,以提高抗冲击性,并用于包覆成型应用中以增强抓地力。它们在动态应用程序中并不总是很好。静态应用程序是最好的。TPE可能存在耐化学性问题。

改变基础树脂的性能通常需要添加添加剂,例如玻璃纤维,玻璃珠或滑石。玻璃纤维填料可提高材料的抗压强度,还有助于增加零件的热变形,从而使该零件可在基础树脂无法接受的环境或应用中发挥作用。玻璃珠会增加热变形,但可能会使材料变脆,因为珠子像球坑一样堆积,而不是玻璃纤维干草堆。玻璃珠也可用于帮助减少玻璃纤维填料可能引起的内部应力。滑石粉通常用于增加材料的刚度,但通常会产生较弱的抗冲击性。因此,我们需要将添加剂视为有帮助但有风险的。

室壁厚度

有时,如果要增加零件的强度,只需增加整体壁厚即可。青蝠科技提供了建议的壁厚列表  基于树脂类型,以帮助设计既不太薄也不太厚的零件。一般而言,小零件可以在1毫米的范围内加工得很好。但是,一旦开始接触手掌或手掌大小的部件,则应考虑使用2毫米的公称壁。设计更大的零件可能需要更大的壁厚才能在减小应力的情况下流动/填充型腔,但是需要注意大于3毫米的零件。通常,一旦零件达到3.8毫米,它们可能会变得很厚,以致于冷却时的横截面会逐渐沉入其本身,并且可能需要考虑其他制造工艺或协助。通常,热塑性模塑在从1.5毫米到2.5毫米的范围内是相当稳定和重复的。零件越大,就越需要注意肋骨,角撑板,材料,和其他提高力量的因素。像往常一样,我们的应用工程师可以讨论零件的几何形状和设计,并确保寻找青蝠科技每个引用的零件随附的交互式可塑性分析。


作者:青蝠科技   信息来源:@青蝠科技