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塑胶产品结构设计规范

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发表于 2020-7-15 09:47:09 | 显示全部楼层 |阅读模式 简体中文繁體中文
第一章 塑胶结构设计规范
1、材料及厚度
1.1、材料的选取
a.  ABS:高流动性,便宜,适用于对强度要求不太高的部件(不直接受冲击,不承受可靠性测试中结构耐久性的部件),如内部支撑架(键板支架、LCD支架)等。还有就是普遍用在电镀的部件上(如按钮、侧键、导航键、电镀装饰件等)。目前常用奇美PA-757、PA-777D等 。
b.  PC+ABS:流动性好,强度不错,价格适中。适用于作高刚性、高冲击韧性的制件,如框架、壳体等。常用材料代号:拜尔T85、T65。
c.  PC:高强度,价格贵,流动性不好。适用于对强度要求较高的外壳、按键、传动机架、镜片等。常用材料代号如:帝人L1250Y、PC2405、PC2605。
d.  POM具有高的刚度和硬度、极佳的耐疲劳性和耐磨性、较小的蠕变性和吸水性、较好的尺寸稳定性和化学稳定性、良好的绝缘性等。常用于滑轮、传动齿轮、蜗轮、蜗杆、传动机构件等,常用材料代号如:M90-44。
e.  PA坚韧、吸水、但当水份完全挥发后会变得脆弱。常用于齿轮、滑轮等。受冲击力较大的关键齿轮,需添加填充物。材料代号如:CM3003G-30。
f.   PMMA有极好的透光性,在光的加速老化240小时后仍可透过92%的太阳光,室外十年仍有89%,紫外线达78.5% 。机械强度较高,有一定的耐寒性、耐腐蚀,绝缘性能良好,尺寸稳定,易于成型,质较脆,常用于有一定强度要求的透明结构件,如镜片、遥控窗、导光件等。常用材料代号如:三菱VH001。
1.2 壳体的厚度
a.  壁厚要均匀,厚薄差别尽量控制在基本壁厚的25%以内,整个部件的最小壁厚不得小于0.4mm,且该处背面不是A级外观面,并要求面积不得大于100mm²。
b.  在厚度方向上的壳体的厚度尽量在1.2~1.4mm,侧面厚度在1.5~1.7mm;外镜片支承面厚度0.8mm,内镜片支承面厚度最小0.6mm。
c.  电池盖壁厚取0.8~1.0mm。
d.  塑胶制品的最小壁厚及常见壁厚推荐值见下表。

塑料料制品的最小壁厚及常用壁厚推荐值(单位mm)
工程塑料
最小壁厚
小型制品壁厚
中型制品壁厚
大型制品壁厚
尼龙(PA)
0.45
0.76
1.50
2.40~3.20
聚乙烯(PE)
0.60
1.25
1.60
2.40~3.20
聚苯乙烯(PS)
0.75
1.25
1.60
3.20~5.40
有机玻璃(PMMA)
0.80
1.50
2.20
4.00~6.50
聚丙烯(PP)
0.85
1.45
1.75
2.40~3.20
聚碳酸酯(PC)
0.95
1.80
2.30
3.00~4.50
聚甲醛(POM)
0.45
1.40
1.60
2.40~3.20
聚砜(PSU)
0.95
1.80
2.30
3.00~4.50
ABS
0.80
1.50
2.20
2.40~3.20
PC+ABS
0.75
1.50
2.20
2.40~3.20
1.3、厚度设计实例
塑料的成型工艺及使用要求对塑件的壁厚都有重要的限制。塑件的壁厚过大,不仅会因用料过多而增加成本,且也给工艺带来一定的困难,如延长成型时间(硬化时间或冷却时间)。对提高生产效率不利,容易产生汽泡,缩孔,凹陷;塑件壁厚过小,则熔融塑料在模具型腔中的流动阻力就大,尤其是形状复杂或大型塑件,成型困难,同时因为壁厚过薄,塑件强度也差。塑件在保证壁厚的情况下,还要使壁厚均匀,否则在成型冷却过程中会造成收缩不均,不仅造成出现气泡,凹陷和翘曲现象,同时在塑件内部存在较大的内应力。设计塑件时要求壁厚与薄壁交界处避免有锐角,过渡要缓和,厚度应沿着塑料流动的方向逐渐减小。
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2.1  脱模斜度的要点
脱模角的大小是没有一定的准则,多数是凭经验和依照产品的深度来决定。此外,成型的方式,壁厚和塑料的选择也在考虑之列。一般来讲,对模塑产品的任何一个侧壁,都需有一定量的脱模斜度,以便产品从模具中取出。脱模斜度的大小可在0.2°至数度间变化,视周围条件而定,一般以0.5°至1°间比较理想。具体选择脱模斜度时应注意以下几点:
a.  取斜度的方向,一般内孔以小端为准,符合图样,斜度由扩大方向取得,外形以大端为准,符合图样,斜度由缩小方向取得。如下图1-1。
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图1-1

b.  凡塑件精度要求高的,应选用较小的脱模斜度。

c.  凡较高、较大的尺寸,应选用较小的脱模斜度。

d.  塑件的收缩率大的,应选用较大的斜度值。

e.  塑件壁厚较厚时,会使成型收缩增大,脱模斜度应采用较大的数值。

f.  一般情况下,脱模斜度不包括在塑件公差范围内。

g.  透明件脱模斜度应加大,以免引起划伤。一般情况下,PS料脱模斜度应大于3°,ABS及PC料脱模斜度应大于2°。

h.  带革纹、喷砂等外观处理的塑件侧壁应加3°~5°的脱模斜度,视具体的咬花深度而定,一般的晒纹版上已清楚例出可供作参考之用的要求出模角。咬花深度越深,脱模斜度应越大.推荐值为1°+H/0.0254°(H为咬花深度).如121的纹路脱模斜度一般取3°,122的纹路脱模斜度一般取5°。

i.  插穿面斜度一般为1°~3°。

j. 外壳面脱模斜度大于等于3°。

k. 除外壳面外,壳体其余特征的脱模斜度以1°为标准脱模斜度。特别的也可以按照下面的原则来取:低于3mm高的加强筋的脱模斜度取0.5°,3~5mm取1°,其余取1.5°;低于3mm高的腔体的脱模斜度取0.5°,3~5mm取1°,其余取1.5°

3、加强筋

为确保塑件制品的强度和刚度,又不致使塑件的壁增厚,而在塑件的适当部位设置加强筋,不仅可以避免塑件的变形,在某些情况下,加强筋还可以改善塑件成型中的塑料流动情况。

为了增加塑件的强度和刚性,宁可增加加强筋的数量,而不增加其壁厚。

3.1、加强筋厚度与塑件壁厚的关系

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  举例说明:
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3.2、加强筋设计实例
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图3-3

4、柱和孔的问题

4.1、柱子的问题

a.  设计柱子时,应考虑胶位是否会缩水。

b.  为了增加柱子的强度,可在柱子四周追加加强筋。加强筋的宽度参照图3-1。

柱子的缩水的改善方式见如图4-1、图4-2所示:改善前柱子的胶太厚,易缩水;改善后不会缩水。

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图4-2

4.2、孔的问题

a.  孔与孔之间的距离,一般应取孔径的2倍以上。

b.  孔与塑件边缘之间的距离,一般应取孔径的3倍以上,如因塑件设计的限制或作为固定用孔,则可在孔的边缘用凸台来加强。

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图4-3                                  图4-4

4.3、“减胶”的问题
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图4-5
5、螺丝柱的设计
5.1  通常采取螺丝加卡扣的方式来固定两个壳体,螺丝柱通常还起着对PCB板的定位作用。
5.2  用于自攻螺丝的螺丝柱的设计原则是为:其外径应该是Screw外径的2.0~2.4倍。图6-2为M1.6×0.35的自螺丝与螺柱的尺寸关系。设计中可以取:螺丝柱外径=2×螺丝外径;螺柱内径(ABS,ABS+PC)=螺丝外径-0.40mm;螺柱内径(PC)=螺丝外径-0.30mm或-0.35mm(可以先按0.30mm来设计,待测试通不过再修模加胶);两壳体螺柱面之间距离取0.05mm。
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5.4  常用自攻螺丝装配及测试(10次)时所要用的扭力值,如表5-4所示。
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6、止口的设计
6.1、止口的作用
1、壳体内部空间与外界的导通不会很直接,能有效地阻隔灰尘/静电等的进入
2、上下壳体的定位及限位
6.2、壳体止口的设计需要注意的事项
1、嵌合面应有>3~5°的脱模斜度,端部设计倒角或圆角,以利于装配
2、上壳与下壳圆角的止口配合,应使配合内角的R角偏大,以增加圆角之间的间隙,预防圆角处相互干涉
3、止口方向设计,应将侧壁强度大的一端的止口设计在里边,以抵抗外力
4、止口尺寸的设计,位于外边的止口的凸边厚度为0.8mm;位于里边的止口的凸边厚度为0.5mm;B1=0.075~0.10mm;B2=0.20mm
5、美工线设计尺寸:0.50×0.50mm。是否采用美工线,可以根据设计要求进行
6.3、面壳与底壳断差的要求
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图6-1

7、卡扣的设计

7.1、卡扣设计的关键点

1. 数量与位置:设在转角处的扣位应尽量靠近转角;

2. 结构形式与正反扣:要考虑组装、拆卸的方便,考虑模具的制作;

3. 卡扣处应注意防止缩水与熔接痕;

4. 朝壳体内部方向的卡扣,斜销运动空间不小于5mm;

7.2、常见卡扣设计

1、通常上盖设置跑滑块的卡钩,下盖设置跑斜顶的卡钩;因为上盖的筋条比下盖多,而且上盖的壁常比下盖深,为避免斜顶无空间脱出。

2、上下盖装饰线(美工线)的选择

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3、卡钩离角位不可太远,否则角位会翘缝
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4、卡扣间不可间距太远,否则易开缝
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8、装饰件的设计
8.1、装饰件的设计注意事项
1. 装饰件尺寸较大时(大于400mm²),壳体四周与装饰件配合的粘胶位宽度要求大于2mm。在进行装饰件装配时,要用治具压装饰片,压力大于3kgf,保压时间大于5秒钟
2. 外表面的装饰件尺寸较大时(大于400mm²),可以采用铝、塑胶壳喷涂、不锈钢等工艺,不允许采用电铸工艺。因为电铸工艺只适用于面积较小、花纹较细的外观件。面积太大无法达到好的平面度,且耐磨性能很差
3. 电镀装饰件设计时,如果与内部的主板或电子器件距离小于10mm,塑胶壳体装配凹槽尽量无通孔,否则ESD非常难通过。如果装饰件必须采用卡扣式,即壳体必须有通孔,则卡位不能电镀,且扣位要用屏蔽胶膜盖住
4. 如果装饰件在主机的两侧面,装饰件内部的面壳与底壳筋位深度方向设计成直接接触,不能靠装饰件来保证装配的强度
5. 电镀装饰件设计时需考虑是否有ESD风险
6. 对于直径小于5.0mm的电镀装饰件,一般设计成双面胶粘接或后面装入的方式,不要设计成卡扣的方式
8.2、电镀件装饰斜边角度的选取
在要求电镀件装饰斜边为镜面亮边的情况下,图9-1中斜边角度取值应选择为a>45°,否则此边在实际效果上是黑边,并不会有镜面亮边效果,B值根据ID设计要求取值。
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8.3、电镀塑胶件的设计
塑胶电镀层一般主要由以下几层构成,如下图所示:
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  • 电镀件的厚度按照理想的条件会控制在0.02mm左右,但是在实际的生产中,可能最多会有0.08mm的厚度,所以对电镀件装配设计时需要关注。镀覆层厚度单位为μm,一般标识镀层厚度的下限,必要时,可以标注镀层厚度范围
  • 如果有盲孔的设计,盲孔的深度最好不超过孔径的一半,且不要对孔的底部的色泽作要求
  • 要采用适合的壁厚防止变形,最好在1.5mm以上4mm以下,如果需要作的很薄的话,要在相应的位置作加强的结构来保证电镀的变形在可控的范围内
  • 塑件表面质量一定要非常好,电镀无法掩盖注射的一些缺陷,而且通常会使得这些缺陷更明显
  • 基材最好采用ABS材料,ABS电镀后覆膜的附着力较好,同时价格也比较低廉
9、按键的设计
9.1  按键(Button)大小及相对距离要求
从实际操作情况分析,结合人体工程学知识,在操作按键中心时,不能引起相邻按键的联动,那么相邻按键中心的距离需作如下考虑:
1. 竖排分离按键中,两相邻按键中心的距离a≥9.0mm
2. 横排成行按键中,两相邻按键中心的距离b≥13.0mm
3. 为方便操作,常用的功能按键的最小尺寸为:3.0×3.0mm
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9.2  按键(Button)与基体的设计间隙
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图9-1

按键与面板基体的配合设计间隙如图9-1所示:

1. 按钮裙边尺寸C≥0.75mm,按钮与轻触开关间隙为B=0.20mm;

2. 水晶按钮与基体的配合间隙单边为A=0.10-0.15mm;

3. 喷油按钮与基体的配合间隙单边为A=0.20-0.25mm

4. 千秋钮(跷跷板按钮)的摆动方向间隙为0.25-0.30mm,需根据按钮的大小进行实际模拟;非摆动方向的设计配合间隙为A=0.2-0.25mm;

5. 橡胶油比普通油厚0.15 mm,需在喷普通油的设计间隙上单边加0.15 mm,如喷橡胶油按键与基体的间隙为0.3-0.4mm;

6. 表面电镀按钮与基体的配合间隙单边为A=0.15-0.20mm;

7. 按钮凸出面板的高度如图9-2所示:

普通按钮凸出面板的高度D=1.20-1.40mm,一般取1.40mm;

表面弧度比较大的按钮,按钮最低点与面板的高度D一般为0.80-1.20mm

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图9-2

10、旋钮的设计
10.1 旋钮(Knob)大小尺寸要求
旋钮(Knob)大小尺寸要求见如下所示
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10.2  两旋钮(Knob)之间的距离
两旋钮(Knob)之间的距离大小:C≥8.0mm。
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10.3  旋钮(Knob)与对应装配件的设计间隙
1. 旋钮与对应装配件的设计配合单边间隙为A≥0.50mm,如图10-1所示;
2. 电镀旋钮与对应装配件的设计配合单边间隙为A≥0.50mm;
3. 橡胶油比普通油厚0.15 mm,需在喷普通油的设计间隙上单边增加0.15 mm。
4. 旋钮凸出面板基体或装饰件最高点的高度为9.50≥B≥8.00mm,如图11-4所示。
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图10-1

11、胶塞的设计

1.TPU塞开塑胶模具;

2.胶塞需设计拆卸口(≥R0.5半圆形) ;

3.所有塞子(特别是IO塞)不能有0.4mm厚度的薄胶位,因插几次后易变形;

4.壳体耳机处开口大于耳机插座(PLUG)单边0.3mm;耳机塞外形与主机面壳配合单边间隙0.05mm;

5.耳机塞插入耳机座部分设计“十”筋形状,深度插入耳机座2.0mm,筋宽0.8mm,外轮廓与phonejack孔周圈单边过盈0.05mm。“十”筋顶面倒R0.3圆角,方便插入;

12、镜片的设计

12.1 镜片(LENS)的通用材料

1. PMMA:镜片(LENS)常用PMMA材料。

透光性好≥91%,表面硬度高,耐候性好,不易氧化、开裂。表面硬度未经过硬化也可以达到H以上,通过表面硬化处理(hard coating)后可达到3H以上。

2. PC:PC的透光率在88%以上,镜片韧性好,耐冲击。但其表面硬度低,注塑完后表面硬度一般为4B左右,经过硬化处理后,硬度也仅为HB左右。镜片在使用过程中易被划伤。

12.2 镜片(LENS)与面壳的设计间隙

1. 镜片与前壳配合间隙为A=0.10mm,如图12-1所示。

2. 贴双面胶的区域需留间隙为B=0.10mm,如图12-1所示。

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图12-1


13、触摸屏与塑胶面壳配合位置的设计
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图13-1
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图13-2

13.1、触摸屏相对应位置塑胶面壳的设计注意事项
1.塑胶面盖窗口边缘和触摸屏动作区之间的距离(周边)以1.50-2.00mm为合适,通常取1.50mm。见图15-1、15-2所示;
2.3D建模时,触摸屏的外形尺寸按触摸屏图纸的最大公差尺寸确定,配合的塑胶定位尺寸只需在此最大外形尺寸上单边留0.15mm的间隙即可;
3.为预防止触摸屏因变形而被挤压扭曲,需要在触摸屏与塑胶面壳之间、触摸屏与TFT之间用具有适当弹性和强度的EVA来减震,压缩前EVA的厚度选用0.50-1.00mm,压缩后厚义保持在0.30-0.50mm即可。

发表于 2021-3-29 09:54:21 | 显示全部楼层 简体中文繁體中文
不错不错,很有实战意义,蟹蟹分享,值得参考和指导学习
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