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1、家電產品結構設計,課程大綱,,,一.結構設計知識簡述,,,一、結構設計知識簡述,隨著電子技術的使用范圍的推廣，燈具的功能、體積、重量、動轉可靠性以及對各種環(huán)境 的適應性等諸多問題被納入到結構設計的范疇，使燈具的結構設計逐步成為一個多學科的綜合 技術，未來的燈具在光學設計、熱學設計、安全設計、機械設計與工藝設計的科學化程度將大 大提高，各種專業(yè)軟件的算法已經應用到或是即將應用到配光設計技術、溫度模擬分布、熱流 模型的建立等方面，特別是燈具系統(tǒng)化設計的理論和技術，這些技術的應用使得純機械技術和 工藝失去意義，現(xiàn)有的結構設計方法也面臨著新的變革。 目前，燈具的結構設計大致包含以下內容： 1、整機
2、組裝結構設計 2、熱設計 3、電磁兼容性設計 4、結構靜力計算與動態(tài)參數(shù)設計 5、防腐蝕設計 6、連接設計 7、可靠性試驗（可靠性設計） 綜合上述，結構設計（燈具）現(xiàn)已包含著相當廣泛的技術內容，其范圍涉及到力學、機械 學、材料學、熱學、電學、化學、光學、美學、環(huán)境學等，本講義不想涉入到上述的具體內容 中去，而是配合上述過程問題講述各種不同加工方式的結構的工藝性設計：壓鑄件工藝性設 計、鈑金件工藝性設計、塑膠件工藝性設計等。,,二、壓鑄件設計,1、術語和定語 流痕：指鑄件表面與金屬液流動方向一致且與金屬基體顏色不一樣的紋路。 冷隔：指鑄件表面有與周邊熔接不良的小塊。 鉻化：指
3、鑄件與鉻酸溶液發(fā)生化學反應，在鑄件表面形成一層薄的鉻酸鹽膜。 欠鑄：指鑄件成形不飽滿。 網狀毛刺：壓鑄件表面上有網狀發(fā)絲一樣凸起或凹陷的痕跡。 溢流口：指金屬液冷卻凝固時為補償金屬收縮所設置的穴。 2、鑄件設計及工藝 2.1、選材 鋁合金壓鑄件的常用材料有:日本工業(yè)標準牌號ADC1,ADC3,ADC10,和ADC12;美國 工業(yè)標準牌號:A360和A380;我國標準:YL102,YL104,YL112和YL113，對于我司來講， 壓鑄件的選材統(tǒng)一要求為ADC12，珠三角壓鑄廠商常用材料為 ADC10,ADC12和A380 . 以上幾種材料的成份和力學性能見表,二、壓鑄件設計,材料成份和
4、力學性能 2.2、壁厚 壁厚設計以均勻為佳,不均易產生縮孔和裂紋,易引起零件變形,同時會影響到模具的使 用壽命。壁厚很厚的鑄件內部易產生縮孔,影響材料的力學性能，對大形鋁合金,其壁厚不 宜超過6mm,因壁厚增加,其材料的力學性能將明顯下降,因此推薦壁厚如表。對外側 邊緣壁厚, 為保證良好的壓鑄成形,壁厚s=1/4h, 且s=1.5mm, s為邊緣壁厚, h為邊 緣壁的高度,如下圖所示。,二、壓鑄件設計,壓鑄件最小壁厚和正常壁厚 例:壁厚設計-990801-89燈頭殼-GF-A-C版,,,二、壓鑄件設計,2.3、加強筋 設計筋的目的是增加零件的強度和剛性,避免因單純依靠加大壁厚而引起的
5、氣孔,裂 紋和收縮缺陷,同時能使金屬流路順暢,改善壓鑄的工藝性.筋高不超過15倍壁厚，最大筋寬 不超過1.5倍壁厚，對筋高30mm以下，拔模斜度不小于3，筋高30mm以上，拔模斜 度不小于2(通常在我司為節(jié)省成本，減輕重量，拔摸斜度一般都放得很小，一般情拔 1，高筋高30mm以上的拔2度，對于批量不大的產品應該也不會有很大問題）,在特殊 情況下加強筋端面的拔模度可設為0.5。 例:特殊情況下加強筋的運用 2.4、圓角 圓角設計可使金屬液流暢,氣體易排出,有利于鑄件成形，并能避免因銳角致使零 件和模具產生裂紋,有利于提高模具壽命,因此對過渡處應避免銳角設計, 圓角半 徑以取最大為原則,一般取值如
6、下: 對相等壁厚: 1/2h<= r<=h 對不等壁厚: 1/4(h1+h2)<=r<=1/2(h1+h2) r為內圓角半徑, h、 h1和 h2為壁厚,二、壓鑄件設計,2.5、拔模斜度 拔模斜度的大小與零件的結構、高度、壁厚及表面粗糙度有關,在允許的范圍內,盡 可能取大值,有利于脫模。 非圓形內側壁的拔模斜度如下表,外側取表下表值的一半。 2.6、相鄰距離 盡量避免窄且深的凹穴設計，以免對應模具處出現(xiàn)窄而高的凸臺，因受沖擊易彎 曲、斷裂。如下圖所示,當a過小時,易使模具在此處開裂,為使模具在此處有足夠的強 度,a值應不小于5mm。,二、壓鑄件設計,,示例:相鄰距離的合理設計,二、壓鑄
7、件設計,2.7、鑄孔 鋁合金可鑄最小孔徑為2.5mm, 可鑄孔徑大小與深度有關,對盲孔,孔深為 孔徑的3到4倍, 對通孔,孔深為孔徑的6到8倍。對孔徑精度或孔距精度要求較高 的,一般不直接鑄孔,采用后序機加工處理, 但對壁厚較厚的孔,為避免機加后出現(xiàn) 表面有砂眼,一般先鑄出底孔,然后用機加去除加工余量。 2.8、文字和圖案 文字大小不小于5號字體,凸起高度0.30.5mm, 線寬推薦0.8mm.,出模 度1015度,如果外殼表面采用噴粉處理，其外側面的文字及圖案的凸起高度采 用0.5mm,如果凸起高度用0.5mm以下的話，外殼噴粉之后會其字形及圖案就 會模糊不清。 2.9、表面質量 2.9
8、.1 壓鑄面 鋁合金壓鑄表面粗糙度在Ra3.26.3, 表面質量按粗糙度分為3級,詳細見表：壓鑄 表面質量分級 , 2.9.2表面缺陷 壓鑄件各類表面缺陷不同級別的要求見表：面缺陷要求(JB2702-80),二、壓鑄件設計,3、公差 3.1 尺寸公差 壓鑄件尺寸公差依據國標GBT1804-M選取, 鋁合金公差一般按5級取,對分形 面及活動部位尺寸公差需低一級,對有嚴格精度要求的可做到3級, 對超出要求的可 雙方協(xié)商采用后加工來保證。 3.2、平面度公差 壓鑄件變形因素與模具的頂出機構、零件的結構、壁厚不均等有關, 變形量如 下表, 對特別要求的,需采用后加工來保證。,當設計隔爆型的燈具
9、時,其精度及平面公差的精度高于模制品的正?？刂凭?此時則需要安排機加的方式,而這時則要考慮產品的易加工程度,有時加工的方式而決定了產品的形狀。（見附圖3）,二、壓鑄件設計,4.、機加工 模具因受高溫沖擊,表面比較容易沖蝕,考慮到模具壽命,模具上盡量避免使用行位、細 長鑲針等結構，在允許的情況下可不直接鑄出,采用后序CNC或普通機床加工而成,同時因 鑄件的尺寸精度都比較低,對高精度的,也采用CNC加工而成,其精度按機加精度等級要求。 結構設計時需考慮到機加定位面,以便能方便裝夾，對于有防爆要求的接合面一定需要機加 來保證其表面粗糙度及尺寸精度。 4.1、表面處理 4.1.1噴砂和噴丸 對
10、壓鑄件表面有外觀要求時,可用噴砂處理,能掩蓋表面壓鑄缺陷,一般表面噴砂后再 噴油,能做比較美觀的砂紋外觀,噴丸除有噴砂功能外,同時還能增加鑄件的強度用。 4.1.2表面氧化 鋁合金氧化主要作用是提高其防腐能力,因鋁合金含比較多的硅金屬,陽極氧化只能為 灰色,不能氧化成黑色。對防腐能力要求高的,一般表面先鉻化處理,再涂裝處理,。表面鉻化 有無色和黃色鉻化兩種,主要是在表面形成薄的鉻化層,無色鉻化可耐24小時常規(guī)鹽霧測試, 黃色鉻化可耐48小時常規(guī)鹽霧測試。,二、壓鑄件設計,4.1.3、表面電鍍或化學鍍 鋁合金一般鍍鉻或鍍鎳,主要用于外觀裝飾用, 電鍍和化學鍍的主要缺陷體現(xiàn)為表面 有針孔、氣
11、泡、鍍層局部脫落、劃傷等。電鍍對鑄件要求很高,鑄件必須具有良好的壓鑄 成形性能，表面光潔度要達到1.6。因此結構設計時必須考慮壁厚要均勻,且不宜太厚,一 般不超過4mm,盡量采用大的圓角過渡,同時對模具要求澆道,溢流口,排氣設計必須合理。 電鍍或化學鍍的正常合格率為80%,如壓鑄成形較差,合格率可能會低于50% ，這種工 藝我司使用較少，只用在各種堵頭及壓緊螺母的鋅合金鑄件采用了這種工藝。 4.1.4、表面噴涂 表面噴涂一般為噴油和噴粉,主要用途用于外觀或防腐蝕,涂層厚度一般60120m, 紋路分光面和砂紋面(撒點)。涂層主要性能檢測指標為涂層厚度測試,附著力測試及鹽霧 測試。 5、鑄件加工
12、工藝 5.1、鑄件的一般加工流程如下： 壓鑄成形 去澆口溢流口 去批鋒拋光 機加 清洗 表面處理,,,,,,,三、鈑金件設計,1、術語和定語 鈑金件的工藝性是指零件在沖切、彎曲、拉伸，焊接等加工過程中的難易程度。 2、優(yōu)選材料及表面處理 2.1、公司優(yōu)選材料性能、用途、規(guī)格 我司沒有特別的單獨規(guī)范來強制優(yōu)先材料的選用，但在設計的默認過程中基本上有一 個自發(fā)的優(yōu)先選用行為： 2.1.1普通碳素結構鋼普板 (Q235) 常用厚度(mm)：0.5，0.8，1.0，1.2，1.5，2.0，2.5 常用表面處理：鍍彩鋅，鍍藍鋅，鍍鎳、噴涂 Q235是一種鋼材的材質。Q代表的是這種材
13、質的屈服，后面的235，就是指這種材質 的屈服值，在235左右。并會隨著材質的厚度的增加而使其屈服值減小。Q235根據性能中 沖擊溫度的不同分為四個級別： Q235-A級，是不做沖擊 Q235-B級，是20度常溫沖擊； Q235-C級，是0度沖擊； Q235-D級，是-20度沖擊 我們在設計時，通常在圖紙材料欄里只寫Q235，并沒有表明其是哪一個級別的鋼，這是 不正確的。后來我詢問了外協(xié)李工，供應商看到Q235材質的鈑金件一般都用SPCC（冷扎 鋼板），附件摘錄了一些關于SPCC材料的描述。,三、鈑金件設計,2.1.2 不銹鋼板 SUS304, SUS316(會接觸酸堿溶液的零件使
14、用)。 常用厚度：0.5，0.8，1.0，1.2，1.5，2.0。 常用表面處理：通常不做表面處理如果有特殊需要建議選用表面處理的不銹鋼材料 。如：SUS304 HL(拉直紋)、SUS304 BA(霧面)、SUS304 Mirror(鏡面)。 2.1.3 鋁板: A1100（純鋁）、 A5052（合金鋁）、6061（合金鋁） 常用厚度：1.0，1.2，1.5，2.0。 常用表面處理：拉絲氧化（發(fā)黑，發(fā)白）、噴砂氧化（不推薦使用，單面噴砂容易 變形）、噴粉。如果零件要求導電，則需要在技術要求里注明導電氧化，導電氧化屬化學 氧化，顏色為淡黃色。 2.1.4 銅板: H62 常用厚度
15、：0.3、0.5、0.8、1.0、1.2、1.5、2.0。 常用表面處理：鍍鎳、發(fā)黑氧化、不處理。 2.2 選擇材料和表面處理的注意事項,三、鈑金件設計,2.2.1 選材時盡量減少品種規(guī)格，便于生產管理。 2.2.2 選材時要考慮材料的成本，在保證力學性能和質量的情況下，盡量選用價廉的材料。 2.2.3 建議鈑金件最薄用0.8mm厚，最厚用2.5mm厚。0.5mm厚的冷軋鋼板焊接、折 彎后的尺寸都不容易控制，除了用于做成簡單的屏蔽片或是彈 片，應盡量少用。超過 2.5mm厚冷軋鋼板加工很困難，折彎很難控制，也應盡量少用。 2.2.4 需要焊接組合的零件建議選用Q235。 2.2.5 有較高
16、的防腐要求或外觀要求的零件建議選擇不銹鋼板，或鋁板。 2.2.6 需要電鍍的零件建議選用鍍彩鋅或鍍蘭鋅的表面處理。 表面電鍍的防腐性比較： 鍍白鋅 鍍蘭鋅鍍彩鋅 鍍鎳， 防腐性減弱，價格增高。 是鍍鋅時后要經過的兩個處理工序，一個是除氫處理，二是鈍化處理。除氫處理：零件在 酸性溶液和陰極電解除油的過程中都有可能在基體晶格中滲 氫,造成晶格扭歪,導致內應力 大,產生氫脆，零件要求抗拉強度愈大，要求的除 氫時間愈長鈍化處理：二是把鍍鋅層放 在以鉻酸酐為主的溶液中進行化學處理,使其表面生成一 層化學穩(wěn)定性較高的、組織致密 的鉻酸鹽薄膜的工藝過程稱為鈍化，其鈍化處理后抗腐蝕性能見表、表,三、鈑金件設
17、計,表生成的鈍化膜可提高鍍鋅層的抗腐蝕性能 表不同鈍化膜的抗腐蝕性能對照(耐中性鹽霧試驗),三、鈑金件設計,2.2.7 需要表面噴涂的零件，建議選擇噴粉，因為噴漆對對鈑金件的噴前表 面質量要求較高。 2.2.8 噴粉的零件尺寸精度要求不能太高，噴涂過程中涂層的厚度無法精確 控制。 3 常用加工工藝 3.1鈑金件加工工藝流程 數(shù)控沖床和數(shù)控折彎設備加工鈑金件的工藝流程如下： 模具加工鈑金件的工藝流程與模具結構有關，如果采用單工序模，每個工序需要一套模 具，一個復雜的零件需要多套模具才能完成加工。如果采用復合模，則可以多個工序在一次沖 壓完成，但復合模的成本較貴，目前我們公
18、司批量不大，多采用單工序模,有時在單工序模中 采用不同的閉模行程做不同的鑲件，9250反光板2采 用了這種方法。參考圖紙附件圖紙,,三、鈑金件設計,3.2 沖裁 3.2.1 沖裁設備精度與零件精度 沖裁有兩種方法：數(shù)控沖床沖裁和模具沖裁,對于單量不大的零件很多公司多采用數(shù)控 沖床沖裁。數(shù)控沖床的精度一般為0.1，該精度與設備的新舊有一定的關系，與加工的 尺寸大小沒有太大的關系，這一點與模具沖裁有一定的差別。目前鈑金廠加工的零件多采 用數(shù)控沖裁落料，因此設計的零件平面沖裁尺寸精度不得高于0.1。模具沖裁零件的精 度與模具結構有關，平沖件的尺寸公差一般都小于0.1mm,我司的產品一般都采用模具沖
19、 裁方法，公差尺寸采用GB/T1804-m。 3.2.2沖裁件的工藝性要求 零件的孔徑尺寸、止裂槽尺寸或外圓角尺寸盡可能與刀具尺寸符合。 沖裁件盡量避免過長的懸臂和狹槽，懸臂和狹槽的寬度不宜過小，其合理數(shù)值可參 考下表： 對合金鋼或不銹鋼 A2t 對一般鋼 A1.5t 對黃銅、鋁 A1.2t t材料厚度。,三、鈑金件設計,沖孔時，孔徑不宜過小。其最小孔徑與孔的形狀、材料的機械性能、材料的厚度等 有關。其合理數(shù)值可參考下表：,三、鈑金件設計,零件的沖孔邊緣離外形的最小距離隨零件與孔的形狀不同要有一定的限制，如下圖。 當沖孔邊緣與零件外形邊緣不平行時，該最小距離應不小
20、于材料厚度，即at；孔邊緣與 零件外形邊緣平行時，應取b1.5t。,三、鈑金件設計,用模具沖裁的零件，其外形或內孔應避免銳角，做成適當?shù)膱A角，可增加模具使用 壽命，不易產生裂紋。一般可取R 0.5t ，(t材料厚度)，如下圖： 4、折彎 4.1 折彎設備的精度與零件的精度 數(shù)控折彎機的定位精度分兩方面，定位裝置的前后移動精度0.， 下模的上下移動 精度也為0.(此誤差影響折彎角的精度)。折彎零件的精度與工人的操作有較大關系， 理論上每一道折彎都有可能產生0.的誤差。對于要求較嚴的尺寸，也可以通過操作工 的調整補償減少誤差。尺寸標注時在滿足產品要求的情況下，盡量考慮生產加工的效率。,三、鈑金
21、件設計,4.2 數(shù)控折彎機的刀具 數(shù)控折彎機的折彎刀有很多種，按刃口分，有R=0.2, R=0.6, R=1，按刀具結構 分，有直角刀，避位刀，鵝頸刀等，折彎下模一般是90V形?，F(xiàn)有V模寬度有：V=4 , V=7,V=8, V=12，折彎刀具和下模的關系如下圖。,三、鈑金件設計,4.3 數(shù)控折彎件的工藝性要求 4.3.1 在折彎有撕裂的地方，需要留撕裂槽。撕裂槽的寬度一般不小于.t，且1.5。 撕裂槽的長度和寬度與壁厚的關系如下圖b,c所示?；蛘呤钦蹚澗€讓開階梯線如下圖所 示。,三、鈑金件設計,4.3.2折彎件的直邊高度不宜過小，否則不易形成足夠的彎矩，很難得到形狀準確的零件。 其彎曲值
22、hR+2t，且3方可。如下圖,示。 4.3.3當折彎邊帶有斜角時（如下圖，），側面的最小高度為：h=(24)mm,且hR+2t（R為折彎內角）。,三、鈑金件設計,4.3. 4 折彎件的孔邊距離：先沖孔后折彎的零件，為了避免折彎時孔變形，從孔邊到彎 曲半徑r中心的距離取為：當t2mm時，Lt；當t2mm時，L2t。 4.3.5先折彎再沖孔的零件（主要爭對用沖模的零件），其孔邊與工件直壁之間應保持一 定的距離，距離太小時，在沖孔時會使凸模受水平推力而折斷：從孔邊到彎曲半徑r中心 的距離取為： L0.5t ,如下圖。,三、鈑金件設計,4.3.6 壓死邊的尺寸要求，壓死邊的長度與材料的厚度有關。如下
23、圖所示，一般壓死邊最 小長度LR 3.5t。其中t為材料壁厚，R為壓死邊前道工序的最小內折彎半徑，一般為 0.6。 4.3.7 板件折彎時，若彎曲處的圓角過小，則外表面容易產生裂紋，尤其鋁板最明顯。若 彎曲圓角過大，因受到回彈的影響，彎曲件的精度不易保證。折彎內圓角與材料厚度和材 質有一定的關系，一般碳 但受折刀具規(guī)格的限制，推薦選用折彎內半徑R = 0.6,結構沒 有特殊要求時圖紙上不需要標注具體的尺寸。由工廠選擇合適的折彎刀。 4.3.8 折彎件不得對多個折彎邊(如下圖的L1, L2, L3)同時要求較嚴的尺寸公差。,三、鈑金件設計,4.4模具彎曲件的工藝性要求 4.4.1彎曲件的直邊高度
24、太小時，會影響彎曲件成型后的角度精度。要求R+2t 4.4.2在U形彎曲件上，兩彎曲邊最好等長，以免彎曲時產生向一邊移位。如不允許，可設 一工藝定位孔，如下圖。 4.4.3為了防止零件彎曲后，直角的兩側平面產生褶皺，應設計預留切口，如下圖。,三、鈑金件設計,4.4.4 為了防止零件彎曲后，折彎邊回彈，建議在對接處設計切口形式。如下圖 a1.5t （t材料厚度) 4.4.5 為了防止沖孔后再彎曲的零件，在孔邊產生裂紋，建議增加切口，如下圖。,三、鈑金件設計,4.4.6 防止彎曲時，一邊向內產生收縮?？稍O
25、計工藝定位孔，或兩邊同時折彎，還可用增 加幅寬的辦法來解決收縮問題。,三、鈑金件設計,4.4.7 彎曲的零件，在彎曲區(qū)壓制加強筋，不僅可以提高工件的剛度，也有利于抑制回彈 。常用筋的結構尺寸推薦如下。,三、鈑金件設計,4.5 拉深 利用具有一定圓角半徑的拉深模，將平板毛坯或開口空心毛坯沖壓成容器狀零件的沖 壓過程稱為拉深。 4.5.1 拉深件的精度 拉深件的尺寸精度不宜要求過高。 拉深件的制造精度包括直徑方向的精度和高度方向的精度。在一般情況下，深度的精 方向的精度不應超過GB/T 15055-級。直徑方向的尺寸精度不應該超過IT12級，產品圖 上的尺寸應注明必須保證外部尺寸或是內腔尺寸
26、，不能同時標注內外形尺寸。 4.5.2 拉深件的工藝性要求 拉深件的形狀應盡量簡單、對稱。 拉深件各部分尺寸比例要恰當，盡量避免設計寬凸緣和深度大的拉深件。（D凸3d，h2d）因為這類零件要較多的拉深次數(shù)。 拉深件的圓角半徑要合適，圓角半徑盡量取大些，以利于成型和減少拉深次數(shù)。 拉深件要留出合理的圓角半徑。如下圖。,三、鈑金件設計,4.5.3 拉深件沖孔的合適位置。,三、鈑金件設計,4.5.4 防止拉深時產生扭曲變形，A、B寬度應相等（對稱）即A=B。 4.5.5 定位凸臺的高度不能太大， 一般h（0.250.35）t 。如下圖,三、鈑金件設計,4.5.6對較長的板金件為了提高
27、其強度，有時需要設計加強筋。加強筋的形狀、尺寸及適 宜間距尺寸要求如下表。此類零件容易變形，因此平面度要求高的零件不推薦采用這種結 構。,三、鈑金件設計,6、 壓鉚和攻絲 6.1 壓鉚精度和工藝性要求 壓鉚可分為鉚螺釘，鉚螺母，鉚螺柱，鉚銷釘。壓鉚螺母的位置尺寸精度為底孔的位 置尺寸公差附加0.05, 考慮到壓鉚件的垂直度影響，壓鉚螺釘、壓鉚螺柱、壓鉚銷釘?shù)?尺寸精度為底孔尺寸公差附加0.1的公差。（以壓鉚件的頂端為測量點） 6.2 攻絲和翻邊攻絲的精度和工藝性 6.2.1 攻絲和翻邊攻絲孔距的尺寸精度為底孔的尺寸公差附加0.05。 6.2.2 翻邊攻絲的預制底孔直徑最好不要小于板厚，尤其對
28、較硬的材料，如不銹鋼，對于 預制底孔直徑小于板厚的情況，建議改用壓鉚螺母。 6.3 焊接 常用的焊接種類有：點焊（也叫碰焊），CO2焊接，氬弧焊接，激光焊接。點焊適合 較薄的材料，焊點對外觀影響較小，激光焊接適合精密結構焊接，成本高。CO2焊接和氬 弧焊接適用范圍較廣，主要焊接形式是連續(xù)角焊縫，和間斷角焊縫和對接焊縫，但氬弧焊 的焊接變形較小，焊點外觀較好，焊接速度慢，焊接成本稍高。各種焊接結構的工藝性要 求推薦如下。,三、鈑金件設計,6.3.1 點焊（即碰焊）的結構設計要考慮合適的搭接寬度，推薦搭接寬度和焊點距離見下 表點焊（即碰焊）應該考慮電極伸入方便。減少制造工裝的麻煩。 6.3.2
29、 用CO2焊接，要盡量減少焊縫的數(shù)量和縮短焊縫尺寸，盡可能選用間斷焊而不選用 連續(xù)焊，焊縫盡可能對稱分布，避免焊縫交叉，以免引起零件變形。 6.3.3 角焊縫要使得接頭處便于存放焊劑，減少打磨的工作量。如下圖:,三、鈑金件設計,6.3.4手工CO2焊和氬弧焊要考慮焊條操作空間。 6.3.5有密封要求的組焊鈑金件，板厚不能小于0.8， 否則容易焊穿，無法保證密封。 6.3.6薄壁零件且有密封要求的零件建議用激光焊接。 6.3.7常用的焊接定位結構: 銷釘定位 定位凸臺定位 焊接制具定位 （加工廠跟據結構要求自行設計）,四、通用塑膠零件設計
30、,1、術語和定語 1.1 縮水、縮痕 制品表面產生凹陷的現(xiàn)象,由塑膠體積收縮產生，常見于局部內厚區(qū)域，如加強肋或 柱位與面交接區(qū)域。 1.2 縮孔 制品局部肉厚處在冷卻過程中由于體積收縮所產生的真空泡，叫縮孔。 1.3 氣泡 塑膠熔體含有空氣、水份及揮發(fā)性氣體時，在注塑成型過程空氣、水份及揮發(fā)性氣體 進入制品內部而殘留的空洞叫氣泡。 1.4 缺膠、不飽模 塑膠熔體未完全充滿型腔。 1.5 毛邊、批鋒 塑膠熔體流入分模面或鑲件配合面將發(fā)生鎖模力足夠，但在主澆道與分 流道會合處產 生薄膜狀多余膠料為 1.6 燒焦 一般所謂的燒焦，包括制品表面因塑膠降解導致的變色及制品的填充末端焦
31、黑的現(xiàn)象；燒焦是滯留型腔內的空氣在塑料熔體真充時未能迅速排出（困氣），被壓縮而顯著升溫，將材料燒焦。,四、通用塑膠零件設計,1.7 熔接痕、夾水紋 模具采用多澆口進澆方案時，膠料流動前鋒相互匯合；孔位和障礙物區(qū)域，膠料流動前鋒也會被一分為二；壁厚不均勻的情況也會導致熔接痕。 1.8 噴痕、蛇紋 高速通過澆口的塑膠熔體直接進入型腔，然后接觸型腔表面而固化，接著被隨后的塑 膠熔體推擠，從而殘留蛇行痕跡。側澆口，塑膠經過澆口后無滯料區(qū)域或滯料區(qū)域不 充足時，容易產生噴痕。 1.9 銀絲、銀條 制品表面或表面附近，沿塑料流動方向呈現(xiàn)的銀白色條紋。 銀絲的產生一般是塑膠中的水分或揮發(fā)物或附著
32、模具表面的水分等氣化所致，注塑機 螺桿卷入空氣有時也會產生銀條。 1.10破裂、龜裂 制品表面裂痕嚴重而明顯者為破裂，制品表面呈毛發(fā)狀裂紋，制品尖銳角處常呈現(xiàn)此 現(xiàn)象謂之龜裂，也常稱為應力龜裂。 1.11表面光澤不良 制品表面失去材料本來的光澤，形成乳白色層膜、模糊狀態(tài)等皆可稱為表面光澤不 良。,四、通用塑膠零件設計,1.12 翹曲變形 制品因壁厚或是成形時冷卻不均勻而產生收縮比例不同，從而形成制品變形或是扭 曲。 1.13 流痕 塑膠熔體流動的痕跡，以澆口為中心而呈現(xiàn)的條紋波浪形狀。 2、材料的選擇 塑膠材料的種類繁多，對不同類型的產品有不同要求，對于我公司的產品塑膠產品的
33、 設計，要充分考慮到產品使用的場合及工作環(huán)境，比如滿足溫度要求、防火或生物兼容性 要求。對于有防火要求的，有不同材料的防火等級（包括GE，奇美，TORAY，BAYER， 臺化），對于需要防火級材料時，我們只要向供應商索取到材料證明的編號即可。對于基 于什么樣的思路去考慮選材呢，如果有興趣可以參考一下附件，我從網上零星下載的一些 資料：,四、通用塑膠零件設計,3、壁厚的選擇 塑膠零件的壁厚對零件的質量影響很大，壁厚過小時成型的流動阻力大，大 形復雜的零件就很難充滿型腔，塑膠壁厚的最小尺寸應滿足以下幾個方面的要 求： 足夠的強度和剛度。 脫模時能經受脫模機構的沖擊與震動 裝配時能承受足夠的緊固力
34、 塑膠零件規(guī)定有最小壁厚值，它隨塑膠品種牌號和零件大小不同有不同，對于外殼零件， 推薦如下壁厚ABS，PC+ABS，PC, 透明PC，透明ABS，壁厚為:2.0-3.5mm一些小的 外觀零件（如按鍵帽，燈罩，旋鈕）可以做到1.2-2.0mm同一個塑膠零件的壁厚盡可能 一致，否則可能會由于壁厚不均而產生壁厚處縮水。 4、拔模斜度的設計 在塑膠零件的內表面和外表面，沿脫模方向均應設計足夠的拔模斜度，否則會難以脫 模，或頂出時拉傷，擦壞塑膠零件。還有一點，拔模斜度小就蝕紋淺，會造成外觀件易 臟，所以推薦如下拔模斜度：（設計斜度比紋路要求斜度大0.5度，各供應商處有自己都 有紋板）,四、通用塑膠零件
35、設計,5、柱位的設計 5.1 柱位的功能：通常塑膠件柱位用來支撐PCBA，固定PCBA或膠件本身，固定電子元 器件，或聯(lián)接產品的前后殼，它有一個最大的好處就是高度容易調整。所以，一般情 況下，我們要盡量用柱子端面形成的平面作為支撐面。平面用幾條筋位形成的平面作 為支撐面。 5.2 柱子的拔模及高度：柱子高度大于10mm時，通常都用司筒頂出，所以其拔模斜度可 以取得很小或0度?？梢园褍瓤兹?度，外表面取為0.25度。柱子高度小于10mm時 ,模具上可能用鑲件，拔模斜度可以把內孔取0.5度，外表面取1度。如希望能調整高度, 請在圖上標明，要求模具加工時，考慮調整高。一般清況下，M3自
36、攻螺釘柱的高度不 要大于30mm，太高了柱子的司筒針容易被膠流沖彎變形 5.3 柱子的大小尺寸：由于高度大于10mm的柱位通常是用司筒頂出，柱子的外徑和內徑 就有限制。 常用的司筒的外徑系列為：4.0、4.5、5、6、6.5、7、8、10、12 常用的司筒針系列為：1.5、2.0、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0 其對應的關系如下表格。,四、通用塑膠零件設計,柱位的內徑是由司筒針磨小而得到的，由上表可以看出，我們不要設計壁厚小1.0mm 的柱子，也最好不設計外徑不是標準值的柱位。 5.4 柱子根部的處理：通常容易出現(xiàn)兩種情況： 縮水或陰影（或夾水紋），為了防止出現(xiàn) 縮水，需要
37、把柱子根部減膠，同時把司筒針加長，如已出現(xiàn)陰影（或夾水紋）需要把 柱子根部加膠或把司筒針作短。所以對于壁厚為3mm，柱子直徑大于等于6mm時 （擰M3自攻螺訂）為防縮水,在模具加工時先在柱子根部減膠。到試模時如出現(xiàn)陰 影，再加膠。（柱子的根部注意要求，頂針面與火山口面不等高，減少應力）,四、通用塑膠零件設計,5.5 預埋螺柱的選擇使用：如果需要經常拆裝，或需要維修 的地方，需要使用預埋（熱 壓）螺柱，用普通螺釘來代替自攻螺釘, 熱壓或預埋螺母后膠柱不得有開裂或溢膠現(xiàn)象。 5.5.1 預埋螺柱與塑膠件聯(lián)接的開裂問題： 由于預埋螺柱冷確時的尺寸變化與塑膠件的收縮值相差太大，會使預埋螺柱的
38、周圍產 生很大的內應力，而造成塑膠件開裂，對于高剛性的工程塑料更為嚴重?；趦葢Ρ容^ 大，PC正常情況下禁用預埋，PC+ABS也不推薦，特別對與預埋螺柱數(shù)量多于4時，還有 螺柱不等高的，造成螺柱種類太多，容易出錯；同時，還有因為放置時間過長，會造成注 塑機料筒里材料由于高溫時間過長而變質。下面列出M2、M2.5、M3、M4自攻螺絲柱， 僅供參考，具體設計參數(shù)請參照膠件螺孔設計尺寸一般要求,四、通用塑膠零件設計,6、加強筋位的設計 加強筋的作用是增加塑膠零件的強度，和避免零件變形，如果單用增加壁厚的辦法來 提高塑膠零件的強度，常常是不合理的，其一是容易出現(xiàn)縮水，其二是提高了注塑成本， 加強筋
39、不要設計的過厚，否則容易在其根部出現(xiàn)縮水，也不要太薄，太薄了易出現(xiàn)走膠不 齊。推薦的厚度為:模具加工為大水口時，零件加強筋根部厚度小于壁厚的1/2.筋的頂部厚 度不要小于1mm. 模具加工為小水口時，零件加強筋根部厚度小于壁厚的2/5，筋的頂部 厚度不要小于0.8mm。關于加強筋的拔模斜度：對于通常的加強筋，其兩側的拔模斜度可 按以上厚度要求取。對于高度有特別要求的加強筋，可取兩側0.1-0.25度,這時的加強筋 就會要做鑲件。如果可能的話，在加強筋上增加柱位，可以幫助出模。(如下圖),四、通用塑膠零件設計,柱位上的加強筋：膠柱在結構允許情況下必須設計加強筋。柱位上的加強筋由于是跟 柱位一起頂
40、出，可以比普通的加強筋高得多，其高度方向上比柱位端面低1-3mm就可以 了。同時，柱位的加強筋盡量對稱加工，以保證柱位變形盡量小。其形狀如圖1，指示的 斜度為D=3-5度。 7、裝飾縫（美工線）、止口、叉骨、扣位的設計，止口與叉骨的設計 對于工業(yè)產品來講，尤其是固定類燈具產品，但如果是環(huán)境條件充許的話（對有些產 品，特別是各種灰塵或是粉塵環(huán)境下的產品，是不能有裝飾縫的），最好能設計裝飾縫， 設計裝飾縫是為了彌補塑膠件變形帶來外觀的缺陷，為了保證塑膠零件之間的外形相互配 合良好，裝拆方便，需要在相互配合的地方設計止口與叉骨。止口與叉骨的設計多種多 樣，建議止口與叉骨的形狀推薦如圖2、圖3所示。
41、特別注意減膠要均勻，漸變，不要突 變，否則外觀面易形成陰影。,圖2,圖3,四、通用塑膠零件設計,7.1 止口設計經驗 7.1.1 止口形式1） 從外觀考慮，建議件1為前殼，件2為后殼，同時，若模具加工后，前后殼不齊平而需修模 時，建議前殼多加些，前殼比后殼大（D1D2）從外觀上勝過后殼比前殼大（D2D1）。建 議設計時前殼D1標正公差，后殼D2標負公差。此種止口特點：外觀漂亮，裝飾縫大，適合較大 型零件，外殼削薄零件外觀有陰影，密封性稍差。 7.1.2 止口形式2） 密封好，裝飾縫小，美觀，適合小型結構，對大零件易顯縫。,四、通用塑膠零件設計,7.1.3 止口形式3） 手感稍差
42、，適合較大型零件，有利于遮蓋前后殼尺寸的誤差。 7.1.4 止口形式4） 外觀漂亮，裝飾縫可大可小，密封很好（可加密封條），要求壁厚較大，模具結構復雜。 7.1.5 前后殼間的扣位設計 在塑膠件的設計中，為了簡化裝配，少打螺釘，可利用塑膠的彈性設計扣位，扣位的形式 很多，這里我們要特別注意的是前后殼間的聯(lián)接扣位。推薦的扣位形式如下：,圖3,圖4,四、通用塑膠零件設計,圖4所示結構一般做在后殼上，圖5所示結構一般做在前殼上。特別主意減膠要均勻，漸 變，不要突變。否則會在減膠處出現(xiàn)陰影或縮水。 8、圓角的設計 塑角零件除了使用上要求采用尖角處外，其余所有轉角處均應盡可能采用圓角過度，因塑膠
43、件的尖角處易產生應力集中，在受力或沖擊震動時會發(fā)生開裂現(xiàn)象。甚至在脫模過程中就發(fā)生開 裂。一般推薦加工圓角用如下原則： 筋位的頂部兩端,R1mm 塑膠零件的中間開的方孔，四周做圓角，圓角大于零件壁厚的1/4 與塑膠件上方孔相配合的方形零件的四角做圓角 特別受力的柱子根部做圓角，約R0.5 9、常用透明零件的設計 透明材料：常用的透明材料種類很多，我們設計中常用的有透明ABS，PC，PMMA。 由于透明材料的流動性不好，所以注塑時易產生外觀的問題，象透明按鍵帽一類的產品頂部易產 生夾水紋。透鏡一類的產品在水口附近易產生指甲紋，蛇形紋。針對以上問題，設計時請注意： 透明按鍵帽一類的零件：頂部厚度要設計得比四周厚，型腔如果太深的話，要在水口附近局部減 膠，讓膠先流到零件的頂部，再流到四周。 裝飾片，透鏡一類的零件：設計時請預留出較寬（大于6-8mm），較厚的水口位（大于1- 1.5mm）,模具加工時盡可能用寬大的扇形水口，流道短而粗。,
家電產品結構設計-結構工程師必備
