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塑胶件DFM | 不均匀的壁厚会带来哪些后果?

11月前浏览263

壁厚均匀是塑胶件DFM设计中最基本的指南。

然而,不少工程师选择忽视这个原则,认为均匀壁厚不重要,从而任性设计。

当产品试模因此而出现各种质量问题后,例如缩水、变形翘曲、内应力和困气等,便要求供应商调整工艺参数来解决;当供应商多次调机甚至改模都无法解决问题时,工程师就认为供应商水平太low,把锅全部让供应商来背。

这样做,真的好吗?




       

       
 1           
       
什么是壁厚        

       
       

对于塑胶件DFM设计来说,最重要的一个设计参数是零件壁厚。

塑胶件的壁厚可以分为三类:基本壁厚、侧壁壁厚、以及加强筋或支柱壁厚。


       


       

       
 2           
       
什么是壁厚均匀原则        

       

塑胶件的壁厚设计需要遵循几个指南:

  • 塑胶件壁厚必须在合理的范围之内;

  • 尽量减小塑胶件壁厚;

  • 塑胶件壁厚均匀;

  • 塑胶件壁厚与壁薄的地方均匀过渡;


本文关注的是壁厚壁厚均匀是指基本壁厚与侧壁壁厚保持一致和均匀。


壁厚均匀的一个例外是加强筋或支柱壁厚处壁厚为基本壁厚的40%~60%。



       


       

       
 3        
       
壁厚不均匀会怎么样?        

       
       

3.1 不均匀壁厚导致塑胶件缩水(凹陷)

在注塑成型时,壁厚和壁薄的区域冷却速度不一致。壁薄的区域(图中绿色 区域)先冷却固化;壁厚的地方(图中红色 区域)后冷却固化,冷却的过程伴随着收缩,于是在塑胶件表面产生缩水(a)或者内部产生缩孔(b)。


塑胶件表面的缩水缺陷如图所示。


3.2 不均匀壁厚导致塑胶件翘曲变形

壁厚壁薄处的收缩不一致容易使得塑胶件翘曲变形。


下图所示的手机外壳材料为PC+ABS,基本壁厚是侧壁厚度的1/3,差距非常大,结果造成不同区域的巨大收缩差异,产生内应力而造成塑胶件翘曲变形。


下一次,当工程师设计的塑胶件发生翘曲变形时,可不要再把锅让注塑供应商全背了!


3.3 不均匀壁厚导致内应力

不均匀壁厚导致冷却速度不一致,收缩不一致,继而在塑胶件内部产生应力。

在时间、载荷和温度的作用下,塑胶件很容易发生破裂而发生失效。

3.4 不均匀壁厚导致其它外观缺陷例如困气

塑胶熔料在充填时总是朝着阻力较小的路径前进,那么壁厚区域总是最先充填。如果壁薄处被壁厚区域包围,那么塑胶熔料就无法充填满壁薄处,从而造成困气。




       

       
 4        
       
检查壁厚均匀        

       
检查壁厚均匀是一件非常简单容易的事情。        
我们可以在三维绘图软件上,在三个平面方向上做无数个剖截面,就可以清楚看见壁厚壁薄区域,继而判断壁厚是否均匀。        
       


在一些模流分析软件上,通过壁厚分析,也可以直观看到零件各个区域的壁厚状况。        



       

         
最后的话          

         
壁厚均匀是一个非常简单的DFM设计指南,并没有涉及太高深的理论。          
为什么大多数工程师都不去遵守呢?          
根源还是在于工程师没有DFM意识。          
DFM=Design for Manufacturing,即面向制造的设计。          
我们没有从制造的角度去思考产品设计。          
         

----END---        

来源:降本设计

理论材料
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首次发布时间:2023-11-16
最近编辑:11月前
钟元
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