产品结构设计工程师必备之结构篇样本
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第一章金属材料冷辗压低碳钢板及片料品质标记功能类别制造用途SPCD 压延、成形用品质电脑机箱、录影机壳,音响喇叭,电器箱,托盘,银碟等SPCE 深压延拉伸品质电芯壳、手电筒,摩打壳,通心鸡眼,钮扣、油壶容器等SPCC 一般用品质文具用品、锁、汽车用品、电器支架、一般性项等SPCC(Steel Plate Cold rolled Commercial)是冷轧板的缩写,看上去很暗,表面需电镀或涂装处理。
当然根据用途,可以选用不同种类的冷轧板,如做电锅的外锅就要用能做深抽的SPCE。
它有SPCC-SB(平常称之为金光板)和SPCC-SD两种分类:S----Standard Skin Pass 标准调质处理 B---Bright(光面的):光亮表面,极光滑辗延表面(俗称双光)D---Dull (雾面的):灰暗表面,幼微粒辗延表面(俗称单光)表面处理:a、无处理(M)b、铬化处理(C)c、磷化处理(P)镀锌钢板的分类:镀锌方法电镀锌钢板(SECC):耐指纹,具有很优越的耐蚀性,而且保持了冷轧板的加工性。
连续镀锌法(成卷的钢板连续浸在溶解有锌的镀槽中)热浸镀锌法板片镀锌法(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(槽中有硫酸锌溶液,以锌为阳极,原材质钢板为阴极材料/内容电镀锌钢板(EG/SECC)热浸镀锌板(GI/SGCC)母材冷轧退火钢板冷轧全硬钢板色泽,前处理均匀灰色,电镀亮白色,热镀镀层表面锌厚子吸附表钢材,表面平滑无锌花锌层凝固组织,可有锌花或无锌花镀层组织纯锌镀层最外层为纯锌,内层为铁锌合金机械性能与母板相同经退火,有时效硬化;材质软加工性能同母材,成型性能好可承受简单加工,复杂的无法胜任镀锌量镀厚困难镀薄困难料厚常见料厚均有0.6~1.5mm耐蚀性镀层薄,差(均可加耐指纹涂层)镀层厚,好(均可加耐指纹涂层)价格贵,主要进口便宜,分大花/小花用途及特性具有很优越的耐蚀性,而且保持了冷轧板的加工性主要进口1.镀锌产品种类介绍:材料规格后处理镀层厚度S A B C D E一般通称JIS备注EG (Electro Galvanized Steel)电气镀锌钢板——电镀锌镀纯锌EG SECC(1)A铅和镍合金合金EG SECC(2)裸露处耐蚀性2>3>4>1GI (Galvanized Steel) 溶融镀锌钢板——热浸镀锌熔接性2>4>1>3非合金化 GI, LG SGCC(3)涂漆性4>2>1>3铅和镍合金GA, ALLOY SGCC(4)加工性1>2>3>4 B所使用的底材 C(Cold rolled) : 冷轧H(Hot rolled): 热轧C(Commercial)D E HC 底材的种类一般用抽模用深抽用一般硬质用M:无处理C:普通烙酸处理---耐蚀性良好,颜色白色化P:磷酸处理---涂装性良好D:厚烙酸处理---耐蚀性更好,颜色黄色化D 后处理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E 镀层厚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。
产品结构设计工程师必备之结构篇Company Document number:WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998结构篇塑料的外观要求:产品表面应平整、饱满、光滑,过渡自然,不得有碰、划伤以及缩孔等缺陷。
产品厚度应均匀一致,无翘曲变形、飞边、毛刺、缺料、水丝、流痕、熔接痕及其它影响性能的注塑缺陷。
毛边、浇口应全部清除、修整。
产品色泽应均匀一致,表面无明显色差。
颜色为本色的制件应与原材料颜色基本一致,且均匀;•需配颜色的制件应符合色板要求。
•上、下壳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<,可接受底刮<。
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%,底壳成型缩水较小,所以缩水率选择较小,一般选%。
结构设计的一般原则:力求使制品结构简单,易于成型;壁厚均匀;保证强度和刚度;根据所要求的功能决定其形状尺寸外观及材料,当制品外观要求较高时,应先通过外观造型在设计内部结构。
尽量将制品设计成回转体或对称形状,这种形状结构工艺性好,能承受较大的力,模具设计时易保证温度平衡,制品不以产生翘曲等变形。
应考虑塑料的流动性,收缩性及其他特性,在满足使用要求的前提下制件的所有转角尽可能设计成圆角或用圆弧过渡。
塑料件设计要点开模方向和分型线每个塑料产品在开始设计时首先要确定其开模方向和分型线,以保证尽可能减少抽芯机构和消除分型线对外观的影响;开模方向确定后,产品的加强筋、卡扣、凸起等结构尽可能设计成与开模方向一致,以避免抽芯减少拼缝线,延长模具寿命。
脱模斜度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。
产品结构设计典型案例是一个涉及多方面内容的主题,包括产品的外观设计、功能设计、材料选择、工艺流程等。
以下是一些典型的产品结构设计案例:
1. 手机设计:手机是现代人日常生活中不可或缺的设备,其结构设计需要考虑到人机交互、手持舒适度、防摔抗震、内部组件布局和散热等多方面因素。
其中,人机交互设计要求按键布局合理,屏幕易操作;手持舒适度要求产品轻巧,符合人体工学;防摔抗震要求外壳结实,内部结构稳固;内部组件布局和散热要求各部件之间排列合理,保证散热良好。
2. 电动汽车设计:电动汽车的结构设计涉及到电池组、电机、底盘、车身等多个部分,需要综合考虑车辆性能、续航里程、安全性、舒适性等因素。
其中,电池组需要具备高能量密度和安全性能;电机需要高效能,以降低能耗;底盘和车身结构需要牢固,能够承受碰撞和侧翻等突发情况。
3. 医疗器械设计:医疗器械的结构设计要求非常高,因为产品的质量和安全性直接关系到患者的生命健康。
例如,心脏起搏器的结构设计需要考虑到如何精确控制电脉冲的发放,保证起搏器能够稳定工作;呼吸机的结构设计需要考虑如何保证患者呼吸顺畅,同时减少噪音和震动。
4. 家居产品设计:家居产品的结构设计需要注重实用性、美观性和环保性。
例如,一款智能垃圾桶的设计,需要考虑如何实现自动开盖、垃圾袋更换提醒等功能,同时外观要简洁美观,材料要环
保易清洗。
5. 玩具设计:玩具的结构设计需要考虑孩子们的安全性、易用性和趣味性。
例如,儿童自行车的设计需要保证孩子们能够轻松骑行和刹车,同时要配备安全防护措施,如车轮护罩和安全反光镜。
以上案例仅供参考,如需了解更多信息,建议查阅专业书籍或咨询专业人士。
结构篇
塑料的外观要求: 产品表面应平整、饱满、光滑, 过渡自然, 不得有碰、划伤以及缩孔等缺陷。
产品厚度应均匀一致, 无翘曲变形、飞边、毛刺、缺料、水丝、流痕、熔接痕及其它影响性能的注塑缺陷。
毛边、浇口应全部清除、修整。
产品色泽应均匀一致, 表面无明显色差。
颜色为本色的制件应与原材料颜色基本一致, 且均匀;
•需配颜色的制件应符合色板要求。
上、下壳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。
因此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, 因此缩水率选择较大,
•一般选0.5%, 底壳成型缩水较小, 因此缩水率选择较小, 一般选0.4%。
结构设计的一般原则: 力求使制品结构简单, 易于成型; 壁厚均匀; 保证强度和刚度; 根据所要求的功能决定其形状尺寸外观及材料, 当制品外观要求较高时, 应先经过外观造型在设计内部结构。
尽量将制品设计成回转体或对称形状, 这种形状结构工艺性好, 能承受较大的力, 模具设计时易保证温度平衡, 制品不以产生翘曲等变形。
应考虑塑料的流动性, 收缩性及其它特性, 在满足使用要求的前提下制件的所有转角尽可能设计成圆角或用圆弧过渡。
塑料件设计要点
开模方向和分型线
每个塑料产品在开始设计时首先要确定其开模方向和分型线, 以保证尽可能减少抽芯机构和消除分型线对外观的影响;
开模方向确定后, 产品的加强筋、卡扣、凸起等结构尽可能设计成与开模方向一致, 以避免抽芯减少拼缝线, 延长模具寿命。
脱模斜度
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。
另外, 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。
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。
特别的也能够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°
外形及壁厚
一般不宜小于0.6~0.9mm, 常选取2~4mm。
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, 不但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, 特别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, 不但造成出现气泡, 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。
决定壁厚的主要因素:
结构强度和刚度是否足够; 脱模时能够经受推出
机构的推出力而不变形; 能否均匀分散所受的
冲击力; 有嵌入件时能否防止破裂; 成型空的部
位的熔合线是否会影响强度; 能承受装配时的
紧固力; 棱角及壁厚较薄的部分是否会阻碍材料
流动从而引起填充不足。
壁厚太小, 熔融塑料在模具型腔中的流动阻力较
大, 难填充, 强度刚度差; 壁厚太大, 内部容易生气泡, 外部易生收缩凹陷, 且冷却时间长。
一般壁厚小于1mm时称为薄壁。
薄壁制品要用高压高速来注塑, 其热量很快被模具镶件带走, 有时无需冷
却水冷却。
圆角的设计
塑料制品的尖锐转角既不安全, 有对成型不利, 在尖角处模具容易产生应力开裂。
消除塑料制品尖角的转角, 不但能够降低该处的应力集中, 提高塑料制品的结构强度, 也能够使得塑料材料成型时有流线型的流路, 以及成品更易于顶出。
另外, 从模具的角度去看, 圆角也是有益于模具加工和模具强度。
塑料制品的所有内外侧的周边转角圆弧都尽可能的大, 以消除应力集中。
可是太大的圆弧肯可能造成收缩, 特别是在加强筋或突柱根部的转角圆弧。
原则上 , 最小的圆弧转角为0.5~0.8mm。
圆角一般取0.5~1.5倍壁厚;
圆角大小宜取: R=1.5T r=05T T—壁厚 R—大圆弧 r—小圆弧
若R/T<0.3,则易产生应力集中, 若R/T>0.8,则不会。
加强筋
加强筋的合理应用, 可增加产品刚性, 减少变形。
应避免筋的集中, 否则引起表面缩印。
作用: 在不增加壁厚的情况下, 加强塑料制品的强度和刚度, 避免塑料制品翘曲变形;
合理布置加强筋还能够改进充模流动性, 减少塑料制品内应力, 避免气孔缩孔和凹陷等缺陷; 在装配中用于装配或固定其它零件。
根筋倒角: R=T/8 倒角能够改进溶胶流动性, 避免制品产生应力开裂。
但倒角太大制品背面也会产生收缩凹痕。