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結構設計均衡膠厚對于注塑成型的影響以及改善方案


【怎麼樣設計才算是均衡膠厚?】

對于剛剛開始接觸結構設計這行的一木,同樣也遇到過這樣的問題,怎麼的設計才算是均衡膠厚。起初我的理解是,所有厚度都一緻,應該就是均衡膠厚了。畫完結構一評審,被領導批的體無完膚。

我說:你們不是說要均衡膠厚嗎?我畫的都是1.2的厚度,很均勻啊,怎麼會縮水,怎麼就不對呢?

答案是:當然不對,均衡膠厚指的是注射成型時膠厚在模具系統内冷卻硬化時間要均衡,不能有些地方已經冷卻硬化了,而有些卻沒有,所以就會導緻厚的地方塌陷縮水,前一篇有用煎雞蛋來打這個比方,應該很容易明白原理。

【那麼結構設計的時候設計加強筋有什麼用途?】

在結構設計的時候殼體設計的第一個步驟是抽殼(Shell),首先要确定殼體的基本壁厚。殼體的壁厚對部件的很多關鍵特性的影響至關重要,包括結構強度,外觀,成型及成本。

設計階段優化的殼體厚度可以降低後續可靠性測試的風險,修模的成本以及成型的困難。

簡單地講,對于平闆狀截面,每增加10%的壁厚,部件的剛性會增加33%左右;對于一個簡單的塑料面,厚度增加25%可以使殼體的剛度增加一倍。但增加厚度會對手機的外觀,部件的成型時間,成本及整個手機的重量帶來負面的影響。

【那塑膠産品成型後為什麼會縮水,原因又是什麼?】

縮水現象是指由于産品在冷卻硬化過程中出現體積收縮,壁厚處的表面原料被拉入,從而在産品表面出現凹陷痕迹的現象。

縮水現象通常和以下因素相關:

1,注塑工藝問題(如注射壓力過低、保壓時間不夠、模溫過高、冷卻時間不夠等等)

2,結構設計問題(膠位厚度不均勻、筋寬與膠位厚度比例不當、産品膠位厚度過厚等)

3,模具加工問題(進料口過小或流道截面過小等)。

解決辦法:

1,注塑工藝引起的相對容易解決,隻要根據排查到的原因做相應的調整就可以

2,由結構不良引起時,就需要修改模具了,一般來講,筋底部厚度不應超過膠位厚度的2/3

3,模具問題的話相應做調整和修改

當然對于入行的同學來說,可能還是無法理解,

下面我們根據示意圖來分析如何設計才是好的

【01】L形轉角均衡膠厚設計

根據上圖所示,所有壁厚都是1.7mm,那麼A處與B處那個設計是正确的?

答:A處,B處膠厚應該設計成1.7*0.6(筋位不能大于主厚度的2/3)=1.0mm,否則外觀面會縮水。

【02】U字形筋位均衡膠厚設計

根據上圖所示,A處與B處均衡膠厚1.7mm,C處膠厚1.0mm,那個設計是正确的?

答:A處與C處,道理同上。B處膠厚應該設計成1.7*0.6(筋位不能大于主厚度的2/3)=1.0mm

【03】螺絲柱的均衡膠厚設計

根據上圖所示,A處與B處螺絲柱都是統一厚度1.0mm,那麼那個設計是正确的?

答:B處,因為根據整體大型厚度D線走向可以看出,A處螺絲柱在C處位置厚度不均衡,超出了1.0mm厚度,此處會縮水。

肯定有人會問,B處哪裡螺絲打不了,太窄了,A處又縮水,那怎麼解決?

見下圖

根據上圖所示,螺絲柱此處掏膠,在确保掏膠面到外觀面0.8mm厚度的前提下,要保證此處有0.6mm以上的模具鋼材厚度,然後再做一條筋骨連接,确保強度。

【04】螺絲柱火山口的設計

根據上圖所示螺絲柱的厚度已經超過了大型厚度的1.7mm2/3了,那麼為了确保螺絲柱的強度以及螺絲不滑牙,必須要這麼厚,怎麼辦?

答:前一篇有說過解決方案,比如搭橋設計,或者底部掏火山口設計。

那麼火山口如何設計?

見下圖

根據上圖所示A處與B處需要确保厚度1.0mm以上,防止膠厚太薄,造成走膠困難,C處需要确保模具強度,最少0.8mm以上的寬度。

提問:為什麼掏火山口就能改善此處縮水呢?

答:同理,一樣是為了快速降低塑膠冷卻硬化,防止太厚塌陷縮水。

提問:除了螺絲柱此處可以做火山口掏膠防止縮水,在其他部位是否同樣的方法也可以?

答:是的,比如很厚的筋位等。但是需要注意的是,掏火山口隻是起到改善作用,很多時候是無法做到徹底解決,如果産品外觀面是做素材的,不建議用掏火山口的方式去改善縮水,建議用搭橋的方式。


【結語】

1,以上隻是單獨描述示意,請勿根據以上圖片定義結構的可靠性,一個完善的結構,除了要确保産品外觀不縮水以外,還需要确保整體的結構強度。

2,在設計加強筋的時候,要确保厚度不能超過大型厚度的2/3,否則會有縮水風險。

3,對于塑膠件的不良分析,真正原因并非能輕易查出,需要工藝、模具、結構等綜合考慮。


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