材料性质与塑件设计(编辑修改稿)

材料性质与塑件设计(编辑修改稿)内容摘要：

复性负荷时，应考虑下列建议：   长间距之周期性负荷可以采用比例极限进行设计。   塑件承受短间距和长期间的反复性负荷， 应使用 SN曲线进行设计。   高度拋光的光滑模面可以降低产生微小裂缝的倾向。   注意圆角的设计以 避免应力集中。   塑件承受高频或高振幅的周期性负荷时，会生热而缩短寿命。 改用薄壁 设计和耐疲劳的导热性材料可以改善塑件的散热功能。 524 高速负荷及冲击负荷 高速负荷指施加负荷的速度高于 1 m/s， 冲击性负荷指负荷速度高于 50 m/s。 应避免在高应力区施加高速负荷和冲击性负荷。 当设计之塑件承受此类负荷时必须牢记以下建议：   在预期的负荷速率之内，使用比例极限进行设计 之计算。   使用较大的圆角半径及较和缓的肉厚／宽度变化，以避免应力集中。   长时间处于高熔融温度的树脂会裂解变脆。 要使高温对于熔胶的影响最 小化，就必须选用适当熔点的塑料和适当的射出料筒来进行射出成形。 525 极端温度施加负荷 塑件之储存、搬运和使用温度很容易就高出或低于室温 20~30℃，应用于极端温度的塑件必须能适应环境。 设计塑件将应用于极端温度条件，建议注意事项如下：   应用比例极限进行计算，以避免塑件永久变形。   避免将不同热膨胀系数之材料设计为紧迫组 合，而且应该在自由端面保 留允许塑件膨胀之裕度。 常见的高于室温之极端温度条件的应用包括： 热液体的容器、热水管线组件、含有加热组件之装置、直接曝于日光之下的搬运工具 、 储存在无空调建筑之塑件。 常见的于低于室温的应用包括： 冷冻之塑件和以飞机运载之塑件 53 塑件肉厚 设计塑件所需考虑的因素众多，包括功能与尺寸的需求、组合之公差、艺术感与美观、制造成本、环境的冲击、以及成品运送等等。 在此，我们将考虑塑件肉厚对于成形周期时间、收缩与翘曲、表面品质等因素的影响，以讨论热塑性塑料射出成形之加工性。 塑件于射出成形后，必须冷却到足够低的温度，顶出时才不会造成变形。 肉厚较厚的塑件需要较长的冷却时间和较长的保压时间。 理论上，塑件射出之冷却时间与肉厚的平方成正比，或者与圆形对象直径的。 所以粗厚件会延长成形周期时间，降低单位时间所射出塑件的数量，增加每个塑件的制造成本。 另外，塑料射出成形先天上就会发生收缩，然而，剖面或整个组件的过量收缩或不均匀收缩就会造成翘曲，以致于成形品无法依照设计形状呈现。 请参阅图 510。 图 510 (左边 )粗厚件会导致 (中间 )塑件的收缩和翘曲， 应该将塑件设计为具有均匀肉厚的 (左边 )塑件。 塑件同时具有薄肉区和厚肉区时，充填熔胶倾向于往厚截面部分流动，容易产生竞流效应 (racetracking effect)，导致包风 (air traps)和缝合线 (weld lines)，在塑件表面产生瑕疵。 假如厚肉区没有充足的保压，就会造成凹痕 (sink marks)或气孔 (voids)，所以应该尽可能设计薄且肉厚均匀的塑件，以缩短成形周期时间，改善塑件尺寸稳定性，和去除塑件之表面瑕疪，塑件肉厚设 计通则是：使用肋可以提高 塑件的刚性 和强度，并且避免厚肉区的结构。 塑件尺寸的设计，应将使用塑料之材料性质和负荷类型、使用条件之间的关系列入考虑，也应考虑组件的组合需求。 图 511 提供一些设计范例的比较。 (not remended) (remended) 图 511 塑件之设计范例。 左边为不良设计，右边是典型的塑件设计。 54 肋之设计 塑件设计之结构完整性的主要考量是：塑件结构强度必须足以抵抗预期负 荷。 如果藉由增加肉厚以强化结构，有下列的缺点：   塑件重量及成本相对地增加。   加长塑件所需的冷却时间。   增加产生凹痕与气孔的机会。 肋 (ribs)是达成所需刚性和强度，并且避免粗厚剖面的有效方法。 设计良好的肋，仅仅增加低百分比的重量，就足以提供必要的结构强度。 假如还需要更高的刚性，可以缩小肋的间距，以便添加更多的肋。 肋的典型用途包括：   盖子、箱子、及需要有良好外观和重量轻的宽大表面。   必须有圆柱形表面之走纸用滚轮和导轨。   齿轮的轴和齿廓。   塑件的 支 撑与构架。 肋的厚度、高度和开模斜角是相互关连的。 太粗厚的肋会在塑件的另一面造成凹痕；太薄的肋和太大的开模斜角会造成肋的尖端充填困难。 肋之各边应有 1176。 的开模斜角，最小不得低于 1/2176。 ，而且应该将肋两侧之模面精密拋光。 开模斜角使得从肋顶部到根部增加肉厚，每一度开模斜角会使一公分高肋的根部增加。 建议根部的最大厚度为塑件肉厚的 ，通常取肉厚的 ~，如图 512所示。 图 512 设计肋之截面规范 将肋设计在开模方向，可以降低模具的加工成本。 使用角板 (gussets)也可以强化肋的结构，如图 512所示。 使用凸毂 (bosses)时，不应该凸毂将连接到平行之塑件壁面，必须和壁面维持一段间距。 凸毂也可以使用角板强化结构。 如图 513所示，肋可以设计成波浪状 (corrugations)以维持均匀壁厚，并且将开模斜角加工到两侧的模具，这种作法可以避免肋的顶面太过薄。 就结构的刚性而言，相互连接的蜂巢式六面矩阵结构，如图 514，比正方形。