Pro/ENGINEER Wildfire 5.0产品设计与工艺基本功特训
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1.4.4 洞孔设计规范

在塑胶件上开孔使其和其他部件相结合或增加产品功能上的组合是常用的手法,洞孔的大小及位置应尽量不要对产品的强度产生影响或增加生产的复杂性,以下是在设计洞孔时需要考虑的几个因素。

相连洞孔的距离或洞孔与相邻产品直边之间的距离不可少于洞孔的直径,如图1-3所示。与此同时,洞孔的壁理应尽量大,否则穿孔位置容易产生断裂。要是洞孔内附有螺纹,设计要求就变得复杂,因为螺纹的位置容易形成应力集中的地方。从经验看,要使螺孔边缘的应力集中系数降低至安全水平,螺孔边缘与产品边缘的距离必须大于螺孔直径的3倍,如图1-4所示。

图1-4 孔离边位或内壁边之要点

1.穿孔

从装配的角度来看,穿孔的应用比盲孔多,而且比盲孔容易生产。从模具设计的角度来看,穿孔的设计在结构上较为优越,因为用来穿孔成型的边钉的两端均可受到支撑。穿孔的做法可以靠单边钉两端同时固定在模具上或两条边钉相接而各有一端固定在模具上。一般来说,第一种方法被认为是较好的;应用第二种方法时,两条边钉的直径应稍有不同,以避免因两条边钉轴心稍有偏差而导致产品出现倒扣的情况,而且相接的两个端面必须磨平。

2.盲孔

盲孔是靠模具上的顶针形成,而顶针的设计只能单边支撑在模具上,因此,很容易被熔融的塑料使其弯曲变形,形成盲孔出现椭圆的形状,所以顶针的长度不能过长。一般来说,盲孔的深度只限于直径的2倍。要是盲孔的直径只有等于或低于1.5mm,盲孔的深度更不应大于直径的尺寸。

3.盲孔的设计要点

1)钻孔

大部分情况下,应尽量避免额外的钻孔工序。尽量考虑设计孔穴可单从模具一次成型,降低生产成本。但当需要成型的孔穴长而窄时,即孔穴的长度比深度大。因更换折断或弯曲的顶针造成的额外成本可能比辅助的后钻孔工序高,此时,应考虑加上后钻孔工序。钻孔工序应配合使用钻孔夹具来加快生产及提高品质,也可减少因断钻嘴或经常番磨钻嘴而产生的额外成本及时间;另一做法是在塑胶成品上加上细而浅的定位孔以代替使用钻孔夹具。

2)侧孔

侧孔往往增加模具设计上的困难,特别是当侧孔的方向与开模的方向成一直角时,因为侧孔容易形成塑胶产品上的倒扣部分。一般的方法是使用角针(Angle Pin)及活动侧模(Split Mould)或使用油压抽芯,留意顶针在胶料填充时是否受压变形或折断,此情况常见于直径长而小的顶针上。模具的结构较为复杂,所以模具的制造成本比较高。此外,因模具必须抽走顶针才可脱模,进而相应增加生产时间。

3)其他设计事项

孔穴在产品设计上应注意下列各点。

(1)多个多级不同直径但相连的孔可容许的深度比单一直径的孔长。此外,将模具件部分孔位偷空,也可将孔的深度缩短,如图1-5所示。

图1-5 多级孔或将穿孔偷空

(2)侧孔若使用角针、活动侧模或油压抽芯必会使模具的结构复杂及增加成本,此问题可从增加侧孔壁位的角度,或以两级的孔取代原来的侧孔得以消除侧孔导致的倒扣,消除侧孔倒扣的方法,如图1-6所示。

图1-6 消除侧孔倒扣的方法

(3)洞孔的边缘应预留最少0.4mm的直身位,在孔边设计一个完整的倒角或圆角,这在经济上或实践上都是不切实际的,如图1-7所示。

图1-7 洞孔边缘的设计