结构发泡产品设计（塑品设计）

　　结构发泡成形品之肉厚可较射出成形品为厚，并且无凹痕及翘曲等问题。传统上，发泡材被设计成0.25in(6.3mm)之肉厚，现在由于工程树脂之关系，塑品之肉厚可被设计低至0.157in(4mm)或高到0.5in(12.7mm)，甚至更高。 主要的考虑是肉厚改变时对耐冲击力、肋骨设计、浮凸物设计及所须强度的影响。弯曲强度及抗拉伸强度会随肉厚之减少而增加，因为较薄之肉厚有较低的重量减少量，致使有较高的皮层对心核比。 刚性，受负载能力及耐冲搫力则随肉厚之减少而减少，因为这些性质受肉厚之影响较大，而非重量之减少量。为了使结构发泡材有极低之应力及整个塑品有均匀性的重量减少，良好的流动设计使塑流能马上填满模穴是极为重要的。 在成形肉厚小于0.25in之塑品，更多的材料必须被推进模穴内，以克服极高的流动阻碍。若是肉厚大于0.25in，则流动容易。这些流动阻碍的变异性，造成较低的重量减少量及较薄壁有较短之流动长度。 Wd 如果所选材料之流动长度超过建议值，那么下列两方法可增加其流动性： ·添加流动肋骨或流道以增加流动，但其直径不可太大，否则塑流会流进肋骨内造成充填平断面上之困难。 · 些微的增加肉厚约莫0.03到0.05英寸，可减轻成形上之流动困难。 另外从肉厚变到薄肉厚之转换区应该愈平滑愈好，以利加工成形（图6-9）。 圆角及半径 陡边角会造成应力之集中点及阻碍材料之流动性，它们常常是产品毁坏的主因。圆角半径对应力集中之影响可由图6-10看出，应力集中因子KT是用于方程序以计算应力，R/T是圆角半径对肉厚之比值。 尽量利用大的半径于内边角及外边角上，以使应力集中最小并益于模具充填。对大多数塑品而言，最小半径需为0.06英寸。如果塑品是在承受负载或受撞击下，则最小半径需为0.125英寸以上。 公差及翘曲之控制 尺寸公差在产品设计上是非常重要的，因为它直接影响到产品成本及表现行为。产品之最终尺寸是由以下所影响控制： ·温度膨胀及收缩。 ·加工条件。 ·模具尺寸。 _ 结构发泡品之尺寸公差及翘曲控制是为了使塑品从头到尾有一致的重量减少量并具平坦性。以下为其设计之通则： ·尽量使塑品之肉厚保持均匀性。厚肉区不仅会增加成形周期，并造成产品翘曲。 ·使流动阻碍减少到最小。尽量莫用肋骨及排气孔在流动的方向上。 ·保持一定的材料流动长度以减少过分充填发生。于近开口处，加上流动肋骨或浇口，使过分充填减少到最少。 倾斜角 由于结构发泡加工之低压力，微小的锥度可以忍受，所以塑品可用倾斜角之设计，以利取出。 产品之肉厚会影响到倾斜角之大小。当肉厚减少时：须增加倾斜角之角度。这是因为模穴压增加了，令塑品较难取出。一般而言，0.5°到3°之倾斜角以足使产品方便取出。对于深度极深的肋骨或浮凸物，由于须增加底部宽度，致使倾斜角增加，需注意底部太厚所可能造成的凹痕及凸起。 肋骨及浮凸物 于结构发泡品上加进肋骨，可增加其刚性及受负载之能力而毋须增加其肉厚。与射出成形相比，结构发泡加工可用较粗的肋骨。 周遭的肉厚及重量减少量决定了肋骨之厚度，依此而设计之，可使其不至产生凹痕，表6-1为肋骨肉厚与壁厚间之正确设计关系：  至于浮凸物，由于须承受重负载，所以必须与邻近的壁端相连或与肋骨、角板相连，以分散负载。为使插入后之表现最佳，浮凸物之肉厚随材料种类及所减少之密度而定。通常，高功能性的材料可用较薄的浮凸物肉厚。一般的设计通则为浮凸物之直径为心核孔洞之二倍。浮凸物须尽量的被铸造，以减少塑品之成形周期。如果浮凸物太厚的话，会有凹痕产生。若一切设计皆无虞，与射出成形相比，由于凹痕之发生可能性减少，所以会有较佳的表面精度。 放热孔(louvers) : 因为塑料为绝缘性材料，所以放热孔常须加入结构发泡成形品内以滞散热量。如果可能的话，羽状结构之放热孔最好与塑流同方向以助模具之充填及减少过分充填之可能性（因会造成翘曲）。如果，羽状结构放热孔必须被置于垂直塑流之方向的话，那么于其中端部分横过一流道，让塑流流于其上，而不致让放热孔阻碍了流动，参考图6-11。 迫压嵌合(snap fits) 犹如一些特定的射出成形材，因为工程结构发泡材之物性增加了，迫压嵌合亦可应用于其上。 不像射出成形之迫压嵌合只可用于质轻短小之零件，结构发泡成形之迫压嵌合可用以扣锁住重零件或结合两大形结构发泡成品。 ] : 应力、弯折量及应变是决定所须组合力量及挺性的主要控制因子。最简单的迫压嵌合模式是具定横截面的悬梁衍（图6-12）。 其中 y＝FL3 ε＝3yc L3 其中σ＝应力 y＝弯折量 ε＝应变 I＝横截面之惯性矩 L＝梁之长度 E＝材料之模数 c＝中间轴至最远处之距离 当选择应用须用迫压嵌合之材料时，关键物性如疲乏强度，弯曲模数，弯曲强度及最大应变量须先被测得知。