1.4.2 壁厚设计规范

壁厚的大小取决于产品需要承受的外力、是否作为其他零件的支撑、承接柱位的数量、伸出部分的多少及选用的塑胶材料。一般的热塑性塑料壁厚设计应以4mm为限。从经济角度来看，过厚的产品不但增加物料成本，延长生产周期，而且增加生产成本。从产品设计角度来看，增加过厚的产品会产生气孔，这样就会大大削弱产品的刚性及强度。

最理想的壁厚分布无疑是切面在任何一个地方都是均一的厚度，但为了满足功能上的需求而导致壁厚有所改变也是不可避免的。在此情形下，由厚胶料的地方过渡到薄胶料的地方应尽可能顺滑。太突然的壁厚过渡转变会导致因冷却速度不同和产生乱流而造成尺寸不稳定和表面问题，如图1-1所示。

此外，采用固化成型的生产方法时，流道、浇口和部件的设计应使塑料由厚胶料的地方流向薄胶料的地方。这样使模腔内有适当的压力以减少在厚胶料的地方出现缩水及避免出现模腔不能完全充填的现象。若塑料的流动方向是从薄胶料的地方流向厚胶料的地方，则应采用结构性发泡的生产方法来降低模腔压力。

壁厚均一的要诀在转角的地方也同样需要设计成壁厚均匀变化，以免冷却时间不一致。冷却时间长的地方就会有收缩现象，因而发生部件变形和挠曲。此外，尖锐的圆角位通常会导致部件有缺陷及应力集中，尖角的位置也常在电镀过程后引起不希望的物料聚积。集中应力的地方会在受负载或撞击时破裂。较大的圆角提供了这种缺点的解决方法，不但降低应力集中的因素，而且令流动的塑料流得更顺畅和成品脱模时更容易。

转角位的设计准则也适用于悬梁式扣位。因这种扣紧方式是需要将悬梁臂弯曲嵌入，转角位置的设计图说明如果转角弧位R太小时会引致其应力集中系数（Stress Concentration Factor）过大，因此，产品弯曲时容易折断，转角弧位R太大的话则容易出现收缩纹和空洞。因此，转角弧位和壁厚是有一定的比例。

不同的塑胶物料有不同的流动性。胶位过厚的地方会有收缩现象，胶位过薄的地方塑料不易流过。一些建议的胶料厚度见表1-3和表1-4。

其实大部分厚胶的设计可使用加强筋及改变横切面形状取而代之。除了可节省物料以致节省生产成本外，取代后的设计更可保留和原来设计相同的刚性、强度及功用。图1-2（a）所示的金属齿轮如改成使用塑胶物料，更改后的设计理应如图1-2（b）所示。此塑胶齿轮设计相对原来金属的设计不但节省材料，还消除因厚薄不均导致的内应力增加及齿冠部分收缩导致整体齿轮变形的情况发生。

不同材料的设计要点有以下几点。

1.ABS

1）壁厚

壁厚是产品设计最先被考虑的因素，一般用于注塑成型的壁厚在1.5～4.5mm（0.06～0.18in）范围内。比这范围小的壁厚用于塑料流程短和细小部件。典型的壁厚约为2.5mm （0.1in）左右。一般来说，部件越大，壁厚越厚，这可增强部件强度和塑料充填。壁厚在3.8～6.4mm（0.15～0.25in）范围内可使用结构性发泡。

2）圆角

建议最小圆角半径是胶料厚度的25%，最适当的半径胶料厚比例为60%。轻微的增加半径就能明显的减低应力。

2.PC材料

壁厚大部分是由负载要求、内应力、几何形状、外形、塑料流量、可注塑性和经济性来决定。PC的最大建议壁厚为9.5mm（0.375in）。若要效果好，则壁厚应不超过3.1mm （0.125in）。在需要将一些壁厚增加使强度加强时，肋骨和一些补强结构可提供相同结果。PC大部分应用的最小壁厚为0.75mm（0.03in）左右，再薄一些的地方是要取决于部件的几何形状和大小。短的塑料流程是可以达到0.3mm（0.012in）壁厚。

壁厚由厚的地方过渡到薄的地方是要使其尽量顺畅。在所有情况中，塑料是从最厚的地方进入模腔内，以避免缩水和内应力。

3.LCP材料

由于液晶共聚物在高剪切情况下有高流动性，所以壁厚会比其他的塑料薄。最薄可达0.4mm，一般厚度为1.5mm左右。

4.PS材料

1）壁厚

一般的设计胶料的厚度应不超过4mm，太厚会导致延长生产周期。因需要更长的冷却时间，且塑料收缩时有中空的现象，所以要降低部件的物理性质。均一的壁厚在设计上是最理想的，但需要将厚度转变时，就要将过渡区内的应力集中除去。如收缩率在0.01以下，则壁厚的转变可有较大地变化。若收缩率在0.01以上则应只有较小地改变。

2）圆角

在设计上直角是要避免。直角的地方犹如一个节点，会导致应力集中使抗撞击强度降低。圆角的半径应为壁厚的25%～75%，一般建议为50%左右。

5.PA材料

1）壁厚

尼龙的塑胶零件设计应采用结构所需要的最小厚度。这种厚度可使材料得到最经济的使用。壁厚尽量一致以消除成型后变形。若壁厚由厚胶料过渡至薄胶料，则需要采用渐次变薄的方式。

2）圆角

建议圆角R值最小为0.5mm（0.02in），在可能的范围内，尽量使用较大的R值。因应力集中因素数值R/T比例由0.1增至0.6，而减少了50%，即由3减至1.5。R/T为0.6左右是最佳的圆角。

6.PBT

1）壁厚

壁厚是产品成本的一个因素，薄的壁厚要视每种塑料特性而定。设计之前宜先了解所使用塑料的流动长度限制，从而决定壁厚。负载要求时常是决定壁厚的，而其他的如内应力、部件几何形状、不均一化和外形等。典型的壁厚为0.76～3.2mm（0.03～0.125in）。壁厚要求均一，若有厚薄胶料的地方，以3∶1的比例渐次由厚的地方过渡至薄的地方。

2）圆角

转角出现尖角所导致部件的破坏是最常见的现象，增加圆角是加强塑胶部件结构的方法之一。若将应力减少5%（由3减至1.5），则圆角与壁厚的比例由0.1增至0.6。