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产品结构设计中各类材料的选用

www.shejinet.com 2019-09-11 15:16 设计.世界 浏览(1344)

摘 要:设计者绘出零件图后,要对零部件列出使用料件和重要选材因素,然后合理地选材
设计者绘出零件图后,要对零部件列出使用料件和重要选材因素,然后合理地选材,包括以下三个步骤:

一、根据应用目的,列出部件的全部功能要求(并不是材料的性能),并尽可能定量化,例如:
1.在额定的连续载荷下允许的最大变形量
2.使用和运输过程中所受的应力种类和大小:是否长期受力,是动态受力还是静态受力
3.最高工作温度
4.在工作温度下允许的尺寸变化
5.零部件允许的尺寸公差
6.零部件的使用性能要求
7.零部件是否要求着色、粘接、电镀等
8.要求储存期多长,是否在户外使用
9.有无耐燃性能要求等等

二、根据部件的功能要求,考虑使用性能数值(工程性能)和设计数据,提出目标材料(零部件材料)的性能数值,并通过这些性能要求来选定材料,即使这些性能估计是粗略的,也大大方便候选材料的筛选,为最终材料的选定提供有益的依据

选择恰当材料性能是关键而且复杂的,因为零部件的某一功能常常含有几种性能,例如在尺寸稳定性的要求中除尺寸精度外,还要考虑线胀系数、模塑收缩率、吸水性、蠕变性等等

零件的强度和刚度,除了从材料性能上考虑以外,还要从制品结构设计上如厚度和加强筋等等加以考虑

材料的成型工艺性、耐久性、经济性等也都是选材时应考虑的因素,有时候,某些使用要求不一定能明确对材料性能的定量要求,如电镀性往往要通过实际试验或已有的经济来筛选,又如塑料炮弹弹带,要求材料经受高速冲击、压缩、扭拧、剪切等复杂的外力作用和高速高温高压气流的影响,很难直接提出材料的定量性要求,因此,除了通过力学计算外,还可通过摩西试验和探索试验来推算受力情况,提出粗略的性能要求

三、最后,通过零部件工程性能要求与材料性能的比较来确定候选材料
选择塑料时应注意下面几个问题:
1.必须对选用材料的性能有较全面的了解,然后根据使用条件去考虑配方、工艺和制品设计等
2.塑料一般导热性低,选用和设计要充分注意
3.塑料的线胀系数一般比金属大,有的易吸水,因此尺寸变化较大,选用和设计时要考虑恰当的配合间隙和公差范围
4.有的塑料有应力开裂倾向,设计时要尽量减少应力,制品设计要避免应力集中,或做适当的后处理并要严格控制加工工艺
5.有的塑料有蠕变和后收缩或变形的倾向,选用和设计时应充分注意
6.各种塑料有一定的使用强度范围和允许接触的介质以及能承受的压力和速度极限,选用和设计时应该考虑

在产品结构设计的过程中,对产品的材料进行选型的时候,往往不知道选什么,下述表格给出一些参数,希望对产品结构设计师有所帮助
1.产品的使用环境,如果长期暴晒,就要选用抗紫外线的塑胶材料,普通ABS是不抗紫外线,如果是接触食品的,就要采用食品级的材料等等
2.产品的性能特征,这个性能,就包含耐热、抗冲击能力、抗压、耐磨、阻燃等等,比如长期在高温下使用的塑料就要选择热变形温度高一些的材料
3.安全性能,有的产品需要国家3C认证需求、国家CQC认证需求,这些材料都是需要慎重选择的,常见的PBT是阻燃材料,还有阻燃级的ABS和PC等等
4.外观,外观的材料很常见,一般都是ABS或者ABS+PC,再就是PP、PC,只是价格不一样,比如PP丝印就容易脱落,价格虽然便宜,但容易缩水,尺寸收缩较大,尺寸和质量都较难控制。ABS是最常用的,性价比较高,PC最贵,其次是PC+ABS,这些就要根据产品的定位来看了
5.最好就是要考虑可以更换材料,因为涉及到降低成本,这个是要考虑的,考虑这个就要考虑收缩率差不多的材料

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