结构工程师必懂的资料

结 构 工 程 师

必 备 素 质 制作：

的郭仲良

需要掌握的机械知识

一、分类知识

平面连杆机构

凸轮结构 轮系结构 棘轮机构 轮槽机构 螺旋机构

一、常用机械传动分类 带传动 链传动 齿轮传动 蜗杆传动

塑胶结构一般优化设计原则

加强筋的拔模角一般取0.25°—2，塑胶件表面有皮纹或是结构复杂的应加大拔模角，可达到2°。这是因为形状复杂的制品脱模阻力大，例如：拔模角不够大的时会出现拉花现象。 在塑胶件结构设计中，应避免在流料方向的尖角，因为这样会产生局部应力且有注塑缺陷。

倒圆角的一般原则，圆角半径的大小外R取2倍壁厚，内R取0.5—1倍壁厚。

塑胶件加强筋的设计，基本厚度等于0.5倍壁厚，高度小于等于3倍壁厚，圆角大于等于0.25—0.4倍壁厚，拔模角大于等于0.5，间距大于2倍的壁厚。加强筋应布臵在塑件受力较大之处，以改善塑件的强度。加强筋应作对称分布，避免塑件局部集中。同时加强筋应尽可能设计得矮一些。

胶件壁厚尽量均匀，小型玩具塑胶壁厚一般在1MM——2MM之间，最薄不能超过0.8MM。否则会造成出模困难。合金（一般指锌合金）壁厚要控制在0.8MM以上，对由于出模而必须加厚的部位也要尽量减少厚度，以节约原料。

圆丝筒、六角丝筒配胶柱，一般胶柱直径应大于丝筒孔径0.1MM。

小型玩具一般采用自攻螺丝孔定位。孔径按照受力大小的原则比选用螺丝直径小0.3MM—0.7MM，其中ABS材料孔径选用0.3MM—0.5MM，PP材料或PE材料孔径选用0.4MM—0.7MM。

孔上端要有一沉孔，高度要确保使螺丝头不外露。 一般超声线为60°，高约0.3MM。 零件设计要尽量方便模具的制造。

常用塑胶材料的物理特性及识别方法

玩具中常用塑胶材料的物理特性及识别方法，如表1所示。

表1：玩具中常用塑胶材料物理特性及识别方法：

材料 ABS 特性 缩水率(％) 4-9 GPPS HIPS SBS AS K料 透明大力胶 2-7 MBS POM LDPE PP PVC PC PA PMMA 透明赛钢 花料 百折软质 防弹尼龙 亚加力 ABS 胶 胶 2-2.5 1.5-5 1.0-2.5 1.0-5 0.5-0.7 0.3-1.8 0.2-0.8 2-8 2-8 透明度 粘胶水 好 很好 差 很好 好 好 好 差 快 一般 好 好 一般 好 差 很好 好 好 好 好 差 好 很好 好 好 好 差 差 差 差 一般 差 最好 慢 蓝 甲醛刺激味 一般 差 差 差 差 好 快 差 差 一般 差 一般 好 慢 好 好 差 高周好 好 一般 一般 好 一般 好 慢自熄 好 差 差 差 一般 好 蓝焰黄尖 焦毛发 很好 好 好 好 好 差 蓝 焰顶 白 花果臭味 起泡有黑烟 很好 好 电镀性能 最好 好 超声性能 最好 好 着色性能 最好 好 耐磨性能 差 燃烧速度 慢 差 快 好 好 慢自熄 快自熄 慢 燃烧火焰 蓝边黄 黄缘 燃烧气味 辛辣 电石气 燃烧的烟 黑烟 黑烟 蓝焰蓝焰黄边黄 尖 黄 尖 绿 缘 煤油 柴油 盐酸 桔黄 无烟 白烟 黑烟 注塑工艺知识

1、 注塑的常用名词问答

1/注射成型包括那些阶段？

注射成型过程包括塑化与流动、注射和模塑冷却3个阶段。 2/什么叫塑化与流动？

塑料在机筒内径加热到流动状态。 3/什么叫注射？

这一进程是指用栓塞或螺杆推挤，将具有流动性、温度均匀、组合均匀的熔体注入模具的过程。

4/什么叫模塑？

模塑阶段是指塑料熔体进入型腔开始，经过型腔注满，熔体在控制条件下冷却定型，直到从模腔脱出为止。

5/什么叫充模阶段？

充模阶段包括引料入模期、充模期、挤压增密期，因为引料入模期和挤压增密期时间很短，所以通常把充模时间称为注射时间。 2、 注塑成型机的主要参数

注射量：注射量是指机器在对空注射条件下，注射螺杆（或柱塞）做一次最大注射行程时注射装臵所能达到的最大注射量。

注射压力：为3克熔料流经喷嘴、浇道和型腔时的流动阻力，螺杆（或栓塞）对熔料必须施加足够的压力，称这种压力为注射压力。 注射速度：注射时单位时间内所能达到的体积流率。 注射时间：注射时螺杆射出一次注射容量所需的时间。 3、 注塑的缺陷及其可能产生的原因分析

1/制品不足的缺陷（缺胶）

料筒、喷嘴及模具温度偏低； 加料量不够； 料筒剩料不多； 注射压力过低；

注射速度过慢；

浇道或浇口过小，浇口数目不够，位臵不当； 模腔排气不良； 注射时间太短； 浇注系统性差； 材料流动性太差。

2/制品溢边的缺陷（飞边） 料筒、喷嘴及模具温度太高。 注射压力太大，锁模力不足。

模具密度封不严，有杂物或模板弯曲变形。 模腔排气不良。

材料流动性太大。 加料量太多。

3/制品有气泡缺陷（有气泡）

塑料干燥不良，含有水份或挥发性氯体。 塑料有分解。

注射速度太快。 注射压力太小。

模温太低，充模不完全。 模具排气不良。

从加料端进入有空气。 4/制品凹陷（缩水）的缺陷

加料量不足。 料温太高。

制品壁厚薄相差大。（壁厚不均匀） 注射保压时间太短。 注射压力不够。 注射速度太快。 浇口位臵不当。

5/熔接痕的缺陷

料温太低，塑料流动性差。 注塑压力太小。 注射速度太慢。 模温太低。 模腔排气不良。 材料受到污染。

6/制品表面有银丝及波纹（料花）的缺陷 原料含有水份及挥发物。 料温太高或太低。

注射压力太低。

浇道或浇口尺寸太大。 嵌件未预热或温度太低。 制品内应力太大。

7/制品表面有黑点及条纹的缺陷 塑料有分解。

螺杆转动速度太快，背压太高。 塑料碎屑卡入柱塞和料筒间。

喷嘴与主浇道吻合不好，产生积料。 模具排气不良。 原料污染或混进杂质。 塑料颗粒太小不均匀。

8/制品翘曲变形的缺陷

模具温度太高，冷却时间不够。 制品厚薄悬殊。

浇口位臵不当，数目不多。 顶出位臵不当，受力不均。 塑料大分子定向作用太大。 9/制品尺寸不稳定的缺陷 加料量不稳。

材料颗粒不均，新旧料混合比例不当。

料筒和喷嘴温度太高。 注射压力太低。

充模保压时间太低。 浇口、浇道尺寸不均。

模温不均。

模具设计尺寸不准确。

脱模杆变形磨损。

注射机的电气、液压系统不稳定。 10/制品粘模的缺陷

注塑压力太高，注塑时间太长。 模具温度太高。

浇口尺寸太大和位臵不当。 模腔光洁度不够

顶出位臵、结构不合理。 11/主浇道粘模的缺陷 料温太高。

冷却时间太短，主浇道料尚未凝固。 喷嘴温度太低。 主浇道无冷料穴。 主浇道光洁度差。

喷嘴道孔径大于主浇道直径。

喷嘴道衬套弧度与喷嘴弧度不吻合。 主浇道斜度不够。

12/制品内部冷却或局部凝结的缺陷

塑化不均。 模温太低。

料内混入杂质或不同牌号的原料（材料）。 喷嘴温度太低。

无主要或分流道冷料穴。

制品重量和注射量接近，而成型时间太短。 13/制品分层、脱皮的缺陷 不同塑料混杂。

同一种塑料不同级别相混。 塑化不均匀。

原料污染或混入异物。 14/制品褪色的缺陷

塑化污染或干燥不够。

螺杆转动速度太大，背压太高。 注射压力太大，背压太高。

注射保压时间太长。

料筒温度过高，致使着色剂或添加剂分解。 浇道、浇道口尺寸不合适。 模具排气不良。 15/制品强度下降的缺陷

塑料分解。

成形温度太低。 熔接不良。 塑料潮湿。

塑料混入杂质。

制品设计不当，有锐角缺口。

围绕金属、嵌件周围的塑料厚度不够。 模具温度低。

塑料回料次数太多。

工程名称解释

EP——试办（首次试模胶件的办）。

FEP——最后试办（最后进行功能安全测试的办）。 PP——生产试办（小批量生产办）。 PS——正式生产试办（投产）。 PA——定期生产试办（生产办）。 REV——改良试办。 AOD——暂收办。 PMC——生产、物料控制。 QA——产品品质保证。 QC——产品品质检查。

办——企业对开发产品的统称。

啤——广东话对注塑的叫法。

玩具企业生产检验程序

玩具产品的生产检验程序，对于未进入此行业的人似乎比较神秘，对于想进入此行业的人士又是一个迫切想知道的过程。

检验目的：确保所有产品的品质符合客户方/本厂要求及验证产品品质状况，确保公司产品品质及声誉。

△ 审核复件零件的设计尺寸是否成立。

△ 审核装嵌设计是否符合大量生产要求。

△ 审核大量生产时，质量是否可控制。

△ 测试产品是否符合客户方及玩具安全标准要求。

△ 确定生产工具及生产指标。

职责：QA部负责各阶段产品的试验及PP后各阶段提取有关样办，组织试验后发现重大问题会议；工程部负责PP阶段前样办提供试验，并且组织及参加试产各阶段有关品质问题讨论会；生产部积极配合及依照程序进行新产品的试产，各部门必须充分重视试产的重要性。 检验程序的流程：

1．EP/PP阶段出办数量 ▲ QC ：1 SET ▲ 生产 ：1 SET ▲ 工程 ：1 SET ▲ PMC ：1 SET 2．EP前准备 ▲ 初步BOM。 ▲ 备料。 ▲ 确定EP日期。 ⒊ EP

▲ 由办房做最少24SET。

▲ 工程师记录生产中遇到的问题及考虑夹具制作方案。 4．QA检验及实验

▲ 由工程师提交最少6SET已完成的成品给QA做试验，填写《产品试验报告》。 ▲ 试验成品的整套及配件。

▲ QA依照玩具标准及客户方要求进行检验及试验。

▲ QA将试验结果填写在《产品试验报告》上，交工程部及生产部。

5．检讨/审核会

▲ QA完成试验后，由生产经理/工程经理/QA经理召集各有关部门举行检讨会议。 ▲ 若EP检讨会确认产品合格，即批准PP阶段试产。

▲ 若QA检讨会确认产品不合格，工程部另定日期做FEP（由办房做）。 6．相关文件资料

▲ 物料规格：由工程部发给QC/PMC/PUR。 ▲ 生产规格：由工程部在PP前发给QC/生产部。

▲ 参考办：在EP前，工程部必须提供一只参考办给QA部做检讨及测试参考用。 ▲ BOM发放。 7．PP通知

▲ 目的：审核EP时所提出的应改善的地方是否已真正解决，并给予有关部门最后一次机会，解决EP时不能觉察的问题。

▲ 数量及时间：EP实施后10天内试啤50SET用于PP办。 ▲ 物料规格：由工程部在PP前发各相关部门。 ▲ 生产规格：由工程部在PP前发各相关部门。 ▲ 产品规格：由工程/QA部向客方索取再发各部门。 ▲ 备料：由PMC统筹及跟催。

▲ 零件办：PP前工程部必须提供所有零件办及规格资料给IQC做检验，只有经检验合

格才能做PP办。 ▲ 生产工具：由PE筹备，所有重要工具必须在PP前准备并装上机，工具交生产部。 8．PP试产阶段——正式大量生产前最后一次试产

▲ 先由工程师召集生产负责人及PE/QC介绍及解释将要试产的产品，同时提出注意EP时出现的问题、工具的改善等，然后由生产部在工程师指导下做办两只。

▲ QE根据工程师的生产规格参考办，进行检验及试验两只办是否符合工程要求。 ▲ 工程师必须在旁监督每道工序的操作情况。

▲ QE应在流水线上验查每一工序是否符合规格要求及制订生产工序和工艺的收货标准。

▲ QC记录有关试产过程中的品质问题。 9．QA检验及试验

▲ 由工程师提供PP样办给QA进行检验及试验，填写《产品试验报告》。 ▲ QA根据客方/本厂/国际标准进行检验及试验。 ▲ 把检验结果填写好，经审核后给工程部/生产部。 10．PP试产后检讨/审核会

▲ 由生产部/工程部/QA部经理组织及召开PP试产会议。 ▲ 审核PP试产结果，合格即准备投产计划。

▲ 如果不合格，工程部进行有关技术及设计改良，同时做有关夹具改善或增删。 ▲ 若合格，工程部发放“放产通知单”。 ▲ 产品品质计划：根据工程/客方/本厂规格资料由QE负责进行编写及整理产品品质计

划给有关部门。 11．PS开始投产阶段

▲ 在开始投产时，QE必须在生产线上抽取最少15SET样办做物理测试。

▲ 若试验结果不合格。QA部门会发出“不合格报告/品质纠正及预防措施”给工程部做有关预防措施。

▲ 由QA部经理决定，在某些产品的投产期间，QA部会每日至少一次在生产线上抽取

组合件进行有关物理试验。

玩具安全规范

一个合格的玩具产品结构设计工程师，还必须熟悉玩具产品的安全规范，这样在设计产品时，能够最大限度地减少不必要的失误，这也是检验一名工程师综合素质的重要指标。 玩具安全规范除了客户方和本厂的安全规范外，共有四大安全规范：

→中华人民共和国标准——玩具安全（GB 6675—86），由国家标准化委员会1986年8月13日发布，1987年2月1日实施。 →ASTM F963——96A（美国玩具安全标准）。

→EN71—1（电动玩具安全标准，欧洲标准）。 →EN50088（欧洲玩具安全标准）。