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醫療器械外殼塑膠件設計

發布時間:2021-10-29

材料的選擇

塑膠材料的種類很多,對不同類型的產品有不同的要求,對于醫療器械的產品外殼,應與相應的監管人員討論設計,以滿足法規提出的防火或生物相容性要求。

對于監控便攜式產品、手提B超:建議使用防火等級在V2以上的PC材料或ABS+PC (C2950、 C6600) 材料。

對于臺式或推車式產品:建議使用防火等級在V2以上的ABS材料。(ANC120臺式,PA-765A奇美)。


壁厚的選擇

塑膠零件的壁厚對零件的質量有很大的影響,如果壁厚過小,成形流動阻力大,大型復雜的零件很難填滿型腔,較小尺寸的塑膠壁厚應符合下列要求:

1. 足夠的強度和剛度;

2. 脫模時能承受脫模機構的沖擊和振動;

3. 裝配時能承受足夠的緊固力。

塑膠零件規定有個較小壁厚值,該值因塑膠品種牌號和零件大小而異,對于醫療設備的機器外殼零件,建議采用以下壁厚:

1. ABS,PC+ABS,PC,透明PC,透明ABS,壁厚:2.0-3.5毫米

2. 一些小的外觀部分(如按鍵帽、燈罩、旋鈕)可以是1.2-2.0毫米

同一塑膠零件的壁厚要盡可能一致,否則壁厚會因壁厚不均而縮水。


拔模斜度設計

在塑膠零件的內外表面,沿脫模方向設計足夠的拔模斜度,否則脫模困難或頂出時損壞塑膠零件。另外拔模斜度小,蝕刻出來的線條會比較淺,容易造成外觀部分臟污。

對于公司的產品,建議采用以下拔模斜度:(設計斜度比紋路所需的斜度大0.5度)。

1. 對于監控儀表的后殼,如果需要行程位置,建議行程位置一側的前模0-0.5度,后模0.5-1度。

前殼的推薦拔模斜度為:根據紋的粗細,前后模分別為2-3度。

2. 對于大型超聲波產品,如主機外殼、鍵盤外殼、顯示器前后殼、血球產品面殼等,建議前后模都為3度,對于小型超聲波產品,如旋鈕等,建議前模拔模1-2度。

3. 當側面的輪廓由曲面組成時,需要保證在分模處曲面的切線方向與拔模方向的夾角不小于拔模角,否則產品的P.L.面附近會出現拉傷。


柱位的設計

柱位的作用:

通常塑膠件的柱位是用來支撐PCBA,固定PCBA或者膠件本身,固定電子元器件,或者連接產品的前后殼,它最大的優點之一是高度容易調節。因此,一般來說,我們應該盡量使用柱子的端面形成的平面作為支撐面。避面由幾個筋位形成的平面用作支撐面。

柱子的拔模和高度:

當一根柱子的高度超過10毫米時,通常用司筒頂出,所以拔模斜度可以取得很小,也可以是0度??梢匀瓤诪?度,外表面取為0.25度。當柱子高度小于10毫米時,可在模具上使用鑲件,內孔的拔模斜度取0.5度,外表面取1度。如果你想調整高度,請在圖上標出,當您需要模具加工時,請考慮調整高度。正常情況下,M3自攻螺釘柱的高度不應大于30毫米。如果太高,柱子的司筒針很容易因膠水流動而彎曲變形。

柱子的大小尺寸:由于高度大于10毫米的柱位通常用司筒頂出,所以柱子的外徑和內徑是有限制的。


加強筋位設計

加強筋的作用是增加塑膠零件的強度,避免零件變形。僅僅通過增加壁厚來增加塑膠零件的強度往往是不合理的。一是容易縮水;二是增加了注塑成本,加強筋不宜設計得太厚,否則根部容易縮水,不宜太薄,太薄容易出現走膠不齊。推薦厚度為:模具加工成大噴嘴時,零件加強筋根部厚度小于壁厚的1/2(如監護儀后殼、顯示器后殼)。加強筋的頂部厚度不應小于1毫米。模具加工成小噴嘴時,零件加強筋根部厚度應小于壁厚的2/5,加強筋頂部厚度不應小于0.8毫米。

關于加強筋的拔模斜度:對于普通加強筋,可按上述厚度要求取兩側的拔模斜度。對高度有特殊要求的加強筋,最好兩側各有0.1-0.25度,然后將加強筋作為鑲件使用。如果可能的話,在加強筋上增加柱位置可以幫助脫模。

柱位上的加強筋:在結構允許的情況下,必須為膠柱設計加強筋。柱位上的加強筋可以比普通加強筋高很多,因為它是和柱位一起頂出的,其高度方向比柱位端面低1-3毫米。同時,柱位的加強筋應盡量對稱加工,以保證柱位的變形盡可能小。


圓角設計

除了尖角外,塑料件的所有轉角都應盡量過度圓角,因為塑膠件的尖角容易產生應力集中,在受力或沖擊振動時會發生開裂現象。即使在脫模過程中也會出現裂紋。一般來說,我們推薦以下加工圓角的原則:

筋位頂端的兩端,R>1mm。

塑膠零件中間開的方孔被圓角包圍,圓角大于零件壁厚的1/4。

在方形零件的四角上制作圓角,與塑膠件上方孔相匹配。

特別受力的柱子根部為圓角,約為R0.5。


常見透明零件的設計

透明材料:常用的透明材料種類有很多種,其中我們設計中常用的是透明ABS、PC、PMMA。

公司常用的透明件(生化、血液分析除外)有燈罩、按鍵帽、裝飾片(PM7000)。

透鏡(PM600)等,因為透明材料的流動性不好,在注塑過程中很容易產生外觀問題。

透明按鍵帽等產品頂部容易產生夾水紋。裝飾片、透鏡等產品在水口附近容易出現指甲線和蛇形線。

針對以上問題,設計時請注意:

透明按鍵帽等零件:頂部厚度應設計得比周邊厚,如果型腔太深,應在水口附近局部減少膠水,使膠水先流到零件頂部,然后流到外圍。

裝飾件、透鏡等零件:設計時請預留出較寬(大于6-8毫米)和厚的水口位置(大于1-1.5毫米),模具加工時盡量使用寬扇形水口,流道短而厚。

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