技术共享
一个小小的尖角所引起的失效（塑胶件工业设计）
发布日期：2022/12/17 21:13:14 访问次数：2171
对于塑胶件上每一个特征、每一个尺寸、每一个细节，我们都需要本着工匠精神，做到精益求精，确保其符合注塑成型的工艺要求（Design for Manufacturing，简称DFM）。
每一条塑胶件的DFM设计指南，看上去都是简单平常、微不足道，并没有太多的技术含量。然而，如果我们不去遵循这些DFM设计指南，有时会造成灾难性的后果。
本文以一个塑料把手的断裂失效来说明这一点。
一个塑料把手，在使用时发生了断裂，这是为什么？
2.1 断裂发生了
一个电子产品的塑胶把手，如图所示，在使用过程中与销钉配合起着一个轴套的作用。多次使用之后，把手因为重复受力而断裂。
2.2 失效原因分析
通过对失效零件的断裂面进行微观分析发现失效是由于疲劳导致的。
裂纹源位于零件表面，断裂面有疲劳纹存在，证明这是典型的疲劳破坏（c）。
裂纹逐渐扩展，直到施加在裂纹尖端的应力超过塑性断裂韧性，此时最终发生断裂。从断裂表面的凹痕形态可以看出，断裂本质上是韧性的（b）。
2.3 失效的根本原因--没有遵循DFM设计指南
通过对把手的详细结构进行分析发现，在图中红色箭头所指处存在尖角的设计，在工作时该处承受拉伸应力。
由于尖角的存在，在注塑成型时该处应力集中，在重复的拉伸应力作用下，该尖角处作为断裂起始点发生断裂，最终失效。
尖角的设计，就是完全忽视了塑胶件DFM设计指南--圆角的设计。
最后的话：
一个小小的、不起眼的尖角竟然造成一个零件的失效，而带给企业的损失却不可估量，一方面企业会承担产品维修、替换甚至召回的损失，另一方面是企业品牌的损失，可能会永远失去部分客户。
这真是应了一句古话“千里之堤，溃于蚁穴”。
其实产品设计就那么一回事儿，说简单也很简单。
很多失效，事后来看：不就是没有遵循DFM设计指南吗？不就是因为该加圆角的地方没有加圆角，该壁厚均匀的地方没有壁厚均匀吗？
但是，要做到这一点也是一件非常难的事情。
如果不信，我们可以去看看大多数的塑胶件结构设计，都加圆角了吗？都壁厚均匀了吗？
为什么很难？
这一方面是因为工程师并不清楚产品工业设计的相关规则和指南，及其背后的真正原理，其实这些规则和指南都是前人经验和教训的总结；另一方面是因为工程师没有“工匠精神”，不愿意静下心来，把一件事情做完美到极致。
每一条塑胶件的DFM设计指南，看上去都是简单平常、微不足道，并没有太多的技术含量。然而，如果我们不去遵循这些DFM设计指南，有时会造成灾难性的后果。
本文以一个塑料把手的断裂失效来说明这一点。
一个塑料把手，在使用时发生了断裂，这是为什么？
2.1 断裂发生了
一个电子产品的塑胶把手，如图所示，在使用过程中与销钉配合起着一个轴套的作用。多次使用之后，把手因为重复受力而断裂。
2.2 失效原因分析
通过对失效零件的断裂面进行微观分析发现失效是由于疲劳导致的。
裂纹源位于零件表面，断裂面有疲劳纹存在，证明这是典型的疲劳破坏（c）。
裂纹逐渐扩展，直到施加在裂纹尖端的应力超过塑性断裂韧性，此时最终发生断裂。从断裂表面的凹痕形态可以看出，断裂本质上是韧性的（b）。
2.3 失效的根本原因--没有遵循DFM设计指南
通过对把手的详细结构进行分析发现，在图中红色箭头所指处存在尖角的设计，在工作时该处承受拉伸应力。
由于尖角的存在，在注塑成型时该处应力集中，在重复的拉伸应力作用下，该尖角处作为断裂起始点发生断裂，最终失效。
尖角的设计，就是完全忽视了塑胶件DFM设计指南--圆角的设计。
最后的话：
一个小小的、不起眼的尖角竟然造成一个零件的失效，而带给企业的损失却不可估量，一方面企业会承担产品维修、替换甚至召回的损失，另一方面是企业品牌的损失，可能会永远失去部分客户。
这真是应了一句古话“千里之堤，溃于蚁穴”。
其实产品设计就那么一回事儿，说简单也很简单。
很多失效，事后来看：不就是没有遵循DFM设计指南吗？不就是因为该加圆角的地方没有加圆角，该壁厚均匀的地方没有壁厚均匀吗？
但是，要做到这一点也是一件非常难的事情。
如果不信，我们可以去看看大多数的塑胶件结构设计，都加圆角了吗？都壁厚均匀了吗？
为什么很难？
这一方面是因为工程师并不清楚产品工业设计的相关规则和指南，及其背后的真正原理，其实这些规则和指南都是前人经验和教训的总结；另一方面是因为工程师没有“工匠精神”，不愿意静下心来，把一件事情做完美到极致。
上一信息：暂无
下一信息：工业设备钣金外观造型设计的工艺及要点剖析
推荐信息
热门信息