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塑料产品结构设计要点说明：如何做好塑胶产品结构设计？教你设计要点

塑料产品结构设计要点说明：如何做好塑胶产品结构设计？教你设计要点

　　产品从研发到走向市场的整个过程中，需要经过很多的环节，其中，产品结构设计是当中重要的部分。

　　而从产品的结构方面来说，产品要制造出来、量产，必须要有该产品的模具：塑料件有塑料模，钣金件有钣金模。所以一个产品结构设计工程师，除了要熟悉塑料件结构，还要对塑料和板金模具有一定了解，相信大家也有自己的理解。

　　产品开发的结构设计原则：

　　a、结构设计要合理：装配间隙合理，所有插入式的结构均应预留间隙；保证有足够的强度和刚度(安规测试)，并适当设计合理的安全系数。

　　b、塑件的结构设计应综合考虑模具的可制造性，尽量简化模具的制造。

　　c、塑件的结构要考虑其可塑性，即零件注塑生产效率要高，尽量降低注塑的报废率。

　　d、考虑便于装配生产(尤其和装配不能冲突)。

　　e、塑件的结构尽可能采用标准、成熟的结构，所谓模块化设计。

　　f、能通用/公用的，尽量使用已有的零件，不新开模具。

　　g、兼顾成本

大略的汇总下结构中常见的问题注意点，期抛砖引玉，共同提高。

　　1、关于塑料零件的脱模斜度：

　　一般来说，对模塑产品的任何一个侧面，都需有一定量的脱模斜度，以便产品从模具中顺利脱出。脱模斜度的大小一般以0.5度至1度间居多。具体选择脱模斜度注意以下几点：

　　a、塑件表面是光面的，尺寸精度要求高的，收缩率小的，应选用较小的脱模斜度，如0.5°。

　　b、较高、较大的尺寸，根据实际计算取较小的脱模斜度，比如双筒洗衣机大桶的筋板，计算后取0.15°~0.2°。

　　c、塑件的收缩率大的，应选用较大的斜度值。

　　d、塑件壁厚较厚时，会使成型收缩增大，脱模斜度应采用较大的数值。

　　e、透明件脱模斜度应加大，以免引起划伤。一般情况下，PS料脱模斜度应不少于2.5°~3°，ABS及PC料脱模斜度应不小于1.5°~2°。

　　f、带皮纹、喷砂等外观处理的塑件侧壁应根据具体情况取2°~5°的脱模斜度，视具体的皮纹深度而定。皮纹深度越深，脱模斜度应越大。

　　g、结构设计成对插时，插穿面斜度一般为1°-3°。

　　2、关于塑件的壁厚确定以及壁厚处理：

　　合理的确定塑件的壁厚是很重要的。塑件的壁厚首先决定于塑件的使用要求：包括零件的强度、质量成本、电气性能、尺寸稳定性以及装配等各项要求，一般壁厚都有经验值，参考类似即可确定 (如熨斗一般壁厚2mm，吸尘器大体为2.5mm)，其中注意点如下：

　　a、塑件壁厚应尽量均匀，避免太薄、太厚及壁厚突变，若塑件要求必须有壁厚变化，应采用渐变或圆弧过渡，否则会因引起收缩不均匀使塑件变形、影响塑件强度、影响注塑时流动性等成型工艺问题；

　　b、塑件壁厚一般在1—5mm范围内。而最常用的数值为2—3mm；

　　c、常用塑料塑件的最小壁厚及常用壁厚推荐值：(mm)

　　d、尽量不要将加强筋和螺钉柱设计的太厚，一般建议取本体壁厚的一半较保险，否则容易引起缩影等外观问题；

　　e、尽量不要将零件设计成单独的平板，尺寸很小另论，否则变形导致零件不平整。

　　3、关于塑件的加强：

　　为了确保塑件的强度和刚性，而又不致使塑件的壁厚过厚，可以在塑件的适当部位设置加强筋。加强筋还可以避免塑件的变形，在某些情况下，加强筋还可以改善塑件成型过程中塑料流动的情况。

　　a、加强筋的厚度不应大于壁厚的1/2，以免引起塑件表面缩影；同时从成型流动性考虑，最小不宜低于0.8mm；

　　b、在必须采用较大的加强筋时，在容易形成缩痕的部位可以设计成纹理，来遮盖缩痕；

　　c、加强筋应加脱模斜度，筋应标注大端尺寸（但是考虑加工工艺，3D图上可以不做出，模具加工时EDM加工会自然产生斜度，高精度零件另论）；

　　d、除特殊要求外，加强筋应尽可能矮，加强筋的高不要超过（3~4）*T（T为零件厚度）。

　　小技巧：把表面制成拱形和波形也是增加强度和刚性的方法之一。

　　4、关于塑件的圆角设计：

　　在塑件设计过程中，为了避免应力集中，提高塑件强度，改善塑件的流动情况及便于脱模，在塑件的各面或内部连接处，应采用圆弧过度。另外，塑件上的圆角对于模具制造和机械加工及提高模具强度，也是不可少的。在塑件结构上无特殊要求时，塑件的各转角处均应有半径不小于0.5~1mm的圆角。允许的情况下，圆角应尽量大。

　　对于内外表面的拐角处，外圆角应为内圆角加壁厚，可减少内应力，并能保证壁厚均匀一致。

　　5、关于塑件的合页式结构设计：

　　6、关于塑件的螺钉柱设计：

　　塑件之间的连接常采用自攻螺钉的连接方式，在螺钉柱的设计过程中应注意以下几点：

　　a、在允许的情况下，螺钉柱应尽量低一点

　　b、应加一字形或十字形斜筋保证螺钉柱的强度，并考虑防止缩影

　　c、外观要求严格的表面螺钉柱应做斜顶式的结构以防止缩影，见下图示意：

　　d、螺钉柱内侧应加倒角，利于螺钉的安装，倒角大小一般为（1~1.5）X45°，个人建议使用下图第二个方案：

　　螺钉柱的内外直径应符合加工工艺性，优先选用值：

　　7、关于嵌件设计：

　　在嵌件的设计过程中应注意以下几点：

　　a、嵌件周围塑料层厚度不宜太薄，否则会因收缩而破裂。

　　b、嵌件各尖角部位应倒圆角，这样可减少内应力。

　　c、嵌件在塑件中应固定牢固，可采用开槽、加凸台，或滚花结构。

　　d、在设计中应考虑嵌件在模具中便于安装，正确和牢固定位，成型时有利于塑料流动，模具制造方便。

　　注塑成型时，塑件会收缩，金属件不会收缩，所以嵌件周围会产生内应力，过大则塑件开裂，解决办法，其一是塑件包围嵌件的尺寸不要太薄，其次，选择弹性较好，收缩率较小的塑胶材料，比如ABS，PC等，而脆性材料则不适合嵌件，比如PS。

　　8、外观要求及材料、收缩率、分型面：

　　在产品开发设计，作为开发工程师应该了解：

　　a、产品使用的材料；

　　b、外观光洁度要求，如镜面、皮纹、喷砂、亚光、喷漆等，以及需处理的范围。还需与客户以及模具厂沟通确定一下；

　　c、分型面的位置、滑块抽芯允许的分型线位置，允许设浇口的位置、哪些地方不允许有顶出痕迹…

　　d、若塑件上需塑出文字、符号等标识，应落实文字、符号的大小、深度、位置等;

　　e、对塑件成型后难以避免的缺陷如：融接痕、微量收缩等应向客户提出，征得客户的认可。并尽量采取措施减轻缺陷;

　　f、修饰特征如logo，塑件上刻字等,宜设计先沉下然后凸起，模具加工时为下凹，加工容易实现。

　　常用塑料及收缩率如下表：（含添加剂及其他特殊要求的材料视具体牌号及客户要求定）

　　其他：

　　① 分型面尽量不要有台阶，可以改为斜面，便于修边以及模具加工，也便于精度实现；分型面能平面不要斜面，能斜面不要曲面等等。

　　② 螺钉柱防止缩影可以加火山口，如下示意：

　　9、关于强制脱模的结构设计要点：

　　尺寸允许如下，且强脱的地方全部做成斜面和R角过渡，不能尖角。

　　10、一些结构优化举例：

　　关于产品一些圆角处理的地方。

　　下图是一个产品扣线卡槽，以前的产品在设计时是没有加小圆角的，后来再才发现一个松下的产品上不是这样做的，他们是在转角的地方加了一个小圆角，防止线材破皮，这样小小的人性化设计。

　　上图：需要加圆角的地方如果直接加上圆角的话会有倒扣出不了模，所以结构上要改进一下，如下图所示：

　　如何改进呢？我们可以在圆角处再起一级：

　　脱模检测分析，模具问题解决。

　　再看另外一个常见的例子。

　　如图所示：对于这样的矩形通孔，往往会忘记做一些圆角处理，如果要在四个拐角处加上小圆角，出来的效果也许就不一样，避免一些不必要的小缺陷。这样做的目的很简单，防止在出模时由于应力集中，会有拉白拉裂等现象，一般留个0.5mm左右的小圆角就行了，也不影响外观和功能。

　　关于产品保修贴，规格贴的一些问题。

　　象这些诸如标贴凹槽，还有一些孔位，我们都要说明清楚是要留出来，还是需要镶出来，不同做法出来的效果也是不同的，如下图：

　　这个地方前模上需要留出，所以会有相应的小圆角，如果需要利角的话就需要镶出来。在图纸上尽量表达出来，这些小的细节，工程师不去提出来，往往模厂会遗漏掉。

　　关于合壳螺钉柱的一些细节。

　　紧固的螺钉柱要注意其强度问题，根据产品的要求，要经得起跌落实验这一关，另外也常遇到跌落时，连根拨起的现象和打螺钉爆裂的情况。因此在设计过程中要考虑到这些问题，留有一定的余量。

　　对于螺孔的内外径要给出合适的尺寸，外径不宜过大，大了有可能缩水，内径偏小容易爆裂，过大了要容易滑牙，根据对产品特性的了解给出恰当的经验值。举个简单的小例子：如下图：锁壳螺丝柱的配合端面，更改之前第一个图，更改后见第二个图。

　　模具对插结构。

　　结构中常见散热孔，不建议直接切槽散热，这样透光可以看见内配线，给人产品低档的感觉，可以改为侧面散热，即做成百叶窗式的结构：

　　其他细节：手穿过的尺寸不少于30*90,若出口到欧美，建议30*100以上，手持式的，手握的尺寸，如手柄，(25~30)*(30~35)，手提的面积尺寸不少于15mm，指甲抠起的尺寸不少于4~5mm。

　　11、塑件自攻螺钉规格尺寸表：

　　12、3D结构设计完成后，工程师自检以及开模前与模具厂需要检讨的：

　　a、自检：零件有没有未完全约束的情况；零件是否有干涉(结构设计时经常干涉分析)，配合的间隙是否合理；所有的设计数据是否可以在装配模式下再生成功(结构设计时经常再生分析)……

　　b、自检：产品厚度是否分布均匀（多做剖视图检查）

　　c、自检：产品是否有拔模，或存在倒勾（拔模检测，做剖视图检查）

　　d、模具厂讨论：产品分模线的具体位置，是否可以接受，对外观的影响程度

　　e、模具厂讨论：模具的进料方式，进料点以及所产生的结合线是否接受

　　f、模具厂讨论：斜顶、滑块的位置是否足够，产生的分型线是否被接受

　　g、模具厂讨论：其它特殊要求，比如模具的材质和寿命，产品表面的要求，咬花面的规格等等