塑胶产品设计指导

一、塑胶件结构设计基本原则：

▶ 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。
▶ 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。
▶ 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。
▶ 考虑便于装配生产(尤其和装配不能冲突)。
▶ 塑件的结构尽可能采用标准、成熟的结构，所谓模块化设计。
▶ 能通用/公用的，尽量使用已有的零件，不新开模具。
▶ 兼顾成本

二、塑胶件基础结构设计指南

1.零件壁厚

① 合适的壁厚

塑胶产品的胶厚（整体外壳）通常在0.80-3.00左右，壁厚太小：强度低；流动阻力大，熔料难充满；壁厚太大：零件产生缩水、气孔和翘曲等质量问题；零件冷却时间增加，成型周期加长，零件生产效率低；
常用塑胶材料合适壁厚范围（单位mm）：

② 尽量减少零件壁厚，决定零件壁厚的因素如下：

▶ 零件的强度要求；
▶ 零件成型时能否抵抗脱模力；
▶ 零件能够抵抗装配时的紧固力；
▶ 有金属埋入件时，埋入件周围强度是否足够；
▶ 孔的强度是否足够；
▶ 错误的做法：为提高零件强度，片面的增加零件壁厚。

③ 零件壁厚均匀

2. 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。

① 避免零件外部尖角

② 避免在塑胶熔料流动方向上产生尖角

③ 避免在零件连接处产生尖角

3. 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：

▶ 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°。
▶ 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°。
▶ 塑件的收缩率大的，应选用较大的斜度值。
▶ 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。
▶ 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°。
▶ 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。
▶ 结构设计成对插时，插穿面斜度一般为1°-3°。

4. 脱模斜度的大小与方向不能影响零件的功能实现：

5. 加强筋的设计

塑胶产品大部分都有加强筋，因加强筋在不增加产品整体胶厚的情况下可以大大增加其整体强度，对大型和受力的产品尤其有用，同时还能防止产品变形。

加强筋的厚度通常取整体胶厚的0.5-0.7倍，如大于0.7倍则容易缩水。加强筋的高度较大时则要做0.5-1.5的斜度（因其出模阻力大），高度较矮时可不做斜度。

6. 加强筋的设计原则：

① 壁厚均匀：

② 顶端增加斜角避免困气：

③ 筋的方向与塑胶熔料方向一致：

7. 孔的设计

从利于模具加工方面的角度考虑，孔最好做成形状规则简单的圆孔，尽可能不要做成复杂的异型孔，孔径不宜太小，孔深与孔径比不宜太大，因细而长的模具型芯容易断、变形。

① 孔的深度尺寸：

② 孔与孔的间距及孔与零件边缘尺寸：

③避免盲孔根部太薄：

④ 零件上的孔尽量远离受载荷部位：

⑤ 孔的边缘增加凸缘增加孔的强度：

⑥ 避免与零件脱模方向垂直的侧孔：

8. 支柱的设计

① 壁厚均匀：

② 保持与零件璧的连接：

③单独支柱四周增加加强肋：

三、提高塑胶件强度的结构设计指南

1.通过添加加强肋而不是增加壁厚来提高零件强度：

2.加强肋的方向要考虑载荷的方向：

3.多个加强肋的方向比单个较厚或较高的加强肋好：

4.设计零件增强剖面：

5.增加侧壁：

6.避免零件应力集中；

7.避免零件在熔接痕区域承受载荷；

8.其它方法：

▶ 玻纤增强塑料常用来代替普通塑胶材料来提高塑胶件强度，需要注意的是玻纤增强塑胶只在玻纤的方向上提高零件的强度；
▶ 塑胶件承受压缩载荷的能力比承受拉伸载荷的能力强；
▶ 避免零件承受圆周载荷。零件承受圆周载荷时，例如金属镶件处，很容易发生破裂而失效；
▶ 在承受冲击载荷时，保持零件剖面的完整性，避免在冲击载荷方向上零件剖面出现缺口和应力集中。

四、提高塑胶件外观的结构设计

1.选择合适的塑胶材料；

2.避免零件外观表面缩水

▶ 通过设计掩盖缩水；

▶ “火山口”设计；

3、避免零件外观表面缩水：

▶ 合理的浇口位置；

4.避免零件变形：

5.设计美工沟：

6.避免外观零件表面出现熔接痕：

▶ 塑胶件表面咬花可以部分掩盖熔接痕，但并不能完全掩盖熔接痕；
▶ 喷漆可以掩盖熔接痕；
▶ 合理设置浇口的位置和数量，避免在零件重要外观表面产生熔接痕；
▶ 保证模具通风顺畅。F.避免外观零件表面出现断差或毛边；

五、降低塑胶件成本的设计

1.设计多功能的零件：

2.降低零件材料成本：

▶ 通过添加加强肋而不是增加壁厚的方法提高零件强度；
▶ 零件较厚的部分去除材料；C.简化零件设计，降低模具成本：KISS原则（Keep it simple, stupid)，简单就是美！零件中的每一个特征必须有存在的理由，否则，该特征是能够去除的。D.避免零件严格的公差：公差越严格，零件制造成本就越高；

3.零件设计避免倒扣：

▶ 有些外侧倒扣可以通过重新设计分模线而避免：

▶ 重新设计零件特征避免倒扣：

4.降低模具修改成本：

▶ 零件的可注塑性设计；
▶ 减少产品设计修改次数；
▶ 避免添加材料的模具修改；G.使用卡扣代替螺钉等固定结构。

六、注塑模具可行性设计

1.卡扣等结构应为斜销（或滑块）预留足够的退出空间：

2.避免模具出现薄铁以及强度太低的设计：

七、塑胶件的装配设计

塑胶件的装配各种装配方式的优缺点

1.卡扣装配

2. 卡扣设计指南

① 卡扣的尺寸：
▶ 卡扣厚度t = 0.5~0.6T
▶ 卡扣的根部圆角Rmin = 0.5t
▶ 卡扣的高度H = 5~10t
▶ 卡扣的装配导入角α= 25°~ 35°
▶ 卡扣的拆卸角度β：β≈35°用于不需外力的可拆卸的装配；β≈45°用于需较小外力的可拆卸的装配；β≈80°~90°用于需很大外力的不可拆卸的装配；
▶ 卡扣的顶端厚度Y ≤ t

② 卡扣根部增加圆角：

③ 卡扣均匀分布
▶ 均匀的设置在零件的四周，以均匀承受载荷
▶ 靠近零件容易变形的地方；

④ 使用定位柱辅助卡扣装配和提高装配精度：

⑤ 卡扣根部增加圆角：

⑥ 考虑模具修改方便性
▶ 卡扣尺寸一般会经过多次修改，可先做小，以保证修模的方便性

3. 机械紧固：自攻螺钉

▶ 自攻螺钉的种类：

A. 装配次数
装配次数一般不超过3次
B. 支柱的内径和外径


C. 螺牙咬合长度不少于2倍螺钉公称直径
D. 支柱的深度至少比螺钉长度高0.5毫米E.支柱顶部增加斜角或沉孔。

D.支柱四周增加加强筋、根部添加圆角
E.支柱最常见的失效方式是支柱破裂

4. 超声波焊接：导熔线设计

▶ 正确的导熔线设计
▶ 设计定位特征

▶ 增加塑胶件焊接面与焊接头的面积

▶ 把近程焊接作为第一选择

END

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