工業(yè)產(chǎn)品塑料篇--結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

結(jié)構(gòu)篇塑料的外觀要求：產(chǎn)品表面應(yīng)平整、飽滿、光滑，過(guò)渡自然，不得有碰、劃傷以及縮孔等缺陷。產(chǎn)品厚度應(yīng)均勻一致，無(wú)翹曲變形、飛邊、毛刺、缺料、水絲、流痕、熔接痕及其它影響性能的注塑缺陷。毛邊、澆口應(yīng)全部清除、修整。產(chǎn)品色澤應(yīng)均勻一致，表面無(wú)明顯色差。顏色為本色的制件應(yīng)與原材料顏色基本一致，且均勻；

• 需配顏色的制件應(yīng)符合色板要求。      

• 上、下殼外形尺寸大小不一致，即面刮（面殼大于底殼）或底刮（底殼大于面

• 殼）?？山邮苊婀?lt;0.15mm,可接受底刮<0.1mm。所以在無(wú)法保證零段差時(shí)，盡量

• 使產(chǎn)品：面殼>底殼。 

• 一般來(lái)說(shuō)，上殼因有較多的按鍵孔，成型縮水較大，所以縮水率選擇較大，

• 一般選0.5%，底殼成型縮水較小，所以縮水率選擇較小，一般選0.4%。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則： 力求使制品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于成型；壁厚均勻；保證強(qiáng)度和剛度；根據(jù)所要求的功能決定其形狀 尺寸 外觀及材料，當(dāng)制品外觀要求較高時(shí)，應(yīng)先通過(guò)外觀造型在設(shè)計(jì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

盡量將制品設(shè)計(jì)成回轉(zhuǎn)體或?qū)ΨQ形狀，這種形狀結(jié)構(gòu)工藝性好，能承受較大的力，模具設(shè)計(jì)時(shí)易保證溫度平衡，制品不以產(chǎn)生翹曲等變形。應(yīng)考慮塑料的流動(dòng)性，收縮性及其他特性，在滿足使用要求的前提下制件的所有轉(zhuǎn)角盡可能設(shè)計(jì)成圓角或用圓弧過(guò)渡。

塑料件設(shè)計(jì)要點(diǎn)

開模方向和分型線

 每個(gè)塑料產(chǎn)品在開始設(shè)計(jì)時(shí)首先要確定其開模方向和分型線，以保證盡可能減少抽芯機(jī)構(gòu)和消除分型線對(duì)外觀的影響；

開模方向確定后，產(chǎn)品的加強(qiáng)筋、卡扣、凸起等結(jié)構(gòu)盡可能設(shè)計(jì)成與開模方向一致，以避免抽芯減少拼縫線，延長(zhǎng)模具壽命。 

脫模斜度

 脫模斜度的要點(diǎn)

脫模角的大小是沒(méi)有一定的準(zhǔn)則，多數(shù)是憑經(jīng)驗(yàn)和依照產(chǎn)品的深度來(lái)決定。此外，成型的方式，壁厚和塑料的選擇也在考慮之列。一般來(lái)講，對(duì)模塑產(chǎn)品的任何一個(gè)側(cè)壁，都需有一定量的脫模斜度，以便產(chǎn)品從模具中取出。脫模斜度的大小可在0.2°至數(shù)度間變化，視周圍條件而定，一般以0.5°至1°間比較理想。具體選擇脫模斜度時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):

a.  取斜度的方向，一般內(nèi)孔以小端為準(zhǔn)，符合圖樣，斜度由擴(kuò)大方向取得，外形以大端為準(zhǔn)，符合圖樣，斜度由縮小方向取得。如下圖1-1。

b.  凡塑件精度要求高的，應(yīng)選用較小的脫模斜度。

c.  凡較高、較大的尺寸，應(yīng)選用較小的脫模斜度。

d.  塑件的收縮率大的，應(yīng)選用較大的斜度值。

e.  塑件壁厚較厚時(shí)，會(huì)使成型收縮增大，脫模斜度應(yīng)采用較大的數(shù)值。

f.  一般情況下，脫模斜度不包括在塑件公差范圍內(nèi)。

g.  透明件脫模斜度應(yīng)加大，以免引起劃傷。一般情況下，PS料脫模斜度應(yīng)大于3°，ABS及PC料脫模斜度應(yīng)大于2°。

h.  帶革紋、噴砂等外觀處理的塑件側(cè)壁應(yīng)加3°~5°的脫模斜度，視具體的咬花深度而定，一般的曬紋版上已清楚例出可供作參考之用的要求出模角。咬花深度越深，脫模斜度應(yīng)越大.推薦值為1°+H/0.0254°(H為咬花深度）.如121的紋路脫模斜度一般取3°，122的紋路脫模斜度一般取5°。

i.  插穿面斜度一般為1°~3°。

j. 外殼面脫模斜度大于等于3°。

k. 除外殼面外，殼體其余特征的脫模斜度以1°為標(biāo)準(zhǔn)脫模斜度。特別的也可以按照下面的原則來(lái)取:低于3mm高的加強(qiáng)筋的脫模斜度取0.5°，3~5mm取1°，其余取1.5°；低于3mm高的腔體的脫模斜度取0.5°，3~5mm取1°，其余取1.5°

外形及壁厚

一般不宜小于0.6~0.9mm，常選取2~4mm。

a.  壁厚要均勻，厚薄差別盡量控制在基本壁厚的25%以內(nèi)，整個(gè)部件的更小壁厚不得小于0.4mm，且該處背面不是A級(jí)外觀面，并要求面積不得大于100mm²。

b.  在厚度方向上的殼體的厚度盡量在1.2~1.4mm，側(cè)面厚度在1.5~1.7mm；外鏡片支承面厚度0.8mm，內(nèi)鏡片支承面厚度更小0.6mm。

c.  電池蓋壁厚取0.8~1.0mm。

d.  塑膠制品的更小壁厚及常見壁厚推薦值見下表。

塑料料制品的更小壁厚及常用壁厚推薦值(單位mm)

工程塑料 更小壁厚 小型制品壁厚 中型制品壁厚 大型制品壁厚

尼龍(PA) 0.45 0.76 1.50 2.40~3.20

聚乙烯(PE) 0.60 1.25 1.60 2.40~3.20

聚苯乙烯(PS) 0.75 1.25 1.60 3.20~5.40

有機(jī)玻璃(PMMA) 0.80 1.50 2.20 4.00~6.50

聚丙烯(PP) 0.85 1.45 1.75 2.40~3.20

聚碳酸酯(PC) 0.95 1.80 2.30 3.00~4.50

聚甲醛(POM) 0.45 1.40 1.60 2.40~3.20

聚砜(PSU) 0.95 1.80 2.30 3.00~4.50

ABS 0.80 1.50 2.20 2.40~3.20

PC+ABS 0.75 1.50 2.20 2.40~3.20

塑料的成型工藝及使用要求對(duì)塑件的壁厚都有重要的限制。塑件的壁厚過(guò)大，不僅會(huì)因用料過(guò)多而增加成本，且也給工藝帶來(lái)一定的困難，如延長(zhǎng)成型時(shí)間（硬化時(shí)間或冷卻時(shí)間）。對(duì)提高生產(chǎn)效率不利，容易產(chǎn)生汽泡，縮孔，凹陷；塑件壁厚過(guò)小，則熔融塑料在模具型腔中的流動(dòng)阻力就大，尤其是形狀復(fù)雜或大型塑件，成型困難，同時(shí)因?yàn)楸诤襁^(guò)薄，塑件強(qiáng)度也差。塑件在保證壁厚的情況下，還要使壁厚均勻，否則在成型冷卻過(guò)程中會(huì)造成收縮不均，不僅造成出現(xiàn)氣泡，凹陷和翹曲現(xiàn)象，同時(shí)在塑件內(nèi)部存在較大的內(nèi)應(yīng)力。設(shè)計(jì)塑件時(shí)要求壁厚與薄壁交界處避免有銳角，過(guò)渡要緩和，厚度應(yīng)沿著塑料流動(dòng)的方向逐漸減小。

決定壁厚的主要因素：

結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度是否足夠；脫模時(shí)能夠經(jīng)受推出

機(jī)構(gòu)的推出力而不變形；能否均勻分散所受的

沖擊力；有嵌入件時(shí)能否防止破裂；成型空的部

位的熔合線是否會(huì)影響強(qiáng)度；能承受裝配時(shí)的

緊固力；棱角及壁厚較薄的部分是否會(huì)阻礙材料

流動(dòng)從而引起填充不足。

 

壁厚太小，熔融塑料在模具型腔中的流動(dòng)阻力較

大，難填充，強(qiáng)度剛度差；壁厚太大，內(nèi)部容易生氣泡，外部易生收縮凹陷，且冷卻時(shí)間長(zhǎng)。

通常壁厚小于1mm時(shí)稱為薄壁。

薄壁制品要用高壓高速來(lái)注塑，其熱量很快被模具鑲件帶走，有時(shí)無(wú)需冷卻水冷卻。 

 

圓角的設(shè)計(jì)  

塑料制品的尖銳轉(zhuǎn)角既不安全，有對(duì)成型不利，在尖角處模具容易產(chǎn)生應(yīng)力開裂。

消除塑料制品尖角的轉(zhuǎn)角，不但可以降低該處的應(yīng)力集中，提高塑料制品的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，也可以使得塑料材料成型時(shí)有流線型的流路，以及成品更易于頂出。另外，從模具的角度去看，圓角也是有益于模具加工和模具強(qiáng)度。

塑料制品的所有內(nèi)外側(cè)的周邊轉(zhuǎn)角圓弧都盡可能的大，以消除應(yīng)力集中。但是太大的圓弧肯可能造成收縮，特別是在加強(qiáng)筋或突柱根部的轉(zhuǎn)角圓弧。原則上 ，更小的圓弧轉(zhuǎn)角為0.5~0.8mm。

圓角一般取0.5～1.5倍壁厚；

圓角大小宜?。篟=1.5T r=05T   T—壁厚  R—大圓弧  r—小圓弧

若R/T<0.3,則易產(chǎn)生應(yīng)力集中，若R/T>0.8,則不會(huì)。

 

加強(qiáng)筋

加強(qiáng)筋的合理應(yīng)用，可增加產(chǎn)品剛性，減少變形。應(yīng)避免筋的集中，否則引起表面縮印。

作用：在不增加壁厚的情況下，加強(qiáng)塑料制品的強(qiáng)度和剛度，避免塑料制品翹曲變形；

合理布置加強(qiáng)筋還可以改善充模流動(dòng)性，減少塑料制品內(nèi)應(yīng)力，避免氣孔 縮孔和凹陷等缺陷；在裝配中用于裝配或固定其他零件。

根筋倒角：R=T/8  倒角可以改善溶膠流動(dòng)性，避免制品產(chǎn)生應(yīng)力開裂。但倒角太大制品背面也會(huì)產(chǎn)生收縮凹痕。 

加強(qiáng)筋的厚度一般為壁厚的1/3 ～ 1/2； 筋與筋之間的距離大于4倍壁厚；筋的高度小于3倍壁厚；加強(qiáng)筋的脫模角度一般0.5~2.0度。 

為了增加塑件的強(qiáng)度和剛性，寧可增加加強(qiáng)筋的數(shù)量，而不增加其壁厚。

塑料制品表面有蝕紋或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的應(yīng)加大脫模角，更大可達(dá)到2度，這是因?yàn)樾螤顝?fù)雜的制品脫模阻力大，拔模太小易產(chǎn)生拉花現(xiàn)象；

加強(qiáng)筋盡量對(duì)稱分布，避免塑件局部應(yīng)力集中；

加強(qiáng)筋交叉處易產(chǎn)生過(guò)厚膠位，導(dǎo)致反面產(chǎn)生收縮凹痕，應(yīng)注意在此減料。

凸起設(shè)計(jì)

作用：減少配合接觸面積，不至于因制品變形而造成裝配困難，同時(shí)也使模具制作和修改更加方便。  凸起飛高度一般為0.4mm   當(dāng)凸起或骨位引起內(nèi)部收縮，表面出現(xiàn)凹陷時(shí)，可在凹陷位增設(shè)花紋等造型。

 

孔的設(shè)計(jì)

孔包括圓孔  異型孔和螺紋孔，而任何一種孔又包括通孔  臺(tái)階孔和盲孔。

孔的形狀和位置的選擇，必須以避免造成塑料制品在強(qiáng)度上的減弱以及生產(chǎn)上的復(fù)雜化為原則。

a.  孔與孔之間的距離，一般應(yīng)取孔徑的2倍以上。

b.  孔與塑件邊緣之間的距離，一般應(yīng)取孔徑的3倍以上，如因塑件設(shè)計(jì)的限制或作為固定用孔，則可在孔的邊緣用凸臺(tái)來(lái)加強(qiáng)。

c.  側(cè)孔的設(shè)計(jì)應(yīng)避免有薄壁的斷面，否則會(huì)產(chǎn)生尖角，有傷手和易缺料的現(xiàn)象。

 通孔周邊的壁厚宜加強(qiáng)，切開的孔周邊也要加強(qiáng)。

 盲孔深不宜超過(guò)孔徑的4倍，而對(duì)于孔徑在1.5mm一下的

盲孔，孔深更不得超過(guò)孔徑的2倍。若要加深盲孔深度

則可以臺(tái)階孔。

除圓孔之外的孔都稱為異型孔，成型時(shí)應(yīng)盡量采用碰穿。

異型孔拐角要做圓角，否則會(huì)因應(yīng)力集中而開裂。

異型孔空口加倒角而不加圓角，目的是有利于裝配。

 

成型螺紋

制品上的螺紋用于連接，加工方法有注射成型  機(jī)械加工  自攻及嵌件。

內(nèi)螺紋成型分：強(qiáng)行脫模和采用特殊的內(nèi)螺紋脫模機(jī)構(gòu)。

避免使用螺距0.75mm以下的螺紋，更大可用5mm。

長(zhǎng)螺紋會(huì)因收縮的關(guān)系使螺距失真，應(yīng)避免使用。

螺紋不得一延長(zhǎng)至成品末端，因?yàn)檫@樣產(chǎn)生的尖銳部位會(huì)使模具及螺紋的斷面崩裂，一般與0.8mm的直身部分。  螺紋需要有2~4度的脫模角。

 

螺絲柱的設(shè)計(jì)

長(zhǎng)度不超過(guò)本身直徑的3陪，否則必須加設(shè)加強(qiáng)筋，因?yàn)樘L(zhǎng)會(huì)引起困氣 充填不足 推出變形等。

如支柱的高度超過(guò)15.0mm的時(shí)候，為加強(qiáng)支柱的強(qiáng)度必須加加強(qiáng)筋，作結(jié)構(gòu)加強(qiáng)之用。

一般在獨(dú)立存在，螺絲柱較高，外徑較小，受力較大時(shí)都要考慮做加強(qiáng)肋。

螺絲柱的作用是連接兩個(gè)制品，位置不能太接近轉(zhuǎn)角或側(cè)壁否則模具容易破邊，也不能太遠(yuǎn)，否則會(huì)連接效果不好。

由于圓柱根部與制品壁連接處的壁厚會(huì)加大，會(huì)導(dǎo)致制品表面產(chǎn)生收縮痕跡。這時(shí)，模具上必須在圓柱根部加鋼減小壁厚，這種結(jié)構(gòu)俗稱火山口。

 

嵌件的設(shè)計(jì)

在塑料制品內(nèi)嵌入金屬或其他材料零件形成不可拆卸的連接，所嵌入的零件稱嵌件。目的是為了提高制品的局部強(qiáng)度 硬度 耐磨性 導(dǎo)電性 導(dǎo)磁性或增加制品的尺寸和形狀的穩(wěn)定性，降低材料的消耗等。

嵌件的四周易產(chǎn)生應(yīng)力開裂，嵌入的嵌件應(yīng)與塑料收縮率相當(dāng)，不能有尖角銳邊，在模具中必須可靠地定位，高度不得超過(guò)其定位部分直徑的2倍。

 

標(biāo)記

產(chǎn)品標(biāo)識(shí)一般設(shè)置在產(chǎn)品內(nèi)表面較平坦處，并采用凸起形式；

選擇法向與開模方向盡可能一致的面處設(shè)置標(biāo)識(shí)，可以避免拉傷

搭扣的設(shè)計(jì)

又叫鎖扣，直接在塑件制品上成型，注意用于裝配。

分為型和殼拆拆卸型，與單邊扣，環(huán)形扣和球形扣等。

1. 數(shù)量與位置：設(shè)在轉(zhuǎn)角處的扣位應(yīng)盡量靠近轉(zhuǎn)角；

2. 結(jié)構(gòu)形式與正反扣：要考慮組裝、拆卸的方便，考慮模具的制作；

3. 卡扣處應(yīng)注意防止縮水與熔接痕；

4. 朝殼體內(nèi)部方向的卡扣，斜銷運(yùn)動(dòng)空間不小于5mm；

扣位從產(chǎn)品的總體形象考慮，要求數(shù)量平均，位置均衡，設(shè)在轉(zhuǎn)角處的扣位盡量靠近轉(zhuǎn)角，確保轉(zhuǎn)角處能更好的嵌合，從設(shè)計(jì)上預(yù)防轉(zhuǎn)角處出現(xiàn)離縫問(wèn)題，設(shè)計(jì)扣位應(yīng)考慮預(yù)留間隙。

 

止口的設(shè)計(jì)

止口的作用

1、殼體內(nèi)部空間與外界的導(dǎo)通不會(huì)很直接，能有效地阻隔灰塵/靜電等的進(jìn)入

2、上下殼體的定位及限位

殼體止口的設(shè)計(jì)需要注意的事項(xiàng)

1、嵌合面應(yīng)有>3~5°的脫模斜度，端部設(shè)計(jì)倒角或圓角，以利于裝配

2、上殼與下殼圓角的止口配合，應(yīng)使配合內(nèi)角的R角偏大，以增加圓角之間的間隙，預(yù)防圓角處相互干涉

3、止口方向設(shè)計(jì)，應(yīng)將側(cè)壁強(qiáng)度大的一端的止口設(shè)計(jì)在里邊，以抵抗外力

4、止口尺寸的設(shè)計(jì)，位于外邊的止口的凸邊厚度為0.8mm；位于里邊的止口的凸邊厚度為0.5mm；B1=0.075~0.10mm；B2=0.20mm、美工線設(shè)計(jì)尺寸：0.50×0.50mm。是否采用美工線，可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行

真止口 用途: 生產(chǎn)裝配時(shí)作較對(duì)之用，而且可作涂膠水之用。

假止口 用途: 在外形上可作遮丑之用。

半假止口用途: 如平均料厚有2.0mm或以上時(shí)，因?yàn)榘疾厶畹年P(guān)系，所以需要在止口的位置加多一層料，保持成品外形的美觀。

雙止口 用途:多用于一些需要有防水功能的成品上。而且，會(huì)以超音波焊接法作裝配，加強(qiáng)較對(duì)效用。

 

面殼與底殼斷差的要求

裝配后在止口位，如果面殼大于底殼，稱之為面刮；底殼大于面殼，則稱之為底刮，如圖6-1所示?？山邮艿拿婀?lt;0.15mm，可接受的底刮<0.10mm，無(wú)論如何制作，段差均會(huì)存在，只是段差大小的問(wèn)題，盡量使產(chǎn)品裝配后面殼大于底殼，且縮小面殼與底殼的段差

 

虛位設(shè)計(jì)（間隙）

一般零件與零件間的虛位(非活動(dòng)件) 單邊0.1mm~0.2mm

零件與零件間的虛位(活動(dòng)件) 單邊0.3mm~0.5mm

電池門周邊與殼身的虛位 單邊0.2mm~0.4mm

電池門軸與殼身的擦穿坑虛位單邊 0.5mm

需要與其它零件相配的擦穿坑 單邊0.3mm~0.5mm

齒輪及滑輪與牙箱外殼的內(nèi)壁 1.0mm

齒輪與齒輪之間的虛位(大齒輪半徑+小齒輪半徑+虛位)=PCD 虛位=模數(shù)×0.18

電池與電箱的骨位及電池門的虛位 0.2mm

電池與電池箱底部平面的虛位 0.3mm

按鍵設(shè)計(jì)

按鍵的用途（手機(jī)類、工業(yè)產(chǎn)品類還是遙控器類）；按鍵的要求（觸摸類還是壓觸類）；按

鍵的防水性（防水和不防水的結(jié)構(gòu)有差異）；按鍵的手感（需大行程還是小行程）；按鍵的數(shù)

量和排布；按鍵的表面處理

對(duì)于手機(jī)類按鍵，噴UV油預(yù)留單邊0.10mm，電鍍預(yù)留單邊0.10mm,導(dǎo)航鍵單邊UV或電鍍

均留0.15mm(以上數(shù)據(jù)均為了改善手感）；對(duì)于有些低端產(chǎn)品，按鍵噴PU的，大多數(shù)為手工

操作，有時(shí)油厚0.15mm,所以要預(yù)留0.25mm; 對(duì)于純硅膠按鍵（遙控器類），表面有時(shí)也有噴油，單邊留0.4mm，以防卡鍵。

一般來(lái)說(shuō)，上殼因有較多的按鍵孔，成型縮水較大，所以縮水率選擇較大。

喇叭  必須要有一個(gè)喇叭筒來(lái)圍著喇叭的四周，以便聲波在成品內(nèi)發(fā)生共鳴，擴(kuò)大音量。

美工線  有兩種 一種是分型面處的美工線，作用一是美觀，主要是考慮變形刮手，它有單的和雙的。另一種是產(chǎn)品外觀上的美工線，作用主要是美觀作用，另外有的是為了有互換鑲件。

膠結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)

1上下蓋的固定方式

2、內(nèi)部空間是否足夠

3、按扭固定和操作方式

4、注意按鍵和按扭間的距離

5、配合 部位應(yīng)留足夠的間隙

6、產(chǎn)品要有足夠的強(qiáng)度

7、壁厚的控制并使各部位均勻

8、拐角處盡可能用圓角過(guò)渡