模具塑膜產(chǎn)品結構設計原則和注意要點(diǎn)
/ 2021/6/5 11:41:22
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塑料產(chǎn)品結構設計要點(diǎn)說(shuō)明
產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的結構設計原則：
a、結構設計要合理：裝配間隙合理，所有插入式的結構均應預留間隙；保證有足夠的強度和剛度(安規測試)，并適當設計合理的安全系數。
b、塑件的結構設計應綜合考慮
模具的可制造性，盡量簡(jiǎn)化模具的制造。
c、塑件的結構要考慮其可塑性，即零件注塑生產(chǎn)效率要高，盡量降低注塑的報廢率。
d、考慮便于裝配生產(chǎn)(尤其和裝配不能沖突)。
e、塑件的結構盡可能采用標準、成熟的結構，所謂模塊化設計。
f、能通用/公用的，盡量使用已有的零件，不新開(kāi)模具。
g、兼顧成本
大略的匯總下結構中常見(jiàn)的問(wèn)題注意點(diǎn)，期拋磚引玉，共同提高。
1、關(guān)于塑料零件的脫模斜度：
一般來(lái)說(shuō)，對模塑產(chǎn)品的任何一個(gè)側面，都需有一定量的脫模斜度，以便產(chǎn)品從模具中順利脫出。脫模斜度的大小一般以0.5度至1度間居多。具體選擇脫模斜度注意以下幾點(diǎn)：
a、塑件表面是光面的，尺寸精度要求高的，收縮率小的，應選用較小的脫模斜度，如0.5°。
b、較高、較大的尺寸，根據實(shí)際計算取較小的脫模斜度，比如雙筒洗衣機大桶的筋板，計算后取0.15°~0.2°。
c、塑件的收縮率大的，應選用較大的斜度值。
d、塑件壁厚較厚時(shí)，會(huì )使成型收縮增大，脫模斜度應采用較大的數值。
e、透明件脫模斜度應加大，以免引起劃傷。一般情況下，PS料脫模斜度應不少于2.5°~3°，ABS及PC料脫模斜度應不小于1.5°~2°。
f、帶皮紋、噴砂等外觀(guān)處理的塑件側壁應根據具體情況取2°~5°的脫模斜度，視具體的皮紋深度而定。皮紋深度越深，脫模斜度應越大。
g、結構設計成對插時(shí)，插穿面斜度一般為1°-3°。
2、關(guān)于塑件的壁厚確定以及壁厚處理：
合理的確定塑件的壁厚是很重要的。塑件的壁厚首先決定于塑件的使用要求：包括零件的強度、質(zhì)量成本、電氣性能、尺寸穩定性以及裝配等各項要求，一般壁厚都有經(jīng)驗值，參考類(lèi)似即可確定 (如熨斗一般壁厚2mm，吸塵器大體為2.5mm)，其中注意點(diǎn)如下：
a、塑件壁厚應盡量均勻，避免太薄、太厚及壁厚突變，若塑件要求必須有壁厚變化，應采用漸變或圓弧過(guò)渡，否則會(huì )因引起收縮不均勻使塑件變形、影響塑件強度、影響注塑時(shí)流動(dòng)性等成型工藝問(wèn)題；
b、塑件壁厚一般在1—5mm范圍內。而最常用的數值為2—3mm；
c、常用塑料塑件的最小壁厚及常用壁厚推薦值：(mm)
d、盡量不要將加強筋和螺釘柱設計的太厚，一般建議取本體壁厚的一半較保險，否則容易引起縮影等外觀(guān)問(wèn)題；
e、盡量不要將零件設計成單獨的平板，尺寸很小另論，否則變形導致零件不平整。
3、關(guān)于塑件的加強：
為了確保塑件的強度和剛性，而又不致使塑件的壁厚過(guò)厚，可以在塑件的適當部位設置加強筋。加強筋還可以避免塑件的變形，在某些情況下，加強筋還可以改善塑件成型過(guò)程中塑料流動(dòng)的情況。
a、加強筋的厚度不應大于壁厚的1/2，以免引起塑件表面縮影；同時(shí)從成型流動(dòng)性考慮，最小不宜低于0.8mm；
b、在必須采用較大的加強筋時(shí)，在容易形成縮痕的部位可以設計成紋理，來(lái)遮蓋縮痕；
c、加強筋應加脫模斜度，筋應標注大端尺寸（但是考慮加工工藝，3D圖上可以不做出，模具加工時(shí)EDM加工會(huì )自然產(chǎn)生斜度，高精度零件另論）；
d、除特殊要求外，加強筋應盡可能矮，加強筋的高不要超過(guò)（3~4）*T（T為零件厚度）。
小技巧：把表面制成拱形和波形也是增加強度和剛性的方法之一。
4、關(guān)于塑件的圓角設計：
在塑件設計過(guò)程中，為了避免應力集中，提高塑件強度，改善塑件的流動(dòng)情況及便于脫模，在塑件的各面或內部連接處，應采用圓弧過(guò)度。另外，塑件上的圓角對于模具制造和機械加工及提高模具強度，也是不可少的。在塑件結構上無(wú)特殊要求時(shí)，塑件的各轉角處均應有半徑不小于0.5~1mm的圓角。允許的情況下，圓角應盡量大。
對于內外表面的拐角處，外圓角應為內圓角加壁厚，可減少內應力，并能保證壁厚均勻一致。
5、關(guān)于塑件的合頁(yè)式結構設計：
6、關(guān)于塑件的螺釘柱設計：
塑件之間的連接常采用自攻螺釘的連接方式，在螺釘柱的設計過(guò)程中應注意以下幾點(diǎn)：
a、在允許的情況下，螺釘柱應盡量低一點(diǎn)
b、應加一字形或十字形斜筋保證螺釘柱的強度，并考慮防止縮影
c、外觀(guān)要求嚴格的表面螺釘柱應做斜頂式的結構以防止縮影，見(jiàn)下圖示意：
d、螺釘柱內側應加倒角，利于螺釘的安裝，倒角大小一般為（1~1.5）X45°，個(gè)人建議使用下圖第二個(gè)方案：
螺釘柱的內外直徑應符合加工工藝性，優(yōu)先選用值：
7、關(guān)于嵌件設計：
在嵌件的設計過(guò)程中應注意以下幾點(diǎn)：
a、嵌件周?chē)芰蠈雍穸炔灰颂。駝t會(huì )因收縮而破裂。
b、嵌件各尖角部位應倒圓角，這樣可減少內應力。
c、嵌件在塑件中應固定牢固，可采用開(kāi)槽、加凸臺，或滾花結構。
d、在設計中應考慮嵌件在模具中便于安裝，正確和牢固定位，成型時(shí)有利于塑料流動(dòng)，模具制造方便。
注塑成型時(shí)，塑件會(huì )收縮，金屬件不會(huì )收縮，所以嵌件周?chē)鷷?huì )產(chǎn)生內應力，過(guò)大則塑件開(kāi)裂，解決辦法，其一是塑件包圍嵌件的尺寸不要太薄，其次，選擇彈性較好，收縮率較小的塑膠材料，比如ABS，PC等，而脆性材料則不適合嵌件，比如PS。
8、外觀(guān)要求及材料、收縮率、分型面：
在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設計，作為開(kāi)發(fā)工程師應該了解：
a、產(chǎn)品使用的材料；
b、外觀(guān)光潔度要求，如鏡面、皮紋、噴砂、亞光、噴漆等，以及需處理的范圍。還需與客戶(hù)以及模具廠(chǎng)溝通確定一下；
c、分型面的位置、滑塊抽芯允許的分型線(xiàn)位置，允許設澆口的位置、哪些地方不允許有頂出痕跡…
d、若塑件上需塑出文字、符號等標識，應落實(shí)文字、符號的大小、深度、位置等;
e、對塑件成型后難以避免的缺陷如：融接痕、微量收縮等應向客戶(hù)提出，征得客戶(hù)的認可。并盡量采取措施減輕缺陷;
f、修飾特征如logo，塑件上刻字等,宜設計先沉下然后凸起，模具加工時(shí)為下凹，加工容易實(shí)現。
常用塑料及收縮率如下表：（含添加劑及其他特殊要求的材料視具體牌號及客戶(hù)要求定）
其他：
① 分型面盡量不要有臺階，可以改為斜面，便于修邊以及模具加工，也便于精度實(shí)現；分型面能平面不要斜面，能斜面不要曲面等等。
② 螺釘柱防止縮影可以加火山口，如下示意：
9、關(guān)于強制脫模的結構設計要點(diǎn)：
尺寸允許如下，且強脫的地方全部做成斜面和R角過(guò)渡，不能尖角。
10、一些結構優(yōu)化舉例：
關(guān)于產(chǎn)品一些圓角處理的地方。
下圖是一個(gè)產(chǎn)品扣線(xiàn)卡槽，以前的產(chǎn)品在設計時(shí)是沒(méi)有加小圓角的，后來(lái)再才發(fā)現一個(gè)松下的產(chǎn)品上不是這樣做的，他們是在轉角的地方加了一個(gè)小圓角，防止線(xiàn)材破皮，這樣小小的人性化設計。
上圖：需要加圓角的地方如果直接加上圓角的話(huà)會(huì )有倒扣出不了模，所以結構上要改進(jìn)一下，如下圖所示：
如何改進(jìn)呢？我們可以在圓角處再起一級：
脫模檢測分析，模具問(wèn)題解決。
再看另外一個(gè)常見(jiàn)的例子。
如圖所示：對于這樣的矩形通孔，往往會(huì )忘記做一些圓角處理，如果要在四個(gè)拐角處加上小圓角，出來(lái)的效果也許就不一樣，避免一些不必要的小缺陷。這樣做的目的很簡(jiǎn)單，防止在出模時(shí)由于應力集中，會(huì )有拉白拉裂等現象，一般留個(gè)0.5mm左右的小圓角就行了，也不影響外觀(guān)和功能。
關(guān)于產(chǎn)品保修貼，規格貼的一些問(wèn)題。
象這些諸如標貼凹槽，還有一些孔位，我們都要說(shuō)明清楚是要留出來(lái)，還是需要鑲出來(lái)，不同做法出來(lái)的效果也是不同的，如下圖：
這個(gè)地方前模上需要留出，所以會(huì )有相應的小圓角，如果需要利角的話(huà)就需要鑲出來(lái)。在圖紙上盡量表達出來(lái)，這些小的細節，工程師不去提出來(lái)，往往模廠(chǎng)會(huì )遺漏掉。
關(guān)于合殼螺釘柱的一些細節。
緊固的螺釘柱要注意其強度問(wèn)題，根據產(chǎn)品的要求，要經(jīng)得起跌落實(shí)驗這一關(guān)，另外也常遇到跌落時(shí)，連根撥起的現象和打螺釘爆裂的情況。因此在設計過(guò)程中要考慮到這些問(wèn)題，留有一定的余量。
對于螺孔的內外徑要給出合適的尺寸，外徑不宜過(guò)大，大了有可能縮水，內徑偏小容易爆裂，過(guò)大了要容易滑牙，根據對產(chǎn)品特性的了解給出恰當的經(jīng)驗值。舉個(gè)簡(jiǎn)單的小例子：如下圖：鎖殼螺絲柱的配合端面，更改之前第一個(gè)圖，更改后見(jiàn)第二個(gè)圖。
模具對插結構。
結構中常見(jiàn)散熱孔，不建議直接切槽散熱，這樣透光可以看見(jiàn)內配線(xiàn)，給人產(chǎn)品低檔的感覺(jué)，可以改為側面散熱，即做成百葉窗式的結構：
其他細節：手穿過(guò)的尺寸不少于30*90,若出口到歐美，建議30*100以上，手持式的，手握的尺寸，如手柄，(25~30)*(30~35)，手提的面積尺寸不少于15mm，指甲摳起的尺寸不少于4~5mm。
11、塑件自攻螺釘規格尺寸表：
12、3D結構設計完成后，工程師自檢以及開(kāi)模前與模具廠(chǎng)需要檢討的：
a、自檢：零件有沒(méi)有未完全約束的情況；零件是否有干涉(結構設計時(shí)經(jīng)常干涉分析)，配合的間隙是否合理；所有的設計數據是否可以在裝配模式下再生成功(結構設計時(shí)經(jīng)常再生分析)……
b、自檢：產(chǎn)品厚度是否分布均勻（多做剖視圖檢查）
c、自檢：產(chǎn)品是否有拔模，或存在倒勾（拔模檢測，做剖視圖檢查）
d、模具廠(chǎng)討論：產(chǎn)品分模線(xiàn)的具體位置，是否可以接受，對外觀(guān)的影響程度
e、模具廠(chǎng)討論：模具的進(jìn)料方式，進(jìn)料點(diǎn)以及所產(chǎn)生的結合線(xiàn)是否接受
f、模具廠(chǎng)討論：斜頂、滑塊的位置是否足夠，產(chǎn)生的分型線(xiàn)是否被接受
g、模具廠(chǎng)討論：其它特殊要求，比如模具的材質(zhì)和壽命，產(chǎn)品表面的要求，咬花面的規格等等……
