模具塑膜產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則和注意要點(diǎn)
/ 2021/6/5 11:41:22
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塑料產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)說明
產(chǎn)品開發(fā)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則：
a、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要合理：裝配間隙合理，所有插入式的結(jié)構(gòu)均應(yīng)預(yù)留間隙；保證有足夠的強(qiáng)度和剛度(安規(guī)測(cè)試)，并適當(dāng)設(shè)計(jì)合理的安全系數(shù)。
b、塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)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(jié)構(gòu)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(bào)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(jié)構(gòu)盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)、成熟的結(jié)構(gòu)，所謂模塊化設(shè)計(jì)。
f、能通用/公用的，盡量使用已有的零件，不新開模具。
g、兼顧成本
大略的匯總下結(jié)構(gòu)中常見的問題注意點(diǎn)，期拋磚引玉，共同提高。
1、關(guān)于塑料零件的脫模斜度：
一般來說，對(duì)模塑產(chǎn)品的任何一個(gè)側(cè)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(yīng)選用較小的脫模斜度，如0.5°。
b、較高、較大的尺寸，根據(jù)實(shí)際計(jì)算取較小的脫模斜度，比如雙筒洗衣機(jī)大桶的筋板，計(jì)算后取0.15°~0.2°。
c、塑件的收縮率大的，應(yīng)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(yīng)采用較大的數(shù)值。
e、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)不少于2.5°~3°，ABS及PC料脫模斜度應(yīng)不小于1.5°~2°。
f、帶皮紋、噴砂等外觀處理的塑件側(cè)壁應(yīng)根據(jù)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(yīng)越大。
g、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成對(duì)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(qiáng)度、質(zhì)量成本、電氣性能、尺寸穩(wěn)定性以及裝配等各項(xiàng)要求，一般壁厚都有經(jīng)驗(yàn)值，參考類似即可確定 (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(yīng)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(yīng)采用漸變或圓弧過渡，否則會(huì)因引起收縮不均勻使塑件變形、影響塑件強(qiáng)度、影響注塑時(shí)流動(dòng)性等成型工藝問題；
b、塑件壁厚一般在1—5mm范圍內(nèi)。而最常用的數(shù)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(qiáng)筋和螺釘柱設(shè)計(jì)的太厚，一般建議取本體壁厚的一半較保險(xiǎn)，否則容易引起縮影等外觀問題；
e、盡量不要將零件設(shè)計(jì)成單獨(dú)的平板，尺寸很小另論，否則變形導(dǎo)致零件不平整。
3、關(guān)于塑件的加強(qiáng)：
為了確保塑件的強(qiáng)度和剛性，而又不致使塑件的壁厚過厚，可以在塑件的適當(dāng)部位設(shè)置加強(qiáng)筋。加強(qiáng)筋還可以避免塑件的變形，在某些情況下，加強(qiáng)筋還可以改善塑件成型過程中塑料流動(dòng)的情況。
a、加強(qiáng)筋的厚度不應(yīng)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(qiáng)筋時(shí)，在容易形成縮痕的部位可以設(shè)計(jì)成紋理，來遮蓋縮痕；
c、加強(qiáng)筋應(yīng)加脫模斜度，筋應(yīng)標(biāo)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(qiáng)筋應(yīng)盡可能矮，加強(qiáng)筋的高不要超過（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(qiáng)度和剛性的方法之一。
4、關(guān)于塑件的圓角設(shè)計(jì)：
在塑件設(shè)計(jì)過程中，為了避免應(yīng)力集中，提高塑件強(qiáng)度，改善塑件的流動(dòng)情況及便于脫模，在塑件的各面或內(nèi)部連接處，應(yīng)采用圓弧過度。另外，塑件上的圓角對(duì)于模具制造和機(jī)械加工及提高模具強(qiáng)度，也是不可少的。在塑件結(jié)構(gòu)上無特殊要求時(shí)，塑件的各轉(zhuǎn)角處均應(yīng)有半徑不小于0.5~1mm的圓角。允許的情況下，圓角應(yīng)盡量大。
對(duì)于內(nèi)外表面的拐角處，外圓角應(yīng)為內(nèi)圓角加壁厚，可減少內(nèi)應(yīng)力，并能保證壁厚均勻一致。
5、關(guān)于塑件的合頁式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
6、關(guān)于塑件的螺釘柱設(shè)計(jì)：
塑件之間的連接常采用自攻螺釘?shù)倪B接方式，在螺釘柱的設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
a、在允許的情況下，螺釘柱應(yīng)盡量低一點(diǎn)
b、應(yīng)加一字形或十字形斜筋保證螺釘柱的強(qiáng)度，并考慮防止縮影
c、外觀要求嚴(yán)格的表面螺釘柱應(yīng)做斜頂式的結(jié)構(gòu)以防止縮影，見下圖示意：
d、螺釘柱內(nèi)側(cè)應(yīng)加倒角，利于螺釘?shù)陌惭b，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(nèi)外直徑應(yīng)符合加工工藝性，優(yōu)先選用值：
7、關(guān)于嵌件設(shè)計(jì)：
在嵌件的設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
a、嵌件周圍塑料層厚度不宜太薄，否則會(huì)因收縮而破裂。
b、嵌件各尖角部位應(yīng)倒圓角，這樣可減少內(nèi)應(yīng)力。
c、嵌件在塑件中應(yīng)固定牢固，可采用開槽、加凸臺(tái)，或滾花結(jié)構(gòu)。
d、在設(shè)計(jì)中應(yīng)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，所以嵌件周圍會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，過大則塑件開裂，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、外觀要求及材料、收縮率、分型面：
在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)，作為開發(fā)工程師應(yīng)該了解：
a、產(chǎn)品使用的材料；
b、外觀光潔度要求，如鏡面、皮紋、噴砂、亞光、噴漆等，以及需處理的范圍。還需與客戶以及模具廠溝通確定一下；
c、分型面的位置、滑塊抽芯允許的分型線位置，允許設(shè)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(hào)等標(biāo)識(shí)，應(yīng)落實(shí)文字、符號(hào)的大小、深度、位置等;
e、對(duì)塑件成型后難以避免的缺陷如：融接痕、微量收縮等應(yīng)向客戶提出，征得客戶的認(rèn)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(shè)計(jì)先沉下然后凸起，模具加工時(shí)為下凹，加工容易實(shí)現(xiàn)。
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(hào)及客戶要求定）
其他：
① 分型面盡量不要有臺(tái)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(xiàn)；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(qiáng)制脫模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)：
尺寸允許如下，且強(qiáng)脫的地方全部做成斜面和R角過渡，不能尖角。
10、一些結(jié)構(gòu)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)品扣線卡槽，以前的產(chǎn)品在設(shè)計(jì)時(shí)是沒有加小圓角的，后來再才發(fā)現(xiàn)一個(gè)松下的產(chǎn)品上不是這樣做的，他們是在轉(zhuǎn)角的地方加了一個(gè)小圓角，防止線材破皮，這樣小小的人性化設(shè)計(jì)。
上圖：需要加圓角的地方如果直接加上圓角的話會(huì)有倒扣出不了模，所以結(jié)構(gòu)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(jí)：
脫模檢測(cè)分析，模具問題解決。
再看另外一個(gè)常見的例子。
如圖所示：對(duì)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(yīng)力集中，會(huì)有拉白拉裂等現(xiàn)象，一般留個(gè)0.5mm左右的小圓角就行了，也不影響外觀和功能。
關(guān)于產(chǎn)品保修貼，規(guī)格貼的一些問題。
象這些諸如標(biāo)貼凹槽，還有一些孔位，我們都要說明清楚是要留出來，還是需要鑲出來，不同做法出來的效果也是不同的，如下圖：
這個(gè)地方前模上需要留出，所以會(huì)有相應(yīng)的小圓角，如果需要利角的話就需要鑲出來。在圖紙上盡量表達(dá)出來，這些小的細(xì)節(jié)，工程師不去提出來，往往模廠會(huì)遺漏掉。
關(guān)于合殼螺釘柱的一些細(xì)節(jié)。
緊固的螺釘柱要注意其強(qiáng)度問題，根據(jù)產(chǎn)品的要求，要經(jīng)得起跌落實(shí)驗(yàn)這一關(guān)，另外也常遇到跌落時(shí)，連根撥起的現(xiàn)象和打螺釘爆裂的情況。因此在設(shè)計(jì)過程中要考慮到這些問題，留有一定的余量。
對(duì)于螺孔的內(nèi)外徑要給出合適的尺寸，外徑不宜過大，大了有可能縮水，內(nèi)徑偏小容易爆裂，過大了要容易滑牙，根據(jù)對(duì)產(chǎn)品特性的了解給出恰當(dāng)?shù)慕?jīng)驗(yàn)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，更改后見第二個(gè)圖。
模具對(duì)插結(jié)構(gòu)。
結(jié)構(gòu)中常見散熱孔，不建議直接切槽散熱，這樣透光可以看見內(nèi)配線，給人產(chǎn)品低檔的感覺，可以改為側(cè)面散熱，即做成百葉窗式的結(jié)構(gòu)：
其他細(xì)節(jié)：手穿過的尺寸不少于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(guī)格尺寸表：
12、3D結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后，工程師自檢以及開模前與模具廠需要檢討的：
a、自檢：零件有沒有未完全約束的情況；零件是否有干涉(結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)經(jīng)常干涉分析)，配合的間隙是否合理；所有的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)是否可以在裝配模式下再生成功(結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(cè)，做剖視圖檢查）
d、模具廠討論：產(chǎn)品分模線的具體位置，是否可以接受，對(duì)外觀的影響程度
e、模具廠討論：模具的進(jìn)料方式，進(jìn)料點(diǎn)以及所產(chǎn)生的結(jié)合線是否接受
f、模具廠討論：斜頂、滑塊的位置是否足夠，產(chǎn)生的分型線是否被接受
g、模具廠討論：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(guī)格等等……
