浅谈塑胶件结构设计

黄建艺

摘要：塑胶制件除了成本低廉，其还有理想的设计性能。并且随着制造技术的发展，塑胶件应用也越来越广泛。笔者根据自己日常的研究发现，从塑胶件的设计要求和设计原则两方面来具体的阐述塑胶件的结构设计技巧，指导实际的设计生产。

1_引言

相比于其他材料制件，塑胶件具有重量轻盈、绝缘性能好和耐腐蚀性能强的特点。随着近年来生产技术的不断提高，塑胶件的质量也有着很大的提高，应用的领域也在不断的扩大，小到儿童玩具、手机、家用电器，大到医疗设备、汽车制造均有塑胶件的使用。塑胶制品已成为制造厂商用于降低成本的一个很好的战略举措。塑胶件具有很多优势：1）制作的材质、设计结构多变，具有很高的设计性能，能够根据实际的设计要求制作成合适的用件。2）在一定程度上可以扩大设计自由，能够制作成其他材料难以制造的复杂形状。3）在保证性能和绝缘要求的同时自身的重量较轻，大大减轻设备自身的自重。

但是塑胶件在保证足够的强度、硬度的时候相比于金属制件往往需要较大的壁厚，这就要求对其进行重新的构件设计。除此之外，塑胶件受温度的影响特别明显，在高温环境中易降低强度和刚度而在较低的环境中又会变脆。

2.塑胶件结构设计的要求

2.1加强筋设计要求

塑胶件的强度和刚度比在其他金属材料制件中并不具有优势，而对其适当的设计加强筋，则可以达到提升强度和刚度的目的。在制造的过程中加强筋的位置合理的选择还可以改善塑胶融体的流动性能。加强筋在设计时候需要遵循的原则：1）加强筋的壁厚一般要求在主体厚度的0.4-0.6倍之间。2）筋与筋之间的间隔应不少于主体壁厚的4倍，其高度不应低于主体壁厚的3倍。3）加强筋的位置应低于制件表面0.1mm，螺钉柱上的加强筋则应低于其表面1mm以上。4）多条加强筋相交时，要注意因叠加带来的材料堆积的问题，较细的加强筋在设计的时候还要尽量使其承受拉力，避免因为承受较大的压力而出现失稳问题。

2.2避免应力集中的结构设计

塑胶件同金属铸熔件一样需要避免应力集中的结构设计，在构件的应力集中处相比于其他部位较容易出现损坏。塑胶件同其他熔铸制品一样在设计制造的时候要避免应力集中的情况出现。例如，在其构件有棱角的部分，几何过渡不连续就会有应力集中的出现，应力集中的部位相比于其他部位较容易损毁。因此，对构件尖锐部分进行优化设计，尽可能的将尖角用平缓的曲面来过渡，在功能不影响的时候，甚至可以取消构件尖锐部位的设计。

2.3拔模斜度的设计要求

塑胶件制造中最为关键的一个工艺就是脱模。塑胶件在模具中冷却成型的过程中由于温度变化其自身的密度也会变化，而这样的变化中就会对模具产生粘附。相应的在脱模的阶段就会不可避免的对构件造成一定的毁坏，从而在设计的时候事前设计好构件脱模的方向，并在该方向上设置一定的拔模斜度就显得十分重要。拔模斜度的设计需要遵照一些设计要求：1）拔模斜度都取整数数值，便于模具的制造和标准化的大批量生产。2）构件外观部位的拔模斜度设计要大于内壁的角度。3）通常在不影响构件功能和外观的前提下拔模斜度要取较大值。4）在脱模的过程中不可强制脱模，即使是可以强制脱模的构件其强行脱模量不能超过型芯最大截面积的5%。

3.塑胶件结构设计的准则

3.1模具结构方面的设计准则

塑胶件的形状有模具最终决定。塑胶件的结构在设计的要考虑到模具的实际情况，不能出现塑胶件的结构过于复杂而无法实现的情况。在满足功能和结构外观的要求前提下，还要尽可能的优化结构使得模具简约化，不仅有利于提高生产制造的质量，还能够节约制造的时间提高效率。例如，在实际的生产设计中要尤其注意侧槽和侧孔的结构，塑胶件在生产中一般是沿着顶部方向出模的，而侧槽和侧孔就会阻碍出模。通常采取将侧槽和侧孔设计成与顶出方向一致或设计成碰穿结构来简化模具，实现构件应有的功能。这就很可能导致模具无法设计，虽然可以将模具分离来脱模，但是这种模具设计方式会大大降低模具的可靠性，也会是得产品的不合格率增加，这样无疑也达不到批量生产要求。在设计操作过程中要避免内切式结构的设计。

另外，在一些特殊要求的构件中需要采用侧向脱模的方式来满足塑胶件功能要求，这时候就需要思索实际的模具结构对产品的影响。首先应考虑的就是斜顶跟滑块在分模方向的运动情况，斜顶和滑块在分模结构中具有一定的运动，在垂直于分模的方向还不能有阻挡斜顶运动的设计，在结构设计时要充分留给斜顶和滑块运动的空间。另外需要注意的就是垂直面的优化处理，有些构件的侧面需要垂直，这样就不可避免的需要设计滑块结构。

3.2装配方面的结构设计准则

在塑胶件的结构设计时要考虑到装配的要求，主要有三的方面：第一，要避免大尺寸小公差的设计，因为构件的尺寸大，积累的变形也会相应的增加，对公差的影响也越大。塑胶件限于材料的选择其弹性模量也减小，公差精度也相应的较低。第二，塑胶件最主要的装配方式就是粘接，在设计的时候要尽量避免粘接面承载拉力的作用。在粘接面的抗拉能力较弱，而抗剪切能力较强，所以在设计的时使粘接面负载剪切力则是最佳的设计措施。第三，螺栓连接也是塑胶件在装配中做常用的一种装配措施。塑胶件的强度相比于连接的金属螺栓要低很多，在设计装配时，还避免将自攻螺丝在构件无预留装配部位直接的拧进构件中。

4.结语

塑胶件因其廉价的成本和较为理想的设计优势，得到很广泛的应用普及。随着生产力的不断进步，制造水平不断的提高，塑胶件也成为代替金属件的最佳选择。笔者对塑胶件结构设计进行总结，提出和阐明了优化设计的要求和原则。

参考文献

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