进阶篇：3.1）塑胶件设计指南

本章目的：设计符合注射工艺的零件，不再犯简单错误，不必再为反复修改模具而烦恼。

前注：

①进阶篇：1）DFMA方法的运用；

②FDM3d打印机:请查看 

进阶篇：2）结构设计装备必备；

内容：

一．塑胶简介
1. 定义与特性
2. 分类
3. 材料选择
二．塑胶件设计指南
1. 零件壁厚
2. 避免尖角
3. 脱模斜度
4. 加强肋的设计
5. 支柱的设计
6. 孔的设计
7. 提高塑胶件强度的设计

8. 改善塑胶件外观的设计
9. 降低塑胶件成本的设计
10.注塑模具可行性设计
三．塑胶件的装配
1. 卡扣装配
2. 紧固件装配
3. 超声波焊接

一、塑胶简介

1.定义与特性

 塑胶：主要由碳、氧、氢和氮及其他有机或无机元素所构成，成品为
固体，在制造过程中是熔融状的液体，因此可以籍加热使其熔化、加
压力使其流动、冷却使其固化，而形成各种形状，此庞大而变化多端
的材料族群称为塑胶；
 特性：
①低强度与低韧性；
②原料丰富，价格低廉；
③成型容易，易加工成复杂形状，可大批量生产；
④重量轻，低密度（塑胶比重0.9~2，铝2.7，铁7.8）；
⑤受外力作用时容易产生连续变形；
⑥色彩鲜明，着色容易，适当加入着色剂，可改变其色泽；
⑦良好的绝缘性；
⑧耐腐蚀性佳，耐水、耐油、耐酸、耐化学药品，而且不生锈；
⑨耐热性差，大部份的塑料耐热温度约在150 ℃以下；
⑩不导电性、不导热性；
⑪可以具有其他特殊性质，例如透明性、弹性等。

2.分类

3.材料选择

 物性表；
 零件的功能要求；
 使用环境要求；
 价格；
 装配要求；
 尺寸稳定性；
 外观；
 安规要求。

二、塑胶件设计指南

1.零件壁厚

A.零件壁厚必须适中
 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；
零件用料增加，产品成本增加；
 常用塑胶材料合适壁厚范围（单位mm）：

B.尽量减少零件壁厚
决定零件壁厚的因素：
 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。

C. 零件壁厚均匀

C. 零件壁厚均匀

2.避免尖角

A.避免零件外部尖角

B.避免在塑胶熔料流动方向上产生尖角

C.避免在零件连接处产生尖角

3.脱模斜度

决定脱模斜度的因素：
 脱模斜度一般取1°~2°;
 收缩率较大的塑胶件脱模斜度较大;
 尺寸精度要求较高的特征处取较小脱模斜度；
 公模侧脱模斜度小于母模侧以利于脱模；
 壁厚较厚时，成型收缩大，取较大脱模斜度；
 咬花面与复杂面取较大脱模斜度；
 玻纤增强塑料取较大脱模斜度；
 零件某些平面因为功能需要可以不设置脱模斜度，但模具则需设计侧
抽芯结构，模具结构复杂，成本高;
 在零件功能和外观等允许情况下，零件脱模斜度尽可能取大；
 脱模斜度的大小与方向不能影响零件的功能实现;

4.加强肋的设计

加强肋的尺寸：
 肋的厚度；
 肋的高度；
 肋的根部圆角；
 肋的脱模斜度；
 肋与肋的间距。

加强肋的设计原则：

 壁厚均匀：

 //可以参考的筋板设计方案。

 顶端增加斜角避免困气：

 肋的方向与塑胶熔料方向一致：

5.支柱的设计

支柱的尺寸：
 支柱的外径与内径；
 支柱的厚度；
 支柱的高度；
 支柱的根部圆角；
 支柱的根部厚度；
 支柱的脱模斜度；

支柱的设计原则：
 壁厚均匀：

 保持与零件璧的连接：

 单独支柱四周增加加强肋：

6.孔的设计

A.孔的深度尺寸：

B.孔与孔的间距及孔与零件边缘尺寸：

C.避免盲孔根部太薄：

D.零件上的孔尽量远离受载荷部位：

E.孔的边缘增加凸缘增加孔的强度

F. 避免与零件脱模方向垂直的侧孔：

7.提高塑胶件强度的设计

A.通过添加加强肋而不是增加壁厚来提高零件强度：

B.加强肋的方向要考虑载荷的方向：

C.多个加强肋的方向比单个较厚或较高的加强肋好：

D.设计零件增强剖面

E.增加侧壁：

F.避免零件应力集中；

G.避免零件在熔接痕区域承受载荷；

H.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。

8.提高塑胶件外观的设计

A.选择合适的塑胶材料；
B.避免零件外观表面缩水：
 合适的零件壁厚；
 通过设计掩盖缩水；

 “火山口”设计；

B.避免零件外观表面缩水：
 合理的浇口位置；

C.避免零件变形：

D.设计美工沟：

E.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；

9.降低塑胶件成本的设计

A.设计多功能的零件：

B.降低零件材料成本：
 降低零件厚度；
 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；

F.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。

10.注塑模具可行性设计

A.卡扣等结构应为斜销（或滑块）预留足够的退出空间：

B.避免模具出现薄铁以及强度太低的设计：

三、塑胶件的装配

各种装配方式的优缺点

1.卡扣装配：分类

A. 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

B. 卡扣根部增加圆角：

C. 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；

D. 使用定位柱辅助卡扣装配和提高装配精度：

E. 卡扣根部增加圆角：

F. 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

2.机械紧固：自攻螺钉

机械紧固：自攻螺钉支柱设计注意事项

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
 导向作用
 为塑胶屑提供空间

F.支柱四周增加加强筋、根部添加圆角
 支柱最常见的失效方式是支柱破裂

G.合理的驱动扭矩
 驱动扭矩过大会造成支柱破裂

3.超声波焊接：导熔线设计

A.正确的导熔线设计
B.设计定位特征

C.焊接面在同一个平面上
D.美工沟设计

E.增加塑胶件焊接面与焊接头的面积

F.把近程焊接作为第一选择

后注：

虽然写了这么多，实际上只是占了实际运用的一部分，更加具体的还是见这两本书。

①《面向制造和装配的产品设计指南》-钟元著；

这本书的确符合国人的阅读习惯，浅显易懂，而且个人的DFMA检查表就是根据里面的内容制成的。

②《面向制造及装配的产品设计》-（美）布斯罗伊德著

这本书中的内容与上一本有很多重复，作者是外国人，内容可以看做DFMA表格的补充。也可以看看国外先进的设计理念。

还有不要忘了DFMA学以致用的的方法,挨个对着表查吧。