结构设计技巧干货，塑胶产品结构设计要点深度解析

结构设计技巧干货，塑胶产品结构设计要点深度解析

塑胶产品是我们接触比较频繁的产品，在结构设计中关于塑胶件的产品结构有不少要点和技巧，估计很多结构设计新人都不知晓。作为我们经常使用的材质，塑胶产品结构设计要点是一定需要知悉的。下面优概念工业设计就为广大产品结构设计师分享结构设计技巧干货，带来塑胶产品结构设计要点深度解析，让你全面知晓塑胶产品结构设计相关知识。

一、塑胶产品结构设计要点

1．胶厚（胶位）：

塑胶产品的胶厚（整体外壳）通常在0.60-3.00左右，太厚容易缩水和产生汽泡，太薄难走满胶，大型的产品胶厚取厚一点，小的产品取薄一点，一般产品取1.0-2.0为多。

而且胶位要尽可能的均匀，在不得已的情况下，局部地方可适当的厚一点或薄一点，但需过度不可突变，要以不缩水和能走满胶为原则，一般塑料胶厚小于0.3时就很难走胶，但软胶类和橡胶在0.2-0.3的胶厚时也能走满胶， 有外观面的地方胶厚不能低于0.6。

2．加强筋（骨位）：

塑胶产品大部分都有加强筋，因加强筋在不增加产品整体胶厚的情况下可以大大增加其整体强度，对大型和受力的产品尤其有用，同时还能防止产品变形。加强筋的厚度通常取整体胶厚的0.5-0.7倍，如大于0.7倍则容易缩水。

加强筋的高度较大时则要做0.5-1的斜度（因其出模阻力大），或者做单边0.25的落差，高度较矮时可不做斜度，但是结构配合面则必须拔模。 

3．脱模斜度：

塑料产品都要做脱模斜度，但高度较浅的（如一块平板）和有特殊要求的除外（但当侧壁较大而又没出模斜度时需做行位）。出模斜度通常为0.5-8度，常取3度左右，具体要根据产品大小、高度、形状而定，以能顺利脱模和不影响使用功能为原则。

产品的前模斜度通常要比后模的斜度大0.5度为宜，以便产品开模事时能留在后模。通常枕位、插穿、碰穿等地方均需做斜度，其上下断差（即大端尺寸与小端尺寸之差）单边要大于0.1以上。

外观面如果做喷油就需要做3度以上，如果是素材或晒纹，则要5-8度。

4．圆角（R角）：

塑胶产品除特殊要求指定要锐边的地方外，在棱边处通常都要做圆角，以便减小应力集中、利于塑胶的流动和容易脱模。外观面最小R通常大于0.1，一般做0.2-0.3以上。

5．孔：

从利于模具加工方面的角度考虑，孔最好做成形状规则简单的圆孔，尽可能不要做成复杂的异型孔，孔径不宜太小，一般壁厚2.0则开孔在0.6以上，孔深与孔径比不宜太大，因细而长的模具型心容易断、变形。孔与产品外边缘的距离最好要大于1.5倍孔径，孔与孔之间的距离最好要大于2倍的孔径，以便产品有必要的强度。

与模具开模方向平行的孔在模具上通常上是用型心（可镶、可延伸留）或碰穿、插穿成型，与模具开模方向不平行的孔通常要做行位或斜顶，在不影响产品使用和装配的前提下，产品侧壁的孔在可能的情况下也应尽量做成能用碰穿、插穿成型的孔。 

孔内根据上图方式拔模，PL分型处，后模小平台设计0.1以上，防止成型跑毛边。

6．凸台（BOSS）：

凸台通常用于两个塑胶产品的轴－孔形式的配合，或自攻螺丝的装配。当BOSS不是很高而在模具上又是用司筒顶出时，其可不用做斜度。当BOSS很高时，通常在其外侧加做十字肋（筋），该十字肋通常要做1-2度的斜度，BOSS看情况也要做斜度。当BOSS和柱子上下（或另一BOSS）配合时，其配合间隙通常取单边0.05-0.10的装配间隙，以便适合各BOSS加工时产生的位置误差。

当BOSS用于自攻螺丝的装配时，其内孔要比自攻螺丝的螺径单边小0.2-0.5，以便螺钉能锁紧。如用M3.0的自攻螺丝装配时，BOSS的内孔通常做Ф2.50-2.70。 

7．嵌件：

把已经存在的金属件或塑胶件放在模具内再次成型时，该已经存在的部件叫嵌件。当塑胶产品设计有嵌件时，要考虑嵌件在模具内必须能完全、准确、可靠的定位，还要考虑嵌件必须与成型部分连接牢固，当包胶太薄时则不容易牢固。还要考虑不能漏胶。 

8．产品表面纹面：

塑料产品的表面可以是光滑面（模具表面省光）、火花纹（模具型腔用铜工放电加工形成）、各种图案的蚀纹面（晒纹面）和雕刻面。当纹面的深度深、数量多时，其出模阻力大，要相应的加大脱模斜度。 

9．文字：

塑料产品表面的文字可以是凸字也可以是凹字，凸字在模具上做相应的凹腔容易做到，凹字在模具上要做凸型心较困难。但是字体要做亮面，就必须做凹字，一般深度在0.2-0.5左右。 

10．螺纹：

塑胶件上的螺纹通常精度都不很高，还需做专门的脱螺纹机构，对于精度要求不高的可把其结构简化成可强行脱模的结构。 

11．支撑面：

塑胶产品通常不用整个面做支撑面，而是单独做凸台、凸点、筋做支撑。因塑胶产品很难做到整个较大的绝对平面，其容易变形翘曲。

12．塑胶产品的装配形式：

01.超声线接合装配法，其特点是模具上容易做到，但装配工序中需专门的超声机器，成本增大，且不能拆卸。

超声线的横截面通常做成0.30宽0.3高的三角形，在长度方向以3-6MM的长度间断2MM；

02.自攻螺丝装配法, 其特点是模具上容易做到，但增加装配工序，成本增大，拆卸麻烦；

03.卡钩－扣位装配法，其特点是模具加工较复杂，但装配方便，且可反复拆卸，多次使用。卡钩的形式有多种，要避免卡钩处局部胶位太厚，还要考虑卡钩处模具做模方便。卡钩要做到配合松紧合适，装拆方便，其配合面为贴合，其它面适当留间隙。

04.BOSS轴－孔形式的装配法，其特点是模具加工方便，装配容易，拆卸方便，但其缺点是装配不是很牢固。 

13．齿口：

两个塑胶产品的配合接触面处通常做齿口，齿口的深度通常在0.8-2.5左右，其侧面留0.05-0.15左右的间隙，深度深时做斜度1-5度，常取1.5度，深度浅时可不作斜度。齿口的上下配合需要留0.2-0.5的间隙。 

14．美观线：

两个塑胶产品的配合面处通常做美观线，美观线的宽度常取0.2-1.0，视产品的整体大小而定。 

15．塑胶产品的表面处理方法：

常用的有喷涂、丝印、烫金、印刷、电镀、雕刻、蚀纹、抛光、加颜色等。 

16．常用到的金属材料有：

不锈钢、纯铝，铜合金（黄铜、青铜、磷铜、红铜）、弹簧钢、弹簧、铝合金、锌合金，钛合金，镁合金。

17．金属材料常用的防锈方法：

电镀、氧化，喷涂。

二、塑件设计

1、材料及厚度 

1.1、材料的选取 

a.  ABS：

高流动性，便宜，适用于对强度要求不太高的部件（不直接受冲击，不承受可靠性测试中结构耐久性的部件），如内部支撑架（键板支架、LCD支架）等。还有就是普遍用在电镀的部件上（如按钮、侧键、导航键、电镀装饰件等）。目前常用奇美PA-757、PA-777D等 。 

b.  PC+ABS：

流动性好，强度不错，价格适中。适用于作高刚性、高冲击韧性的制件，如框架、壳体等。常用材料代号：拜尔T85、T65。 

c.  PC：

高强度，价格贵，流动性不好。适用于对强度要求较高的外壳、按键、传动机架、镜片等。常用材料代号如：帝人L1250Y、PC2405、PC2605。

d.  POM：

具有高的刚度和硬度、极佳的耐疲劳性和耐磨性、较小的蠕变性和吸水性、较好的尺寸稳定性和化学稳定性、良好的绝缘性等。常用于滑轮、传动齿轮、蜗轮、蜗杆、传动机构件等，常用材料代号如：M90-44。

e.  PA：

坚韧、吸水、但当水份完全挥发后会变得脆弱。常用于齿轮、滑轮等。受冲击力较大的关键齿轮，需添加填充物。

f.   PMMA：

有极好的透光性，在光的加速老化240小时后仍可透过92%的太阳光，室外十年仍有89%，紫外线达78.5% 。机械强度较高，有一定的耐寒性、耐腐蚀，绝缘性能良好，尺寸稳定，易于成型，质较脆，常用于有一定强度要求的透明结构件，如镜片、遥控窗、导光件等。

1.2 壳体的厚度 

a.  壁厚要均匀，厚薄差别尽量控制在基本壁厚的25%以内，整个部件的最小壁厚不得小于0.4mm，且该处背面不是A级外观面，并要求面积不得大于100mm²。 

b.  在厚度方向上的壳体的厚度尽量在1.2~1.4mm，侧面厚度在1.5~1.7mm；外镜片支承面厚度0.8mm，内镜片支承面厚度最小0.6mm。 c.  电池盖壁厚取0.8~1.0mm。 

d.  塑胶制品的最小壁厚及常见壁厚推荐值见下表。

1.3、厚度设计实例

塑料的成型工艺及使用要求对塑件的壁厚都有重要的限制。塑件的壁厚过大，不仅会因用料过多而增加成本，且也给工艺带来一定的困难，如延长成型时间（硬化时间或冷却时间）。

对提高生产效率不利，容易产生汽泡，缩孔，凹陷；塑件壁厚过小，则熔融塑料在模具型腔中的流动阻力就大，尤其是形状复杂或大型塑件，成型困难，同时因为壁厚过薄，塑件强度也差。

塑件在保证壁厚的情况下，还要使壁厚均匀，否则在成型冷却过程中会造成收缩不均，不仅造成出现气泡，凹陷和翘曲现象，同时在塑件内部存在较大的内应力。设计塑件时要求壁厚与薄壁交界处避免有锐角，过渡要缓和，厚度应沿着塑料流动的方向逐渐减小。

2 脱模斜度

2.1  脱模斜度的要点

脱模角的大小是没有一定的准则，多数是凭经验和依照产品的深度来决定。此外，成型的方式，壁厚和塑料的选择也在考虑之列。

一般来讲，对模塑产品的任何一个侧壁，都需有一定量的脱模斜度，以便产品从模具中取出。脱模斜度的大小可在0.2°至数度间变化，视周围条件而定，一般以0.5°至1°间比较理想。

具体选择脱模斜度时应注意以下几点:

a.  取斜度的方向，一般内孔以小端为准，符合图样，斜度由扩大方向取得，外形以大端为准，符合图样，斜度由缩小方向取得。

如下图1-1。

b.  凡塑件精度要求高的，应选用较小的脱模斜度。

c.  凡较高、较大的尺寸，应选用较小的脱模斜度。

d.  塑件的收缩率大的，应选用较大的斜度值。

e.  塑件壁厚较厚时，会使成型收缩增大，脱模斜度应采用较大的数值。

f.  一般情况下，脱模斜度不包括在塑件公差范围内。

g. 透明件脱模斜度应加大，以免引起划伤。一般情况下，PS料脱模斜度应大于3°，ABS及PC料脱模斜度应大于2°。

h. 带革纹、喷砂等外观处理的塑件侧壁应加3°~8°的脱模斜度，视具体的咬花深度而定，一般的晒纹版上已清楚例出可供作参考之用的要求出模角。咬花深度越深，脱模斜度应越大.推荐值为1°+H/0.0254°(H为咬花深度）.如121的纹路脱模斜度一般取3°，122的纹路脱模斜度一般取5°。

i. 插穿面斜度一般为1°~3°。

j. 外壳面脱模斜度大于等于3°。

k. 除外观面壳外，壳体其余特征的脱模斜度以1°为标准脱模斜度。特别的也可以按照下面的原则来取:低于3mm高的加强筋的脱模斜度取0.5°，3~5mm取1°，其余取1.5°；低于3mm高的腔体的脱模斜度取0.5°，3~5mm取1°，其余取1.5° 

3、加强筋

为确保塑件制品的强度和刚度，又不致使塑件的壁增厚，而在塑件的适当部位设置加强筋，不仅可以避免塑件的变形，在某些情况下，加强筋还可以改善塑件成型中的塑料流动情况。

为了增加塑件的强度和刚性，宁可增加加强筋的数量，而不增加其壁厚。

3.1、加强筋厚度与塑件壁厚的关系

3.2、加强筋设计实例

4.1、柱子的问题

a.  设计柱子时，应考虑胶位是否会缩水。

b.  为了增加柱子的强度，可在柱子四周追加加强筋。加强筋的宽度参照图3-1。

柱子的缩水的改善方式见如图4-1、图4-2所示：改善前柱子的胶太厚，易缩水；改善后不会缩水。

4.2、孔的问题

a.  孔与孔之间的距离，一般应取孔径的2倍以上。

b.  孔与塑件边缘之间的距离，一般应取孔径的3倍以上，如因塑件设计的限制或作为固定用孔，则可在孔的边缘用凸台来加强。

c.  侧孔的设计应避免有薄壁的断面，否则会产生尖角，有伤手和易缺料的现象。