北京产品机械设计-产品结构设计知识论证

好的塑料产品首先要有好的结构设计。合理优化的结构设计不仅可以简化塑料制品的注射模具，降低模具成本，还可以使其成型工艺简单，提高产品的成型合格率。

在制造业高度发达的今天，塑料制品凭借其时尚的造型、美观的外观、良好的强度走进了千家万户，大到神舟六号飞船、各种汽车、船舶、家用电器，小到一个儿童玩具、坚果、电子表、塑料凳、矿泉水瓶等等。塑料制品给我们的生活带来了很多方便和美丽。制作精美、毫无瑕疵的塑料制品确实可以装饰我们的卧室，丰富我们的生活。有缺陷的塑料制品不仅影响其外观，还会影响其功能。一个漂亮的塑料产品，离不开优化的注塑模具、合理的成型工艺和性能优异的原材料。另外，还有一个前提，就是一个不断优化的结构设计。

壁厚设计

合理的壁厚设计对于一个塑料制品来说是非常重要的。产品的壁厚一般在1 ~ 6mm范围内，最常用的数值为2 ~ 3mm。太薄的壁厚无法保证产品的强度。过厚的壁厚会消耗大量材料，增加制品成型后的冷却硬化时间。此外，还容易产生气泡、凹陷、夹层和不均匀收缩，造成应力集中。一般来说，壁厚的设计应遵循以下原则:产品的设计应尽可能均匀，避免壁厚突然增厚或减薄；对于壁厚过厚的地方，通过增加工艺孔去除多余的壁厚，消除该处产生的内应力。

脱模斜度的设计

为了将塑料制品顺利地从模具型腔中取出，需要在制品的内外壁上设计足够的脱模斜度。脱模斜度的大小取决于塑料的性质、收缩率、产品的壁厚和形状。设计时一般考虑以下几种情况:如果产品形状复杂、深度大、脱模困难，应选择较大的脱模斜度；如果塑料收缩量大，应选择较大的斜率值；如果产品尺寸精度高，应选择较小的脱模斜度；产品越高越大，拔模斜度越小。

加强筋的设计

一般对于尺寸大、壁厚小的产品，我们可以通过在产品适当的位置设置加强筋来提高产品的强度和刚度。但对加强筋的设置有很多要求，如:加强筋不能设计得太厚，否则容易在相应的墙面上产生凹陷；钢筋应有足够的倾斜度，底部应为圆弧过渡；加强筋的布置应合理、均匀，减少收缩不均匀引起的变形和开裂；对于大面积产品，最好设计更多更短的加强筋。

孔设计

塑料制品上通常有两种孔，一种是产品本身各种用途的装配孔，一种是为提高产品性能而设置的工艺孔。无论哪种孔设计合理，都会有很好的质量，有利于产品的成型。应用主要分为三种情况:当产品需要侧孔时，往往在模具中加入侧抽芯机构，使得模具的制造变得复杂。因此，应尽可能改进设计，简化模具结构，保证顺利脱模；产品上孔的位置应尽量设置在不易削弱产品强度的位置；对于易碎的产品，相邻孔之间以及孔与产品边缘之间应留有适当的距离，以防止产品在连接和固定时开裂。

圆角设计

在圆形塑料制品的设计中，不仅可以使塑料制品的外观更加光滑美观，而且可以避免应力集中，提高产品强度，改善材料流动性，便于脱模。产品的所有表面和内部接头应采用圆弧过渡，产品中圆角的设计尺寸可遵循以下公式:0.25。

嵌件设计

为了满足连接和安装的要求，产品中经常使用各种嵌件。嵌件多为金属材质，因为金属嵌件冷却时尺寸变化与塑料热收缩值相差较大，导致嵌件周围内应力较大，容易造成产品开裂。为防止这种现象，镶件的设计应注意:镶件与制品的线膨胀系数应尽可能接近；嵌件的每个尖角都应倒圆，以降低内应力；嵌件应尽可能呈圆形或对称，以确保收缩均匀。

轴承表面的设计

塑料制品容易变形，所以当塑料制品的支撑面是大平面时，大平面的变形往往会造成支撑面不稳定，所以塑料制品的支撑面一般是由几个小平面组成的。注:当产品需要一个面支撑时，设计时不应采用整个面作为支撑面，而应采用凸边或支撑腿的形状；当凸耳用作紧固的支撑面时，为了使凸耳具有足够的强度来承受紧固力，可以使用设计有加强筋的支撑面。

螺纹设计

塑料制品上的螺纹可以在成型过程中直接制成。由于塑料螺纹具有强度差、精度差、易产生内应力等缺点，因此在设计时应注意以下几点:塑料螺纹应选用较大的螺纹尺寸；塑料螺纹的始端和末端不应突然开始和结束，而应有过渡部分；考虑到塑料螺纹螺距的收缩，塑料螺纹和金属螺纹之间的配合长度不能太长。

综上所述，一个好的结构设计，再加上制作精良的模具和合理的成型工艺，就等于一个完美的塑料制品。我们在设计塑料产品的结构时，要求我们具备塑料模具和塑料成型的基本知识。只有掌握了这些，才能设计出让消费者和自己都满意的塑料产品。