塑料产品结构设计应注意事项Word文件下载.docx

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20～45′

聚甲醛

35～1°

30′

30～1°

聚氯醚

聚碳酸酯

30～50′

聚苯乙烯

有机玻璃

ABS塑料

40～1°

20′

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。

一般来说，对模塑产品的任何一个侧面，都需有一定量的脱模斜度，以便产品从模具中顺利脱出。

脱模斜度的大小一般以0.5°

～1°

居多。

具体选择脱模斜度注意以下几点：

⑴、塑件表面是光面的，尺寸精度要求高的，收缩率小的，应选用较小的脱模斜度，如0.5°

。

⑵、较高、较大的尺寸，根据实际计算取较小的脱模斜度。

⑶、塑件的收缩率大的，应选用较大的斜度值。

⑷、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。

⑸、透明件脱模斜度应加大，以免引起划伤。

一般情况下，PS料脱模斜度应不少于2.5°

～3°

，ABS与PC料脱模斜度应不小于1.5°

～2°

⑹、带皮纹、喷砂等外观处理的塑件侧壁应根据具体情况取2°

～5°

的脱模斜度，视具体的皮纹深度而定。

皮纹深度越深，脱模斜度应越大。

⑺、结构设计成对插时，插穿面斜度一般为1°

⑻、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。

⑼、一般情况下，脱模斜度不包括在塑件公差X围内。

⑽、外壳面脱模斜度大于等于3°

除外壳面外，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°

3.2、塑件壁厚确定以与壁厚处理

合理的确定塑件的壁厚是很重要的。

塑件的壁厚首先决定于塑件的使用要求：

包括零件的强度、质量成本、电气性能、尺寸稳定性以与装配等各项要求，一般壁厚都有经验值，参考类似即可确定，其中注意点如下：

⑴、塑件壁厚应尽量均匀，避免太薄、太厚与壁厚突变，若塑件要求必须有壁厚变化，应采用渐变或圆弧过渡，否则会因引起收缩不均匀使塑件变形、影响塑件强度、影响注塑时流动性等成型工艺问题。

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

⑵、塑件壁厚一般在1～5mmX围内。

而最常用的数值为2～3mm。

⑶、尽量不要将加强筋和螺钉柱设计的太厚，一般建议取本体壁厚的一半较保险，否则容易引起缩影等外观问题。

⑷、尽量不要将零件设计成单独的平板，尺寸很小另论，否则变形导致零件不平整。

⑸、塑胶制品的最小壁厚与常见壁厚推荐值见下表。

塑料料制品的最小壁厚与常用壁厚推荐值（单位mm）

工程塑料

最小壁厚

小型制品壁厚

中型制品壁厚

大型制品壁厚

尼龙（PA）

0.45

0.76

1.50

2.40～3.20

聚乙烯（PE）

0.60

1.25

1.60

聚苯乙烯（PS）

0.75

3.20～5.40

改性聚苯乙烯

3.2～5.4

有机玻璃（PMMA）（372）

0.80

2.20

4.00～6.50

聚丙烯（PP）

0.85

1.45

1.75

聚碳酸酯（PC）

0.95

1.80

2.30

3.00～4.50

聚甲醛（POM）

0.8

1.40

聚砜（PSU）

ABS

PC+ABS

聚氯乙烯（硬）

1.15

3.2～5.8

聚氯乙烯（软）

2.4～3.2

聚酰胺

聚苯醚

1.20

2.50

3.5～6.4

聚砜

3.0～4.5

氯化聚醚

0.90

1.35

2.5～3.4

醋酸纤维素

0.70

1.90

3.2～4.8

乙基纤维素

丙烯酸类

2.40

3.0～6.0

3.3、塑件加强

为了确保塑件的强度和刚性，而又不致使塑件的壁厚过厚，可以在塑件的适当部位设置加强筋。

加强筋还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过程中塑料流动的情况。

⑴、加强筋的厚度不应大于壁厚的1/2，以免引起塑件表面缩影；

同时从成型流动性考虑，最小不宜低于0.8mm。

⑵、在必须采用较大的加强筋时，在容易形成缩痕的部位可以设计成纹理，来遮盖缩痕。

⑶、加强筋应加脱模斜度，筋应标注大端尺寸（但是考虑加工工艺，3D图上可不做出，模具加工时EDM加工会自然产生斜度，高精度零件另论）

⑷、除特殊要求外，加强筋应尽可能矮，加强筋的高不要超过（3～4）×

T（T为零件厚度）

小技巧：

把表面制成拱形和波形也是增加强度和刚性的方法之一。

⑸、加强筋厚度与塑件壁厚的关系

当（A-B）/B×

100％＜8％时，就不会缩水

3.3.1、转角部位加R

在塑件设计过程中，为了避免应力集中，提高塑件强度，改善塑件的流动情况与便于脱模，在塑件的各面或内部连接处，应采用圆弧过度。

另外，塑件上的圆角对于模具制造和机械加工与提高模具强度，也是不可少的。

在塑件结构上无特殊要求时，塑件的各转角处均应有半径不小于0.5～1mm的圆角。

允许的情况下，圆角应尽量大。

对于内外表面的拐角处，外圆角应为内圆角加壁厚，可减少内应力，并能保证壁厚均匀一致。

塑料产品的尖锐转角常常是造成产品破坏的最大因素。

消除产品尖锐的转角，不但可以降低该处的应力集中，提高产品的结构强度，也可以使得塑料材料成形时有流线型的流路，以与成品更易于顶出。

另外，从模具的观点，圆角也是有益于模具加工和模具强度。

产品所有的内侧和外侧的周边转角园弧都必须尽可能的大，以消除应力集中；

但太大圆弧可能造成缩水，特别是在肋或突柱根部转角园弧。

原则上，最小的转角园弧为0.3～0.8mm。

综上所述，园角对于成形品的设计会有以下的一些优点：

⑴、圆角使得成形品提高强度以与降低应力。

⑵、尖锐转角的消除，自动地降低了龟裂的可能性，就是提高对突然的震动或冲击的抵抗能力。

⑶、塑料的流动状态将被重大的改善，圆形的转角，使得塑料能够均匀，没有滞留现象以与较少应力的流入模穴内所有的断面，并且改善成形品断面的密度之均匀性。

⑷、模具强度获得改善，以避免模具内尖锐的转角，造成应力集中，导致龟裂，特别是对于需要热处理或受力较高的部分，圆弧转角更为重要。

圆角加大，应力集中减少。

内圆角R<

0.3T----应力剧增。

内圆角R>

0.8T----几乎无应力集中。

3.3.2、增设加强肋

肋根部厚度约为0.4～0.6T

PC,PPO

T<

0.6T

PA,PE

0.5T

PMMA,ABS

PS

肋间间距>

4T肋高L<

3T

3.3.3、利用变化肉厚与形状

⑴、侧壁加强：

既可防止变形，也可改善流动性。

⑵、边缘加强：

用变化的边缘形状来加强，防止变形。

⑶、周边加强：

较大的平面易发生翘曲变形，用周边凹凸或波浪形来防止变形。

⑷、底部加强：

箱形件底部，为加强与防变形通常在造型上做局部沉台或凸起造型。

3.3.4、BOSS之设计

⑴、BOSS的长度一般不超过本身直径的两倍，否则必须加加强肋。

螺丝柱的加强肋高度一般设计低于螺丝柱0.5mm，防止肋条电极放电加工误差与成型顶出时肋被拉高或螺丝柱被顶下陷等造成装配定位困难。

加强肋长度太长时会引起气孔，烧焦，充填不足，故肋条顶部不能太宽并加圆角过渡。

⑵、BOSS的位置不能太接近转角或侧壁，防止胶位集中散热不均，导致外观面缩水。

不好较好

⑶、BOSS周围偷胶（即开火山口）或内孔偷胶来防外观缩水。

3.4、塑件的合页式结构设计

3.5、孔与凹陷之设计

3.5.1、孔之设计

孔的形状和位置的选择，必须避免造成产品的脆弱性以与生产上的复杂性。

在成形孔的一般方法中，塑料被射出模穴，然后沿着芯销的周边流动而形成孔，因此，当塑料在芯销一端会合时，会形成接合线，这些接合线位置就成为成品本身的潜在脆弱性。

⑴、孔与孔之间距离为孔径2倍以上。

⑵、孔与成品边缘之间距离为孔径3倍以上。

⑶、孔与侧壁之间距离为孔径3/4倍以上。

⑷、孔周边的肉厚宜加强（尤其针对有装配性，受力的孔），切开的孔周边也宜加强。

⑸、垂直于材料流动方向的盲孔，孔径D与偷胶后剩余胶厚t之间设计参数如下:

⑹、当配合按键的孔深度H值较大时,有以下两种方案供选择。

方案1方案2

⑺、孔的形状设计比较：

3.5.2、成形螺纹与辊纹设计

好不好好不好

⑴、成形螺纹设计注意事项：

1）、避免使用32牙/螺距0.75mm以下的螺纹，最大螺距可采用5mm。

2）、长螺纹会因收缩的关系使螺距失真，应避免使用，如结构需要时可采用自攻螺丝锁紧。

3）、螺纹公差小于成形材料收缩量时应避免使用。

4）、螺纹不得延长至成品末端，因如此产生的尖锐部会使模具与螺纹的端面崩裂。

寿命降低，所以至少要留0.8mm的平坦部分。

（良）（不良）

辊纹

5）、螺纹需有2～4度的拔模角。

6）、辊纹通常是平行于脱模方向的沟槽，辊纹间距通常为3.0mm，最小为1.5mm。

为防模具崩裂与使后加工容易，辊纹与分模面间至少留0.8mm的平坦部分。

3.5.3、塑件的螺钉柱设计

塑件之间的连接常采用自攻螺钉的连接方式，在螺钉柱的设计过程中应注意以下几点：

⑴、在允许的情况下，螺钉柱应尽量低一点。

⑵、应加一字形或十字形斜筋保证螺钉柱的强度，并考虑防止缩影。

⑶、外观要求严格的表面螺钉柱应做斜顶式的结构以防止缩影，见下图示意：

⑷、螺钉柱内侧应加倒角，利于螺钉的安装，倒角大小一般为（1～1.5）×

45°

，个人建议使用下图第二个方案：

⑸、螺钉柱的内外直径应符合加工工艺性，优先选用值：

①、通常采取螺丝加卡扣的方式来固定两个壳体，螺丝柱通常还起着对PCB板的定位作用。

②、用于自攻螺丝的螺丝柱的设计原则是为：

其外径应该是自攻螺钉外径的2.0～2.4倍。

设计中可以取：

螺丝柱外径=2×

螺丝外径；

螺柱内径（ABS，ABS+PC）=螺丝外径-0.40mm；

螺柱内径（PC）=螺丝外径-0.3mm或-0.35mm（可先按0.30mm来设计，待测试通不过再修模加胶）；

两壳体螺柱面之间距离取0.05mm。

自攻螺钉规格（国标）

螺钉柱内径（㎜）

螺钉柱外径（㎜）

ST2.2

1.7

5

ST2.9

2.3～2.4

6

ST3.5

2.8～2.9

7

ST4.2

3.4

7～8

ST4.8

3.8

8

ST5.5

4.4

9～10

③、塑件自攻螺钉规格尺寸表

1）、GB/T845（盘头）、846（沉头）、847（半沉头）

大小规格：

ST2.2、ST2.9、ST3.5、ST4.2、ST4.8、ST5.5。

C型为尖头，F型为平头。

长度系列（单位为mm）：

4.5、6.5、9.5、13、16、19、22、25、32、38、45、50。

⑹、柱子的问题

①、设计柱子时，应考虑胶位是否会缩水。

②、为了增加柱子的强度，可在柱子四周追加加强筋。

⑺、孔的问题

①、孔与孔之间的距离，一般应取孔径的2倍以上。

②、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。

③、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。

⑻、“减胶”的问题

⑼、螺纹孔的尺寸关系（最小值）

螺纹直径

边距尺寸

盲螺纹孔最小底厚

b1

b2

h1

≤3

1.3

2.0

>

3～6

2.5

3.0

6～10

10

4.3

5.0

⑽、孔的尺寸关系（最小值）

孔径

d

孔深与孔径比h/d

边距尺寸

盲孔的最小厚度h1

当b2≥0.3mm时,采用h2≤3b2

制件边孔

制件中孔

≤2

0.5

1.0

2～3

2.3

3.5

3～4

1.5

1.2

4～6

4.8

6～8

8～10

5.5

2.8

10～14

4.6

6.5

2.2

14～18

7.0

4.0

18～30

---

30

3.6、嵌件设计

在嵌件的设计过程中应注意以下几点：

⑴、嵌件周围塑料层厚度不宜太薄，否则会因收缩而破裂。

⑵、嵌件各尖角部位应倒圆角，这样可减少内应力。

⑶、嵌件在塑件中应固定牢固，可采用开槽、加凸台，或滚花结构。

⑷、在设计中应考虑嵌件在模具中便于安装，正确和牢固定位，成型时有利于塑料流动，模具制造方便。

注塑成型时，塑件会收缩，金属件不会收缩，所以嵌件周围会产生内应力，过大则塑件开裂，解决办法，其一是塑件包围嵌件的尺寸不要太薄，其次，选择弹性较好，收缩率较小的塑胶材料，比如ABS，PC等，而脆性材料则不适合嵌件，比如PS。

⑸、埋入件举例：

圆形埋入件之设计

板状埋入件之设计

3.7、外观要求与材料、收缩率、分型面：

⑴、在产品开发设计，作为开发工程师应该了解：

①、产品使用的材料

①、外观光洁度要求，如镜面、皮纹、喷砂、亚光、喷漆等，以与需处理的X围。

⑵、还需与客户以与模具厂沟通确定以下：

①、分型面的位置、滑块抽芯允许的分型线位置，允许设浇口的位置、哪些地方不允许有顶出痕迹…

②、若塑件上需塑出文字、符号等标识，应落实文字、符号的大小、深度、位置等。

③、对塑件成型后难以避免的缺陷如：

融接痕、微量收缩等应向客户提出，征得客户的认可。

并尽量采取措施减轻缺陷。

④、修饰特征如logo，塑件上刻字等,宜设计先沉下然后凸起，模具加工时为下凹，加工容易实现。

常用塑料与收缩率如下表：

（含添加剂与其他特殊要求的材料视具体牌号与客户要求定）

序号

塑料名称

密度

收缩率（100％）

推荐值（100％）

1

PP（聚丙烯）

1.0～2.5

2

1.05

0.4～0.7

3

PC（聚碳酸酯）

0.5～0.7

4

PE（聚乙烯）

0.91～0.96

1.5～4.0

POM（聚甲醛）

1.42

2～3.5

PMMA（亚克力）

PA66（尼龙66）

0.6～1.5

PS（聚苯乙烯）

0.5～0.8

⑶、其他见下图：

①、分型面尽量不要有台阶，可以改为斜面，便于修边以与模具加工，也便于精度实现；

分型面能平面不要斜面，能斜面不要曲面等等。

②、螺钉柱防止缩影可以加火山口，如下示意：

3.8、强制脱模的结构设计要点

尺寸允许如下，且强脱的地方全部做成斜面和R角过渡，不能尖角。

弹性塑料强制脱模的最大尺寸（脱模时的模温70℃）

内侧向凹凸（B-A）/B×

100％

外侧向凹凸（C-B）/C×

高密度聚乙烯：

6％；

PA66：

9％；

ABS、POM：

5％

3.9、3D结构设计完成后，工程师自检以与开模前与模具厂需要检讨的

⑴、自检：

零件有没有未完全约束的情况；

零件是否有干涉（结构设计时经常干涉分析），配合的间隙是否合理；

所有的设计数据是否可以在装配模式下再生成功（结构设计时经常再生分析）。

⑵、自检：

产品厚度是否分布均匀（多做剖视图检查）。

⑶、自检：

产品是否有拔模，或存在倒勾（拔模检测，做剖视图检查）。

⑷、模具厂讨论：

产品分模线的具体位置，是否可以接受，对外观的影响程度。

⑸、模具厂讨论：

模具的进料方式，进料点以与所产生的结合线是否接受。

⑹、模具厂讨论：

斜顶、滑块的位置是否足够，产生的分型线是否被接受。

⑺、模具厂讨论：

其它特殊要求，比如模具的材质和寿命，产品表面的要求，咬花面的规格等等。

3.10、止口的设计

⑴、止口的作用

①、壳体内部空间与外界的导通不会很直接，能有效地阻隔灰尘/静电等的进入。

①、上下壳体的定位与限位。

⑵、壳体止口的设计需要注意的事项。

①、嵌合面应有>

3～5°

的脱模斜度，端部设计倒角或圆角，以利于装配。

②、上壳与下壳圆角的止口配合，应使配合内角的R角偏大，以增加圆角之间的间隙，预防圆角处相互干涉。

③、止口方向设计，应将侧壁强度大的一端的止口设计在里边，以抵抗外力。

④、止口尺寸的设计，位于外边的止口的凸边厚度为0.8mm；

位于里边的止口的凸边厚度为0.5mm；

B1=0.075～0.10mm；

B2=0.20mm。

⑤、美工线设计尺寸：

0.50×

0.50mm。

是否采用美工线，可以根据设计要求进行。

⑶、面壳与底壳断差的要求。

装配后在止口位，如面壳大于底壳，称之为面刮；

底壳大于面壳，则称之为底刮。

可接受的面刮<

0.15mm，可接受的底刮<

0.10mm，无论如何制作，段差均会存在，只是段差大小的问题，尽量使产品装配后面壳大于底壳，且缩小面壳与底壳的段差。

3.11、卡扣的设计

⑴、卡扣设计的关键点

①、数量与位置：

设在转角处的扣位应尽量靠近转角；

②、结构形式与正反扣：

要考虑组装、拆卸的方便，考虑模具的制作；

③、卡扣处应注意防止缩水与熔接痕；

④、朝壳体内部方向的卡扣，斜销运动空间不小于5mm；

⑵、常见卡扣设计

①、通常上盖设置跑滑块的卡钩，下盖设置跑斜顶的卡钩；

因为上盖的筋条比下盖多，而且上盖的壁常比下盖深，为避免斜顶无空间脱出。

②、卡钩离角位不可太远（小于25㎜），否则角位会翘缝

③、卡扣间不可间距太远（一般最大为100㎜），否则易开缝。

3.12、装饰件的设计

⑴、装饰件的设计注意事项

①、装饰件尺寸较大时（大于400mm²

），壳体四周与装饰件配合的粘胶位宽度要求大于2mm。

在进行装饰件装配时，要用治具压装饰片，压力大于3kgf，保压时间大于5秒钟。

②、外表面的装饰件尺寸较大时（大于400mm²

），可以采用铝、塑胶壳喷涂、不锈钢等工艺，不允许采用电铸工艺。

因为电铸工艺只适用于面积较小、花纹较细的外观件。

面积太大无法达到好的平面度，且耐磨性能很差。

③、电镀装饰件设计时，如果与内部的主板或电子器件距离小于10mm，塑胶壳体装配凹槽尽量无通孔，否则ESD非常难通过。

如果装饰件必须采用卡扣式，即壳体必须有通孔，则卡位不能电镀，且扣位要用屏蔽胶膜盖住。

④、如果装饰件在主机的两侧面，装饰件内部的面壳与底壳筋位深度方向设计成直接接触，不能靠装饰件来保证装配的强度。

④、电镀装饰件设计时需考虑是否有ESD风险。

⑥、对于直径小于5.0mm的电镀装饰件，一般设计成双面胶粘接或后面装入的方式，不要设计成卡扣。

⑵、电镀塑胶件的设计。

①、电镀件的厚度按照理想的条件会控制在0.02mm左右，但是在实际的生产中，可能最多会有0.08mm的厚度，所以对电镀件装配设计时需要关注。

镀覆层厚度单位为μm，一般标识镀层厚度的下限，必要时，可以标注镀层厚度X围。

②、如果有盲孔的设计，盲孔的深度最好不超过孔径的一半，且不要对孔的底部的色泽作要求

③、要采用适合的壁厚防止变形，最好在1.5mm以上4mm以下，如果需要作的很薄的话，要在相应的位置作加强的结构来保证电镀的变形在可控的X围内。

④、塑件表面质量一定要非常好，电镀无法掩盖注射的一些缺陷，而且通常会使得这些缺陷更明显。

⑤、基材最好采用ABS材料，ABS电镀后覆膜的附着力较好，同时价格也比较低廉。

3.13、按键的设计

⑴、按键大小与相对距离要求。

从实际操作情况分析，结合人体工程学知识，在操作按键中心时，不能引起相邻按键的联动，那么相邻按键中心的距离需作如下考虑：

①、竖排分离按键中，两相邻按键中心的距离a≥9.0mm。

②、横排成行按键中，两相邻按键中心的距离b≥13.0m