一、塑料件的設(shè)計(jì)

工程塑料制品大部分是用注射成型方法加工而成的，制件的設(shè)計(jì)必須在滿足使用要求和符合塑料本身的特性前提下，盡可能簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)和模具、節(jié)省材料、便于成型。

1．制品的形狀

在保證使用要求前提下，力求簡(jiǎn)單、便于脫模，盡量避免或減少抽芯機(jī)構(gòu)，如采用圖1-15中合理的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，不僅可大大簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，便于成型，且能提高生產(chǎn)效率。

2．中空部分的處理

熱塑性的中空注塑制品并不像金屬般的那么難制造。然而，此舉會(huì)增加模具的制造成本及灌入空氣于中空部分的加工成本。所以，可能的話，最好減少或消除中空的產(chǎn)品。

如果產(chǎn)品的設(shè)計(jì)可選擇包含中空或不平衡的異形時(shí)，這時(shí)最好選擇中空如圖1-16所示，當(dāng)然含中空的異形制品，其尺寸公差比不含中空的大。圖（a）中壁厚不均勻，尺寸公差不好控制，凹痕嚴(yán)重；圖（b）較好，壁厚較均勻；圖（c）為最佳設(shè)計(jì)。

3．邊角與支撐設(shè)計(jì)

陡峭的邊角塑料制品，極不易被注塑出且容易成為應(yīng)力集中點(diǎn)而遭破壞。所以設(shè)計(jì)內(nèi)外邊角半徑時(shí)，最好其值為壁厚的一半以上，并且內(nèi)外邊角半徑同圓心以防止冷卻時(shí)造成應(yīng)力。如圖1-17所示，圖（a）中邊角太陡峭，且內(nèi)外半徑非同心圓；圖（b）較好，無(wú)陡峭的邊角。

制品內(nèi)部有大的無(wú)支撐區(qū)，注塑時(shí)須要較大的注塑力，在模具入口處必須設(shè)計(jì)為流線形，因此增加了加工困難性及成本。所以最好能修改原設(shè)計(jì)以增加強(qiáng)度。如圖1-18所示，圖（a）設(shè)計(jì)有較大的無(wú)支撐區(qū)；圖（b）為改進(jìn)后的設(shè)計(jì)，有足夠的強(qiáng)度。

4．產(chǎn)品的壁厚

雖然本質(zhì)上任何異形件均可能由熱塑性塑料制得，但仍有許多影響極大的設(shè)計(jì)因子需要考慮。首要是異形件的壁厚。具有均勻厚度的異形品最易制造，若是壁厚不均勻會(huì)造成塑料流動(dòng)不平均，使得各部分的冷卻速率不同，如此較厚部分易產(chǎn)生翹曲。如果不均勻的壁厚真的無(wú)法避免，最好于厚斷面部分給予額外的冷卻。當(dāng)然這樣一來(lái)，加工工具變得復(fù)雜，生產(chǎn)成本也增加了。

另外，非均勻壁厚的產(chǎn)品，其尺寸公差應(yīng)為均勻肉厚產(chǎn)品的一倍。另一個(gè)常見(jiàn)的問(wèn)題是凹痕常發(fā)生在厚肉斷面對(duì)面的平坦表面上，這時(shí)最好將產(chǎn)品重新設(shè)計(jì)。如圖1-19所示，圖（a）極易產(chǎn)生凹痕，圖（b）則將其凹槽化，以消除壁厚過(guò)大部分。

塑料零件的壁厚取決于塑件的使用要求，太薄會(huì)造成制品的強(qiáng)度和剛度不足，受力后容易產(chǎn)生翹曲變形，成型時(shí)流動(dòng)阻力大，大型復(fù)雜的零件就難以充滿型腔。反之，壁厚過(guò)大，不但浪費(fèi)材料，而且加長(zhǎng)成型周期，降低生產(chǎn)率，還容易產(chǎn)生氣泡、縮孔、翹曲等疵病。因此制件設(shè)計(jì)時(shí)確定零件壁厚應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。

◆ 在滿足使用要求的前提下，盡量減小壁厚。

◆ 零件的各部位壁厚盡量均勻，以減小內(nèi)應(yīng)力和變形。不均勻的壁厚會(huì)造成嚴(yán)重的翹曲及尺寸控制的問(wèn)題。

◆ 承受緊固力部位必須保證壓縮強(qiáng)度，避免過(guò)厚部位產(chǎn)生縮孔和凹陷。

◆ 成型頂出時(shí)能承受沖擊力的沖擊。

一些常用塑料的推薦壁厚見(jiàn)表1-1。

5．產(chǎn)品的脫模斜度

為了在模具開(kāi)模時(shí)能夠使制件順利的取出，而避免其損壞，制件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮增加脫模斜度。脫模角度一般取整數(shù)，如0.5、1、1.5、2…等。通常，制件的外觀脫模角度比較大，這便于成型后脫模，在不影響其性能的情況下，一般應(yīng)取較大脫模角度，如5°～10°，如圖1-20所示。

6．BOSS柱（支柱）設(shè)計(jì)

支柱為突出膠料壁厚，用以裝配產(chǎn)品、隔開(kāi)對(duì)象及支撐承托其他零件。空心的支柱可以用來(lái)嵌入鑲件、收緊螺釘?shù)取＿@些應(yīng)用均要有足夠強(qiáng)度支持壓力而不致于破裂。

為免在扭上螺釘時(shí)出現(xiàn)打滑的情況，支柱的出模角一般會(huì)以支柱頂部的平面為中性面，而且角度一般為0.5o～1.0o。如支柱的高度超過(guò)15.0mm時(shí)，為加強(qiáng)支柱的強(qiáng)度，可在支柱連上些加強(qiáng)筋，作結(jié)構(gòu)加強(qiáng)之用。如支柱需要穿過(guò)PCB時(shí)，同樣在支柱連上些加強(qiáng)筋，而且在加強(qiáng)筋的頂部設(shè)計(jì)成平臺(tái)形式，此可做承托PCB之用，而平臺(tái)的平面與絲筒項(xiàng)的平面必須要有2.0～3.0mm，如圖1-21所示。

為了防止制件的BOSS部位出現(xiàn)縮水，應(yīng)做防縮水結(jié)構(gòu)，即“火山口”， 如圖1-22所示。

7．設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋

為滿足制件的使用所需的強(qiáng)度和剛度單用增加壁厚的辦法，往往是不合理的，不僅大幅增加了制件的重量，而且易產(chǎn)生縮孔、凹痕等疵病，在制件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮設(shè)置加強(qiáng)筋，這樣能滿意地解決這些問(wèn)題，它能提高制件的強(qiáng)度、防止和避免塑料的變形和翹曲。設(shè)置加強(qiáng)筋的方向應(yīng)與料流方向盡量保持一致，以防止充模時(shí)料流受到攪亂，降低制件的韌性或影響制件外觀質(zhì)量。

加強(qiáng)筋一般被放在塑料產(chǎn)品的非接觸面，其伸展方向應(yīng)跟隨產(chǎn)品最大應(yīng)力和最大偏移量的方向，選擇加強(qiáng)筋的位置亦受制于一些生產(chǎn)上的考慮，如模腔充填、縮水及脫模等。加強(qiáng)筋的長(zhǎng)度可與產(chǎn)品的長(zhǎng)度一致，兩端相接產(chǎn)品的外壁，或只占據(jù)產(chǎn)品部分的長(zhǎng)度，用以局部增加產(chǎn)品某部分的剛性。

要是加強(qiáng)筋沒(méi)有接上產(chǎn)品外壁的話，未端部分亦不應(yīng)突然終止，應(yīng)該漸次地將高度減低，直至完結(jié)，從而減少出現(xiàn)困氣、填充不滿及燒焦痕等問(wèn)題，這些問(wèn)題經(jīng)常發(fā)生在排氣不足或封閉的位置上。而且因?yàn)榭s水的問(wèn)題，筋骨的厚度不能大過(guò)平均壁厚的厚度。

加強(qiáng)筋高度通常塑件為壁厚的3倍左右，并有2~5度的脫模斜度，與塑件壁的連接處應(yīng)用圓弧連接。防止應(yīng)力集中，加強(qiáng)筋的厚度應(yīng)為塑件平均壁厚0.5~0.7，如果太大，容易產(chǎn)生癟凹。如果要設(shè)置多個(gè)加強(qiáng)筋，則分布應(yīng)錯(cuò)開(kāi)，防止破裂。如圖1-23所示為推薦的加強(qiáng)筋截面尺寸。