唐中祥，唐中呈

（1.江苏省精创电气股份有限公司，江苏 徐州221000；2.蓝天众成环保工程有限公司，江苏 徐州221116）

在社会经济和科学技术不断发展背景下，中国轻工业取得了长足进步，尤其是塑料行业，作为轻工业的支柱型产业之一，塑料制品行业总产值、从业人员、出口额等指标占据轻工业行业总量的10%以上。为了推进整个行业平稳持续发展，要注重部件结构设计，准确把握结构设计各实施要点，确保塑件结构设计科学合理。

1 塑料部件结构设计原则

塑料部件结构设计原则为：①结构设计要科学合理，尤其是针对插入式结构，需要提前预留间隙，并保证有足够的强度和刚度，安全系数也要达到规定要求；②塑件结构设计要考虑到后期模具的可制造性，并尽可能地通过结构设计使模具制造得到简化；③结构设计不能与装配产生冲突，并考虑其可塑性，简单来说就是保证有较高的生产效率；④塑料部件结构尽量采用成熟、标准结构，并使用已有零件；⑤塑件结构设计过程中也要考虑到成本方面问题，避免出现成本过高情况[1]。

2 塑料部件结构设计问题探究

2.1 脱模斜度

一般情况下，模塑产品任何一个侧面都有一定量的脱模斜度，大小介于0.5°～1°之间，具体选择时需要注意以下要点：①塑件表面比较光滑，并且对尺寸精度要求较高，实际设计时就可以选择0.5°的脱模斜度；②针对较高、较大尺寸情况，可以结合实际对脱模斜度进行计算，并选择较小的脱模斜度进行使用，如洗衣机大桶的筋板，经过计算以后脱模斜度取0.15°～0.2°；③对透明件应该选择较大的脱模斜度，以防止出现划伤情况，通常情况下ABS、PC料脱模斜度应超过1.5°～2°；④对带皮纹和喷砂的塑件，侧壁应当结合实际情况，选择2°～5°的脱模斜度，操作中也要注意皮纹、喷砂深度越深，脱模斜度也要随之增大[2]。

2.2 壁厚处理

壁厚在塑件结构设计中占据着非常重要的地位，实际操作中要根据塑件零件强度、尺寸稳定性、装配等使用要求进行壁厚处理，需要注意以下几点：①塑件壁厚要尽量保持均匀，避免出现过厚或过薄情况，若要求塑件壁厚要有变化，就可以使用渐变或圆弧进行过渡，以免出现塑件变形、强度不足等状况；②塑件材料不同，壁厚也存在较大差异，具体设计时可以参照常用塑料塑件最小壁厚及常用壁厚推荐值（如表1所示）进行选择；③防止将加强筋、螺钉柱设计得太厚，建议取本体一半壁厚，以防止缩影外观问题发生。

表1 常用塑料塑件最小壁厚及常用壁厚推荐值（单位：mm）

2.3 塑件加强

为保证塑件结构设计达到规定强度和刚性要求，就可以采用在适当部位增加强筋的方式实现，相应塑件变形问题也能减少发生，操作要点如下：①为避免塑件出现表面缩影情况，就要对加强筋厚度进行严格控制，一般情况下不能超过壁厚的1/2，同时兼顾成型流动性；②针对出现的必须采用较大加强筋情况，可以将容易形成缩影部位设计成为纹理形式，以达到遮盖缩痕目的；③加强筋使用还要对脱模斜度进行考虑，尤其是对筋的大端尺寸需要明确标注[3]。

2.4 圆角设计

塑件设计过程中，为了防止应力集中情况出现和进一步提高塑件强度，就要对塑件各面和内部连接加以关注，并采用圆弧进行过渡。同时，对塑件进行圆角设计，可以起到提高模具制造和机械加工强度的作用，若无特殊要求，塑件各转角都应该有0.5～1 mm的圆角，并且在条件允许下这一圆角应尽可能地大，涉及到的表面拐角处，外圆角应该为内圆角加壁厚，不仅可以保证壁厚均匀一致，还能够进一步减少内应力。

2.5 螺钉柱设计

塑件之间进行连接，通常会采用自攻螺钉方式，实际设计时也要注意以下内容：①条件允许情况下，螺钉柱要尽可能地低一点，并使用一字形、十字形斜筋，确保螺钉柱强度；②针对有严格外观要求的表面螺钉柱，可以采用斜顶式结构，以防止出现缩影情况，并在螺钉柱内侧加倒角，使螺钉安装变得更加简单[4]。

2.6 嵌件设计

对塑料部件嵌件进行设计，要注意以下内容：①加强嵌件周围塑料层厚度控制，尤其是防止过薄情况出现，一旦嵌件周围塑料层厚度偏低，就极容易因为收缩而出现破裂情况；②为了减少内应力，嵌入件各尖角部位应尽可能采用倒圆角，在塑件过程中也要注意保证嵌件牢固稳定，实践中可以采用开槽、滚花等结构；③设计中还要充分考虑嵌件在模具中安装方便和成型以后利于塑料流动，考虑到注塑成型塑件会出现收缩情况，而金属件则不会收缩，这时候嵌入件周围就会产生较多内应力，若内应力过大就会引发塑件开裂问题，为防止这一状况发生，就要选择收缩率较小的塑胶材料进行使用，如PC、ABS等[5]。

2.7 外观设计

外观设计也是塑件结构设计中的一大重点，包含材料、收缩率、分型面等内容，具体实施时要注意了解以下内容：①产品实际使用材料和外观光洁度要求，主要包含镜面、皮纹、喷砂、喷漆等内容；②加强与客户和模具厂沟通交流，对分型面位置、允许设浇口位置、塑件标识等进行确定，针对塑件成型后难以避免的熔接痕、微量收缩等缺陷，在设计之初就要解释清楚，并在达成一致意见以后，采用有效措施尽可能地减少这些缺陷[5]。在塑料收缩率方面，则可以根据表2给出内容进行合理选择。

表2 常用塑料及收缩率（单位：%）

2.8 结构优化

为防止外形残缺不完整、模面缝隙存在剩余料、熔料未完全熔合等问题发生，就要在完成部件结构设计以后，从整体入手对细节部分进行完善，具体包含：①圆角处理，以往进行部件设计很少添加小圆角，后来发现在转角区域加上一个小圆角，可以起到防止线材破皮作用，针对矩形通孔设计时也可以做一些圆角处理，不仅可以防止应力集中引发的拉白拉裂情况，还能够避免对外观和功能产生不利影响；②针对标贴凹槽和孔位，要仔细说明是留出来，还是镶出来，采用不同做法最终呈现效果也具有较大差异；③对于合壳螺钉柱来说，需要对强度问题引起重视，操作中需要对螺孔内外径尺寸进行恰当选择，若内径或外径出现偏大、过小情况，就很容易出现滑牙、缩水问题，针对常见散热孔要避免直接切槽散热，而是采用百叶窗式结构进行侧面散热[6]。

2.9 开模前检验

结构设计完成后，由工程师和模具厂进行检验，具体检验以下几点：①有无零件未完全约束情况和配合间隙是否合理；②通过做剖视图检查产品厚度是否分布均匀，是否存在拔模、倒勾情况；③分模线的实际位置及对外观影响程度；④模具材质、表面要求等其他特殊要求。通过检验及时发现结构设计存在的不合理情况，并采取有效措施尽快进行解决，相应塑件结构设计质量也能得到有力保障。

3 结语

塑料部件结构设计涵盖内容比较多，并且操作中一旦出现不合理情况，就会对塑料部件质量及性能发挥产生不利影响，因此，要做好塑件结构设计工作，防止这一状况发生。实践中需要严格遵循结构设计原则，并对塑件结构设计的脱模斜度、壁厚处理、螺钉柱嵌件设计、外观设计等重点内容加以把握，可以取得细化塑件设计、合理配置结构、节约成本和保证使用效果。