研发二部塑胶件结构设计参考资料

1、第一章塑胶零件的结构设计1.1 材料的选择塑胶材料的种类繁多，对不同类型的产品有不同要求，在设计时应与相应的法规人员讨论，要满足法规提出的防火或生物兼容性要求。不同材料的防火等级见附录（包括GE，奇美，TORAY，BAYER，台化）。提供防火等级证明时，只要提出证明的编号即可。1.2 壁厚的选择塑胶零件的壁厚对零件的质量影响很大，壁厚过小时成型的流动阻力大，大形复杂的零件就很难充满型腔，塑胶壁厚的最小尺寸应满足以下几个方面的要求：足够的强度和刚度；脱模时能经受脱模机构的冲击与震动；装配时能承受足够的紧固力。塑胶零件规定有最小壁厚值，它随塑胶品种牌号和零件大小不同有不同，推荐如下壁厚：ABS，P

2、C+ABS，PC, 透明PC，透明ABS，壁厚为：2.0-3.5mm一些小的外观零件（如按键帽，灯罩，旋钮）可以做到1.2-2.0mm同一个塑胶零件的壁厚尽可能一致，否则可能会由于壁厚不均而产生壁厚处缩水。1.3 拔模斜度的设计在塑胶零件的内表面和外表面，沿脱模方向均应设计足够的拔模斜度，否则会难以脱模，或顶出时拉伤，擦坏塑胶零件。还有一点，拔模斜度小就蚀纹浅，会造成外观件易脏，推荐如下拔模斜度：（设计斜度比纹路要求斜度大0.5度）² 对于监护仪器的后壳，如需要出行位：行位一侧前模推荐0-0.5度，后模推荐0.5-1度。前壳推荐的拔模斜度为：据纹的粗细前后模分别为2-3度。²

3、; 对于大件产品，如主机外壳，显示器前后壳，推荐前后模都为3度，对于旋钮等小件推荐前模拔模1-2度。² 对于侧面外形由曲面构成时，要保证在分模处曲面的切线方向与拔模方向的夹角不小于拔模角,否则会在产品的P.L.面附近出现拉伤。1.4 柱位的设计1) 柱位的功能：通常塑胶件柱位用来支撑PCBA，固定PCBA或胶件本身，固定电子元器件，或联接产品的前后壳，它有一个最大的好处就是高度容易调整。所以，一般情况下，要尽量用柱子端面形成的平面作为支撑面。避免用几条筋位形成的平面作为支撑面。2) 柱子的拔模及高度：柱子高度大于10mm时，通常都用司筒顶出，所以其拔模斜度可以取得很小或0度。可以把内

4、孔取为0度，外表面取为0.25度。柱子高度小于10mm时,模具上可能用镶件，拔模斜度可以把内孔取0.5度，外表面取1度。如希望能调整高度,请在图上标明，要求模具加工时，考虑调整高。一般清况下，M3自攻螺钉柱的高度不要大于30mm，太高了柱子的司筒针容易被胶流冲弯变形。3) 柱子的大小尺寸：由于高度大于10mm的柱位通常是用司筒顶出，柱子的外径和内径就有限制。常用的司筒的外径系列为：¯4.0、4.5、5、6、6.5、7、8、10、12常用的司筒针系列为：1.5、2.0、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0其对应的关系如下表格。司筒针系列¯1.5¯2.0¯

5、 2.5¯3.0¯3.5¯4.0¯4.5¯5.0司筒外径系列¯4.0 ¯5¯4.0 ¯4.5 ¯5 ¯6 ¯7¯5 ¯6 ¯6.5 ¯7¯5 ¯6¯6.5 ¯7 ¯8¯6 ¯6.5 ¯7 ¯8¯6 ¯6.5 ¯7 ¯8 ¯7 ¯8 ¯10 ¯8 ¯10

6、75;12柱位的内径是由司筒针磨小而得到的，由上表可以看出，不要设计壁厚小于1.0mm的柱子，也最好不设计外径不是标准值的柱位。当采用无尖自攻螺钉去固定PCBA或其它零件到塑胶件上时，塑胶柱尺寸按螺纹紧固件选用指南进行设计。同时为了好拧螺钉，常要在柱子的端部作一倒角或小台阶。4) 柱子根部的处理：通常容易出现两种情况：缩水或阴影（或夹水纹），为了防止出现缩水，需要把柱子根部减胶，同时把司筒针加长，如已出现阴影（或夹水纹）需要把柱子根部加胶或把司筒针作短。所以对于壁厚为3mm，柱子直径大于等于6mm时（拧M3自攻螺钉）为防缩水,在模具加工时先在柱子根部减胶。到试模时如出现阴影，再加胶。（柱子的根

7、部注意要求，顶针面与火山口面不等高，减少应力）5) 预埋螺柱的选择使用：对于需要经常拆装，或需要维修的地方，需要使用预埋（热压）螺柱，用普通螺钉来代替自攻螺钉, 具体的预埋和热压螺母的设计请参考相关的指引。热压或预埋螺母后胶柱不得有开裂或溢胶现象。² 预埋螺柱与塑胶件联接的开裂问题：由于预埋螺柱冷却时的尺寸变化与塑胶件的收缩值相差太大，会使预埋螺柱的周围产生很大的内应力，而造成塑胶件开裂，对于高刚性的工程塑料更为严重。基于内应力比较大，PC正常情况下禁用预埋，PC+ABS也不推荐，特别对与预埋螺柱数量多于4时，还有螺柱不等高的，造成螺柱种类太多，容易出错；同时，还有因为放置时间过长，

8、会造成注塑机料筒里材料由于高温时间过长而变质。下面列出M2、M2.5、M3、M4自攻螺丝柱，M3、M4热压螺丝柱，M3、M4预埋螺丝柱的设计尺寸：设计时请参照上面图内尺寸设计螺丝柱。1.5 加强筋位的设计² 加强筋的作用是增加塑胶零件的强度，和避免零件变形，如果单用增加壁厚的办法来提高塑胶零件的强度，常常是不合理的，其一是容易出现缩水，其二是提高了注塑成本，加强筋不要设计的过厚，否则容易在其根部出现缩水，也不要太薄，太薄了易出现走胶不齐。推荐的厚度为:模具加工为大水口时，零件加强筋根部厚度小于壁厚的1/2（如监护仪的后壳，显示器后壳）.筋的顶部厚度不要小于1mm. 模具加工为小水口时

9、，零件加强筋根部厚度小于壁厚的2/5，筋的顶部厚度不要小于0.8mm。² 关于加强筋的拔模斜度：对于通常的加强筋，其两侧的拔模斜度可按以上厚度要求取。对于高度有特别要求的加强筋，可取两侧0.1-0.25度,这时的加强筋就会要做镶件。如果可能的话，在加强筋上增加柱位，可以帮助出模。(如下图)² 柱位上的加强筋：胶柱在结构允许情况下必须设计加强筋。柱位上的加强筋由于是跟柱位一起顶出，可以比普通的加强筋高得多，其高度方向上比柱位端面低1-3mm就可以了。同时，柱位的加强筋尽量对称加工，以保证柱位变形尽量小。其形状如图1，指示的斜度为D=3-5度。1.6 装饰缝（美工线）、止口、叉

10、骨、扣位的设计1) 装饰缝，止口与叉骨的设计设计装饰缝是为了弥补塑胶件变形带来外观的缺陷，为了保证塑胶零件之间的外形相互配合良好，装拆方便，需要在相互配合的地方设计止口与叉骨。象监护仪前后壳装饰缝一般不小于0.8x0.8mm，监护仪后壳与电池门之间装饰缝不小于0.6x0.6mm，止口与叉骨的设计多种多样，止口与叉骨的形状推荐如图2、图3所示。特别注意减胶要均匀，渐变，不要突变，否则外观面易形成阴影。图2图3² 止口设计经验u 止口形式1）从外观考虑，建议件1为前壳，件2为后壳，同时，若模具加工后，前后壳不齐平而需修模时，建议前壳多加些，前壳比后壳大（D1>D2）从外观上胜过后壳

11、比前壳大（D2>D1）。建议设计时前壳D1标正公差，后壳D2标负公差。此种止口特点：外观漂亮，装饰缝大，适合较大型零件，外壳削薄零件外观有阴影，密封性稍差。u 止口形式2）密封好，装饰缝小，美观，适合小型结构，对大零件易显缝。u 止口形式3）手感稍差，适合较大型零件，有利于遮盖前后壳尺寸的误差。u 止口形式4）外观漂亮，装饰缝可大可小，密封很好（可加密封条），要求壁厚较大，模具结构复杂。2) 前后壳间的扣位设计在塑胶件的设计中，为了简化装配，少打螺钉，可利用塑胶的弹性设计扣位，扣位的形式很多，这里我们要特别注意的是前后壳间的联接扣位。推荐的扣位形式如下：图4图5图4所示结构一般做在后壳上

12、，图5所示结构一般做在前壳上。特别主意减胶要均匀，渐变，不要突变。否则会在减胶处出现阴影或缩水。下图是另一种塑胶件上前后壳的连接方式，在后壳的壁上延伸出一个孔，扣到前壳的突出骨位上，它的优点是需要的安装空间小，缺点是孔边的骨位强度稍差，需要在模具上避面夹水纹，或者在孔的中间加多一条骨位。后壳上的扣位形状前壳上的扣位形状1.7 圆角的设计塑胶零件除了使用上要求采用尖角处外，其余所有转角处均应尽可能采用圆角过度，因塑胶件的尖角处易产生应力集中，在受力或冲击震动时会发生开裂现象。甚至在脱模过程中就发生开裂。一般地,我们推荐加工圆角用如下原则：1. 筋位的顶部两端,R>1mm2. 塑胶零件的中间

13、开的方孔，四周做圆角，圆角大于零件壁厚的1/43. 与塑胶件上方孔相配合的方形零件的四角做圆角4. 特别受力的柱子根部做圆角，约R0.51.8 常用透明零件的设计透明材料：常用的透明材料种类很多，设计中常用的有透明ABS，PC，PMMA。一般常用到的透明件是灯罩，按键帽，装饰片，透镜（PM600）等，由于透明材料的流动性不好，所以注塑时易产生外观的问题，象透明按键帽一类的产品顶部易产生夹水纹；装饰片，透镜一类的产品在水口附近易产生指甲纹，蛇形纹。针对以上问题，设计时请注意：² 透明按键帽一类的零件：顶部厚度要设计得比四周厚，型腔如果太深的话，要在水口附近局部减胶，让胶先流到零件的顶部

14、，再流到四周。² 装饰片，透镜一类的零件：设计时请预留出较宽（大于6-8mm），较厚的水口位（大于1-1.5mm）,模具加工时尽可能用宽大的扇形水口，流道短而粗。1.9 塑胶件优化设计1.9.1. 产品壁厚产品主壁厚一致至少有以下几个好处：1) 用较少的材料意味着少的成型周期2) 减少缩水的机会3) 可以避免壁厚过度导致内应力但如果是侧壁围住主壁的情况，则侧壁壁厚要小过主壁壁厚(一般取主壁的3/4)：可以避免缩水如下图所示，内接圆比率在1.15以下不会产生缩水：S2/S1=1.15以下OKS2/S1=1.201.25 危险S2/S1=1.30以上 NG一般加强骨，根部厚度小于T/2（

15、T是主壁平均胶厚）不会产生缩水。1.9.2.R的必要性在骨、螺丝柱的根部、丝筒针顶端等加R0.3到R0.5，有以下好处：1) 避免尖角形成的应力集中；2) 从微观看，注塑时令走胶更顺，减少阻力，从而减少成型周期。热压螺母内径根部要加R0.5 RIB的根部要加R0.5不需要做火山口的柱子根部里外都要做R0.5在日资企业，小R被列入重要的标识尺寸，不但RIB根部要做R0.5，RIB的顶端也要做R0.3，这样做有利于注塑，但却令模具制作复杂，权衡之下，根部做R0.5就可以了，模具实施也比较简单。精益求精的模具中，RIB顶部也要做R0.31.9.3. 脱模斜度的设计很多设计者把同一壁的前后模脱模斜度做

16、成一样，其实优化的脱模斜度的设计是后模出模角比前模出模角小0.5°到1°，这样成品侧面与后模的磨擦力要大于成品侧面与前模的磨擦力，不容易产生粘前模的现象。前模出模角视蚀纹粗细而定，蚀纹要求越粗则出模角越大，设计后模出模角应考虑出模是否困难，如果太小则易造成顶白等顶出不良现象。加强骨的出模角一般取0.25°到1°，设计时要注意根部不能太大(一般小于主壁厚的一半比较合理)，否则会产生缩水，端部不能太细，否则会啤不足，加强骨顶端一般不要小于0.8mm。如下图，基本壁厚为3.5MM.散热孔很容易产生粘模现象，所以斜度要大一些：或者采用下图的结构，加RIB，不仅可

17、以减小前模出模角，横截面积的增加还利于注塑流动：第二章相关模具知识2.1. 顶出机构与模具的排气产品的出模主要有下例两种形式：靠装在顶针板上的顶针，司筒，推方（斜推，直推）顶出。开模时靠刮板刮出。这里主要讨论第一种顶出形式的问题：² 顶针的大小：一般来说模具顶针的直径不要小于2mm. 太小了受不了力。² 顶针的位置：如果有特别的要求，请标出哪些位置不可放置顶针，司筒的大小已在前面描述。² 推方的大小：不要小于10x10mm，氮化处理，表面要做油槽。在斜推方移动方向不要有柱位，筋位限制斜推的移动。² 模具的排气：当塑胶熔体注入型腔时，如果原有的气体不能顺利

18、排出，会在胶件上形成气孔，接缝，表面轮廓不清，不能完全充瞒型腔，同时还会因气被压缩产生的高温烧焦。排气槽应设在胶流的末端，常开设在分型面前模侧，槽深0.02-0.05mm，宽度3-10mm.。在塑胶件上出现有烧焦或走胶不齐的筋位上也要加排气针。2.2. 关于水口位置的选择水口的开设位置对塑胶件的质量影响很大，在确定水口的位置时，应对零件的水口加工，胶料在流道和型腔中的流动情况，填充顺序和冷确，补料等因素做全面的考虑，应注意下几个方面：1) 水口去除要方便以及不影响外观：不要把水口设在零件的曲面上和外观面上。有利于流动，排气，和补胶：当零件的壁厚相差较大时，应在避面喷射的前提下，把水口开在接近截

19、面的最厚处。同时水口位置应有利于型腔内气体的排出，如果气体不能顺利排出，将造成胶件有气泡，走胶不齐，局部烧焦。2) 减少熔接痕增加熔接强度。对于小的胶件，如无特别的需要，最好不要开设一个以上的水口，但对于大型的板状胶件，应兼顾内应力和变形的问题，适当增加水口，虽然增加了熔接痕，但增加了熔接的强度，型腔也易充满。3) 防止料流把镶针或嵌件挤压变形。2.3. 关于塑胶件的排模塑胶零件的排模合理与否直接影响到项目的开模费用，生产效率，以及模具的维修方便性。一般应注意以下问题：1) 零件的单机用量与模具上的型腔数要相匹配。2) 一般共模零件的大小应相近，颜色相同，胶厚基本一致。² 共模零件的大小相差太大会导致注困难：如小件已出现飞边，大件还缩水。² 特别的情况：当小件排模时可以作为大件的一个延伸，出模后从大件上剪下时可以此零件共模。² 胶厚相差太大时共模会提高注塑成本：因为这样薄件与厚件要一样的注塑时间。3) 外观零件与内部结构件不要共模：外观零件的表面要求高，4) 不同材料的外观零件不要共模：因为这会给注塑生产带来清洗料筒的难度。2.4. 模具的表面处理方法对于塑胶模具，其表面处理方法通常有蚀纹、火花纹、消光、抛光、字符加工。通常在塑胶件表面获得纹路的方法有两种：蚀纹和火花纹