塑胶产品结构设计准则-支柱
一文看懂塑胶产品结构设计准则
一文看懂塑胶产品结构设计准则塑胶产品结构设计准则是指在设计塑胶制品时应遵循的一些原则和指导方针，以确保产品具有较好的结构设计、性能和品质。
下面一文将从以下几个方面对塑胶产品结构设计准则进行说明。
一、结构合理性塑胶制品的结构合理性是指在产品的设计中，结构要简洁、紧凑，且能够满足产品的功能要求。
合理的结构设计可以减少零件的数量，简化加工工艺，提高生产效率和降低成本。
此外，结构还应考虑产品的使用要求和使用环境，以确保产品具有较好的使用性能。
二、材料选择在塑胶制品的结构设计中，材料的选择是至关重要的。
合适的材料能够提供较好的强度和耐用性，同时还要满足产品的外观和质感要求。
在材料选择时，要考虑产品的功能要求，包括承受的载荷、环境条件等。
此外，还要考虑材料的加工性能和成本，以确保产品的可制造性和经济性。
三、模具设计塑胶制品的模具设计是确保产品质量和生产效率的重要一环。
模具的设计应考虑产品的结构和外观要求，以及材料的特性和加工工艺。
合理的模具设计可以减少产品的缺陷和变形，提高产品的一致性和精度。
此外，还要注重模具的维护和保养，以延长模具的使用寿命。
四、设计审查设计审查是确保产品设计合理性和质量的重要手段。
设计审查应包括结构设计、材料选择、模具设计等方面。
通过设计审查，可以发现和解决产品设计过程中存在的问题，提高产品的设计质量和可制造性。
五、设计创新在塑胶产品的结构设计中，要注重创新。
创新的设计可以提高产品的竞争力和市场价值。
设计人员应不断学习和积累经验，结合市场需求和技术发展趋势，推进产品的技术创新和结构创新。
总之，塑胶产品结构设计准则是指在设计塑胶制品时应遵循的一系列原则和指导方针。
合理的结构设计、材料选择、模具设计以及设计创新都是塑胶产品结构设计中需要关注的重要方面。
通过遵循这些准则，可以确保塑胶产品具有较好的结构设计、性能和品质。
塑胶产品结构设计基本规则
塑胶产品结构设计基本规则设计基本规则壁厚的大小取决于产品需要承受的外力、是否作为其它零件的支撑、承接柱位的数量、伸出部份的多少以及选用的塑胶材料而定。
一般的热塑性塑料壁厚设计应以4mm为限。
从经济角度来看，过厚的产品不但增加物料成本，延长生产周期”冷却时间〔，增加生产成本。
从产品设计角度来看，过厚的产品增加引致产生空穴”气孔〔的可能性，大大削弱产品的刚性及强度。
最理想的壁厚分布无疑是切面在任何一个地方都是均一的厚度，但为满足功能上的需求以致壁厚有所改变总是无可避免的。
在此情形，由厚胶料的地方过渡到薄胶料的地方应尽可能顺滑。
太突然的壁厚过渡转变会导致因冷却速度不同和产生乱流而造成尺寸不稳定和表面问题。
对一般热塑性塑料来说，当收缩率”Shrinkage Factor〔低于0.01mm/mm时，产品可容许厚度的改变达;但当收缩率高于0.01mm/mm时，产品壁厚的改变则不应超过。
对一般热固性塑料来说，太薄的产品厚度往往引致操作时产品过热，形成废件。
此外，纤维填充的热固性塑料于过薄的位置往往形成不够填充物的情况发生。
不过，一些容易流动的热固性塑料如环氧树脂”Epoxies〔等，如厚薄均匀，最低的厚度可达0.25mm。
此外，采用固化成型的生产方法时，流道、浇口和部件的设计应使塑料由厚胶料的地方流向薄胶料的地方。
这样使模腔内有适当的压力以减少在厚胶料的地方出现缩水及避免模腔不能完全充填的现象。
若塑料的流动方向是从薄胶料的地方流向厚胶料的地方，则应采用结构性发泡的生产方法来减低模腔压力。
平面准则在大部份热融过程操作，包括挤压和固化成型，均一的壁厚是非常的重要的。
厚胶的地方比旁边薄胶的地方冷却得比较慢，并且在相接的地方表面在浇口凝固后出现收缩痕。
更甚者引致产生缩水印、热内应力、挠曲部份歪曲、颜色不同或不同透明度。
若厚胶的地方渐变成薄胶的是无可避免的话，应尽量设计成渐次的改变，并且在不超过壁厚3:1的比例下。
下图可供叁考。
塑胶产品结构设计准则--出模角篇
塑胶产品结构设计准则--出模角篇基本设计守则塑胶产品在设计上通常会为了能够轻易的使产品由模具脱离出来而需要在边缘的内侧和外侧各设有一个倾斜角”出模角〔。
若然产品附有垂直外壁并且与开模方向相同的话，则模具在塑料成型後需要很大的开模力才能打开，而且，在模具开启後，产品脱离模具的过程亦相信十分困难。
要是该产品在产品设计的过程上已预留出模角及所有接触产品的模具零件在加工过程当中经过高度抛光的话，脱模就变成轻而易举的事情。
因此，出模角的考虑在产品设计的过程是不可或缺的因注塑件冷却收缩後多附在凸模上，为了使产品壁厚平均及防止产品在开模後附在较热的凹模上，出模角对应於凹模及凸模是应该相等的。
不过，在特殊情况下若然要求产品於开模後附在凹模的话，可将相接凹模部份的出模角尽量减少，或刻意在凹模加上适量的倒扣位。
出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，高度抛光的外壁可使用1/8度或1/4度的出模角。
深入或附有织纹的产品要求出模角作相应的增加，习惯上每0.025mm深的织纹，便需要额外1度的出模角。
出模角度与单边间隙和边位深度之关系表，列出出模角度与单边间隙的关系，可作为叁考之用。
此外，当产品需要长而深的肋骨及较小的出模角时，顶针的设计须有特别的处理，见对深而长加强筋的顶针设计图。
出模角度与单边间隙和边位深度之关系表不同材料的设计要点ABS一般应用边0.5°至1°就足够。
有时因为抛光纹路与出模方向相同，出模角可接近至零。
有纹路的侧面需每深0.025mm（0.001 in）增加1°出模角。
正确的出模角可向蚀纹供应商取得。
LCP因为液晶共聚物有高的模数和低的延展性，倒扣的设计应要避免。
在所有的肋骨、壁边、支柱等凸出膠位以上的地方均要有最小0.2-0.5°的出模角。
若壁边比较深或没有磨光表面和有蚀纹等则有需要加额外的0.5-1.5°以上。
塑胶产品结构设计准则
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壁厚篇 (Wall)
平面准则
在挤压和固化成型过程中，均一的壁厚是非常的重要的。厚胶的地 方比旁边薄胶的地方冷却得比较慢，并且在相接的地方表面 在浇口凝 固后出现收缩痕。更甚者引致产生缩水印、热内应力、挠曲部份歪曲、 颜色不同或不同透明度。若厚胶的地方渐变成薄胶的是无可避免的话， 应尽量设计成渐次的改变，并且在不超过壁厚3:1的比例下。
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壁厚篇 (Wall)
不同材質的設計要點………………PC;LCP PC 壁厚 壁厚大部份是由负载要求﹑内应力﹑几何形状﹑外型﹑塑料 流量﹑可注塑性和经济性来决定。PC建议最大壁厚:9.5mm 。 若要效果好，则壁厚应不过3.1mm 。在一些需要将壁厚增加使 强度加强时，肋骨和一些补强结构可提供相同结果。PC大部份 应用的最小壁厚在0.75 mm左右，再薄一些的地方是要取决于部 件的几何和大小。短的塑料流程是可以达到0.3 mm 壁厚。 壁厚由厚的过渡到薄的地方是要尽量使其畅顺。所有情况塑 料是从最厚的地方进入模腔内，以避免缩水和内应力。 均一的壁厚是要很重要的。可减少成型后的变型问题。 LCP 壁厚 由于液晶共聚物在高剪切情况下有高流动性，所以壁厚会比 其它的塑料薄。最薄可达0.4mm，一般厚度在1.5mm左右。
(b) 圆角
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支柱 ( Boss )
支柱突出胶料壁厚是用以装配产品、隔开对象及支撑承托其 它零件之用。空心的支柱可以用来嵌入件、收紧螺丝等。这些应 用均要有足够强度 支持压力 而不致于破裂。 支柱尽量不要单独使用，应尽量连接至外壁或与加强筋一同 使用， 目的: a.是加强支柱的强度 ; b.是使胶料流动更顺畅。 此外，因过高的支柱会导致產品成型时困气，所以支柱高度一般 是不会超过支柱外徑的2.5倍。加强支柱强度的方法,尤其是远离 外壁的支柱，除了可使用加强筋外，三角加强块Gusset plate的 使用亦十分常见。
产品的支柱
产品的支柱基本的设计准则1.支柱一般用于装配产品、隔开物件及支撑承托其他零件之用。
空心的支柱一般用来嵌入件、收紧螺丝等。
2.支柱尽量不要单独使用，应尽量连接到外壁或与加强筋一同使用。
此外支柱高度不能超过支柱直径的两倍半。
3.支柱的位置应与产品外壁保持一段距离，可与加强筋连接外壁，可以起到增加支柱的强度作用。
4.支柱的设计如图：1).支柱的位置：2).支柱的设计：5.支柱也可以作为螺丝柱使用，主要起到零件间的紧固作用。
1. 塑胶螺丝柱参考尺寸。
A=公称直径X外径系数B=公称直径+约0.2mmC=公称直径X孔系数D=公称直径X螺纹深度系数2.螺丝柱相关的设计1).螺丝柱的拔模斜度一般在0.5°-2°如图所示：2).当螺丝柱高度远远大于螺丝长度时，螺丝的预孔也可以设计一定的拔模斜度。
3).当螺丝柱的长度过长（长度/直径>2)时,为了防止螺丝柱的断裂可以跟加强筋一起使用。
A.加强筋的典型尺寸如图所示：B.螺丝柱加强筋的几种形式：1.螺柱的四周无特殊限制时，加强筋最好如下图所示设计（模具的制造简单）。
2.结构限制时，可以如上右图所示设计。
3.当螺柱跟边壁较近时，设计可以如下图所示。
4.当几个螺柱相距很近，可以把几个螺柱用筋连接起来。
5.螺丝的预孔深度一般为壁厚的T/3-T/2，如下图所示。
6.其他说明：A.螺丝柱的经验：螺柱内径（ABS,ABS+PC)=螺丝外径-0.4mm；螺柱(PC)螺丝外径-0.3mm或0.35mm）。
B.螺柱外径=2x螺丝的外径（M2.5以下适用）。
C.螺柱的壁厚一般为塑料件壁厚的2/3。
D.在螺丝柱的顶面开孔处倒0.3X45°的倒角，起导向作用。
E.螺丝对应螺丝柱及其螺丝孔尺寸参考：不同材料的设计要点ABS:支柱的厚度一般是壁厚的50%-70%，但强度不够需要跟斜骨一起使用来增强支柱的强度。
斜骨的高度一般为支柱高度的90%。
若支柱跟边壁很近，则用加强筋跟边壁相连来达到加强支柱的强度。
支柱的设计
1-1支柱在塑胶件中用于产品中零件之间的导向、定位、支撑和固定等。
支柱的设计参数包括支柱的外径、内径、厚度、高度、根部、圆角和脱模斜度，图1-1所示1）支柱的外径为内径的2倍。
2）支柱的厚度不超过零件壁厚的0.6倍。
为避免零件表面缩水和产生气孔，支柱不应该超过零件厚度的0.6倍。
3）支柱的高度不超过零件壁厚的5倍，支柱太高，脱模斜度的存在会使得顶部尺寸小，导致零件注射困难；如果保证顶部尺寸，又会造成支柱底部太厚，造成零件表面缩水和产生气孔。
因此，支柱的高度一般不超过零件壁厚的5倍，即h≤5T。
4）支柱的根部圆角为零件壁厚的0.25~0.5倍。
为了避免零件应力集中和使得塑胶熔料的流动顺畅，支柱的根部圆角为零件壁厚的0.25~0.5倍，即R=0.25~0.5T.5）支柱根部厚度为零件壁厚的0.7倍。
为避免外观表面缩水缺陷的产生，支柱的根部厚度可设计为不大于零件壁厚的0.7倍，即t≤0.7T。
6）支柱的脱模斜度。
一般来说、支柱内径的脱模斜度为0.25°，外径的脱模斜度为0.5°，但支柱也可以不用脱模斜度，在模具中使用套筒来脱模，但模具费用稍高。
1.支柱与零件的连接避免孤零零的支柱设计，通过加强肋把支柱与零件壁连接成一个整体，增加支柱的强度，并使得塑胶熔料的流动更加顺畅。
2.单独支柱四周添加加强肋当支柱远离浇口时，在支柱上很容易产生熔接痕，熔接痕会降低支柱的强度。
当支柱是自攻螺钉支柱式，由于强度不足，支柱常常在径向力作用下而发生破裂，对固定金属镶件的支柱也是如此，因此，需要再单独的支柱四周添加加强肋，增加支柱的强度，铜在加强肋与支柱的连接处添加一定的圆角。
单独支柱的加强肋补强设计如图2-13.支柱的设计需要遵守均与壁厚的原则避免支柱过于靠近零件壁。
当支柱过于靠近零件壁时，容易造成局部壁厚过大，导致零件表面缩水和产生气泡。
支柱设计应当遵守均匀壁厚的原则。
a）b）图2-1 支柱四周添加加强肋a）原始的设计b）改进的设计。
塑胶产品结构设计准则概述ppt
在挤压和固化成型过程中，均一的壁厚是非常的重要的。厚胶的地
方比旁边薄胶的地方冷却得比较慢，并且在相接的地方表面 在浇口凝
固后出现收缩痕。更甚者引致产生缩水印、热内应力、挠曲部份歪曲、
颜色不同或不同透明度。若厚胶的地方渐变成薄胶的是无可避免的话，
应尽量设计成渐次的改变，并且在不超过壁厚3:1的比例下。
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壁厚篇 (Wall)
不同材質的設計要點………………ABS (a) 壁厚
壁厚是产品设计最先被考虑， 一般用于注塑成型的会在 1.5 mm ~ 4.5 mm 。 壁厚比这范围小的用于塑料流程短和细小 部件。典型的壁厚约在2.5mm左右。 一般来说，部件越大壁厚 越厚，这可以增强部件强度和塑料充填。壁厚在3.8mm~6.4mm 范围是可使用结构性发泡。 (b) 圆角
加強筋………………………….No.47 加強筋………………………….No.48 加強筋………………………….No.49 加強筋…………………….……No.50 加強筋……………….…………No.51 加強筋……………….…..……..No.52 加強筋………………..………...No.53 加強筋………………..………...No.54 加強筋-ABS……………………No.55 加強筋-PA……………...………No.56 加強筋-PBT……………………No.57 加強筋-PC;PS…………………No.58 入件…….………………………No.59 入件分類一……………..…..….No.60 入件分類二…………….………No.61 入件-PBT………………...…….No.62
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目錄導向
扣位…………………………….No.32 扣位…………………………….No.33 扣位…………………………….No.34 扣位…………………………….No.35 扣位…………………………….No.36 扣位-PA………………………..No.37 扣位-PBT.……………………..No.38 扣位-POM……………………..No.39 公差……..……………………..No.40 公差……..……………………..No.41 脫模角………………………….No.42 脫模角………………………….No.43 脫模角…..……………………..No.44 脫模角-ABS;LCP;PC………...No.45 脫模角-PBT;PET;PS…………No.46
塑料产品结构设计资料
塑料产品结构设计资料目录一、零件壁厚 (1)二、脱模斜度 (4)三、圆角设计 (5)四、加强筋的设计 (7)五、支柱的设计 (8)六、螺丝柱的设计 (9)七、孔的设计 (10)八、止口的设计 (11)九、卡扣的设计 (13)十、反止口的设计 (18)零件设计必须满足来自于零件制造端的要求，对通过注射加工工艺而获得的塑胶件也是如此。
在满足产品功能、质量以及外观等要求下，塑胶件设计必须使得注射模具加工简单、成本低，同时零件注射时间短、效率高、零件缺陷少、质量高，这就是面向注射加工的设计。
现将详细介绍塑胶件设计指南，使得塑胶件设计是面向注射加工的设计。
一、零件壁厚在塑胶件的设计中，零件壁厚是首先考虑的参数，零件壁厚决定了零件的力学性能、零件的外观、零件的可注射性以及零件的成本等。
可以说，零件壁厚的选择和设计决定了零件设计的成功与失败。
1、零件壁厚必须适中由于塑胶材料的特性和注射工艺的特殊性，塑胶件的壁厚必须在一个合适的范围内，不能太薄，也不能太厚。
壁厚太小，零件注射时流动阻力大，塑胶熔料很难充满整个型腔，不得不通过性能更高的注射设备来获得更高的充填速度和注射压力。
壁厚太大，零件冷却时间增加，零件成型周期增加，零件生产效率低;同时过大的壁厚很容易造成零件产生缩水、气孔、翘曲等质量问题。
零件壁厚可根据材料的不同及产品外形尺寸的大小来选择，其范围一般为0.6~6.0mm，常用的厚度一般在1.5~3.0mm之间。
表1是常用塑料件料厚推荐值，小型产品是指最大外形尺寸L<80.0mm，中型产品是指最大外形尺寸为80.0mm<L<200.0mm，大型产品是指最大外形尺寸L>200.0mm。
表1 常用塑料件料厚推荐值(单位mm)2、尽量减少零件壁厚决定塑胶件壁厚的关键因素包括:1)零件的结构强度是否足够。
一般来说，壁厚越大，零件强度越好。
但零件壁厚超过一定范围时，由于缩水和气孔等质量问题的产生，增加零件壁厚反而会降低零件强度。
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塑胶产品结构设计准则--支柱（Boss）
一、基本设计守则
支柱突出胶料壁厚是用以装配产品、隔开物件及支撑承托其他零件之用。
空心的支柱可以用来嵌入件、收紧螺丝等。
这些应用均要有足够强度支持压力而不致於破裂。
支柱尽量不要单独使用，应尽量连接至外壁或与加强筋一同使用，目的是加强支柱的强度及使胶料流动更顺畅。
此外，因过高的支柱会导致塑胶部件成型时困气，所以支柱高度一般是不会超过支柱直径的两倍半。
加强支柱的强度的方法”尤其是远离外壁的支柱，除了可使用加强筋外，三角加强块”Gusset plate的使用亦十分常见。
一个品质好的螺丝/支柱设计组合是取决於螺丝的机械特性及支柱孔的设计，一般塑胶产品的料厚尺寸是不足以承受大部份紧固件产生的应力。
固此，从装配的考虑来看，局部增加胶料厚度是有需要的。
但是，这会引致不良的影响，如形成缩水痕、空穴、或增加内应力。
因此，支柱的导入孔及穿孔”避空孔的位置应与产品外壁保持一段距离。
支柱可远离外壁独立而处或使用加强筋连接外壁，後者不但增加支柱的强度以支撑更大的扭力及弯曲的外力，更有助胶料填充及减少因困气而出现烧焦的情况。
同样理由，远离外壁的支柱亦应辅以三角加强块，三角加强块对改善薄壁支柱的胶料流动特别适用。
收缩痕的大小取决於胶料的收缩率、成型工序的叁数控制、模具设计及产品设计。
使用过短的哥针、增加底部弧度尺寸、加厚的支柱壁或外壁尺寸均不利於收缩痕的减少；不幸地，支柱的强度及抵受外力的能力却随着增加底部弧度尺寸或壁厚尺寸而增加。
因此，支柱的设计须要从这两方面取得平衡。
二、不同塑胶材料的设计要点
ABS
一般来说，支柱的外径是内径的两倍已足够。
有时这种方式结果支柱壁厚等於或超过胶料厚度而增加物料重量和在表面产生缩水纹及高成型应力。
严格的来说支柱的厚度应为胶料厚度的50-70%。
如因此种设计方式而支柱不能提供足够强度，但已改善了表面缩水。
斜骨是可以加强支柱的强度，可由最小的尺寸伸延至支柱高的90%。
若柱位置接近边壁，则可用一条肋骨将边壁和柱相互连接来支持支柱。
PBT
支柱通常用於机构上装配，如收螺丝、紧压配合、导入装配等多数情形，支柱外径是内孔径的两倍就足够强壮。
支柱设计有如肋骨设计的观念。
太厚的切面会产生部件外缩水和内部真空。
支柱的位置在边壁旁时可利用肋骨相连，则内孔径的尺寸可增至最大。
PC
支柱是大部份用来作装配产品用，有时用作支撑其它物件或隔开物体之用。
甚至一些很细小的支柱最终会热溶後作内部零件固定用。
一些放於边位的支柱是需耍一些肋骨作为互相依附，以增加支柱强度。
PS
支柱通常用於打入件，收螺丝，导向针，攻牙或作紧迫配合。
可能情形之下避免独立一支支柱而无任何支撑。
应加一些肋骨以加强其强度。
若支柱离边壁不远应以肋骨将柱和边相连在一起。
PSU
支柱是用作连接两件部件的。
其外径应是内孔径的两倍，高度不应超过外径的两倍。