塑料件设计基础
塑料件设计基础
塑料件设计基础塑料件设计是指根据产品功能和使用要求，使用塑料材料进行零部件的设计。
由于塑料具有重量轻、成型工艺灵活、价格低廉等优点，因此在各个行业的产品中被广泛应用。
塑料件设计的基础主要包括材料选择、结构设计和成型工艺等方面。
下面将详细介绍这些基础知识。
首先，材料选择是塑料件设计的基础之一、塑料材料的种类繁多，不同的塑料材料具有不同的特性和适用范围。
因此，在进行塑料件设计之前，必须明确产品所需的功能和要求，然后选择适合的塑料材料。
常见的塑料材料包括聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、尼龙（PA）等。
在选择材料时，需要考虑材料的机械性能、热性能、耐化学品性能等方面。
其次，结构设计是塑料件设计的另一个基础。
在设计塑料件的结构时，需要考虑到产品的使用环境和使用要求。
首先，要考虑产品的载荷条件，包括静态载荷和动态载荷。
对于承受静态载荷的塑料件，需要保证其足够的刚度和强度；而对于承受动态载荷的塑料件，则需要考虑其抗疲劳性能。
此外，还需要考虑产品的可靠性和寿命要求，包括产品的抗拉伸、弯曲、压缩等性能。
此外，还需要考虑产品的外形尺寸、重量和装配要求等因素。
最后，成型工艺是塑料件设计的又一个基础。
塑料件的成型工艺包括注塑成型、吹塑成型、挤塑成型等。
在进行塑料件设计时，需要考虑到所选择的成型工艺的特点和要求。
例如，在进行注塑成型时，需要考虑到产品的表面质量要求、壁厚要求、射出压力和射出温度等因素。
此外，还需要考虑到产品的管道和卡口等特殊结构的设计，并在设计时留出相应的壁厚和余量。
总结起来，塑料件设计的基础包括材料选择、结构设计和成型工艺等方面。
只有在充分考虑这些基础知识的情况下，才能设计出满足产品功能和使用要求的塑料件。
因此，在进行塑料件设计时，需要根据具体情况仔细分析，并结合实际情况进行设计，以确保产品的质量和可靠性。
塑料结构设计的一些规范标准(详细易读版)
不良 图1-1-12 图1-1-12
良
(2)“偷肉”的问题
5. 雕刻文字,符号及花纹
(1) 塑胶部品中，超过20g以上的部品，必须追加“材质标识”。
一章
结构设计 1-5
镶件处理
>ABS<
(2) 下盖背牌雕刻
>HI-PS<
实例参照
大小型号 大机台 参考机型 a b
字高C=0.2mm
中机台
小机台
EL-2630P系列, CS-VX系列, P-QS系列
中机台
小机台
参数
参数值
上盖开模方向
下盖开模方向
a b c d e f g h i
+脱模斜度（1°）
一章
结构设计 3-1
（三） KEY TOP的设计及相关问题
1.普通plastic key的设计 (1) KEY TOP与CASE HOLE的装配关系 参考机型：EL-782C
要求抛光处理
e=f
图1-1-12
2.部品的壁厚及其均匀性
塑料的成型工艺及使用要求对塑件的壁厚都有重要的限制。塑件的壁厚过大，不 仅会因用料过多而增加成本，且也给工艺带来一定的困难，如延长成型时间（硬化时 间或冷却时间）。对提高生产效率不利，容易产生汽泡，缩孔，凹陷；塑件壁厚过小， 则熔融塑料在模具型腔中的流动阻力就大，尤其是形状复杂或大型塑件，成型困难， 同时因为壁过薄，诉件强度也差。塑件在保证壁厚的情况下，还要使壁厚均匀，否则 在成型冷却过程中会造成收缩不均，不仅造成出现气泡，凹陷和翘曲现象，同时在塑 件内部存在较大的内应力。设计塑件时要求壁厚与薄壁交界处避免有锐角，过渡要缓 和，厚度应沿着塑料流动的方向逐渐减小。
(2).常规斜度举例
设计塑料结构件的基本知识
设计塑料结构件的基本知识1设计塑料结构件应遵循以下基本原则：①塑料结构件应满足成型工艺的基本要求，有利于塑料件成型和脱模；②在保证使用性能的前提下，力求塑件设计合理，壁厚均匀，经济实用，满足各项技术指标；③结构简单，紧凑，有可靠的基准面，以便于模具制造；④造型美观，大方，注重手感和使用方便性。
2塑料结构件的质量要求⑴塑件尺寸精度塑件的尺寸精度是衡量塑件成型质量的首要指标，但塑件是在热状态下注射成型的，塑件的尺寸精度除受模具的制造误差影响外，主要还是受到塑料收缩的影响。
而塑料收缩大小还受到以下几个因素的影响。
①不同品牌的塑料其收缩率是各不相同的，而同一品牌的塑料也因生产厂家，生产批量以及所含水分与挥发物等的差异，都会使收缩率有所不同。
②在成型过程中，注射压力，时间及温度等注射成型条件的变化，也直接影响其收缩率，如注射压力高时，塑件的收缩率就小等。
③塑件的壁厚，几何形状等也会影响成型收缩率，如壁薄的塑件收缩小等。
④模具结构，如浇口尺寸大时，收缩小；料流方向平行，则收缩大，这些因素都直接影响着塑件的收缩率。
⑵塑件的表面质量塑件的质量除了尺寸精度外，还有塑件表面质量。
塑件表面质量包括以下几个方面：缺料，斑点，条纹，起泡，凹痕，熔接痕，色泽以及表面光泽性和表面粗糙度等，前面几项在注射过程中避免。
塑件的表面光泽性和表面粗糙度与成型零件的表面粗糙度，模具的磨损程度，塑料的品牌与质量以及成型工艺条件有关。
塑件外表面的表面粗糙度一般要求较高，这根据塑件的技术要求而定。
成型零件的表面粗糙度应比塑件高一级，才能达到塑件要求。
要求透明的塑件必须有很高的表面粗糙度，一般应达到Ra0.025µm以上。
3塑料结构件的设计技巧⑴塑件的壁厚根据塑件的使用性能要求应有足够的壁厚，保证塑件的强度和刚度。
但从塑料成型的角度来看，塑件过厚，使其收缩率加大，增加了尺寸的不稳定性，同时延长了塑件的冷却时间，使成型周期长而影响注射效率，并造成材料的浪费，提高生产成本；而塑件过薄，则使塑件的强度和刚度下降，影响使用寿命，同时使塑件成型时物料的流动阻力增大，影响成型效果，而且过薄的塑件，也给塑件的脱模带来了困难。
塑胶结构设计入门知识
塑胶结构设计入门知识一、材料选择1.功能要求：根据产品的使用环境和要求，选择具备必要性能的塑胶材料，如强度、耐热性和耐化学性等。
2.成本考虑：根据项目的预算和成本限制，选择经济合理的塑胶材料。
3.加工性能：考虑材料的流动性、收缩性和成型工艺，以确保能够实现设计要求并提高产能。
常见的塑胶材料有聚丙烯(PP)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)和聚碳酸酯(PC)等。
二、设计原则1.强度设计：根据产品的负荷和使用条件，确定塑胶零件的强度要求，并通过合理的形状设计和增加必要的加强材料来满足强度要求。
2.塑胶件的收缩和变形：由于塑胶材料在冷却过程中会发生收缩，设计时应考虑材料的收缩率，以避免零件尺寸不准确或变形。
3.壁厚设计：过于薄的壁厚可能导致塑胶零件的强度不足，而过于厚的壁厚会导致零件成本上升。
因此，应根据功能需求和材料性能合理选择壁厚。
4.结构合理：设计时应避免尖角、槽口和开放式结构，以免成型困难或产生应力集中。
三、常见问题1.气泡：气泡通常由于材料中的挥发物未能完全释放导致的。
解决方法包括调整填料速度、增加干燥时间和使用适当的材料等。
2.缩孔：缩孔是由于材料在冷却过程中收缩不均匀而产生的。
可以通过增加填充压力或改变产品的几何形状来减少缩孔。
3.白痕：白痕是在成形过程中形成的表面瑕疵，通常是由于温度不均匀或材料与金属模具的摩擦导致的。
可以通过调整温度和增加模具通气孔来减少白痕。
4.裂纹：裂纹通常是由于过分的应力或不适当的设计造成的。
解决方法包括增加加强材料、改变设计形状和加强结构等。
总结：。
塑料件设计要点
塑料件设计要点一、壁厚一般光面出模角为≥0.5°~1.0°。
在深入或附有织纹的产品上视织纹的深度而相应增加，一般细皮纹（砂面）表面＞1°，粗皮纹表面＞3°。
塑料名称最小厚度小型制品壁厚中型制品壁厚大型制品壁厚PP平均厚度取2~2.5，最溥处不小于0.7，最厚处不大于4.5（否则缩水严重）二、圆角筋骨与主体交接处：倒圆角与壁厚的比例为0.2至0.6之间，理想数值是在0.5左右（即圆角半径小于壁厚的一半）特别受力的柱子根部做圆角，约R0.5。
主体转角处尽量倒圆角，内侧圆角半径最小值为壁厚的20%（一般取50%=R/T=0.5），外侧圆角半径最小为壁厚值任意位置圆角最小R大于0.3三、筋骨ABS/PMMA:a=2.0~3.5，b=0.4a，r=0.3~0.6a，f=0.5度，c≦3a，d>3aPBT:a<3.2时，b<0.6a，r>0.5a，f=0.5~度，c≦3b，d>3aPBT:a>3.2时，b<0.4a，r>0.5a，f=0.5度，c≦3b，d>3aPC/PS/PPO: a<3.2时，b<0.4a，r=0.25~1a，f=0.5度，c≦3a，d>2.5aPC/PS/PPO: a>3.2时，b<0.6a，r=0.25~1a，f=0.5度，c≦3a，d>2.5aPA/PE: b<0.6a，r=0.25~1a，f=0.5度，c≦3a，d>2.5aPP:a=2~2.5，b=0.3a，r=0.25a，f=0.5度，c=2.5~3a，d>3a要求表面质量好的话c=1.5a（2mm厚的手柄盖c取3mm）四、支柱当 BOSS不是很高而在模具上又是用司筒顶出时，其可不用做斜度。
当BOSS很高时，通常在其外侧加做十字肋（筋），该十字肋通常要做1-2度的斜度，BOSS看情况也要做斜度。
塑胶件的设计要点
塑胶件的设计要点塑胶件的设计要点涉及多个方面，包括材料选择、结构设计、模具设计等。
以下是一些常见的塑胶件设计要点：1. 材料选择：* 材料特性：了解不同塑料材料的特性，包括强度、硬度、耐磨性、耐化学品性等。
* 成本考虑：考虑材料的成本，选择在项目预算内的合适材料。
2. 结构设计：* 壁厚设计：控制塑胶件的壁厚，避免过厚或过薄，以确保成型质量。
* 结构强度：确保塑胶件在使用过程中能够承受预期的载荷，采用合适的加强结构。
* 回流槽设计：在可能产生气泡的地方设置回流槽，有助于排除空气并提高填充效果。
3. 模具设计：* 冷却系统：合理设计冷却系统，确保塑胶件在成型时能够均匀冷却，减少变形和缩水。
* 浇口位置：选择合适的浇口位置，以确保塑料均匀充填整个模具腔体。
* 模具材料：选择耐磨性和导热性好的模具材料，提高模具寿命和生产效率。
4. 表面处理：* 外观要求：根据产品的外观要求选择适当的表面处理方式，如抛光、喷涂等。
* 纹理设计：如果需要特定的表面纹理，要在模具设计中考虑进去。
5. 可回收性：* 材料选择：尽量选择可回收的塑料材料，有助于减少环境影响。
6. 装配考虑：* 装配设计：如果塑胶件需要与其他零部件进行装配，确保设计中考虑到装配的便捷性。
7. 模拟和测试：* 流动性模拟：使用模流分析工具模拟塑胶熔体在模具中的流动，优化充填效果。
* 强度模拟：进行有限元分析等强度模拟，确保塑胶件在使用条件下具有足够的强度。
这些是一般塑胶件设计的要点，具体的设计要根据具体项目的要求、材料特性和生产工艺来进行调整。
最好在设计过程中进行充分的沟通和合作，确保设计能够满足产品的功能、外观和生产要求。
注塑件入门设计基础知识
10、标识 产品标识一般设置在产品内表面较平坦处，并采用凸起 形式，选择法向与开模方向尽可能一致的面处设置标识，可 以避免拉伤。
11、注塑件精度和表面粗糙度 11.1 由于注塑时收缩率的不均匀和不确定性，注塑件精度明显 低于金属件，应按标准选择适当的公差要求（SJ/T 10628— 1995）。 11.2 蚀纹表面不能标注的粗糙度。在表面光洁度特别高的地方， 将此范围圈出标注表面状态为镜面。 11.3 塑料零件的表面一般平滑、光亮，表面粗糙度一般为 Ra2.5～0.2um.。 12、注塑件的变形 提高注塑产品结构的刚性，减少变形，尽量避免平板结 构，合理设置翻边，凹凸结构力
应变 %
应变 %
应变 %
应力
应变 %
3）压缩强度 4）弯曲强度 5）煎切强度 6）冲击强度 7）摩擦、磨损性能 8）蠕变 3、热性能：主要有耐热性（最高允许使用温度范围）、导热性、 热膨胀性（金属的3~10倍）及燃烧性。 4、电性能
四、塑料件的选材 1、选材原则： a、良好的使用性能上的要求； b、优良的工艺性能的要求； c、合理的经济性方面的要求。 2、选材方法： a、全面了解部件的使用要求； b、掌握材料的性能特征； c、初步选定、反复试验。
1、开模方向和分型线 每个注塑产品在开始设计时首先要确定其开模方向和分 型线，以保证尽可能减少抽芯机构和消除分型线对外观 的影响。 1.1开模方向确定后，产品的加强筋、卡扣、凸起等机构尽可 能设计成与开模方向一致，以避免抽芯减少拼缝线，延 长模具寿命。 1.2 例如：保险杠的开模方向一般为车身坐标X方向，如果开 模方向设计成与X轴不一致，则必须在产品图中注明其夹 角。 1.3 开模方向确定后，可选择适当的分型线，以改善外观及性 能。
4、加强筋 4.1 加强筋的合理应用，可增加产品刚性，减少变形。 4.2 加强筋的厚度必须小于产品壁厚的1/3，否则引起表面缩印。 4.3 加强筋的单面斜度应大于1.5度，以避免顶伤。 4.4 多条加强筋相互错开、布置得当，之间的距离大于4t；筋 的高度低于3t，不易过大，否则会使筋部受力破损。 4.5 螺钉柱子的筋取至少低于柱子端面1mm，筋至少需要低于 零件表面或分型面1mm，。 4.6 设置方向应与槽内料流方向一致，避免料流干扰而损害产 品的质量。
塑料件的设计要求及电镀要求
塑料件的设计要求1、塑料的外观要求•产品表面应平整、饱满、光滑、过渡自然，不得有碰、划伤以及缩孔等缺陷。
•产品厚度应均匀一致，无翘曲变形、飞边、毛刺、缺料、水丝、流痕、熔接痕及其它影响性能的注塑缺陷。
•毛边、浇口应全部清除、修整。
•产品色泽应均匀一致，表面无明显色差。
颜色为本色的制件应与原材料颜色基本一致且均匀。
•需配颜色的制件应符合色板要求。
2、塑料件设计要点2.1、开模方向和分型线•每个塑料产品在开始设计时首先要确定其开模方向和分型线，以保证尽可能减少抽芯机构和消除分型线对外观的影响。
•开模方向确定后，产品的加强筋、卡扣、凸起等结构尽可能设计成与开模方向一致，以避免抽芯，减少拼缝线，延长模具寿命。
2.2、脱模斜度•适当的脱模斜度可避免产品拉毛。
光滑表面的脱模斜度应大于0.5度，细皮纹表面大于1度，粗皮纹表面大于1.5度。
•适当的脱模斜度可避免产品顶伤，深腔结构产品设计时外表面斜度要求小于内表面斜度，以保证注塑时模具型芯不偏位。
2.3、产品壁厚•各种塑料均有一定的壁厚范围，一般0.5－4mm。
当壁厚超过4mm时，将引起冷却时间过长产生缩印等问题，应考虑改变产品结构。
一般摩托车的塑料厚度为3±0.2mm。
•壁厚不均会引起表面缩印，引起气孔和熔接痕。
2.4、加强筋，加强筋的合理应用，可增加产品刚性，减少变形。
应避免筋的集中，否则引起表面缩印。
•加强筋的厚度一般为壁厚的1/3－1/2。
•筋与筋之间的距离大于4倍壁厚。
•筋的高度小于3倍壁厚。
•加强筋的单面斜度应大于1.5°，以避免顶伤。
2.5、圆角•圆角一般取0.5 1.5倍壁厚。
•圆角太小可能引起产品应力集中，导致产品开裂。
•圆角太小可能引起模具型腔应力集中，导致型腔开裂•合理的圆角，还可以改善模具的加工工艺，如型腔可直接用R刀铣加工，而避免低效率的电加工。
2.6、孔的设计•孔的形状应尽量简单，一般取圆形。
•孔的轴向和开模方向一致，可以避免抽芯。
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为了出模方便，设计时必须考虑拔模角度。拔模角度的一般原则： 1. 所有的拔模方向是模具实际脱模的运动方向。 2. 表面皮纹深度每增加0.02mm，拔模角需要增加1° 3. 筋的拔模角度最小为0.5°，大部分情况下拔模角最小为1.5°。 4. 如果使用极限小的拔模角度，筋的深度不应该超过15mm，否则，筋就
塑料件设计基础指南
前言(Foreword)
塑料件设计不合理往往导致产品存在一些天生的缺陷。比如零件结构不合理， 零件用料过多，质量问题频发，甚至导致产品设计失败，不得不重新设计。 因此，塑料件的设计直接关系到我们产品的水准，质量和成本。这里收集了 一些国内外的设计资料和设计要点，结合我们实际开发过程中常见的问题， 整理成塑料件的设计基础指南，希望有益于各位工程师，为实际设计工作提 供帮助。
不容易被抛光从而影响出模
壁厚(Wall Thickness)
塑料件的壁厚的设计有两个基本原则： • 在保证性能和用户体验的前提下尽可能薄的壁厚。 • 尽量均匀的壁厚。
均匀壁厚的好处是：注塑流动性好，减少外观缩痕，消除内部气孔，减少注塑后 应力，减少不同收缩比例带来的变形。 如果实际设计时很难做到壁厚一致，那么壁厚的变化不应超过公称壁厚的50%。
0.5T 0.5T
图1
0.25T 图2
缩痕
0.7T
注意以下几点：
1. 三角筋的厚度尽 量不超过0.5T。
2. 螺柱外径尽量取 2D加三角筋以 减少缩痕的风险。
螺柱(Bosses)
降低缩痕的螺柱设计
孔太浅
孔太深
圆角太大
圆角合适
螺柱(Bosses)
长螺孔的设计（螺柱长度大于5倍其外径）
不正确
正确
正确
抽芯 太长
正确
收缩和变形（Thrinkage & Warpage)
不同的材料，不同的加强筋，其收缩变形的方向是不同的
窄筋
宽筋
窄筋
宽筋
无玻纤
有玻纤
收缩和变形（Thrinkage & Warpage)
易变形
不易变形
筋(Ribs)
一般原则： 1. 对于不考虑表面质量的加强筋，筋的厚度(t)应在75%~85%的基体壁厚(T)。 2. 对于有表面质量要求的加强筋，如果表面为毛面,筋的厚度(t)不应超过基体
圆角处太薄
圆角处太厚
正确的设计
螺柱(Bosses)
螺柱设计的一般原则：
1. 螺柱尽可能不要独立布置，尽量与壳体用筋相连（图1）或用三角筋加强（图2） 2. 考虑是否会引起过多的壁厚而导致缩痕
一般尺寸要求
2-2.5D D
不正确设计
1.5mm
最大0.3t t
0.6t
正确设计
螺柱(Bosses)
自攻螺钉螺柱的设计 OD
不合理的设计
改进的设计
不合理的设计 1.5t
3s
s
改进的设计 t
倒角(Fillets & Radii)
倒角的一般原则： • 尽可能在根部，联接处位置加圆角 • 如果设计允许，倒角应该大一些 • 尽量避免在分模面处加不必要的圆角 • 圆角设计要求：50%~60 %基体（或筋）的厚度 • 带圆角处根部的厚度原则上不大于壁厚的125%
下面就针对这些设计要素逐一讲解。
分模线(Parting Lines)
分模线注意由模具设计工程师考虑，但有时为了保证零件的质量，在设计阶 段就要考虑。 比如轴的设计，为了保证轴与孔或轴承的配合精度，分模线要设计成一个小 得平面，如下图：
分模线
0.1~0.2mm
拔模角度(Draft Angles)
塑料件的一般设计厚度要求： 增强材料：0.75mm到3mm 非增强材料：0.5mm到7mm
筋的厚度设计要求：50%~75%基体壁厚
壁厚(Wall Thickness)
不均匀壁厚产生的收缩
内部缩孔
缩痕
壁厚(Wall Thickness)
不合理的设计 改进的设计
壁厚(Wall Thickness)
设计流程(Design Flow)
根据公司的产品开发管理制度，塑料件的开发流程一般为：
概念
ID
CAD
CAE
模具
概念：根据立项要求，提出设计概念
ID：工业造型进行外形表皮设计 CAD：开发部根据表皮及设计需求进行实体设计 CAE：对设计的零件进行分析评估 模具：与模具制造厂家确定模具技术要求，并确认模具图纸
确认：对模具厂家的模具和样品进行确认
确认
设计要素(Key Design Factors)
塑料件的设计很大的一部分是要考虑模具结构及注塑工艺，同时要考虑结构 对零件的影响。主要考虑的要素有： 1. 分模线(Parting Lines) 2. 拔模角度(Draft Angles) 3. 壁厚(Wall Thickness) 4. 倒角(Fillets & Radii) 5. 螺柱(Bosses) 6. 筋(Ribs) 7. 收缩和变形(Shrinkage & Warpage) 8. 熔合缝(Knit Lines)
最小
最小
最小
0.5 最小
筋(Ribs)
不同材质加强筋厚度的设计参考（相对基体壁厚）
材料
最小的缩痕
轻微缩痕
PC
50%（高亮表面40%）
66%
ABS
40%
60%
PC+ABS
50%
66%
PA
30%
40%
PA增强
33%
50%
PP
30%
40%
PP增强
33%
50%
筋(Ribs)
不合理的设计
较好的设计
理想的设计
t
不同材质自攻螺钉螺柱的设计参数
材料
螺柱内孔直径(d) 螺柱外径(OD)ABS0.8D
2D
ABS+PC
0.8D
2D
PC
0.85D
2.5D
PA6
0.75D
1.85D
PA66
0.75D
1.85D
PP
0.7D
2D
PS
0.8D
2D
POM
0.75D
1.95D
注意：螺纹的旋入深度一般取2D~2.5D
螺柱(Bosses)
不不合理的设计
改进的设计
改进的设计
筋(Ribs)
为了避免筋位出现 排气问题，导致局 部材料不足或烧焦 现象，独立的筋应 该做成三角形或带 倒角。
不正确的设计