塑料产品结构设计完全指南

塑料制品最基础的部分其实是塑料制品的结构设计。很多人都说塑料制品的结构设计很难，但究竟难在哪里呢？

我们以前了解过塑料产品的开发过程。从繁琐的过程中我们不难看出，优秀的塑料产品设计不仅要适应不断变化的需求、控制成本，还要保证良好的生产效率。此外，由于设计的复杂性、可靠性和准确性，产品结构设计的工作量也很大。这就要求设计人员具备高超的技术和工程能力、敏锐的市场洞察力，以及对新兴技术和不断变化的需求的关注。

抛开不断变化的需求和敏锐的市场洞察力不谈，产品本身的结构设计也需要考虑很多方面。以下指南明确指出了这些方面：

01.壁厚

对于大型部件，结构设计中的壁厚一般在 2.4-3.2 毫米之间，而对于小型部件，壁厚则在 1.0 毫米左右，具体尺寸根据产品设计要求而定。壁厚应尽可能均匀。在特殊情况下，某些区域可以稍厚或稍薄，但必须逐渐过渡（建议过渡尺寸为产品壁厚的 5 倍以上），以防止注塑产品表面出现应力痕。

影响壁厚选择的因素

a) 使用的塑料材料。不同的材料有不同的 收缩率 和流动性 注塑，这会影响推荐的壁厚。(对于壁厚，经验数据可近似为机器的最大尺寸/100 毫米）。

b) 承受的外力。外力越大，墙壁应越厚。在特殊情况下，应使用金属部件或进行强度检查。

推荐的产品壁厚值包括

c) 安全规定。例如，耐压性要求（壁越厚，耐压性越强）、易燃性要求等。

02.加强筋

大多数塑料产品的结构设计中都有加强筋，因为加强筋可以在不增加整体壁厚的情况下提高强度，这对大型部件和受力部件特别有用，还可以防止产品变形。加强筋的厚度一般为整体壁厚的 0.5-0.75 倍（建议小于 0.6 倍）；如果大于 0.75 倍，产品就容易收缩。

对于外观要求较高的塑件（表面光亮），建议背面加强筋的底部厚度 B≤0.5T 。如果对模具设计和后续工艺调整有信心，可以设计 B>0.56T 的厚度，但建议不要超过 0.7T，否则后期调整会比较困难。值得注意的是，不同塑料材料的加强筋厚度并不一定遵循 B≤0.5T 的规定。

加固设计需要注意的方面

1.当多根加强筋交叉连接时，应注意防止局部积料，避免背面出现缩痕，建议采用以下设计方法。

2.将加强筋与外墙连接时，应尽量使加强筋与外墙垂直。

3.如果空间允许，应避免在陡坡上设计加强筋或凸台，如果不可避免，应采取措施防止收缩。

4.如果加强筋的厚度与主壁厚度不成正比，且无法改变参数和位置，可考虑改变外观，以减少收缩痕迹的可见度（此方法难以控制，应谨慎使用）。

03.草稿角

塑料产品需要 吃水角 在结构设计中，除高度较浅（如平板）或有特殊要求的产品外（但当侧壁较大且无牵拉角时，则需要行位）。拔模角通常在 0.5-5 度之间，一般在 2 度左右，但也会根据产品尺寸、高度和形状而有所不同，原则是在不影响功能的前提下确保顺利脱模。

模腔的拔模角度一般应比模芯的拔模角度大 0.5 度，以确保打开模腔时产品仍留在模芯内。一般来说 关闭, 嵌件在"...... "和 "亲吻 "时，需要一个起草角度。

下表推荐了不同材料的牵伸角度：

草稿角度选择需要注意的方面

1.对于表面光滑、精度要求高且收缩率低的塑料零件，选择较小的牵伸角，如 0.5°。

2.对于较高和较大的规格，应根据具体计算选择较小的牵伸角。

3.对于收缩率较高的塑料零件，应选择较大的角度。

4.对于壁较厚的塑料零件，模具闭合会更紧，因此应选择较大的拔模角度标准值。

5.5. 全透明部件 应加大角度以防止划伤。一般来说，PS 材料的牵伸角不应小于 2.5°～3°，ABS 和 PC 材料的牵伸角不应小于 1.5°～2°。.

6.对于有纹理或喷砂处理的塑料零件，根据纹理的深度，牵伸角应在 2° 至 5° 之间。纹理越深，拔模角就越大。

04.R 角

除有特殊要求规定边缘锋利的地方外，塑料制品在结构设计中通常都采用圆角设计，以减少应力集中，促进塑料流动，方便脱模。

1.如果产品设计没有特殊要求，过渡半径（R）由相邻材料厚度（t）决定，内角半径一般为材料厚度的 0.50 至 1.50 倍，但最小半径不得小于 0.30 毫米。

2.在产品内外表面设计圆角时，应保持壁厚一致。

3.在塑料制品的结构设计中，除非有特别要求，尤其要避免在模具分模面上出现圆角。分模面上的圆角会增加模具制作的难度，并在产品表面留下焊缝，影响外观。

4.产品外部和内部可接触的表面不允许有尖锐边缘。如有必要，应将边缘倒角至最小半径 0.30 毫米，以防止割伤手指，这一点在手持电子产品的设计中尤为重要。

孔

孔在产品结构设计中很常见，通常分为两种类型：圆形孔和非圆形孔。在设计孔的位置时，目标应该是在不影响塑料零件强度的前提下，尽量降低模具加工的难度。

孔的常见设计要求

尺寸规格（不包括螺柱内孔）：

尺寸 A 是孔与孔之间的距离。如果孔的直径小于 3.00 毫米，建议 A 的值不小于 D；如果直径超过 3.00 毫米，则 A 可以是孔直径的 0.70 倍。

尺寸 B 是孔到边缘的距离，建议 B 值不小于 D。

孔直径与深度的关系

尺寸规格（不包括螺柱内孔）：

尺寸 A 是盲孔的深度，建议不超过 5D。一般情况下，A 小于 2D，长径比不超过 4mm。

如果 D ≤ 1.5mm，则 A ≤ D。盲孔底壁的厚度应≥ 1/6D。

尺寸 B 是通孔的深度，建议不超过 10D。

台阶孔

如图所示，阶梯孔由多个同轴连接的不同直径的孔组成，孔的深度比单直径孔的深度长。

斜孔

将孔的轴线与模具开口方向对齐可以避免抽芯。对于斜孔和复杂形状孔的成型方法，可使用分型芯来避免横向抽芯结构。

侧孔和凹痕

当塑料制品上出现侧孔和压痕时，为了便于脱模，必须设置滑块或侧抽芯结构，这就使模具结构变得复杂并增加了成本。可以相应地改进产品结构。如下图所示，将带侧孔的设计（a）改为带侧压痕的设计（b）。

螺钉头孔的设计

如下图所示，螺钉头孔的首选形式如 (a) 所示。如果结构需要 (b) 所示的形式，锥面应低于端面不少于 0.50 毫米，以防止孔表面开裂。

孔的边缘结构

在孔的边缘设计一个完整的倒角或半径是不切实际的；孔的边缘应至少有 0.4 毫米的直线特征。

老板

凸模通常用于通过轴孔接头装配两个塑料制品或装配自攻螺钉。如果凸台不是很高，并使用模具中的顶出套筒顶出，则可能不需要牵伸角。但是，当凸台较高时，通常会在其外部添加横筋（加强筋）。这些横筋的拔模角度通常为 1-2 度，而凸台本身也可能需要拔模角度，具体视情况而定。

当凸台与立柱（或其他凸台）配对时，配合间隙通常设置为单侧 0.05-0.10，以适应每个凸台在加工过程中可能出现的位置误差。当凸缘用于装配自攻螺钉时，其内孔应比一侧的螺钉直径小 0.1-0.2 毫米，以确保螺钉能牢固地拧紧。例如，在装配 M3.0 自攻螺钉时，凸台的内孔通常为 Ф2.60-2.80 毫米。

插件

在塑料成型工艺中，成型时或成型后嵌入的金属或其他材料部件（如螺栓和端子）统称为塑料部件中的嵌入件。嵌入件可以增强产品的功能或起到装饰作用。

塑料零件中的嵌入件通常用作紧固件或支撑元件。此外，当产品设计要求易于维修、易于更换或可重复使用时，嵌入件也是一种常见的装配方法。然而，无论插入件是用于功能性目的还是装饰性目的，都应尽量减少使用。因为插入件需要额外的加工步骤，会增加生产成本。插入件通常由金属制成，铜是常见的材料选择。

嵌入件的形状和结构要求

1.金属嵌件是通过切割或冲压工艺制成的，因此其形状必须有利于制造。

2.必须具有足够的机械强度（材料、尺寸）。

3.插入件与塑料基体之间必须有足够的粘接强度，以防止插入件在使用过程中被拉出或旋转。插入件表面应具有环形凹槽或交叉刻痕；应避免锐角，以防止应力集中造成损坏。应尽可能使用圆形或对称形状，以确保收缩均匀。

4.为便于在模具内放置和定位，镶件伸出模具外的部分（放入模具的部分）应为圆柱形，因为圆形孔最易于模具加工。

5.为防止飞边，嵌入件应具有密封凸缘等结构。

6.设计应便于成型后对镶件进行二次加工，如螺纹加工、端面切割、翻边等。

在设计带有镶件的塑料产品时，确保镶件能够在模具内精确、可靠地定位至关重要。同样重要的是要考虑到嵌件必须与模塑部件形成牢固的连接，而当封装材料太薄时，这一点就很难做到。此外，设计还必须防止塑料泄漏。

产品表面纹理

塑料制品的表面可以是光滑的（抛光模具表面）、火花蚀刻（铜电火花加工模腔）、各种图案蚀刻表面（图案表面）和雕刻表面。当纹理深度较大或纹理较多时，脱模阻力会增大，脱模角也必须相应增大。

文字与图案

塑料制品上的文字和图案有两种形式：凸面和凹面。一般有两种加工方法：小的文字和图案通过模具蚀刻获得，而稍大的文字和图案则直接在模具上加工。文字的大小必须有利于成型，并避免尖角。

1.塑料制品上的文字和图案最好使用凸起表面，使其凹入模具，这样可以简化模具加工。如果结构要求表面不能有任何凸起的特征，可以在文字或图案所在的位置制作一个凹陷区域，达到一定的深度，然后在凹陷区域内凸起文字或图案。这样既能满足结构要求，又能方便模具制作。

2.对于塑料制品，凸起文字和图案的高度一般在 0.15 至 0.30 毫米之间，而凹陷文字和图案的深度在 0.15 至 0.25 毫米之间。

3.文字大小规格：

• 尺寸 A 是文字笔划的宽度，建议不小于 0.25 毫米。
• 尺寸 B 是两个字符之间的间距，建议不小于 0.40 毫米。
• 尺寸 C 和 D 是字符到边缘的距离，建议不小于 0.60 毫米。