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摘要：塑料件结构设计涉及外观造型、结构方式、表面处理工艺、模具加工制造与生产装配工艺等领域，要求结构设计师不仅要掌握塑料件结构设计的基础知识和规范，更要掌握塑料件表面处理、模具加工制造和生产装配等方面的综合知识。
关键词：家电产品；塑料件；结构设计
1、塑料的概述
1.1塑料的优特点
塑料的优点是耐用、防水，良好的绝缘体，塑料可用于制备工业用料的燃料油和燃料气，以降低原油消耗；塑料的特点是质量轻，化学性稳定，不锈蚀，电气绝缘性能好。
1.2塑料高分子结构的基本类型
1.2.1线型结构，具有这种结构的高分子化合物称为线型高分子化合物。
1.2.2体型结构，具有这种结构的高分子化合称为体型高分子化合物。
有些高分子带有支链，称为支链高分子，属于线型结构。有些高分子虽然分子间有交联，但交联较少，称为网状结构，属于体型结构。实际操作中两种不同的结构，表现出两种相反性能。线型结构高聚物由于有独立的分子存在，所以有弹性、可塑性，在溶剂中能溶解，加热能熔融，硬度和脆性较小的特点。体型结构高聚物由于没有独立的大分子存在，因此其没有弹性和可塑性，不能溶解和熔融，只能溶胀，硬度和脆性较大。塑料则两种结构的高分子都有，由线型高分子制成的是热塑性塑料，由体型高分子制成的是热固性塑料。
2、家电产品塑料件结构设计的优化
2.1造型结构设计理念的优化
2.1.1图案纹理设计
①在流行时尚中挖掘设计元素，以现代艺术图案纹理来装饰，给予产品时代感和感染力，来符合追求时尚、跟随流行的消费者需求。②在传统元素中寻求创作源泉，以丰富的人文积淀来赋予图案纹理文化内涵，并以喜闻乐见的元素博得消费者的好感与普遍认同。
2.1.2外观形状设计
外观形状作为产品成为商品的首要综合印象，要求设计师使用最基本的点、线、面和角等几何元素构建产品外形的起伏、棱角、曲面、弧度和圆角等，使人体视觉上产生美的感受，心理上达到美的享受。
2.1.3色彩设计
①通过从产品的功能与结构特点出发，进行市场定位并对产品时尚潮流进行研究；②创造宜人的色彩环境，给使用者带来亲切愉快的心理享受；③使产品的色彩与周围环境构成一个和谐统一的整体搭配，给使用者带来温馨美好的心理感受。
2.2功能结构设计技术的优化
2.2.1优化装配设计
①塑料件之间的连接方式设计。第一，自攻螺钉连接法，特点是模具加工简单，装配强度好，但增加了自攻螺钉和装配工序，成本增大，拆卸繁琐。第二，卡钩—扣位连接法，特点是模具加工较复杂，但装配方便，且可反复拆卸，多次使用。卡钩-扣位要求配合之间松紧合适，装拆方便。
②间隙配合设计。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆塑料件成型后由于留有残余应力发生翘曲变形导致塑料件尺寸偏差，或由于模具加工制造造成的塑料件尺寸误差，或由于热胀冷缩造成的塑料件尺寸偏差，要求塑料件之间间隙配合恰当合理，防止偏大偏小，偏大的间隙配合容易造成塑料件之间缝隙超标，偏小的间隙配合容易造成塑料件之间干涉。另外，塑料件间隙配合设计还必须考虑塑料件与其他零件的距离安全，要符合相关规定要求，否则容易发生安全事故。
2.2.2优化几何形状设计
①壁厚塑料件的壁厚。第一，塑料件壁厚过厚，从经济角度分析，不仅增加了材料成本，延长塑料件的成型周期，而且增加了生产成本；从产品设计角度分析，塑料件很难达到完全的均匀硬化，容易产生气孔、缩痕等缺陷。
第二，塑料件壁厚太薄，不仅刚度性能差、强度性能差，在脱模过程和装配使用时容易发生翘曲变形，影响零件使用效果，容易造成塑料熔体充模困难，流动阻力大。
第三，塑料件壁厚不均匀，容易导致塑料件各部分固化收缩不均匀，容易产生气孔、裂纹、缩痕，引起内应力及翘曲变形等缺陷。
第四，塑料件壁厚均匀是最理想状态，不仅有利于塑料熔体充模，冷却时收缩均匀，而且塑料件尺寸精度好，生产率高；但实际中为满足产品功能上的需求导致壁厚不均匀不可避免，在这种情形下，由厚壁过渡到薄壁设计上应尽可能逐渐递减变化，圆滑过渡。
②圆角。圆角设计是功能设计的必要手段，外观上的圆角过渡可增强造型的美感。第一，圆角设计避免因锐角而造成应力集中等弊端，增强及充分发挥塑料件的机械强度；第二，改善塑料熔体的充模性能，便于充模、脱模，还可以提高塑料件的使用性能；第三，便于模具的机械加工和表面处理，增加模具的强度和使用寿命。
③加强筋。加强筋设计是产品塑料件结构上重要的设计内容，应根据塑料件的几何形状确定合理的加强筋形状设计和布局，才能有效改善塑料件的刚性和强度，有效克服塑料件的翘曲变形现象，同时节约塑料用量，降低材料成本。
2.2.3强度设计的优化方案
强度设计可简单分为零件强度设计与连接强度设计。零件强度由塑料件壁厚及几何形状、加强筋、结构形式等因素决定。一般在确定零件的强度后，同时确定零件之间的连接强度。常见的加强连接强度的方法有螺钉联接、卡钩-扣位联接等结构方式，要求在把握产品的总体外形尺寸上，螺钉连接和卡钩-扣位联接数量平均，位置均衡，达到最佳连接强度效果。
检验产品强度设计最好的方法就是机械强度试验，机械强度试验项目包含运输试验、模拟运输试验和模拟搬运、装卸试验。
2.2.4降低成本的设计优化
①在满足塑料件的结构强度和使用要求的条件下，尽量采用低成本的材料，尽量减少塑料件的壁厚。
②在满足塑料件的结构强度和使用要求的条件下，减少无关紧要的加强筋，简化零件结构形状设计，使零件简单实用。
③结构装配设计中尽量做到零件设计多功能一体化，尽量减少装配零件的数量，尽量做到零件设计形成标准化、系列化和通用化。
④采用低成本的塑料件表面处理工艺设计方案。
3、新时期家电产品中塑料件结构设计的一些建议
3.1适应模具加工制造和注塑方面的设计创新
适应模具加工制造和注塑方面的工艺结构设计创新中，对结构设计师的要求特别严格，结构设计师要充分考虑模具加工制造方面的问题，同时，适应模具加工制造和注塑方面的设计创新和对塑料件设计要以有利于成型、脱模和提高成品质量为设计原则，适应模具加工制造和注塑方面的工艺结构设计的创新中结构设计师还要做到在满足几何形状设计的基础上，充分考虑塑料件结构的细节设计，还要让其与几何形状设计的思维方法一致。
3.2适应批量生产方面的工艺结构的设计创新
3.2.1应充分考虑生产线上的效率，例如，要创造出方便和快捷的员工装配和操作，这种方式有利于提高生产效率和经济效益。
3.2.2适应批量生产方面的工艺结构的设计创新离不开工艺结构设计、几何形状设计和成本设计的作用，要求结构设计师适应批量生产方面的工艺结构的设计创新的过程中统筹全局，还要注重细节。
结束语
塑料件结构设计在家电产品的设计中起到了重要作用，同时随着家电产品的广泛应用，使塑料件结构设记的地位得到提升，塑料件结构设计在家电产品的设计中占据重要地位。
参考文献
[1]李弦．塑料制品设计指南［M］．北京：化学工业出版社，2016．
[2]宋丰.家电产品塑料结构设计的分析[J].华章，2013.
论文作者:高兆聪
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第27期
论文发表时间:2018/3/2
标签：塑料件论文; 结构论文; 强度论文; 结构设计论文; 塑料论文; 零件论文; 家电产品论文; 《建筑学研究前沿》2017年第27期论文;