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摘要：随着社会科技的发展，人们的生活水平不断提高，冰箱产品已成为日常生活中的主要日用电器。然而，冰箱行业发展至今，其产品功能、性能的日趋同化，使制造商之间的市场竞争力已经越来越残酷。为了提高企业生产竞争力，冰箱企业必须对产品进行创新、优化结构设计等。而塑料件被越来越多的应用于冰箱产品的外观设计和内部装饰中。本文主要针对冰箱产品中塑料件结构设计中材料选择、结构设计原则提出一些建议进行简要分析。
关键词：冰箱产品；塑料件；结构设计
前言
在制造业快速发展以及科技巨大进步的今天，人们对冰箱产品的需求量越来越大，且对产品要求也越来越高。不仅仅是要求冰箱产品满足的基本功能，而且要求冰箱产品在外观美观的同时，保证可靠稳定的产品质量。而塑料件作为冰箱产品的主要零部件，其结构设计直接影响到消费者的选择。另外良好合理的塑料件结构设计，有利于削减冰箱的制造成本，从而提高产品的竞争力。因此对冰箱产品塑料件的结构设计分析探讨，对冰箱行业的发展进步有着重要意义。
1.冰箱产品塑料件的材料选择
尽管塑料件的材质种类很多，但是一般用在冰箱产品中塑料材质种类主要有：PUR（聚氨酯）、ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）、PS（聚苯乙烯）、PE（聚乙烯）、POM（聚甲醛）等。在确定选用塑料件的材质时，除了要熟悉以上各种材质的塑料特性外，还要结合塑料件的使用条件、外观要求、成型方式、装配工艺、经济性等方面来综合全面的考虑。
（1）PUR的主要特点是导热系数低和加工性能好，特别适合用来作保温隔热的材料，所以被广泛用于箱体隔热层和冰箱门体的制造中，一般作为发泡层占据了冰箱所有塑料材料的80%以上。
（2）ABS的主要特点是强度高、光泽度好、收缩率低、易加工等优良性能，是一种用途广泛的工程塑料。在冰箱中广泛应用于各种要求的外观零部件，如冰箱内胆、门把手、顶盖、定位板等。另外根据零件的耐高温、阻燃等特殊使用时需采用不同类型的ABS。
（3）PS在冰箱中的应用主要包括GPPS、HIPS、EPS。GPPS是通用型PS，其特点是收缩率低、尺寸稳定性好，在冰箱中主要用于果菜盒、瓶座等透明硬质的部件。HIPS是高抗冲PS，易加工且有良好的抗冲击性能，虽然性能不如ABS，但由于价格便宜，通常可用于低端产品的冰箱门衬和内胆等。EPS是可发性PS，其发泡结构具有良好的减震性，一般制作成泡沫用于冰箱的包装和运输用。
（4）PE的主要特点是耐化学性、透水率低、无毒、无味等特点，一般吹塑成型用于冰箱中各种管材的制造。
（5）POM强度、刚度高，弹性好，减磨耐磨性好。其力学性能优异，一般用于需要耐磨的冰箱滚轮。
2.冰箱产品塑料件的结构设计
要制造出节能、环保、高质量的冰箱产品，优化冰箱产品塑料件的结构设计是关键。冰箱塑料件的结构复杂，需要从零件的壁厚、外观、工艺等多个角度出发考虑，才能打造出优质的产品。下面从不同方面来分析阐述冰箱产品塑料件结构设计。
2.1壁厚的设计
从塑料件的成型角度来看，壁厚过大在成型中会容易产生凹陷、缩孔等缺陷；壁厚过小会造成进胶困难，缺料等问题。因此塑料件的壁厚应尽可能的均匀圆滑，具体需要更根据材质性能、使用要求、几何形状、尺寸大小等来综合考虑。另外对于塑料件，还需要考虑材料认证上对阻燃、绝缘等特殊厚度要求。
一般冰箱产品塑料件的厚度为1～3mm，需要根据具体材质及尺寸大小确定，而最常用的是2mm。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆壁厚过薄很难去保证产品的强度，壁厚过厚消耗的成本大且成型的冷却时间长，容易产生气泡、收缩不均匀等缺陷。所以在保证壁厚均匀的前提下尽需要厚、尽可能薄的去设计，且过渡要圆滑避免突然变厚或变薄。另外对于壁厚的地方，可采用局部挖空的方式去掉多余的壁厚，从而减小应力集中，避免成型过程中产生翘曲变形等缺陷。
2.2加强筋的设计
在塑料件上设计增加加强筋，可以提高塑料件的刚度和强度，防止塑料件翘曲变形，并起到辅助浇注的作用。
加强筋的壁厚需要合理的设计，一般为主体壁厚t的0.4倍，最大不要超过0.6倍。加强筋的高度应低于3t，因为加强筋过高容易产生气泡，顶端过薄，又容易折断。加强筋的数量一般不易确定，要结合材料所承受的拉应力，一般刚开始设计稀疏一点，试模强度不足时候再适当增加。加强筋的间距一般大于4t，便于使模具充分冷却。
2.3圆角的设计
冰箱产品的塑料件多为外观件，其外形必须流畅、美观，所以很多时候需要进行圆角设计，在美化外观的同时，还能避免应力集中，提高塑料件的强度。另外圆角设计还能改善物料的流动，从而便于脱模。一般圆角的设计遵循公式：0.25<R/T<0.75，其中R为塑料件的圆角半径，T为该塑料件的厚度。
2.4拔模斜度的设计
塑料件的拔模斜度主要是为了避免塑料件在脱模时由于冷却收缩而对模具产生的摩擦和粘附导致其变形和损伤，从而在塑料件的脱模方向上设置的有利于脱模的斜度。
对于冰箱产品的塑料件（GPPS材料）而言，拔模斜度在不影响外观的前提下，应尽量大，正常情况下不小于2度。但是对于ABS材料，相应的拔模斜度可以小一些。另外拔模斜度一般取整数，如1度，1.5度，2度等。还有要注意塑料件的外观拔模斜度一般大于内壁的角度，更有利于脱模。
3.冰箱产品塑料件结构设计的建议
3.1适应结构强度的降低成本的优化设计
在冰箱产品塑料件的设计中应在满足塑料强度的同时尽量去降低材料的成本。比如，一般在塑料件各个方面的强度都满足的情况下可以通过减少无关紧要的加强筋，从而来削减材料成本。另外需要充分确认冰箱产品的整体结构，简化零部件，同系列的产品设计时尽量共用部件可削减模具费等。同时在设计时候需要注意塑料材料的表面处理工艺设计，采用低成本易加工的方案。
3.2适应批量生产的工艺结构的优化设计
在冰箱产品塑料件的设计中应该能使其零件适应批量生产。在设计塑料件的过程中要考虑多方面的问题，第一，应该充分考虑零件的生产线效率，比如，要使塑料件结构方便和快捷的员工操作和装配，这样可以大大的提高生产效率和经济效益。第二，要适应批量生产，对于塑料件的工艺结构设计、几何形状设计以及和成本设计等都需要结构设计师综合考虑的同时，注意各个过程中的细节能顺利完成操作。
3.3适应模具生产的注塑结构的优化设计
在冰箱产品的塑料件中最为重要的一点是必须设计出能使用模具加工制造出的结构件。对于结构设计师必须充分熟悉了解模具加工制造方面的问题，从而设计出有利于成型、脱模和确保成品质量高的塑料件。所以在设计塑料件的几何形状时，需要充分考虑其模具制造中的细节问题，使其能满足模具注塑条件的同时，与最初设计的几何形状保持一致。
4.总结语
塑料件因其成本低廉、且有着比一些金属材料更理想的设计特性，因此越来越多的零部件采用塑料件替代金属件，这也是当今全球制造商降低产品生产成本的一个重要策略之一。随着冰箱产品中塑料件应用越来越多，其塑料件的结构设计对冰箱设计越来越重要。合理的冰箱产品塑料件结构设计可以有效避免冰箱产品塑料件在日后投产制造过程中出现的外形和质量缺陷导致冰箱塑料件报废的问题。因此，应该加强学习冰箱产品开发中塑料件的结构设计的知识。
参考文献：
[1]杨德华，陈立新.浅谈冰箱零件结构设计方法[J].科技致富向导，2012，24：148-151.
[2]赵瑞东.冰箱产品中塑料件结构设计的一些建议[J].科技风，2014，16：55.
论文作者:谢淑芬
论文发表刊物:《基层建设》2015年18期供稿
论文发表时间:2016/1/12
标签：冰箱论文; 塑料件论文; 产品论文; 结构设计论文; 斜度论文; 材料论文; 强度论文; 《基层建设》2015年18期供稿论文;