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摘要：本文总结了塑料件结构设计要点，以电子秤产品的塑料件设计为例，从尺寸、收缩、脱模、壁厚以及圆角等方面，详细探讨了塑料件的结构设计优化方法，并强调了设计的注意事项。
关键词：塑料件；结构；设计优化
前言：塑料件是电子秤产品设计领域常用零件，塑胶材料的物理性能、制品的形状以及模具的设计，往往关系着最终产品的整体性能。优化塑料件结构，可从根本上提高塑料件质量，对电子秤等物品整体质量的提升，具有积极意义。
1 塑料件结构设计要点
塑料件结构设计要点包括材料设计、制品形状设计以及模具设计等[1]。具体如下：（1）材料设计：塑料分为多种类型，不同塑料的物理性能差异较大，例如材料的刚度、韧性等，这些会直接影响零件的使用性能及寿命。当设计塑料件结构时，需优先考虑其使用范围，选择好塑料材料，提高零件性能。（2）制品形状设计：不同形状的制品，对塑料件结构设计的要求不同，同时在设计过程中也必须充分考虑注塑充模、排气、补缩、冷却、脱模等问题。（3）模具设计：应视零件结构、制品的复杂程度等，合理选择模具结构，使模具结构能充分满足零件结构设计要求。
2 塑料件结构设计优化方法
从尺寸设计、收缩与脱模、壁厚设计以及圆角设计等角度出发，阐述了塑料件结构设计的优化方法：
2.1 尺寸设计
塑料件尺寸是关系到零件使用是否符合电子秤产品要求的主要指标，实践经验表明，塑料件的尺寸与塑料材料以及模具的磨损和模具加热冷却等因素存在显著联系：（1）塑料原料包括多种，并且各自的收缩率也不同，由此制作的塑料件在尺寸精度方面同样存在一定的差异。（2）模具的磨损是影响塑料件尺寸的另一个因素，零件设计过程中也考虑模具磨损问题。（3）模具的冷却以及加热等过程，同样会对零件的尺寸产生影响。（4）电子秤产品设计过程中，需根据零件的功能和安装位置确定尺寸精度范围，选择合适的塑料材料，确保零件的精确度能够满足使用要求。
2.2 收缩率与脱模斜度
2.2.1 收缩率
塑料件的收缩率，对成品的精度影响较大，应通过相关方法优化设计。（1）成型压力越大，收缩率越小。提高成型压力，可有效降低零件的收缩率。（2）注塑温度越高，塑料的膨胀系数越大，收缩问题越严重，模具的温度与塑料件的收缩率正相关。（3）塑料件的成型时间越长，收缩率越低。（4）电子秤产品中精密塑料件的设计，应对收缩问题加以重视。应考虑在合理的生产效率基础上，提高成型压力、适当降低注塑温度，将收缩率控制在合适范围，确保塑料件成型之后的尺寸以及刚度等，能够满足电子秤产品的装配要求。
2.2.2 脱模斜度
不同材料的脱模斜度如表1[2]：
通过表1可以看出，不同塑料材料的脱模斜度不同，在塑料件设计过程中，应根据电子秤产品的使用需求，合理选择塑料材料和脱模斜度，提高设计水平：（1）脱模斜度，是影响塑料件设计精度的主要因素。脱模斜度越大，精确度越小，两者呈负相关。为提高电子秤塑料件设计的精确度，应最大程度降低脱模斜度。（2）电子秤塑料件尺寸较小时，对设计精确度的要求一般也比较高，脱模斜度也应越小些。（3）电子秤中有部分塑料件尺寸较大，形状较为复杂，则应考虑在合理的范围内，适当放大脱模斜度，确保既方便注塑生产又能保证精度达到设计需求[3]。
2.3 壁厚设计
塑料件对刚度以及强度均具有一定的要求，当零件成型时，壁厚是关系到其流动状态以及冷却效果的关键。当塑料件壁厚较为合理时，既方便注塑生产满足使用要求又能节省成本。电子秤产品塑料件壁厚的设计如下：（1）应严格控制产品的壁厚，若壁厚过大，容易增加材料的使用量，进而增加生产成本，对经济效益的提升不利。另外，过大的壁厚，同样会延长零件的成型时间。若壁厚过小，容易对零件的刚度以及强度造成影响，零件的质量难以达到要求。（2）控制壁厚的均匀度：如塑料件壁厚均匀度差，容易导致各部分收缩率不一致的问题发生，当零件成型后，较容易发生外观不良缺陷，对零件质量也不利[4]。
2.4 加强筋与圆角设计
2.4.1 加强筋的设计
加强筋设计属于电子秤产品塑料件设计的主要环节之一。应根据塑料件的形状设计加强筋的形状，以确保塑料件的刚度以及强度能够被有效改善。若加强筋形状设计不合理，塑料件极容易发生弯曲变形问题，设计时需对该现象加以规避。
2.4.2 圆角的设计
圆角的功能在于避免应力集中，提高塑料件的机械强度。当圆角设计合理时，充模以及脱模效率可有效提升。圆角设计过程中，内角设计应避免过于尖锐，应根据壁厚控制角的半径。实践证明，将半径控制在壁厚二分之一较为合理。角壁厚的均匀，同样会对塑料件的质量产生影响，如壁厚不均匀，同样可导致缩痕等问题发生。因此，控制角壁厚的均匀十分重要。
2.5 孔的设计
孔的设计是电子秤产品设计的要点，设计过程中，孔与孔之间的距离、孔周围的壁厚等，属于影响塑料件质量的主要因素。应通过以下方法，提高孔的设计水平：（1）电子秤产品塑料件孔的数量一般较多，孔与孔之间的距离，会对零件的质量产生影响。将孔间距控制在孔径2倍的标准上时，零件的质量可达到最高。如孔间距过小，零件制作过程中，溶接痕的发生几率会显著提高，对零件质量的影响较大。应在产品许可的情况下，适当增加孔的间距，避免上述问题发生。（2）孔周围的壁厚应避免过小，应在零件整体壁厚的基础上，增加20%--40%，以避免孔的收缩应力对零件质量产生影响。
3 塑料件结构设计注意事项
为进一步提高塑料件设计的优化性，提高塑料件使用性能，结构设计过程中，需注意以下问题：（1）需根据塑料件的使用范围，确定零件的尺寸以及选取的塑料材料类型，提高塑料件设计的科学性及合理性，达到优化设计的目的。（2）需评估零件形状设计方案的可行性，确保方案合理，避免反复制作，以降低成本、提高效率。（3）结构设计需考虑原材料的性能参数和对应的模具设计情况，避免原材料性能和模具设计情况难以满足结构设计要求。
结论：
塑料件结构设计优化应充分关注尺寸、收缩、脱模、壁厚以及圆角等问题，提高设计的合理性，提升产品的使用性能。
参考文献：
[1]刘明卓. 基于ABAQUS的汽车座椅塑料件有限元分析与结构优化[J]. 塑性工程学报,2011,04:116-119.
[2]李兆勇,屈波. 家电产品中的塑料件结构设计质量优化与创新[J]. 农业工程,2013,05:122-124.
[3]冯玉林. 家用分体式空调塑料件材料的选用与结构设计[J]. 中国高新技术企业,2015,(07):24-25.
[4]赵雷. 浅析注射成型塑料件结构设计[J]. 机械研究与应用,2010,(03):105-106.
论文作者:徐杰
论文发表刊物:《防护工程》2017年第11期
论文发表时间:2017/9/19
标签：塑料件论文; 零件论文; 结构设计论文; 斜度论文; 电子秤论文; 尺寸论文; 材料论文; 《防护工程》2017年第11期论文;