具有复杂特征的注塑件的5个设计技巧

可制造性设计 (DFM) 是设计零件的一般做法，以便它们也能高效生产。虽然具体的最佳实践因制造技术而异，但总体而言，DFM 的最终目标是优化零件设计，以便在不牺牲性能或功能的情况下最大限度地降低制造成本。 DFM 还可以帮助您及早发现潜在问题或缺陷并避免中断性的重新设计，这就是为什么在初始设计和原型制作阶段评估可能的制造方法至关重要的原因。

在尝试生产具有复杂几何形状或复杂特征的零件时，有意的、以方法为中心的设计尤其重要。虽然有许多可行的制造方法可以生产具有复杂几何形状的零件，但其中最常见的是注塑成型。

DFM 对于注塑件尤其重要，因为用于制造注塑件的硬质工具和模具会引入许多可能影响设计的变量——包括模具温度、材料温度和气压。此外，注塑模具的加工成本高昂且耗时，而且该工艺通常只有在大批量生产零件时才具有成本效益，因此在设计具有复杂几何形状或复杂特征的零件时，一致性和可重复性至关重要。

以下是关于如何设计具有复杂特征的塑料注塑件的 5 个关键技巧。

1。利用夹子和卡扣的滑动关闭

夹子和卡扣配合是两种形式的紧固机制，可以直接结合到注塑模具设计中——一些常见的例子是工具组盖和电子外壳。两者的操作方式相似：在机构的一侧，一个灵活的材料标签卡在配合部分的插槽或口袋上，从而固定两者。

滑动或伸缩式关闭装置是加工到模具一侧的组件，延伸到另一半，在模具关闭时滑动到位。这可以防止材料流入特定区域，从而可以轻松地结合钩子和孔（包括长通孔）等特征，而无需昂贵的侧面动作、凸块、插入物和其他增加成本和复杂性的特征模具设计。

滑动关闭装置可以设计为具有相同的卡舌和插槽，以匹配零件的夹子和卡扣配合，创造出能够牢固装配在一起并保持足够的灵活性以在不断裂的情况下拉开的特征。关断可以降低模具设计和运营成本，通常也可用作底切和凹陷特征的解决方法。

一般来说，零件和模具都应至少有 3 度的拔模斜度，以防止金属与金属摩擦，从而产生飞边并损坏切断装置。

2。为活动铰链选择合适的材料

活动铰链是另一个灵活的盖子功能，是连接两半注塑塑料组件的绝佳方式（例如，想想每周维生素分配器的各个容器上的盖子）。

虽然材料考虑始终是设计和产品开发中的关键考虑因素，但在设计活动铰链时它应该是您的首要考虑因素。例如，聚丙烯比聚碳酸酯（它可以是夹子和卡扣的绝佳材料）更适合此功能。根据盖子的预期运动范围，您可能需要在铰链的中点加入一个半径，以使这两个部分更容易关闭。

3。留意壁厚

壁厚应尽可能保持均匀，因为厚度的变化会导致严重的并发症。壁厚不一致的零件存在翘曲的风险（由于零件的不同部分以不同的速度冷却，从而产生使零件永久弯曲的内应力）。

此外，如果零件的壁过厚或过薄，可能会出现进一步的问题。例如，薄壁和设计不良的支撑肋会阻碍流动性，导致短路（或不完整的模具填充）。另一方面，壁厚且肋设计不佳的零件容易产生缩痕，或由于内部树脂比外部材料更快地冷却而在零件表面上产生压痕。如果您发现任何一个缺陷的迹象，可能是时候重新检查您的模具设计了。

4。添加草稿并降低高特征的高度

凸台、加强筋和支座等高大特征可能需要您加入更大的拔模角（通常高达 3°），以确保零件在没有拖线或其他弹出问题的情况下离开模具。凸台和高特征允许螺纹嵌件和额外的零件强度，但它们会增加产生缩痕的风险。

此外，增加肋条和其他特征的高度同样会增加模具的深度，从而增加了对更长的立铣刀、更多的排气和在加工过程中更慢的切削速度的需求。解决此问题的一种方法是用外围垂直肋支撑凸台，其壁较薄，减少下沉的机会。

有角度的凸台和其他特征增加了生产的复杂性，因为凸台的轴线不再与分型线或拉线对齐——这几乎需要在每次注射前将插入件手动加载到模具中。

5。对文字和徽标具有战略意义

文本（如产品或公司名称）或徽标通常添加到注塑产品中。好消息是，通过注塑成型实际上很容易实现小字体 - 只要您遵循一些关键准则。

首先，文本应该是无衬线字体，并且最短的笔画长度（例如 T 或 A 的横线）长度必须至少为 0.020 英寸。凸起的文字比沉入零件表面的文字更容易阅读和制作。除非文字过大，否则高度不应超过 0.015 英寸。

最后，除非您使用硅橡胶或热塑性弹性体 (TPE) 等柔性材料，否则文本应尽可能面向拉动方向 - 否则，可能需要手动加载插入物或侧面动作以确保顺利弹出。

立即开始完善您的注塑成型设计

复杂的几何形状和高度的特征复杂性并不是注塑件的世界末日。通过关注模具设计、材料选择、凸台方向以及文本样式和大小等关键设计因素，您将能够同时提高零件的可制造性（以及成本效益）和质量。

当然，与经验丰富的制造商合作是简化产品开发的设计和生产阶段的另一种可靠方式。 Fast Radius 带来了数十年的工程和设计经验，我们与每一位客户一起努力工作，以确保您的零件不仅制造得好，而且以最有效和最具成本效益的方式制造。立即联系我们，了解我们如何将您的设计变为现实。