塑料產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計注意事項探討

周云其

（寧波永望電子科技有限公司，浙江寧波315171）

塑料產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計注意事項探討

周云其

（寧波永望電子科技有限公司，浙江寧波315171）

結(jié)合塑料制品發(fā)展現(xiàn)狀，從結(jié)構(gòu)參數(shù)、安全指標(biāo)、生產(chǎn)工藝等方面，提出產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計需要注意的問題，設(shè)計塑料制品機(jī)械化生產(chǎn)工藝方案。

塑料制品；結(jié)構(gòu)設(shè)計；注意事項；方法

塑料制品是工業(yè)生產(chǎn)主要對象，以塑料為原料完成加工生產(chǎn)，為生活使用及工業(yè)配件提供必要的用品。由于塑料材質(zhì)性能的特殊性，其在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中要考慮多方面元素，及時優(yōu)化生產(chǎn)工藝及結(jié)構(gòu)方式，最大限度地發(fā)揮塑料材質(zhì)優(yōu)勢，全面提高產(chǎn)品性能及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。通過本次對塑料產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的研究，可以為產(chǎn)品更新、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、功能改造等提供指導(dǎo)依據(jù)。

1　塑料制品發(fā)展趨勢

塑料制品是采用塑料為主要原料加工而成的生活、工業(yè)等用品的統(tǒng)稱。塑料的發(fā)展方向可概括為兩方面：一是提高性能，即以各種方法對現(xiàn)有品種進(jìn)行改性，使其綜合性能得到提高；二是發(fā)展功能，即發(fā)展具有光、電、磁等物理功能的高分子材料，使塑料能夠具有光電效應(yīng)、熱電效應(yīng)、壓電效應(yīng)等［1］。

2　塑料產(chǎn)品結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計

塑料產(chǎn)品制作有著嚴(yán)格的工藝要求，市場需求中對各類塑料產(chǎn)品質(zhì)量也十分嚴(yán)格，如何控制產(chǎn)品結(jié)構(gòu)參數(shù)是決定質(zhì)量的關(guān)鍵。結(jié)合現(xiàn)代化工業(yè)設(shè)計思維，塑料產(chǎn)品結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計要考慮實(shí)用性、耐久性、組合性等特點(diǎn)。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計中，要考慮參數(shù)設(shè)置及控制，確保產(chǎn)品性能達(dá)到預(yù)定狀態(tài)。

（1）膠厚（膠位）。塑膠產(chǎn)品的膠厚（整體外殼）通常在0.80 mm～3.00 mm左右，大型的產(chǎn)品膠厚取厚一點(diǎn)，小的產(chǎn)品取薄一點(diǎn)，一般產(chǎn)品取1.0 mm～2.0 mm為多。而且膠位要盡可能的均勻，在不得已的情況下，局部地方可適當(dāng)?shù)暮褚稽c(diǎn)或薄一點(diǎn)。

（2）加強(qiáng)筋（骨位）。塑膠產(chǎn)品大部分都有加強(qiáng)筋，因加強(qiáng)筋在不增加產(chǎn)品整體膠厚的情況下可以大大增加其整體強(qiáng)度。加強(qiáng)筋的厚度通常取整體膠厚的0.5-0.7倍，如大于0.7倍則容易縮水。

（3）脫模斜度。對傾斜度進(jìn)行控制，主要是提高塑料產(chǎn)品的精度系數(shù)，以免脫模后傾斜度過大造成的質(zhì)量問題。一般來說，模具加工中要對脫模斜度進(jìn)行預(yù)計算，控制在某個數(shù)值范圍內(nèi)，減小斜度帶來的不利影響，這些都是提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的必要條件。例如，枕位、插穿、碰穿等，都要留有適當(dāng)?shù)男倍?，這是控制誤差的一種方式。

3　塑料產(chǎn)品安全指標(biāo)設(shè)計

“安全性”是塑料制品設(shè)計中必須考慮的問題，由于塑料制品應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，塑料材質(zhì)屬于可燃性物質(zhì)，設(shè)計中要考慮安全指標(biāo)控制及使用要求。鑒于阻燃劑在阻燃塑料材料中的應(yīng)用價值，對集中常見阻燃劑及阻燃機(jī)理進(jìn)行分析，為阻燃塑料研發(fā)與生產(chǎn)提供了指導(dǎo)依據(jù)。“阻燃劑”是塑料產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不可缺少的物質(zhì)元素，設(shè)計中可提高結(jié)構(gòu)的抗燃燒性能，避免使用期間引發(fā)火災(zāi)事故。

（1）阻劑。新時期國家對阻燃技術(shù)提出新標(biāo)準(zhǔn)，要求阻燃劑性能必須達(dá)到火災(zāi)防御指標(biāo)，進(jìn)一步抑制各類因素產(chǎn)生的火災(zāi)事故。作為阻燃塑料的主要構(gòu)成元素，將阻燃劑用于塑料生產(chǎn)與加工，可大大降低塑料制品的可燃性，提高塑料產(chǎn)品的綜合阻燃性能［2］。例如，從材料上按照1:2的比例進(jìn)行配制，添加阻燃劑與塑料原料進(jìn)行混合，可提高產(chǎn)品的抗燃能力。

（2）防火。“火災(zāi)”是引起安全事故的主要原因，這與燃燒體的可燃性密切相關(guān)，解決火災(zāi)事故必須重視可燃體的材料結(jié)構(gòu)性能。基于化工技術(shù)快速發(fā)展趨勢下，對阻燃劑材料分子結(jié)構(gòu)有了更深的認(rèn)識，如何利用阻燃劑研發(fā)出高性能阻燃塑料，這是現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)技術(shù)研究重點(diǎn)。例如，在塑料制品表層涂刷阻燃原料，提高產(chǎn)品的絕緣性能，避免燃燒反應(yīng)，降低了燃燒的發(fā)生率。研發(fā)出新型阻燃塑料，可以大大降低了火災(zāi)事故的發(fā)生率，創(chuàng)造更加安全可靠的塑料使用環(huán)境。

（3）材料。阻燃劑可降低聚合物的可燃性能，從多個方面抑制火災(zāi)事故發(fā)生，這是未來國內(nèi)化學(xué)材料研究與生產(chǎn)的新方向。結(jié)合阻燃機(jī)理及材料的不同類型，阻燃劑用于阻燃塑料中具有隔熱、隔氧、隔煙等功能，這些都是阻礙燃燒反應(yīng)的關(guān)鍵要素。隨著我國阻燃劑技術(shù)日趨城市，無論是有機(jī)阻燃劑或無機(jī)阻燃劑，均會在阻燃材料中得到更多的應(yīng)用。

4　塑料產(chǎn)品模具結(jié)構(gòu)設(shè)計

塑料產(chǎn)品加工與生產(chǎn)需要設(shè)計科學(xué)的工藝，按照產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行組裝控制，維持生產(chǎn)結(jié)構(gòu)與產(chǎn)品性能的標(biāo)準(zhǔn)性。對于現(xiàn)代機(jī)械化加工技術(shù)日趨成熟，橡塑模具加工成為產(chǎn)品機(jī)械化生產(chǎn)的新技術(shù)，其要結(jié)合塑料產(chǎn)品工藝特點(diǎn)進(jìn)行調(diào)試，選擇相對匹配的模具工藝流程。塑料產(chǎn)品模具改造與結(jié)構(gòu)設(shè)計需注意多方面內(nèi)容，具體包括：

（1）精度控制。結(jié)構(gòu)設(shè)計是產(chǎn)品規(guī)劃的第一步，確保設(shè)計方案符合標(biāo)準(zhǔn)要求，才能為機(jī)械工藝生產(chǎn)提供指導(dǎo)方向［3］。塑料產(chǎn)品模具結(jié)構(gòu)設(shè)計要考慮精度標(biāo)準(zhǔn)，在精度準(zhǔn)則下優(yōu)化生產(chǎn)工藝，不斷提升產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性能，減少后期使用造成的結(jié)構(gòu)性損傷。結(jié)合生產(chǎn)經(jīng)驗，塑料制品精度控制要考慮誤差，±0.2 mm為標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格控制；控制精度時，可從模具組裝、刀具選用、加工速度等方面調(diào)整。

（2）技術(shù)設(shè)計。模具加工要先設(shè)計科學(xué)的模具，按照模具結(jié)構(gòu)設(shè)定生產(chǎn)參數(shù)，再結(jié)合圖紙方案進(jìn)一步加工處理。技術(shù)設(shè)計是整個流程的關(guān)鍵步驟，能夠為后期加工生產(chǎn)做好充分的指導(dǎo)，規(guī)劃塑料產(chǎn)品模具結(jié)構(gòu)形式，確保產(chǎn)品使用后達(dá)到預(yù)期作用。在數(shù)控技術(shù)應(yīng)用趨勢下，塑料產(chǎn)品模具生產(chǎn)更加精細(xì)化，這些都是結(jié)構(gòu)設(shè)計中不可缺少的?！皼_壓?！笔撬芰现破芳庸さ男录夹g(shù)，從沖壓技術(shù)角度進(jìn)行調(diào)整，能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品模具優(yōu)化與控制。

（3）工藝設(shè)計。選用塑料沖裁模具完成產(chǎn)品加工，對工藝流程及加工參數(shù)要求較高［4］。設(shè)計工藝線路要考慮具體零件結(jié)構(gòu)，嚴(yán)格控制工藝指標(biāo)，如：尺寸、參數(shù)、結(jié)構(gòu)；安裝位置、精度系數(shù)等，從生產(chǎn)加工流程進(jìn)行控制，這是提高零件產(chǎn)品質(zhì)量的有效方式，也是避免塑料產(chǎn)品使用過程出現(xiàn)異常的關(guān)鍵。

5　數(shù)控模具加工中零件工藝規(guī)程設(shè)計

數(shù)控技術(shù)是塑料產(chǎn)品加工的新技術(shù)，在加工過程中要考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合數(shù)控設(shè)備進(jìn)行二次改造，為后期加工設(shè)計做好充分的準(zhǔn)備。數(shù)控編程中，要對零件工藝編排進(jìn)行分析，確定最佳工藝后執(zhí)行操作。

隨著機(jī)械模具技術(shù)不斷革新，塑料沖裁模成為生產(chǎn)中的新技術(shù)，用其取代傳統(tǒng)鋼質(zhì)沖裁模具有多方面優(yōu)勢［5］。加工順序的安排包括：（1）基準(zhǔn)先行。初始工序加工階段，要綜合考慮零件切削處理要求，對軸零件中心孔、齒輪內(nèi)孔等，均在初始階段完成加工。（2）先粗后精。切削加工表面處理過程中，堅持“粗加工→半精加工→精加工”等順序，不斷提升加工表面的精度系數(shù)，以免過于粗糙而影響配合性。

6　結(jié)束語

塑料產(chǎn)品生產(chǎn)綱領(lǐng)對工藝路線要求給予了明確規(guī)定，每一種規(guī)格的零件模型均有其特殊性，工藝路線也存在著較大的差異性。實(shí)際工藝路線可按照機(jī)床操控性能，對零件生產(chǎn)與處理實(shí)施必要的調(diào)整，如：數(shù)控機(jī)床+專用夾具等，進(jìn)一步優(yōu)化零件生產(chǎn)模式與工藝流程。

［1］陶筱梅，杜小清.以主控零件進(jìn)行塑料制品設(shè)計［J］.機(jī)械工程師，2005，（11）：18-20.

［2］黃澤雄.最新塑料制品設(shè)計的發(fā)展趨勢［J］.國外塑料，2005，（12）：23-25.

［3］李小燕.創(chuàng)新設(shè)計塑料制品（1966年）［J］.國外塑料，2004，（08）：55-56.

［4］王日華.塑件設(shè)計造成的缺陷與對策［J］.模具制造，2001，（03）：19-21.

［5］胡成武.塑料制品設(shè)計與注塑成形工藝對塑料電鍍的影響［J］.包裝工程，1998，（01）：20-22.

Discussion on the Matters Needing Attention in the Structure Design of Plastic Products

ZHOU Yun-qi
（Ningbo Yong Wang Electronic Technology Co.，Ltd.，Ningbo Zhejiang 315171，China）

According to the development status of plastic products，from the aspects of structure parameters，safety index，production process and so on，put forward the problems that need to pay attention to the product structure design.

plastic products；structure design；matters needing attention；method

F27

B

1672-545X（2016）08-0129-02

2016-05-01

周云其（1974-）男，浙江寧波人，本科，工程師，研究方向：結(jié)構(gòu)設(shè)計，塑料件應(yīng)用。