作者：黎恢来
出版社：电子工业出版社
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产品结构设计实例教程：入门、提高、精通、求职(不提供光盘内容)试读：
前言
产品结构设计属于传统的机械行业，与我们的生活息息相关，日常生活中所见及所用的几乎所有产品在生产之前都需要进行结构设计。产品结构设计是综合性很强的职业，需要了解很多不同方面的知识，包括常用的设计软件、材料知识、基本的模具知识、常见的机械加工方法、产品表面处理知识等。
一、本书编写目的（1）给新人提供指导。作者之所以将自己十几年的工作经验总结出来写成这本书，主要是想给新人一本尽可能全面的指导书，让新人有专业的指导，少走弯路。这些经验总结，不是金钱和物质就能衡量的，希望读者能够用心体会，珍惜并好好学习。（2）给产品结构设计同行参考。产品结构设计涉及范围广，结构设计工程师从业人员多，但每人的经验及方法不尽相同，作者将十几年的产品结构设计经验总结于此书中，尤其是书中一些系统规范的设计理念，自顶向下的设计思路，很值得同行结构设计人员借鉴及参考。（3）与同行交流。结构设计技术的发展、行业技术水平的提高，需要全体结构工程师多思考、多创新、多交流，众人拾柴火焰高，大家共同努力，技术水平才会共同提高。
二、本书特色（1）实战讲解。实战是本书最大的特点，作者将十几年的工作经验通过文字一一呈现出来，所学即所用，与实际产品结构设计工作无缝对接。
本书中的所有实例均来源于作者的实际项目，是成功上市的产品，紧扣现实生活。（2）讲解详细、条理清晰、图文并茂、通俗易懂。本书将每一个结构设计过程通过要点描述出来，并附以图片说明，非常容易掌握。“授人以鱼不如授人以渔”，本书不仅告诉读者如何进行产品结构设计，还告诉读者为什么要这样设计，有过程，更有方法与技巧。（3）技巧性强。本书在讲解结构设计的同时，也突出了设计技巧，让读者少走弯路，一步到位地学到真正实用的产品结构设计技术及软件应用技巧。（4）随书光盘附带练习，让读者有实例可练，帮助读者融会贯通，更加高效地学习。（5）本书特意用一章精心讲解近150道面试题，这些面试题收集于各公司实际招聘的面试题目，很有指导价值，为各位产品结构工程师的面试扫清“拦路虎”。
三、本书主要内容说明
本书采用图文并茂的方式详细讲解产品结构设计，全书共18章，分为三部分。
第一部分主要讲解产品结构设计的基础知识，包括第1章产品结构设计简述、第2章新产品开发流程、第3章产品结构设计总原则及钣金类产品结构设计基本原则、第4章塑料件结构设计的基本原则、第5章模具基础知识、第6章常用结构材料及注塑缺陷分析、第7章常用表面处理知识。
第二部分主要讲解一款GPS电子产品全套产品结构设计的整个过程，从哪里开始设计，结构完成后做哪些工作。包括第8章ID图及PCB堆叠分析、第9章结构建模、第10章产品结构布局设计、第11章前壳组件结构设计、第12章底壳组件结构设计、第13章后续结构设计及检查、第14章常用资料输出与可靠性测试。
第三部分主要是产品结构设计提高及求职，包括第15章常用结构、第16章Pro/E产品外观建模实例、第17章产品结构设计练习、第18章结构工程师常见面试题解答及面试技巧。
四、本书适应对象（1）初学者。尤其适合大、中专院校的机械、模具、工业设计等专业的学生。（2）刚入行从事产品结构设计者。（3）产品结构设计经验不足的结构工程师。（4）学员培训班的产品结构设计培训学员。（5）企业的内部培训学员。（6）在职产品结构工程师。
由于本书侧重于产品结构设计，对软件知识讲解较少，读者最好能熟练运用软件，尤其是精通Pro/E者为佳。
五、致谢
本书中部分资料从互联网及供应商提供的资料中收集整理，产品结构设计行业整体水平的提高，需要大家的交流与支持，在此，对他们表示真诚的感谢；同时感谢老同事、资深ID设计工程师曹丽云本为书实例提供ID设计。
六、与作者交流方式
由于作者水平有限，书中不足及错误之处在所难免，敬请读者批评指正，作者愿意与大家进行技术交流，如有宝贵意见请反馈给作者，联系方式如下。
QQ：858524882
Email：mobmd88@163.com黎恢来第一部分 产品结构设计基础知识第1章 产品结构设计简述1.1 产品结构设计的概念及分类1.1.1 产品结构设计的概念
结构设计是什么？结构设计虽然看不见、摸不着，但与我们息息相关，我们日常生活中所见到及所用到的几乎所有的产品在生产之前都是需要进行结构设计的。在设计新产品之前，就必须考虑以下几个问题。（1）这种产品的作用是什么？在什么情况下使用？（2）这种产品是如何发挥作用的？（3）这种产品是用什么材料制作的？（4）这种产品是如何生产出来的？（5）这种产品的价格怎么样？（6）这种产品在使用过程中是否安全？（7）这种产品在使用过程中是否方便实用？
其实，对以上问题进行合理考虑，就是产品结构设计的范畴。以下举几个例子加以说明。（1）很多产品都是由很多小零件组装成的，这些小零件又是如何连接及固定的呢？这就是结构设计要考虑的问题。（2）玩具是小朋友喜欢的东西，如果玩具表面有很锋利的棱边就会造成小朋友手指受伤，这也是在结构设计时所要考虑避免的问题。（3）有些产品有防水要求，有些没有，产品能否防水要看产品的定位及使用场所，防水与不防水，产品内部的结构是有区别的。（4）现在手机是大家必不可少的通信工具，属于日常消费电子类产品，有时不小心摔落是不可避免的，如何防止跌落时损坏，也是在结构设计时要考虑的问题。1.1.2 产品结构设计的分类
产品结构设计属于传统的机械行业，自从有人类出现就开始存在，随着科技的日益发展，传统产品结构设计结合高科技的计算机技术，让设计变得越来越轻松、简便。
产品结构设计根据不同的行业来划分，可分为电子产品结构设计、机械产品结构设计、医疗产品结构设计、玩具产品结构设计和灯具产品结构设计等。
同一行业根据不同的产品又可以分出很多子项来，如同样是电子产品结构设计又包括手机结构设计、GPS导航仪结构设计、笔记本结构设计和电视机结构设计等。
同一产品根据不同的部件又可分为前壳结构设计、后壳结构设计、按键结构设计和电池盖结构设计等。技巧提示：产品结构设计要与建筑行业的结构设计区别开来，建筑行业的结构设计主要是指建筑物（如房子）的框架及布局设计等。1.2 开发部的组织架构
开发部是公司核心的一个部门，又称工程部或者研发部等，一个公司的实力及发展很大程度上取决于开发部的研发能力，产品结构设计属于公司的开发部门，是开发部门中必不可少的一部分，从事结构设计的人员称为结构工程师。
中小型公司的开发部架构如图1-1所示。图1-1 开发部的组织架构技巧提示：有些公司开发部又称研发部、工程部、技术部等。1.3 开发部各职位工作职责
开发部各职位承担不同的工作，各成员同属一个部门，团队合作精神要强，虽然人员各担其责，但必要时要进行相互沟通与协调，互相帮助与支持，共同完成项目的开发工作，各职位的主要工作职责如下所述。1.3.1 开发部经理工作职责
开发部经理需向总经理复命，并承担相应的责任与权利。（1）依据开发要求负责设计的开发及策划。（2）组织设计评审、设计验证和设计确认。（3）制定产品之技术标准及规范。（4）给生产运作提供技术支援。（5）管理本部门人员，并合理安排工作。（6）协调各成员之间的关系，并能有效地激励本部门人员。1.3.2 开发部主管工作职责
开发部主管需向开发部经理复命，并承担相应责任与权利。（1）产品设计方案的审核。（2）产品技术图纸的审核。（3）产品物料的审核。（4）产品设计进度的跟踪。（5）生产样板的审查、签发。（6）工程资料及技术文件的审核。（7）新产品方案的评审、规划、前期资料收集。（8）开发部人员的培训。（9）管理属下人员，并合理安排工作。（10）协调各成员之间的关系，并能有效地激励下属人员。1.3.3 开发部文员的工作职责（1）负责BOM、产品档案、电子资料及其他资料的管理。（2）负责开发部资料文件的收发、打印工作。（3）负责开发部实验物料的领取、保存、工程样板的管理。（4）开发部仪器设备、工具的日常维护、保管。（5）开发部日常考勤及其他文秘工作。1.3.4 电子工程师的工作职责（1）负责设计项目的电子线路的开发设计。（2）负责设计项目的技术资料的绘制。（3）负责设计项目的物料清单及所需物料的技术规格、参数和设计图纸。（4）编写生产标准及功能标准。（5）参与工程样板的制作及评审。（6）参与产品的试产及评审活动。（7）与结构工程师有良好的沟通。1.3.5 结构工程师的工作职责（1）产品方案的构思、策划、设计。（2）负责产品外观图的评审。（3）负责产品外观建模及内部的结构设计。（4）输出结构相关资料。（5）产品物料清单（BOM）的编写。（6）模具制造的跟进、修改和验收等相关工作。（7）解决模具试模后结构问题及提供输出改模资料。（8）项目沟通与跟进。（9）制订与产品生产相关的各类技术文件。（10）生产样板制作，结构类物料规格、图纸制作和审核，打样确认。（11）结构类样品测试、小批量试产跟进并进行评估。（12）对不良现象的原因进行分析，并制定纠正与预防措施。（13）生产技术支持。
以上是产品结构工程师的基本职责，但要注意的是，不是每家公司都要求负责以上所有工作，大公司分工更细。1.3.6 绘图员的工作职责（1）负责设计项目的技术资料和产品图纸的绘制。（2）BOM的编写。（3）产品新物料的跟进及检验确认。（4）模具制造的跟进、修改和验收。（5）工程资料及标准文件的编写。（6）协助工程师有关产品的设计。1.3.7 技术员的工作职责（1）负责工程样板的制作。（2）协助生产部门完成产品各生产工序的流程安排。（3）协助工程师完成产品的测试等各项工作。（4）接受并完成上级安排的其他技术类工作。1.4 产品结构设计工程师任职要求
产品结构工程师是综合性很强的职业，需要了解很多不同方面的知识，包括常用的设计软件、材料知识、基本的模具知识、常见的机械加工方法、产品表面处理知识等。主要任职要求如下所述。（1）软件使用技术。
要通过三维模型实现产品结构设计，工具软件是必不可少的。现在主要用的三维设计软件是Pro/E，二维设计软件是AutoCAD。最好能擅长三维软件复杂外观曲面的构建，而且操作速度也要求快。图1-2所示是三维设计软件Pro/E界面。图1-2 Pro/E界面（2）熟悉机械制图。《机械制图》是机械专业的一门专业基础课，也是进入结构设计的第一门课，被喻为“工程上的语言学”，是每一个结构设计工程师必须掌握的技能。作为结构设计人员如果连图都看不懂，那是无法胜任工作的，更谈不上设计了。《机械制图》内容包括制图的基础知识、投影的基础知识、三视图的构成、公差与配合、尺寸标注的基本要求等。
图1-3所示是投影及三视图的形成。图1-3 投影及三视图的形成（3）具有一定的塑胶模具、五金模具相关知识。
产品是通过模具制造出来的，作为一个合格的结构设计工程师，不一定要亲自设计及制作模具，但对模具基本知识还是要了解的，包括模具的结构、模具的加工等，至少要保证设计的产品能通过模具制造出来。
图1-4所示是塑胶模具外形，图1-5所示是塑胶模具内部大致结构图。图1-4 塑胶模具外形图1-5 塑胶模具内部大致结构图（4）熟悉塑胶和五金基本加工工艺。
塑胶与五金的加工工艺知识涉及产品在生产中出现的问题该如何解决、结构设计上如何避免等。如塑胶件在注塑时表面缩水如何解决、金属件起毛边刮手如何解决等。（5）具有一定的产品表面处理工艺知识。
表面处理知识非常重要，不仅要了解这种工艺的表面效果，还要知道这种工艺在结构设计时有什么要求、要注意什么，如做IML产品，就要了解这种工艺在结构上的基本要求，包括厚度是多少、外观面如何处理等。IML产品的构成如图1-6所示。图1-6 IML产品的构成（6）熟悉各种常用塑胶及金属材料。
熟悉各种常用塑胶及金属材料也是基本要求，做结构设计时要知道外壳用什么材料、耐磨材料又有哪些、常用透明材料是什么、为什么要用不锈钢、不锈钢与铝又有什么区别等。了解材料的特性才能合理地运用材料，这样才能在保证功能的前提下最大程度地节省成本。（7）具有一定的电子技术知识。
现在的产品大部分是电子类产品，或者机械与电子相结合的产品，了解一定的电子基础知识，对结构设计非常有必要。（8）最好是具有机械或者模具专业大专及以上文凭。
做产品结构设计，学历不是决定性的因素，学历高并不代表技术强。大品牌公司招聘时要求学历至少大专，小公司一般不要求，看重的是技能。（9）熟悉产品开发的整个流程，能独立完成产品项目的跟进。
每一个公司开发流程并不一定相同，但大同小异，努力学习公司的项目开发流程，也是给自己积累经验。（10）了解一定的行业规范。
行业规范俗称安规，例如，玩具结构设计就要符合国家对玩具行业制定的安全规范，只有懂得安全规范，才能设计出合理的产品。（11）沟通能力强，具有团队合作精神。1.5 产品结构设计认识的误区1.5.1 误区1——结构设计就是画图
很多人都认为，产品结构设计就是用计算机软件画图，其实，这个观点是错误的。产品结构设计虽然需要用图形来表示，但画图只是设计的一部分，在画图之前就要有清晰的整机结构设计思路，然后通过图形表达出来，如果连基本的结构常识都不知道，画图根本就不知道如何开始。
结构工程师需要了解多方面的知识，而画图只是众多知识之一，如何设计好整个产品结构，尽量降低产品成本，在设计时尽可能预防生产中出现的问题，这才是结构设计真正需要考虑的问题。
纯粹的画图，不用考虑设计，这是绘图员，不是结构设计工程师。1.5.2 误区2——会软件就会结构设计
会软件就会结构设计吗？对很多想入门结构设计的新人来说，他们认为会软件就是会结构设计，作者曾经面试过不少结构工程师，问他们对结构设计的了解，有不少的面试者回答就是结构设计就是画图，自己精通Pro/E与AutoCAD软件，结构设计没问题。作者很诧异，接着问常用的结构设计基本知识，很多人连常用的塑胶材料、基本的模具知识都不懂。就算他们精通设计软件，充其量就是一个绘图员，可想而知，如果公司招这些人，设计出来的产品能合格吗？
为什么这么多人有这种错误的认识呢？
其一，他们不懂真正的结构设计，根本就没有理会结构设计是什么，也没有设计结构的经验，真正做过结构设计的工程师是不会这样认为的。
其二，受软件培训机构的影响。现在软件培训的机构很多，而不少培训机构在招生宣传时，给学员灌输的就是会软件就会结构设计、产品结构设计就是画图，这在很大程度上误导了学员。
软件只是设计的工具，如果不知道如何设计，软件再精通，想从事结构设计方面的工作，还需要从基本的知识开始积累。1.5.3 误区3——结构设计就是抄袭
首先否定结构设计就是抄袭，结构设计重在设计，虽然有些结构需要借鉴，但也只是参考，在实际工作中，设计新产品，往往是在旧产品的基础上改进与创新，改进与创新就是新的设计，也不是抄袭。
刻意的仿制才是抄袭，真正的结构设计是研发与创新，尤其是设计全新的产品，市场上还没有此类产品出现，连参考的产品都没有，这就需要研发人员多思考，多做实验，必要时做结构手板验证。
结构设计技术的发展如果只靠仿制与抄袭，那只会停滞不前甚至落后。行业技术水平的提高，需要全体结构工程师多思考、多创新、多交流，众人拾柴火焰高，经过大家的努力，技术水平才会共同提高。1.5.4 误区4——结构设计很难学
结构设计涉及很多方面，需要从业人员掌握很多知识，这让不少人觉得很迷茫，觉得结构设计很难。
其实，结构设计就是一门技术，只要是技术，就一定能学得会，世上无难事，只怕有心人。对于想从事这一行业的新人来说，从最基本的做起，可以先从事绘图员之类的工作，再在工作中不断学习，多问、多看、多练，积累经验，慢慢就了解结构设计了。
作者刚开始工作那一年，做的工作就是绘图员，通过不断学习与总结，一路走来，虽然经历了不少曲折，但现在积累了丰富的经验。
作者之所以将自己十几年的工作经验总结出来写成这本书，主要的原因是想给新人一本尽可能全面的指导书，让新人有专业的指导，少走弯路。这些经验总结，不是金钱和物质就能衡量的，希望读者能够用心体会，珍惜并好好学习。
本书是新手入门的最佳教材，与现实工作无缝对接，且通俗易懂、图文并茂，有整套的产品结构设计实例讲解，全书分为基础、实例练习、提高三部分，希望新手好好学习并掌握。第2章 新产品开发流程2.1 新产品开发流程介绍
新产品开发是一个公司维持与发展的核心力量，在竞争日益激烈的市场环境中，公司要想生存与发展，只有不断地创新、研发新产品，让新产品占领市场，超越对手。正因为如此，绝大部分公司把研发部门放在头等重要位置，一个新产品的开发并不是一件随意的事，需要很多前期调查及评审。
每一个公司都有自己的市场部门或者业务部门，专门负责市场调查及与客户沟通，新产品开发意愿一部分来自市场部门的市场调查，一部分来自客户的指定项目。对于OEM公司（来料加工的公司）大部分的新项目是来源于客户的派定，而对于ODM公司（自主研发产品自主销售的公司）的新项目则是市场调查后反复论证的结果。
新产品开发流程就是新产品从如何立项、定位、前期评审、产品设计、模具跟进到后续检讨改进等一系列过程的汇总。
新产品开发流程对一个公司来说举足轻重，每一个公司都有自己的新产品开发流程，虽然各环节并一定相同，但有些过程是必不可少的，如前期评审、结构设计、模具跟进、后续检讨改进等。
作为一个结构工程师，必须要非常了解整个产品的开发流程，这样才能顺利开展工作，也能有效掌控整个产品的开发进度。2.2 新产品开发流程图
新产品开发流程图就是将一系列的开发过程通过图表表达出来，如图2-1所示。图2-1 新产品开发流程图2.3 新产品开发流程具体环节2.3.1 市场部签发新产品开发指令单
这一环节属于项目确立阶段，大部分公司设有市场部门或者业务部门，专门负责与客户沟通交流及市场调查，市场部根据客户的要求签发新产品开发指令单，并提供新产品项目的相关物件给研发部门，相关物件包括客户提供参考用的产品样件、客户提供的外观图或者构思草图等。
表2-1是新产品开发指令单模板。表2-1 新产品开发指令单2.3.2 指令单确认与前期评审阶段
研发部门在收到市场部门的开发指令单后就要进行前期评审阶段，前期评审非常重要，可以预防开发过程中出现的很多问题，也决定了新产品能否顺利开发、在规定时间内是否可以完成等。
在这一阶段，相关的文件一般有开发部新产品设计规格书、新产品前期评审表等。
表2-2是开发部新产品设计规格书，表2-3是新产品前期评审表。表2-2 开发部新产品设计规格书表2-3 新产品前期评审表2.3.3 新产品开发计划及进度管制
新产品评审决定执行开发，下一步就是要制订一个开发计划，开发计划与进度管制的目的就是让新产品开发在规定时间内完成。
表2-4是新产品开发计划及进度管制表。表2-4 新产品开发计划及进度管制表2.3.4 产品结构设计阶段
产品结构设计阶段包括外观建模及评审、外观手板制作、产品内部结构设计及评审等内容，是产品结构设计中的重要阶段。
一般来说，在做外观建模之前是产品外观图的制作及确认，产品结构工程师根据设计要求来完成三维图外形的制作，然后根据三维外形图来制作外观手板，外观手板的主要作用就是用来确认产品外观的可行性，如果对外观要求不高的，可以不做外观手板。
产品内部结构设计包括前壳结构设计，底壳结构设计，装饰件结构设计，按键结构设计及其他零件的结构设计等，要求结构工程师按时并细致完成，不容许马虎了事，因为如果结构设计不好或者时间太长，都会影响整个产品的开发进度，甚至造成项目中止、模具报废等严重后果。
产品结构评审也非常关键，因为设计的结构工程师个人能力及思维的局限性，设计出来的产品并不一定能满足要求，这就需要评审集思广益了。有些公司的评审是由上级主管个人评审完成的，这就要求上级主管经验非常丰富并能承担责任。也有不少公司结构评审由开发部主导，其他部门参与一起来评审，其他部门包括品质部、采购部、市场部、生产部、模具制作部等。多部门一起评审，虽然麻烦，但可以避免新产品在后续工作中出现很多问题，是非常值得的。
表2-5是产品结构评审表。表2-5 产品结构评审表2.3.5 结构手板及检讨
结构手板就是在没有开模的前提下，根据产品的结构图纸做出一个或者几个产品出来。手板的主要作用有以下几个方面。1．检验结构的可行性
手板是实物，是可以触摸也可以装配的，可以直观地反映结构设计的合理性，也可以用来检验装配的难易程度，以便提前发现问题及解决问题。2．给客户提前体验产品
手板装配完成后就是实实在在的产品，可以给客户提前体验产品及在开模前提出修改意见，也可以让客户利用手板做前期的宣传推广等工作，使产品尽早让消费者熟悉，从而占领市场。3．用作功能测试
新产品的开发测试环节是必不可少的，尤其是电子类产品，功能测试要反复进行，结构手板就派上用场了，结构手板可以在未开模具之前就用来测试，大大缩短了以后测试的时间，从而使产品提前上市。4．减少直接开模的风险
复杂的产品，结构手板尤其重要，模具制造费用较高，少则几万多则几百万，如果在开模之间发现了结构设计的不合理性，就大大降低了模具制造风险，从而减少损失。
结构手板的制作方法目前主要有激光快速成型（Rapid Prototyping，RP）和数控加工中心（CNC）加工。
激光快速成型是将三维图纸输入到专业的成型机器里，通过塑料一点点堆积而成的一种手板制作方法，优点是方便快速，缺点是表面粗糙度低，难以处理，加工出来的手板强度差，小型零件难以加工等。
数控加工中心是通过数控机床对原料进行铣、车、钻、磨等方法加工，做出与三维图纸一样的产品，优点是表面精度高，表面经处理后与通过模具制作出来的产品表面一致，从而真实地反映了产品特性。缺点是时间长，因为数控机床需要编写程序，加工的工序多，从而延长了制作时间；再有一点就是数控加工中心有些部位很难加工或者加工不到位，需要手工来完成。技巧提示：两种手板加工方法各有优缺点，可根据实际需求选用，尽量选用CNC手板。2.3.6 模具制作及跟进
结构完成后下一步就是模具制作，作为结构工程师，还需要对整个模具制作过程进行跟进，及时与模具制造方沟通，督促模具厂按时按质完成。
模具制作时间根据产品的难易度来决定，简单的产品几天就可以完成，复杂的产品甚至要数月。对于大部分产品来说，模具制作完成时间控制在30天内，对于时间紧迫的产品最好控制在20天内。
由于模具制造费用高，大部分公司中模具制作是要总经理签署的，这就需要相关的文件，表2-6是新开模具签核表。表2-6 新开模具签核表
一个产品需要开多少套模具取决于产品的零件个数及外形尺寸大小，小件的零件只要材料相同就可以放在一套模具内，大件的零件和要求比较高的零件要单独做一套模具。结构工程师与模具制作方沟通后，制订模具排模清单表，排模清单表很重要，以便确定零件在哪一套模具内，每套模又生产多少个零件。
如果产品里有五金零件，就需要开五金模具，冲压件零件开冲压模，压铸件零件就要开压铸模具。
表2-7是塑胶模具排模清单。表2-7 塑胶模具排模清单2.3.7 第一次试模及检讨
第一次试模是模具制作完成后，第一次试生产胶件，是检验模具制作是否满足要求的必经环节，俗称T1。
检讨时要细致，并将检讨内容记录在相应的表格里。检讨的步骤如下所述。（1）首先逐件检查单个零件有没有满足设计的要求。
塑件单个零件主要检查胶件的注塑缺陷，包括胶件表面是否有缩水、表面是否有拉伤、是否有多胶及少胶现象、是否有披锋、胶件是否变形等。
五金单个零件主要检查表面处理是否达到要求、零件是否变形、外观件是否有刮手现象、零件尺寸是否达到设计数据等。（2）其次检查壳体零件装配有没有满足设计的要求。
将所有的壳体零件进行装配，主要检查是否方便装配，包括零件的定位及固定是否可靠等。还要检查装配好之后零件之间有无断差及明显的间隙，如果前壳与底壳断差太大就会影响外观。（3）再次检查壳体与电路板装配有没有满足设计的要求。
将电路板等其他需要装配的物件与壳体装配，主要检查电路板定位及固定是否可靠，有没有干涉现象等。（4）最后检查整机功能是否满足设计的要求。
将整个产品装配好之后，检查整个产品的功能，如果是需要发声的产品就要检查音量是否够大且音质是否够好；如果是带显示屏的产品就要检查屏的视窗是否有遮挡；如果是带电池的产品就要检查电池是否方便取装、是否不易掉电等。
表2-8是模具第一次试模检讨表。表2-8 模具第一次试模检讨表
第一次检讨及修改到第二次检讨时间要看问题的多少与难易，大部分为三天左右。第二次试模及检讨主要是检讨上一次的问题，方法及流程与第一次检讨相同。如果第二次检讨之后还有问题，还需要第三次，甚至第四次，直到产品符合设计要求为止。技巧提示：频繁地改模修模不仅会造成产品整个进度延长，严重的还会造成模具报废，所以，前期结构设计及评审要细致，尽量减少改模次数。一个优秀的结构工程师加细致的评审，再加技术及设备先进的模具厂，是产品开发成功的保证。2.3.8 样板制作及检讨
样板与手板不同，样板是模具完成之后制作的，是客户试产前的样件确认。模具制作完成之后，通过模具注塑出零件，然后组装成整个产品。样板的主要作用是检验产品是否满足客户要求，样板制作可以是几个，也可以是几十个，在样板制作过程中，还可以检讨产品能否试产的可行性。
样板可以用作整机测试，测试的结果给品质部门提供了品质要求的数据参考。样板还给生产部门提供了流水线作业的工序安排。
表2-9是样板制作通知单。表2-9 样板制作通知单
表2-10是样板检测记录表。表2-10 样板检测记录表2.3.9 新产品发布会
试产之前，研发部门要召集各部门相关人员召开新产品内部发布会，给各部门人员讲解产品的构成及功能，以及生产的装配顺序、对品质的要求等。（1）品质部门根据产品发布会的要求制定具体的品质细则，开发部门要给品质部门提供新产品QC标准，如表2-11所示。表2-11 新产品QC标准（2）生产部门根据产品发布会的要求制定具体生产工序安排、夹具的制作等，开发部门要给生产部门提供新产品生产标准及其他资料。
表2-12是新产品生产标准。表2-12 新产品生产标准（3）采购部门在产品发布会之后就要准备试产物料，开发部门要给采购部门提供新产品物料明细（BOM）表，如表2-13所示。表2-13 新产品物料明细BOM表2.3.10 新产品开发的后续工作
新产品开发的后续工作包括生产签样、品质签样、生产跟进、生产技术支持等。
生产签样就是结构工程师签署生产用的对照样板，品质签样就是签署品质检测用的对照样板。对照样板只要一经签署，就具有产品标杆的作用，生产部门生产出来的产品要与签署的对照样板一致。产品结构工程师在签署对照样板时尤其要谨慎并要能承担相应的责任，如果因为生产签署的样板出现差错，就会造成生产出来的产品报废，给公司造成严重的损失。
生产跟进与生产技术支持就是要求结构工程师到生产现场去了解产品生产状况，包括装配过程、品质检测、功能测试等。尤其是在产品试产阶段，出现的问题比较多，产品结构工程师要能对生产中出现的问题提出解决方法，对生产中不良的生产方式及时检讨及纠正。第3章 产品结构设计总原则及钣金类产品结构设计基本原则3.1 产品结构设计总原则
产品结构设计总原则就是在产品结构设计时遵循的基本思路及规则，这些基本规则让产品结构设计更合理，无论是塑胶产品还是五金产品，产品结构设计的总原则包括合理选用材料、选用合理的结构、尽量简化模具结构和成本控制等。3.1.1 合理选用材料
所有产品都是由材料构成的，在设计产品时，首先考虑的就是材料的选用，材料不仅决定了产品的功能，还决定了产品的价格，如何合理地选用材料呢？（1）根据产品应用场所来选择。
不同的应用场所对产品材料需求是不一样的，举几个例子来加以说明。
如果为日常消费类电子产品，产品材料就应选用强度好、表面容易处理、不容易氧化生锈、不容易磨伤、易成型的材料，如塑胶材料选用PC、ABS、PC＋ABS等，金属材料选用不锈钢、铝、锌合金等。
如果应用于食品行业，产品材料就应选用无毒无味、耐低温、耐高温，甚至无添加色的材料，如饮料瓶子选用PET，食品包装袋选用PP、PE等，饮水用的杯子材料选用PP、PC等。（2）根据产品的市场定位来选择。
在设计产品之前，产品的市场定位也会对材料的选用产生影响。产品质量分高档、中档及低档，不同档次的产品对应不同的市场。高档的产品在材料选用上优中选优，中档的产品材料性能尚可，低档产品在材料选用上就尽可能降低成本。
如同样是手机产品，一些限量版的高端手机由于价格高因而在产品材料选用上不惜成本，选用材料时尽可能体现产品的贵族身份，如外壳上采用黄金或者选用碳纤维材料制作。一些中、低端的手机产品，材料选用上就大不一样了，中、低端手机外壳材料大部分选用PC＋ABS，甚至有些低端手机直接选用ABS。（3）根据产品功能来选择。
产品功能不同，材料选用也不一样。有些产品带有运动功能，运动就必定带来磨损，所以，在材料选用上就要考虑耐磨，耐磨材料有很多，如大部分金属材料一般都耐磨，耐磨的塑料材料如PA（尼龙料）、POM（赛钢料），橡胶材料如天然橡胶等。（4）根据公司的要求来选择。
每个公司都有自己的供应商，包括材料供应商。同一种产品，能满足产品设计要求的材料有好几种，价格也不一样，而选用哪一种材料就要结合公司的实际情况来考虑，最终选用的材料并不一定是最便宜的，但与供应商的沟通配合可能是最好的。3.1.2 选用合理的结构
产品结构设计不是越复杂越好，相反，在满足产品功能的前提下，结构越简单越好，越简单的结构在模具制作上就越容易，越简单的结构在生产装配上就越轻松，出现的问题也就越少。
举个例子来加以说明：结构设计中常用的固定方式有螺丝固定、卡扣固定、双面胶固定、热熔固定、超声波焊接固定等，如何选用这些固定方式呢？一般来说，螺丝固定最可靠且可拆性强，应优先选用；卡扣固定方便简单，但固定可靠性不高，可结合螺丝选用；双面胶固定、热熔固定等应用于特定的场所，必要时选用。
产品结构设计时不允许有多余的结构，多余的结构意味着浪费设计时间、增加模具加工难度、浪费材料。在进行产品结构设计时，要做到需要的结构一定要做，可有可无的结构一概不做，做的每一处结构都要有用，包括每一个卡扣、每一条加强筋等。3.1.3 尽量简化模具结构
产品设计完成后需要模具来成型，在进行产品设计时就要保证产品能通过模具制造出来，产品结构设计得再可靠而模具实现不了或者很难实现都是不合格的结构。作为结构工程师，对模具要有一定的了解，要懂得模具的基本结构、产品的成型方法、出模方式等，只有这样才能做到产品设计时尽可能地简化模具结构。
举个例子来说明：模具倒扣是影响模具正常出模的结构，模具上解决倒扣的机构常用滑块（俗称行位）及斜顶，但这样会增加模具复杂程度及模具制造成本。在进行结构设计时，有模具倒扣的地方要尽量处理，让产品能够正常出模。图3-1所示就是扣位形成的模具倒扣，图3-2所示处理倒扣后就可以正常出模了。图3-1 扣位形成的模具倒扣图3-2 倒扣处理后3.1.4 成本控制
成本是产品最核心的一部分，成本的高低在很大程度上决定了公司的利润程度，成本控制从产品设计开始阶段就要开始。产品结构设计时在成本上要做到以下几个方面。（1）选用材料时，在满足功能的前提下，尽量选用价格低的材料。（2）产品外形建模时，在满足外观的前提下，尽量减少零件个数。（3）产品结构设计时，尽量简化结构，以节省模具成本。（4）产品结构设计时，选用合适的固定方式，以节省生产装配成本。（5）在产品表面处理时，根据产品定位及外观要求，采用合适的表面处理方法，以节省加工费用。（6）在供应商选择上，选择技术强、沟通配合好、价格最优的厂商。供应商技术强可避免零件制作出现差错造成反复修改浪费时间，沟通配合好易于交流方便开展工作，这样都可以节省成本。（7）对新产品的开发进度进行有效的管控，尽可能缩短项目时间，节省时间也是节省成本。如果项目时间延长不仅耽误了交货期，还会赔偿违约金，得不偿失。（8）在产品结构设计时，如果公司有库存料件，应尽量选择共用。库存料件是公司先前产品生产时剩余下来的，如果不用就会造成浪费。结构设计优先选用这些料件就会让这些库存料件重新用于生产，也是降低成本的一种方式。3.2 产品结构设计特点
产品结构设计的特点总的概括起来就是三个词：连接、限位、固定。3.2.1 产品结构设计特点之连接
连接是产品结构设计的主要特点，两个不同的零件是如何装配在一起的就是连接方面需要考虑的内容。
举个简单的例子，大部分产品都有前壳与底壳，前壳与底壳如何装在一起才不会脱落？这是结构设计的内容，只有将前壳与底壳连接在一起才不会脱落。
再举个例子，需要翻盖的产品如何才能实现？结构设计时就要考虑设计一个转动轴，转动轴连接两个不同的部分，一个为基座，另一个为翻盖，从而实现翻转的功能，如翻盖手机、笔记本电脑等。
结构设计中，常用的连接方式主要有机械连接方式、黏结方式、焊接方式三种。（1）机械连接方式有卡扣连接、螺丝连接、键销连接等。
①卡扣连接一般用于强度要求不高的产品，卡扣还经常用于螺丝的辅助固定结构。
②螺丝连接一般用于两个零件之间的连接与固定，是连接与固定的首选方式。
③键销连接一般用于轴类及圆盘类零件之间的连接。（2）黏结方式有双面胶连接、胶水粘贴等。
①双面胶连接一般用于小平面的零件之间的连接与固定。
②胶水粘贴则适用各个方面。（3）焊接方式又分为超声波焊接、机械能焊接、电能焊接等。
焊接一般用于不需要拆卸零件之间的连接与固定。3.2.2 产品结构设计特点之限位
除了连接，产品结构设计还需要限位。限位就是防止移动。
举例说明，如果要将一个标签纸贴在壳体上，首先要找到贴标签纸的地方，结构设计时一般会在壳体上切一个标签纸位置，标签纸位置限制标签纸贴的地方，这就是限位。
再如，前壳与后壳光靠连接结构，如果没有限位结构，就会造成装配错位，所以，在前壳与后壳的左右上下方向都要有可靠的限位结构。
常用的限位结构有止口、反止口等。3.2.3 产品结构设计特点之固定
产品结构设计最后的特点就是固定，有了连接与限位结构，为防止松脱，还需要固定结构。固定与连接是息息相关的，大部分结构既有连接功能，又有固定功能，如螺丝连接、黏结连接等。
对于带有运动状态的产品，也需要将运动部分与非运动部分的连接部分限位并固定好，如笔记本电脑上的转轴等。3.3 钣金类产品设计的基本原则
在进行产品结构设计时，经常用到五金类零件，常用的金属材料有不锈钢、铜、铝、锌合金、镁合金、钢、铁等。
五金制品根据加工方式不同常分为冷加工及热加工类，不同种类的五金成型方法也不一样，冷加工类如钣金类材料，主要是通过模具冷冲压、折弯、拉深等工艺成型。热加工类如铸造类零件，主要通过将五金原材料熔化成液态用模具铸造而成。
一般认为，凡是厚度均匀的片材类金属材料统称钣金。常用的钣金材料有不锈钢、镀锌钢板、马口铁、铜、铝、铁等。
钣金类产品加工方式常有冲裁、折弯、拉伸、成型等，钣金类产品结构设计的基本原则如下所述。（1）产品厚度均匀的原则。
钣金就是厚度均匀的材料，在结构设计时应该要注意，尤其是在折弯比较多的地方，很容易造成厚度不均匀。很多三维设计软件中有钣金件设计模块，如Pro/E软件就有专门设计钣金的模块，采用这些模块进行专业性设计就不会出现设计的产品厚度不均匀的情况。（2）易于展平的原则。图3-3 钣金件展平后会相互干涉图
钣金件产品是由片材加工而成的，在没有加工之前，原材料是平整的，所以，在设计钣金件时，所有折弯及斜面都要能展开在同一个平面上，相互之间不能有干涉。例如，图3-3所示的钣金件设计不合格，原因就是展开后相互干涉。（3）适当地选用钣金件厚度原则。
钣金件厚度从0.03～4.00mm各种规格都有，但厚度越大越难加工，就越需要大的加工设备，不良率也随之增加。
厚度应根据产品实际的功能来选择，在满足强度及功能的前提下，越薄越好，对于大部分产品，钣金件厚度应控制在1.00mm以下。（4）符合加工工艺原则。
钣金件产品要符合加工工艺，要易于制造，不符合加工工艺的产品是制造不出来的，就是不合格的设计。3.4 钣金类产品设计的工艺要求
钣金件产品的工艺性就是产品在各种加工过程中如冲切、折弯等的难易程度，其工艺要求就是设计钣金类产品时应符合这些工艺性。
钣金件的基本加工方式有冲切、折弯、拉伸、成型等，下面以简单图例来说明针对这些工艺在产品结构设计上应注意的地方。3.4.1 冲切
冲切分为普通冲切和精密冲切，由于加工方法的不同，冲切件的加工工艺性也有所不同，精密冲切需要精密的冲切模具及高精度的冲切设备，成本要高于普通冲切，一般应用于比较精密的产品。目前，应用最多的就是普通冲切。
下面介绍的是普通冲切的结构工艺性。（1）冲切件的外形尽量简单，避免细长的悬臂及狭槽。
冲切件的凸出或凹入部分的深度和宽度，一般情况下，应不小于1.5t（t为料厚），同时应该避免窄长的切口与过窄的切槽，以便增大模具相应部位的刃口强度，如图3-4所示。图3-4 避免窄长的悬臂和凹槽（2）冲切件外形尽量使排样时废料最少，从而减少原料的浪费。
将图3-5所示的设计改进成图3-6所示的设计，就会以相同的原料增加产品数量，从而减少浪费，降低成本。图3-5 原先设计图3-6 改进后设计（3）冲切件的外形及内孔应避免尖角。
尖角会影响模具的寿命，在产品设计时要注意在角落连接处倒圆角过渡，圆角半径R≥0.5t（t为料厚），如图3-7所示。图3-7 倒圆角设计（4）冲切件的孔及方孔。
冲切件的孔优先选用圆孔，冲孔时，受到冲头强度的限制，冲孔的直径不能太小，不然容易损坏冲头。冲孔最小尺寸与孔的形状、材料机械性能和材料厚度有关，表3-1是常用材料最小的冲孔尺寸，t为钣金材料厚度。表3-1 常用材料最小的冲孔尺寸技巧提示：冲孔最小尺寸设计时一般不小于0.40mm，小于0.40mm的孔一般采用其他方式加工，如腐蚀、激光打孔等。（5）冲切的孔间距与孔边距。
钣金件结构设计时孔与孔之间、孔与边距之间应有足够的料件，以免冲压时破裂。如图3-8所示是最小孔间距及最小孔边距示意图，t为钣金材料厚度。图3-8 最小孔间距及最小孔边距示意图（6）折弯件及拉深件冲孔时，其孔壁与直壁之间应保持一定的距离。
在拉伸产品上冲孔时，为保证孔的形状及位置精度，也为了保证模具的强度，其孔壁与直壁之间应保持一定的距离，如图3-9所示。图3-9 拉伸产品上冲孔（7）钣金件在设计时尽量避免缺口尖角的设计。
缺口尖角会造成模具冲头尖利，容易损坏冲头，在产品的缺口尖角处也容易产生裂缝。图3-10（a）所示产品有尖角，图3-10（b）所示是倒了圆角后的尖角，t为钣金材料厚度。图3-10 缺口尖角的处理3.4.2 折弯
钣金件的折弯，是指在钣金件上做直边、斜边、弯曲等形状，如将钣金件弯成L形、U形、V形等。折弯加工可采用模具折弯及专业的折弯机折弯，模具折弯一般用于外形复杂、尺寸较小、产量多的钣金产品，折弯机折弯一般用于产品外形尺寸较大、小批量生产的钣金产品。
设计折弯的钣金产品时要注意其独特的工艺性。（1）钣金折弯件最小的弯曲半径。
材料弯曲时，在圆角区上，外层受到拉伸，内层则受到压缩。当材料厚度一定时，内层圆角越小，材料的拉伸和压缩就越严重；当外层圆角的拉伸应力超过材料的极限强度时，就会产生裂缝和折断；如果弯曲圆角过大，则会受到材料回弹的影响，产品的精度及形状得不到保证。设计折弯件最小的弯曲半径可参考表3-2。表3-2 常用材料最小的弯曲半径（2）弯曲件的直边高度。图3-11 最小直边高度设计
弯曲件的直边高度不能太小，否则很难达到产品的精度要求。一般情况下，最小直边高度按图3-11所示要求来设计。
如果弯曲件直边高度因为产品结构需要而小于最小直边高度设计时，可以在弯曲变形区内加工浅槽后再进行折弯，如图3-12所示。这种方式的缺点就是降低了产品强度，如果钣金材料太薄也不适用。图3-12 低于最小直边高度的处理（3）折弯件的最小孔边距。
折弯件上的孔加工方式有两种，一种是先折弯后冲孔；另一种是先冲孔后折弯。先折弯后冲孔边距的设计参照冲切件的要求；先冲孔后折弯应让孔处于折弯的变形区外，不然会造成孔的变形及开孔处易裂，其基本设计要求如图3-13所示。图3-13 折弯件的最小孔边距（4）在靠近折弯圆角边的邻近边折弯时，折弯边应与圆角保持一定的距离，如图3-14所示，距离L≥0.5t，其中t是钣金厚度。图3-14 圆角边折弯距离（5）弯曲件的工艺缺口设计。
如果一条边只有一部分折弯，为了防止裂开及畸形，应设计有工艺切口，工艺切口宽度不小于1.5t，工艺缺口深度不小于2.0t＋R，其中t是钣金厚度，如图3-15所示。图3-15 工艺缺口设计（6）折弯件打死边的设计。
折弯件打死边是指折弯的面与底面平行，俗称打死边。打死边的前道工序是将折弯边折弯成一定的角度，然后打死贴合。
打死边的死边长度与材料的厚度有关，一般死边最小长度L≥3.5t＋R，其中t为钣金材料厚度，R为打死边前道工序的最小内折弯半径，如图3-16所示。图3-16 打死边的长度设计（7）弯曲件的工艺孔设计。
在设计U形弯曲件时，两弯曲边最好一样长，以免弯曲时产品偏移而产生废品，如果因为结构设计不允许两边一样长，为保证产品在模具中准确定位，应预先在设计时添加工艺定位孔，特别是多次弯曲成型的零件，必须设计工艺孔为定位基准，以减少累计误差，保证产品质量，如图3-17所示。图3-17 弯曲件的工艺孔设计3.4.3 拉伸
钣金件的拉伸是指将钣金件拉伸成四周有侧壁的圆形或者方形、异形等形状的工艺，如铝制的洗脸盆、不锈钢杯等。
在设计拉伸件时注意拉伸件形状应尽量简单，外形上尽量对称，拉伸深度不宜太大。（1）拉伸件圆角半径大小要求如表3-3所示。表3-3 拉伸件圆角半径大小（2）圆形无凸缘拉伸件一次成型时，其高度与直径的尺寸关系要求。
圆形无凸缘拉伸件一次成型时，高度H和直径d之比应小于或等于0.4，即H/d≤0.4，如图3-18所示。图3-18 圆形无凸缘拉伸件一次成型时高度与直径的尺寸关系3.5 压铸类产品结构设计的工艺要求
压力铸造是将熔融状态或半熔融状态合金浇入压铸机的压室，在高压的作用下，以极高的速度充填在压铸模的型腔内，并在高压力下使熔融合金冷却凝固成型的高效益、高效率的精密铸造方法，简称压铸。
高压力和高速度是压铸时熔融合金充填成型过程的两大特点，也是压铸与其他铸造方法最根本的区别所在。
常见的压铸类材料有铝合金、锌合金、镁合金、铜合金等。其中铝合金应用非常广泛，铝合金根据所含的成分不同又分为铝硅合金、铝镁合金、铝铜合金、铝锌合金等。
压铸产品与塑料产品在结构设计上有很多相似之处，但又有其不同的要求，主要表现在以下几个方面。（1）压铸件的厚度。
压铸产品的厚度主要是指料厚，料厚太薄会造成压铸困难，一般情况下，压铸产品的料厚不小于0.80mm，具体厚度根据实际情况来设计。
压铸产品不会因为局部料厚产生缩水的现象，相反，在一些尖钢薄钢处要加料填充，避免模具强度低而损坏。
压铸产品的外观面局部最小料厚不小于0.70mm，非外观面局部最小料厚建议不小于0.40mm，太薄会导致填充不良、无法成型，薄的区域面积也不能太大，否则也无法成型。（2）压铸件的拔模角。
压铸件与塑胶件一样，内外表面都需要拔模角，压铸件外表面的拔模角一般为1°～3°，内表面拔模角比外表面拔模角稍大一点，以方便制品出模。（3）压铸件的后续加工。
压铸出来的产品有时达不到设计的要求，就需要后续加工。
螺丝柱中的螺纹是后续加工的，在设计产品时只需留出底孔就可以了。
压铸件上有深孔时，压铸件只需做出孔位置（浅孔），再通过后续机械钻孔加工完成。
压铸件有些表面要求较高的精度，也需要后续加工，在设计时可在需要后续加工的地方留出加工余量，加工余量一般是0.50mm左右。（4）压铸件产品不能变形，连接方式一般是通过螺丝连接，如果做扣位连接，连接的另一件产品必须是能变形的，如塑胶产品等。（5）压铸件产品形状不要太复杂，太复杂模具难成型且模具易损坏。在设计压铸件产品时，尽量避免模具倒扣。（6）压铸件产品加强筋不要太多，但对于薄壁类零件，应适当设计加强筋，以增加产品的抗弯能力，防止产品变形。第4章 塑料件结构设计的基本原则4.1 塑料件结构设计原则
塑料件产品大部分是通过塑胶模具注塑成型的，在做塑料件结构设计时，应遵循第3章所讲述的产品结构设计的总原则。
除此之外，塑料还有一些基本的设计要求，如料厚、加强筋、圆角等。4.2 塑料件料厚
塑料件料厚是塑料件最基本的设计要求，与塑料件的外形尺寸息息相关，一般来说，外形尺寸大的产品料厚要大。塑料件料厚决定了产品的强度、重量、装配等。（1）塑料件料厚可根据材料的不同及产品外形尺寸的大小来选择，其范围一般为0.6～6.0mm，常用的厚度一般在1.5～3.0mm之间。
表4-1是常用塑料件料厚推荐值，小型产品是指最大外形尺寸L＜80.0mm，中型产品是指最大外形尺寸为80.0mm＜L＜200.0mm，大型产品是指最大外形尺寸L＞200.0mm。表4-1 常用塑料件料厚推荐值（2）塑料件料厚尽量均匀，否则会产生塑料件充填不均匀引起变形、局部产生凹陷等缺陷。
如果塑料件因结构需要料厚不均匀时，应逐渐过渡，以免厚度变化太大产生应力集中或者产生局部凹陷影响产品的外观及结构强度。
图4-1所示是产品从薄到厚的变化，图4-2所示是从厚到薄的变化，料厚都要逐渐过渡。图4-1 料厚从薄到厚图4-2 料厚从厚到薄技巧提示：料厚变化不能过大，从薄到厚不要超过2.0倍，从厚到薄不要少于原胶位的0.50倍。4.3 塑料件的脱模斜度
脱模斜度是指塑料件在出模方向应具有一定的倾斜角度，是满足模具正常出模的必定条件，在设计塑胶件产品时，无论外观还是里面的结构都要有脱模斜度。
脱模斜度与产品外观、材料、产品外形尺寸、产品功能相关，脱模斜度的设计要点主要有以下几个方面。（1）产品外观要求高的产品，脱模斜度要小。（2）产品精度要求高的产品，脱模斜度要小。（3）产品外形尺寸大的产品，脱模斜度要小。（4）塑料材料含有润滑剂的，脱模斜度要小。（5）产品外表面光亮，脱模斜度适当做小。（6）产品外形粗糙，脱模斜度要加大。（7）产品外形复杂，脱模斜度要加大。（8）注塑流动性差或者增强的塑料，脱模斜度要加大。（9）产品料厚大，脱模斜度要适当加大。（10）收缩率大的塑料应选用较大脱模斜度。（11）透明件塑料脱模斜度要适当加大。
脱模斜度与塑胶材料的关系如表4-2所示。表4-2 常用塑料的脱模斜度技巧提示：塑胶产品应防止在出模时外观面拉伤，无论选用什么材料，建议外观面的脱模斜度不要少于3°。
脱模斜度方向的确定方法如下。（1）产品外观外形以大端为基准，斜度采用减胶拔模方式向小端取得，如图4-3所示。图4-3 外形脱模斜度方向的确定（2）内孔以小端直径为基准，斜度采用减胶拔模方式向扩大方向取得，如图4-4所示。图4-4 内孔脱模斜度方向的确定（3）筋位以大端为基准，斜度采用减胶拔模方式向小端取得，如图4-5所示。图4-5 筋位脱模斜度方向的确定（4）特殊情况下为保证均匀料厚和模具顺利出模，一侧减胶拔模，另一侧需加胶拔模，如图4-6所示。图4-6 特殊情况下脱模方向的确定技巧提示：塑胶产品在进行结构设计时，严格来说所有拔模斜度都要做出，但在实际工作中，凡是重要配合面的拔模斜度一定要做出，非重要面（如筋位）的拔模斜度一般无须做出，模具设计人员会根据公司内定标准做出拔模角度。4.4 塑料件的圆角设计
在进行塑料件产品结构设计时，为了提高产品强度和避免胶件注塑时应力集中、便于脱模，产品各面相交之间应设计过渡圆角，如图4-7所示。图4-7 过渡圆角（1）产品结构设计无特殊要求时，过渡圆角由相邻的料厚决定，内侧圆角半径（R）一般取值范围是料厚（t）的0.50～1.50倍，但最小圆角半径不得小于0.30mm，如图4-8所示。图4-8 过渡圆角的设计（2）产品内外表面的拐角处设计圆角时，应保持料厚均匀，如图4-9所示，R＝R＋t。ab图4-9 内外圆角与料厚的关系（3）在进行塑胶件产品结构设计时，尤其要注意模具的分型面不要有圆角，除非产品有特别要求。如果分型面有圆角，则会增加模具制作难度，在产品的外表面也会留下夹线痕迹，影响外观，如图4-10所示。图4-10 模具分型面上不要有圆角（4）产品的外观面和内表面能接触到的地方不允许有尖角利边，必要时作倒圆角处理，最小圆角半径不要小于0.30mm，以防刮伤手指，尤其是做玩具类产品结构设计时要特别注意，如图4-11所示。图4-11 外观面倒圆角防刮手4.5 塑料件的加强筋设计
有时在不改变料厚的前提下，为了提高塑料件的强度和刚度，就需要合理设计加强筋，加强筋在塑料产品中的作用是提高塑胶件产品强度和刚度，防止塑件变形，同时也有利于注塑时原料的流动。
加强筋的应用有如图4-12所示的长条形网格加强筋，也有如图4-13所示的圆形网格加强筋。图4-12 长条形网格加强筋图4-13 圆形网格加强筋图4-14 加强筋厚度设计（1）加强筋的设计要求如图4-14所示。
尺寸说明：
尺寸A是加强筋的大端厚度，取值范围在0.4t～0.60t，一般取值是料厚的50％。
尺寸B是加强筋的高度，一般要求不大于3t。
尺寸C是两个加强筋的距离，一般要求不小于4t。
尺寸D是加强筋离零件表面的距离，一般要求不小于1.00mm。（2）螺丝柱的加强筋。
如果螺丝柱过高或者需要承受一定的力度时，就需要设计加强筋以增强其强度，如图4-15所示是远离侧壁螺丝柱的加强筋，图4-16所示是靠近侧壁螺丝柱的加强筋。图4-15 远离侧壁螺丝柱的加强筋图4-16 靠近侧壁螺丝柱的加强筋
螺丝柱的加强筋设计如图4-17所示。图4-17 螺丝柱的加强筋设计说明
尺寸说明：
尺寸A是加强筋上端的平面宽度，应不小于0.50mm。
尺寸B是加强筋底端的宽度，取值范围是螺丝柱高度的0.20～0.50倍。
尺寸C是加强筋离螺丝柱顶端平面的距离，应不小于1.00mm。（3）如果在支撑面做加强筋，加强筋应低于支撑面，以保证支撑面平齐，如图4-18所示。图4-18 加强筋低于支撑面4.6 塑料件的支撑面设计
支撑面是承受产品重量的底面，对于稍大尺寸的产品而言，如果用整个面做支撑面，则不利于底部的平整，所以需要设计一些凸边或者凸台、凸点来支撑。支撑面的高度应根据产品的外形尺寸来定，一定取值范围是0.30～2.00mm，如图4-19所示。图4-19 支撑面设计4.7 塑料件孔的设计
孔是产品结构设计中经常碰到的，常见的孔有两类，一类是圆形孔，另一类是非圆形孔。设计孔的位置时，应在不影响塑料件强度的前提下尽量减少模具加工的难度。（1）常见孔的设计要求如图4-20所示。图4-20 常见孔的设计
尺寸说明：
尺寸A是孔之间的距离，孔径若小于3.00mm，建议A数值不小于D；孔径若超过3.00mm，则A数值可取孔径的0.70倍。
尺寸B是孔与边的距离，建议B数值不小于D。（2）孔径与孔深的关系如图4-21所示。图4-21 孔径与孔深的关系
尺寸说明：
尺寸A是盲孔的深度，建议A数值不大于5D。
尺寸B是通孔的深度，建议B数值不大于10D。技巧提示：这里讲的孔不包括螺丝柱的内孔。（3）如图4-22所示，螺丝头孔优先选用图4-22（a）所示的形式，如果结构需要选用图4-22（b）所示的形式时，锥形面应低于端面且不少于0.50mm，以免孔表面裂开。图4-22 螺丝头孔的设计4.8 塑料件上文字、图案设计
塑料产品上的文字及图案分为凸出表面和凹下表面两种，其加工方式一般也有两种，小型文字及图案由模具蚀刻获得，稍大的文字及图案由模具加工直接得到。塑料产品上的文字如图4-23、图4-24所示。图4-23 凸出文字图4-24 凹形文字（1）塑料产品上的文字及图案最好采用凸出表面的方式，这样在模具上就是凹下表面的，模具加工简单很多。如果因为结构需要表面不允许有凸起时，可采用将有文字或者图案的区域凹下表面一定的深度，然后在凹槽内凸出文字或者图案，这样既满足了结构的要求，又便于模具制作。如图4-25所示，凸出文字表面最好比凹槽表面低0.10mm左右。图4-25 凹槽中的凸出文字（2）塑料产品上的文字及图案，凸出表面高度一般为0.15～0.30mm，凹形文字及图案深度为0.15～0.25mm，其他尺寸如图4-26所示。图4-26 文字尺寸说明
尺寸说明：
尺寸A是文字的笔划宽度，建议不小于0.25mm。
尺寸B是两字符的间距，建议不小于0.40mm。
尺寸C、D是字符离边缘的距离，建议不小于0.60mm。4.9 塑料件上的螺纹设计
螺纹用于连接零件，在塑胶产品上也经常用到。塑胶产品上的螺纹与五金产品有些不同，塑胶产品上的螺纹通过模具注塑成型，精度相对不高，细的螺纹很难成型；而五金产品上的螺纹是通过机械加工而成的，精度高，能加工很细的螺纹。图4-27是内外螺纹区分图。图4-27 内外螺纹区分图（1）塑料产品上的螺纹直径不能太小，外螺纹直径不小于3.00mm，内螺纹直径不小于2.00mm，螺纹的螺距不小于0.50mm，如图4-28所示。图4-28 螺纹直径设计要求（2）为保证内外螺纹良好旋合，塑胶螺纹的配合长度不宜过长，建议其配合长度L不大于2倍螺纹直径，如图4-29所示。图4-29 螺纹的配合长度（3）塑胶螺纹的第一圈容易崩裂或脱扣，且为了便于脱模，需要在螺纹的首尾端设计一段无螺纹的圆柱面，圆柱面高度不小于0.50mm，如图4-30所示。图4-30 螺纹首尾端设计4.10 塑料件上的嵌件设计
塑料件上的嵌件是指在模具注塑时将其他材料的零件植入塑料产品中，与塑胶产品结合在一起。嵌件使用最多的就是金属类零件，小型嵌件如螺丝、螺母；稍大嵌件如手机产品中为了减小厚度在电池仓下的底面采用的不锈钢片等。
嵌件的主要作用是提高塑料件的机械强度及耐磨性能等。
设计金属嵌件的基本要求有以下几个方面。（1）嵌件对尺寸精度要求高，如螺母类零件，螺母的外形尺寸与螺纹直径差异稍大就会导致其在模具中很难定位。（2）嵌件的强度要足够高，由于模具注塑压力大，强度不够的零件容易被损坏。（3）嵌件与塑胶料要有紧密的结合，且不能松脱、摇动。圆柱形嵌件需要在外观上进行滚网格花纹处理，以增强附着力。（4）如果嵌件材料为片材类如不锈钢片，为防止脱落，四周侧壁上应多设计一些挂台及切口嵌入塑料内。（5）嵌件的外形最好设计成圆柱形，以便在模具中放置与定位。（6）嵌件的外形尺寸不易过大，厚度不易过薄，防止在注塑时变形。（7）金属嵌件外包塑料的厚度设计如表4-3所示。表4-3 金属嵌件外包塑料的厚度4.11 塑料件的自攻牙螺丝
自攻牙螺丝是一种粗牙螺丝，通过自身的螺纹实现“攻”、“钻”、“挤”、“压”，从而让两个零件进行紧固连接，其广泛应用于塑料、较软的金属、木制品等之间的连接。4.11.1 自攻牙螺丝的分类（1）按头型分为圆头、沉头、圆头加垫圈、六角头、圆柱头、半圆头、半沉头等，如图4-31所示。图4-31 自攻牙螺丝头型（2）按槽型分为十字形、内六角形、一字形、梅花形、菊花形、三角形、四方形等，如图4-32所示。图4-32 自攻牙螺丝槽型（3）按牙尾型分为平尾、尖尾、平尾开口、尖尾开口等，如图4-33所示。图4-33 自攻牙螺丝牙尾型（4）自攻牙螺丝的命名举例说明。
①PB2.60mm×4.00mm是代表圆头平尾2.60mm的自攻牙螺丝，长度为4.00mm。
②PWB2.60mm×5.00mm是代表圆头加垫圈平尾2.60mm的自攻牙螺丝，长度为5.00mm。
③PA2.60mm×6.00mm是代表圆头尖尾2.60mm的自攻牙螺丝，长度为6.00mm。
④KB2.60mm×5.50mm是代表沉头平尾2.60mm的自攻牙螺丝，长度为5.50mm。
⑤PAT2.60mm×7.00mm是代表圆头尖尾开口2.60mm的自攻牙螺丝，长度为7.00mm。4.11.2 自攻牙螺丝的长度计算
各种自攻牙螺丝长度计算如图4-34所示。图4-34 自攻牙螺丝长度计算4.11.3 自攻牙螺丝与机牙螺丝的区别1．外形比较（1）相对来说，自攻牙螺丝比机牙螺丝牙距要大，牙型要粗。（2）机牙螺丝牙尾型是没有尖尾的，也没有开口的。2．有无螺母（1）自攻螺丝由于有自攻特性，无须螺母，只要有孔就行。（2）机牙螺丝需要螺母或者与螺丝牙型配套的螺纹孔。3．应用范围（1）自攻牙螺丝与机牙螺丝常用于塑料、薄的或者软的金属件、木制品等。（2）机牙螺丝常用于金属件的连接，如果用于其他材料，需预埋螺母。4．拆卸次数（1）自攻牙不宜经常拆卸，否则会因滑牙而失效。（2）机牙螺丝能经常拆卸。4.11.4 自攻牙螺丝、螺丝柱的设计
自攻牙常用于塑料，图4-35所示就是塑料件自攻牙螺丝柱尺寸。图4-35 螺丝柱设计
自攻牙螺丝柱配合尺寸如表4-4所示。表4-4 自攻牙螺丝柱配合尺寸
尺寸说明：
尺寸A是自攻牙螺丝柱内径。
尺寸B是自攻牙螺丝柱外径。
尺寸C是两个螺丝柱限位间隙。
尺寸D是限位高度。
尺寸E是螺丝头支撑胶位厚度。
尺寸F是两个壳体螺丝柱Z向间隙。
尺寸G是穿过螺丝的孔直径。
尺寸H是锁螺丝壳体螺丝柱的壁厚。
尺寸I是螺丝头的过孔直径，比螺丝头直径要大0.20mm。
自攻牙螺丝柱深度不小于2.50mm，螺丝越大，深度相应增加。
自攻螺丝常用长度有2.50mm、3.00mm、3.50mm、4.00mm、4.50mm等。技巧提示：以上数据是根据ABS塑胶材料来定的，如果是较硬的塑料，自攻牙螺丝柱内径可适当做大，如果是较软的塑料，自攻牙螺丝柱内径可适当做小。4.11.5 自攻牙螺丝材料及常用表面处理
自攻牙螺丝常用的材料有铁、低碳钢、中碳钢、不锈钢、黄铜等。
常用表面处理有镀镍（银白色）、镀锌（蓝锌或白锌等）、镀铜（红铜或黄铜等）、镀铬（银白色或黑色）、氧化、煲黑等。技巧提示：不锈钢螺丝表面可不用处理，主要用于高端产品。4.12 塑料件的尺寸精度
塑料产品的精度不高，影响塑料产品精度的原因有多方面，如塑胶材料的种类、塑料产品形状及尺寸、模具设计及加工水平、注塑参数等。
国家对塑料件的精度颁布了公差标准，划分了精度等级，如表4-5所示。表4-5 塑胶产品公差数值表技巧提示：公差标准通常作为参考，在实际工作中，一般采用实际装配的方式来检验塑胶产品的合理性。举个简单的例子，如果生产出来的塑胶产品符合国家公差标准，但实物装配起来还是有比较明显的间隙，这就需要根据间隙的大小来修改模具。在塑胶产品上标注公差时，重要的尺寸公差直接标注在尺寸上，非重要的尺寸公差列表说明即可。对于精度要求高的产品，重要尺寸选用表4-5中的第一级公差，非重要尺寸选用第二级公差。
塑料制品精度等级的选用如表4-6所示。表4-6 塑料制品精度等级的选用第5章 模具基础知识5.1 模具概述
模具按字面理解就是制造模型的工具，是按特定形状去成型具有一定形状和尺寸的制品的工具。
在日常生活及社会各领域中，到处可见模具产品的踪影，生活中的绝大部分产品都需要模具来制作。
模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。5.2 模具的分类
模具种类很多，常见分类如表5-1所示。表5-1 模具的分类5.3 塑胶注射模介绍
在产品设计中，接触最多的就是塑胶模具，塑胶模具中又以热塑性注射模最多，在这一章节中所讲的模具基础知识，是以热塑性注射模为基础展开的。1．塑胶注射模的概念
通过人力或传送装置将塑料输送到注塑机的料筒内，塑料受热呈熔融状态，然后，在螺杆或活塞的推动下，经喷嘴和模具的进料系统进入型腔，经充分冷却后，物料在型腔内硬化定型，这个成型过程所需的成型工具称为注射模。2．塑胶注射模的特点（1）可以大量生产塑料产品。（2）塑胶产品价格比五金产品便宜。（3）生产速度快﹑价值高。（4）设计灵活，可变性高。（5）零组件替换容易。（6）保养简单。3．塑胶注射模的应用
塑胶注射模产品随处可见，日常用品如水桶、洗脸盆、桌椅、衣架；大多数电子产品的外壳及部分内部零部件，如手机、笔记本电脑、电话机、电视机、计算机、电风扇、录像机；文具用品中的圆珠笔、铅笔盒、订书机、笔筒；交通工具中的汽车仪表板、导流板、保险杆、挡泥板、灯罩；医疗器具、航空器零组件、各式各样产品的附件等。5.4 塑胶注塑机介绍
注塑机又称“射出成型机”，是把固态的塑料熔融，以高压射入模具型腔，然后固化并可以自动开模取出成型产品的一种机械设备。5.4.1 注塑机分类
依据注塑的方法将注塑机可分为以下几类。（1）柱塞式。从料斗落下的塑料同时计量，在计量最后时，活塞往前推进，材料通过加热缸内面与分流梭（俗称鱼雷）构成的较小通路，在此充分加热成为熔融塑料，再从喷嘴注塑到模穴中。柱塞式注塑机如图5-1所示。图5-1 柱塞式注塑机（2）柱塞预塑式。（3）螺杆预塑式。（4）螺杆往复式。料斗内的塑料由于自重落于加热缸内，由注塑机上机筒内的螺杆旋转搅拌，把进入机筒的原料挤压、翻转、剪切，再加上机筒外围供热的配合，使机筒中的原料熔融塑化均匀，同时，被转动的螺杆推向机筒前端，然后，螺杆用较快的速度前移，像柱塞一样把塑化好的原料注射到成型模具型腔内，冷却成型。螺杆往复式注塑机如图5-2所示。图5-2 螺杆往复式注塑机技巧提示：由于螺杆往复式注塑机塑料能均匀的混合、成品内应力较小，在国内应用较多。5.4.2 模具在注塑机上的安装
模具应牢固地安装在注塑机上，安装示意图如图5-3～图5-5所示。图5-3 模具安装示意一图5-4 模具安装示意二图5-5 模具安装示意三5.5 注塑过程
注塑机注塑过程为合模——注射——保压——冷却——开模、顶出产品。（1）合模。合模就是模具的前后模闭合，如图5-6所示。图5-6 合模（2）注射。熔化的塑胶材料往模具内注入，如图5-7所示。图5-7 注射（3）保压。保压的作用就是确保塑料能完全填充满模具，如图5-8所示。图5-8 保压（4）冷却。通过模具冷却系统将模具冷却，让塑料固化，同时注塑机螺杆回旋，如图5-9所示。图5-9 冷却（5）开模、顶出产品。打开模具，将产品顶出，如图5-10所示。图5-10 开模、顶出产品5.6 注塑模结构
注塑模结构就是指模具各部件的构成。5.6.1 注塑模分类
注塑模根据构造不同一般分为以下几类。（1）二板模，又称大水口模，英文“Two Plate”。（2）三板模，又称细水口模，英文“Three Plate”。（3）二板半模，前面有滑块时。（4）热流道模具，它可以用在大水口、细水口当中，但有独特的浇注系统。
无论是二板模，还是三板模，还是热流道模具，塑胶模具一般都由以下几个部分组成。（1）塑胶模具标准模架。直接从标准模架制造厂商那里订购，它构成了塑胶模具最基本的框架部分。（2）塑胶模具的核心部分——模仁部分。它是模具里面最重要的组成部分。塑胶产品的成型部分就在模仁里面，加工的大部分时间也花费在模仁上。（3）塑胶模具常用辅助零件。如定位环、注口衬套、顶针、抓料销、支撑柱、顶出板、导柱、导套、垃圾钉等。（4）塑胶模具的辅助系统。一般的塑胶模具有以下四个系统：浇注系统、顶出系统、冷却系统、排气系统。有时，因为所运用的塑胶材料需加热的温度很高，所以，有的模具还会存在一个加热系统。（5）塑胶模具的辅助设置，如吊环孔等。（6）当塑胶产品有倒扣时，模具还会有一个或多个处理倒扣的结构，如滑块、斜顶、油压缸等。5.6.2 二板模结构
二板模又称大水口模，是常用的一种模具结构，由前模及后模组成。二板模结构如图5-11所示。图5-11 二板模结构
二板模结构的各部件说明如表5-2所示。表5-2 二板模结构的各部件说明技巧提示：前模又称母模、凹模、定模，后模又称公模、凸模、动模。图5-12 二板模实物图片
二板模实物如图5-12所示。
二板模动作过程如下所述。（1）公模侧在注射机的拉动下与母模侧沿分型面分开，分开到设定距离时停止不动。（2）在注射机顶出杆的推动下，顶出板带动顶出机构将塑料成品顶出。（3）在注射机的推动下，公模侧向母模侧运动，公母模完全合紧后，注射机上的喷嘴与模具上的浇口衬套密合，重新开始注塑。5.6.3 三板模结构
三板模又称细水口模、小水口模，与二板模最大的不同就是在前模板与后模板之间还有一块活动的模板，这块活动的模板是用来自动卸水口料的。三板模结构如图5-13所示。图5-13 三板模结构
三板模结构的各部件说明如表5-3所示。表5-3 三板模结构的各部件说明图5-14 三板模实物
三板模实物如图5-14所示。
三板模主要应用于以下几个方面。（1）中心进料的多型腔模具。（2）中心进料的点形浇口单型腔模具。（3）表面进料复式点形浇口注射模。（4）边缘进料的不平衡多型腔模。
三板模运动过程如下所述。（1）母模板随着公模板一起向后运动，运动到设定距离时，被小拉杆限位块挡住，由于母模板随注塑机继续向后运动，这样小拉杆也被带动，它又带动卸水口板运动将水口料打下。（2）注射机继续向后运动，拉力不断增大，超过开闭器锁紧力，母模板与公模板分开。（3）在顶出杆的推动下，顶出板带动顶出机构（顶针、顶杆、斜稍）开始顶出运动，将塑料成品顶出。（4）在注射机的推动下，公模侧向母模侧运动，公模板压向母模板和卸水口板，最后完全合紧，注射机上的喷嘴与模具上的浇口衬套密合，重新开始注塑。5.6.4 标准模架
模具行业经过不断地发展、演变，标准化的推进日益普及。为了在短时间内制造出精密的模具、降低模具的成本，现在的模具制造商的中心工作就是公母模仁的加工。为此，其他的作业就尽量简单化。并且相对于不同的模具而言，它有许多相同的结构，如一般的模具都有固定板、顶出板、模脚、导柱、导套等。依据上述几点，标准的模架就产生了。
标准模架又称标准模座或者标准模坯，它由专业的公司进行生产。模具的设计人员根据模具的需求可以直接从模架厂商订购。常用的标准模架有龙记模架、科达模架、明利模架等。外资企业常用到富士巴模架。不同的模架厂商虽然有自己模架的尺寸规格，但基本上差不多，并且它们都有自己模架的规格资料，可以进行查询。
标准模架有二板模架、三板模架等。
订购标准模架时，需要决定以下几个尺寸：（1）模具的长、宽。（2）公、母模板的高。（3）模脚的高。5.7 模具行业常用术语介绍
模具行业从业人员多，专业的模具厂也很多，对模具各部件的叫法也各不相同，了解这些术语，对以后的工作大有帮助。
模具行业常用术语如表5-4所示。表5-4 模具行业常用术语5.8 模具设计流程
模具设计流程表如图5-15所示。图5-15 模具设计流程表5.8.1 接收塑胶产品结构图并检查
在接到客户发过来的塑胶产品图时，要仔细检查图纸是否遗漏尺寸，二维与三维档案是否对应，三维图档的单位是否准确等。
还要与客户沟通确定以下几个问题。（1）这个塑胶产品在模具中是一模几穴。这一般决定了模具的大小，也考虑了生产的可行性。（2）这个塑胶产品的塑胶材料是什么？塑胶原料有没有指定的牌号？这决定了模具成型部分的加工尺寸。（3）产品的进胶方式及进胶位置。这一般决定了模具的种类。（4）大面行位对外观的影响、塑胶产品的分模面位置、处理倒扣的方式等。5.8.2 模具装配图设计
模具装配图设计是最重要的环节，其直接决定以后模具加工的工作量。（1）摆放产品。（2）设计公、母模仁大小。（3）设计抽芯机构：没有倒扣，可不用设计。（4）设计模架大小。（5）设计浇注、顶出、冷却、加热系统。（6）追加辅助零件、辅助设置。（7）审核，追加图框、标题栏、零件序号、材料明细表、标注尺寸。（8）图纸打印。5.8.3 模具零件加工图设计（1）模仁零件加工图的设计。（2）模板零件加工图的设计。（3）辅助零件加工图的设计。（4）电极、线割加工图的设计。5.8.4 模具制作与加工
模具制作与加工是通过各种加工设备对模具各部件进行精细加工制作。模具加工水平是衡量一个模具厂实力高低的标准。
模具加工分为传统机械设备加工和先进加工设备加工。
传统机械设备有普通铣床、车床、钻床、磨床、刨床等。
先进加工设备有火花机、线切割、CNC加工中心、CNC磨床等。
精密模具的制作还需要更精密的机器设备，如镜面火花机、高精度慢走丝线切割机、高速CNC加工中心、精密CNC车床等。5.8.5 T1
T1是第一次试模，就是第一次将模具装在注塑机上进行注塑产品。T1是检验模具中最重要的一个环节。
T1之后就是修改模具，再精密的模具制作也难免会修改，模具经过修改后就是第二次试模，不管产品经历几次试模改模，其最终的目的就是得到合格的塑胶产品。
当然，频繁试模改模不仅浪费大量的时间，还会造成模具到处是烧焊的痕迹，严重的会造成模具报废。5.8.6 注塑生产
注塑生产是最后的环节，模具验收完成后就可以进行注塑生产了。模具从开始使用到报废的总时间称为模具的寿命，模具寿命是根据模具使用材料、模具设计水平、制作加工水平来决定的。
如果产品的产量很大，一般都要做好几套同样的模具，称为复模。复模有两个作用，一是新旧交替，这套模坏了，用另一套模，这样就不会耽误注塑时间；二是两套模同时注塑，缩短总注塑时间。5.9 浇注系统
模具的浇注系统是指模具中从注塑机喷嘴开始到型腔入口为止的流动通道，它主要是在模具中起了一个“桥梁”的作用，它把模具与注塑机连在一起，构成了一个通道，使能流动的塑胶材料对模具进行填充。5.9.1 浇注系统的构成
浇注系统分为普通流道浇注系统和热流道浇注系统两类。普通流道浇注系统包括主流道、分流道、冷料井和浇口，如图5-16所示。图5-16 浇注系统5.9.2 主流道
主流道是指紧接注塑机喷嘴到分流道为止的那一段流道，熔融塑料进入模具时首先经过主流道。一般要求主流道进口处的位置应尽量与模具中心重合。
主流道一般由浇口套构成，它的形状大小由注口衬套所决定。它可分为两类：两板模浇口套和三板模浇口套。5.9.3 分流道
塑料由主流道到浇口那段通道，称为分流道，又分主分流道与次分流道。
分流道的截面形状一般有圆形、U形、梯形、正方形等，如表5-5所示。表5-5 分流道的截面形状
由于熔融塑料沿分流道流动时，要求它尽快充满型腔，流动中温度尽可能小，流动阻力尽可能低。同时，将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。所以，在流道设计时，应考虑以下几个方面。（1）流道截面形状的选用。
较大的截面面积，有利于减少流道的流动阻力；较小的截面周长，有利于减少熔融塑料的热量散失。（2）分流道的截面尺寸。
分流道的截面尺寸应根据胶件的大小、壁厚、形状与所用塑料的工艺性能、注射速率及分流道的长度等因素来确定。5.9.4 冷料井
冷料井是为除去因喷嘴与低温模具接触，而在料流前锋产生的冷料进入型腔而设置的。
为了防止冷料填充产品型腔而产生的局部应力集中，导致产品强度不够，甚至开裂，在主流道的末端要设计冷料井，分流道较长时，分流道的末端也应设计冷料井。
一般情况下，主流道冷料井圆柱体的直径为6～12mm，其深度为6～10mm。对于大型制品，冷料井的尺寸可适当加大。5.9.5 浇口
浇口又称水口，是由分流道到产品的一小段距离，浇口是浇注系统的关键部分，浇口的位置、类型及尺寸对胶件质量影响很大。
常见的浇口类型有以下几种。1．直接式浇口
直接式接口如图5-17所示。图5-17 直接式浇口
优点：（1）压力损失小。（2）制作简单。
缺点：（1）浇口附近应力较大。（2）需人工剪除浇口（流道）。（3）表面会留下明显浇口疤痕。
应用：（1）可用于大而深的桶形胶件，对于浅平的胶件，由于收缩及应力的原因，容易产生翘曲变形。（2）对于外观不允许浇口痕迹的胶件，可将浇口设于胶件内表面。2．侧浇口图5-18 侧浇口
侧浇口如图5-18所示。
优点：（1）形状简单，加工方便。（2）去除浇口较容易。
缺点：（1）胶件与浇口不能自行分离。（2）胶件易留下浇口痕迹。
应用：适用于各种形状的胶件，但对于细而长的桶形胶件不予采用。3．针点浇口图5-19 针点浇口
针点浇口如图5-19所示。
优点：（1）浇口位置选择自由度大。（2）浇口能与胶件自行分离。（3）浇口痕迹小。（4）浇口位置附近应力小。
缺点：（1）注射压力较大。（2）一般须采用三板模结构，结构较复杂。
应用：常应用于较大的面、底壳。合理地分配浇口有助于减小流动路径的长度，获得较理想的熔接痕分布；也可用于长筒形的胶件，以改善排气。4．扇形浇口
扇形浇口如图5-20所示。图5-20 扇形浇口
优点：（1）熔融塑料流经浇口时，在横向得到更加均匀的分配，降低胶件应力。（2）减少空气进入型腔，避免产生银丝、气泡等缺陷。
缺点：（1）浇口与胶件不能自行分离。（2）胶件边缘有较长的浇口痕迹，须用工具才能将浇口加工平整。
应用：常用来成型宽度较大的薄片状胶件，流动性能较差的透明胶件，如PC、PMMA等。5．潜伏式浇口
潜伏式浇口如图5-21所示。图5-21 潜伏式浇口
优点：（1）浇口位置的选择较灵活。（2）浇口可与胶件自行分离。（3）浇口痕迹小。（4）两板模、三板模都可采用。
缺点：（1）浇口位置容易脱胶粉。（2）入水位置容易产生烘印。（3）需人工剪除胶片。（4）从浇口位置到型腔压力损失较大。
应用：适用于外观不允许露出浇口痕迹的胶件。对于一模多腔的胶件，应保证各腔从浇口到型腔的阻力尽可能相近，避免出现滞流，以获得较好的流动平衡。6．弧形浇口图5-22 弧形浇口
弧形浇口如图5-22所示。
优点：（1）浇口和胶件可自动分离。（2）无须对浇口位置进行另外处理。（3）不会在胶件的外观面产生浇口痕迹。
缺点：（1）可能在表面出现烘印。（2）加工较复杂。（3）设计不合理容易折断而堵塞浇口。
应用：常用于ABS、HIPS。不适用于POM、PBT等结晶材料，也不适用于PC、PMMA等刚性好的材料，防止弧形流道被折断而堵塞浇口。5.10 分模面
分模面又称分型面，在模具上常表示为P.L面，是前模及后模的分界面。开模时，模具沿分型面打开，留在注塑机上不动的那部分称为定模，又称前模；在注塑机滑动的那部分称为动模，又称后模。
分模面是模具设计首先要确定的，分模面的设计至关重要，合理的分模面是塑件能否完好成型的先决条件。
分模面除受排位的影响外，还受塑件的形状、外观、精度、浇口位置、行位、顶出、加工等多种因素影响。一般应从以下几个方面综合考虑。（1）符合胶件脱模的基本要求，就是能使胶件从模具内取出，分模面位置应设在胶件脱模方向最大的投影边缘部位。（2）确保胶件留在后模一侧，并有利于顶出且顶针痕迹不显露于外观面。（3）分模面及分模线不影响胶件外观。应尽量不破坏胶件光滑的外表面。（4）确保胶件质量，例如，将有同轴度要求的胶件部分放到分模面的同一侧等。（5）分模面选择应尽量避免形成侧孔、侧凹，若需要行位成型，则力求行位结构简单，尽量避免前模行位。（6）合理安排浇注系统，特别是浇口位置。（7）满足模具的锁紧要求，将胶件投影面积大的方向放在前、后模的合模方向上，而将投影面积小的方向作为侧向分模面。另外，分模面是曲面时，应加斜面锁紧。（8）有利于模具加工。5.11 顶出系统
顶出系统是将塑胶产品顺利顶出模具的机构，又称脱模机构。
塑胶件脱模是注射成型过程中的最后一个环节，脱模质量好坏将最后决定胶件的质量。当模具打开时，胶件须留在具有脱模机构的那边模具（常在动模）上，利用脱模机构脱出胶件。
顶出系统一般包括上顶出板（面针板）、下顶出板（底针板）、回针、回位弹簧、顶针、推板、防转销等，如图5-23所示。图5-23 顶出系统5.11.1 脱模设计原则（1）为使胶件不致因脱模产生变形，推力布置应尽量均匀，并尽量靠近胶料收缩包紧的型芯，或者难以脱模的部位，如胶件细长柱位，采用司筒脱模。（2）推力点应作用在胶件刚性和强度最大的部位，避免作用在薄胶位，作用面也应尽可能大一些，如突缘、（筋）骨位、壳体壁缘等位置，筒形胶件多采用推板脱模。（3）避免脱模痕迹影响胶件外观，脱模位置应设在胶件隐蔽面（内部）或非外观表明，对透明胶件尤其须注意脱模顶出位置及脱模形式的选择。（4）避免因真空吸附而使胶件产生顶白、变形，可采用复合脱模或用透气钢排气，如顶杆与推板或顶杆与顶块脱模，顶杆适当加大配合间隙排气，必要时还可设置进气阀。（5）脱模机构应运作可靠、灵活，且具有足够强度和耐磨性，如摆杆、斜顶脱模，应提高滑碰面强度、耐磨性，滑动面开设润滑槽；也可做渗氮处理来提高表面硬度及耐磨性。（6）弹簧复位常用于顶针板回位；由于弹簧复位不可靠，不可用作可靠的先复位。5.11.2 顶针、扁顶针介绍
胶件脱模常用方式有顶针、司筒、扁顶针、推板脱模，由于司筒、扁顶针价格较高，推板脱模多用在筒型薄壳胶件，因此，脱模使用最多的是顶针。
当胶件周围无法布置顶针时，如周围多为深骨位，骨深不小于15mm时，可采用扁顶针脱模。顶针、扁顶针表面硬度在HRC55以上，表面粗糙度在R1.6以下。a
顶针设置时注意以下几个方面。（1）顶针直径φ≥2.5mm时，选用有托顶针，提高顶针强度。（2）顶位面是斜面，顶针固定端须加定位销；为防止顶出滑动，斜面可加工多个R小槽，如图5-24所示。图5-24 斜面加工小槽（3）避免顶针与前模产生碰面，如图5-25所示，此结果易损伤前模或出披锋。图5-25 避免与前模碰面5.12 排气系统
模具内的气体不仅包括型腔里的空气，还包括流道里的空气和塑料熔体产生的分解气体。在注塑时，这些气体都应顺利地排出。5.12.1 排气不足的危害性（1）在胶件表面形成烘印、气花、接缝，使表面轮廓不清。（2）充填困难或局部飞边。（3）严重时在表面产生焦痕。（4）降低充模速度，延长成型周期。5.12.2 排气方法
常用的排气方法有以下几种。（1）开排气槽。
排气槽一般开设在前模分型面熔体流动的末端，如图5-26所示，宽度b＝（5～8）mm，长度L为8.0～10.0mm。图5-26 排气槽的设计
排气槽的深度h因塑胶不同而有所差别，主要是考虑塑料的黏度及其是否容易分解。黏度低的塑料，排气槽的深度要浅。容易分解的塑料，排气槽的面积要大，各种塑料的排气槽深度可参考表5-6。表5-6 各种塑料的排气槽深度（2）利用分型面排气。
对于具有一定粗糙度的分型面，可从分型面将气体排出。（3）利用顶杆排气。
胶件中间位置的困气，可加设顶针，利用顶针和型芯之间的配合间隙，或有意增加顶针之间的间隙来排气。（4）利用镶拼间隙排气。
对于组合式的型腔、型芯，可利用它们的镶拼间隙来排气。（5）透气钢排气。
透气钢是一种烧结合金，它是用球状颗粒合金烧结而成的材料，强度较差，但质地疏松，允许气体通过。在需排气的部位放置一块这样的合金即可达到排气的目的。5.13 行位与斜顶
塑料件上凡是阻碍模具开模或者顶出的部位均称为模具倒扣。
模具上处理倒扣的方法有行位（滑块）、斜顶、油缸抽芯、齿轮旋出处理机构。
最常用的是行位与斜顶，以下只介绍行位与斜顶。5.13.1 行位结构
行位又称滑块，是脱模时侧向抽芯机构，是解决模具倒扣常用的模具机构。从模具前后模来分，行位分为前模行位及后模行位，其中后模行位应用最多。从模具结构来分，行位分为外行位及内行位，其中外行位应用最多。
图5-27、图5-28所示是后模外行位结构图。图5-27 后模外行位剖面图图5-28 后模外行位立体图
行位机构一般由行位、锁紧块、压块、斜导柱等构成，如图5-29、图5-30所示。图5-29 行位分解图图5-30 行位装配图5.13.2 行位的运动原理
如图5-31所示，斜导柱已经被固定，行位通过斜导柱孔与斜导柱配合在一起，行位可以上下运动。如果给行位施加一个向下运动的力，根据力的三角形法则，行位在斜导柱的带动下，它不仅会向下运动，还会向斜导柱倾斜的方向运动，从而达到处理倒扣的目的。图5-31 行位的运动原理5.13.3 斜顶结构
斜顶也是解决模具倒扣的一种机构。与行位的不同点有以下几个方面。（1）斜顶比行位结构简单。（2）斜顶一般用在胶件的内部倒扣，行位一般用在胶件的外部倒扣。（3）斜顶的驱动力来自于顶针板的动作，而行位的驱动力来自于前后模开关的动作。
图5-32所示是斜顶结构图，图5-33所示是斜顶示意图。图5-32 斜顶结构图图5-33 斜顶示意图5.13.4 斜顶的运动原理
斜顶的运动原理与行位基本相同，如图5-34所示，斜顶放置在一个固定不动的模板斜孔中，斜顶与斜孔配合。从下向上给斜顶一个推力，推动斜顶向上运动，斜顶在斜孔和推力的带动下，不仅向上运动，而且向斜顶倾斜方向运动一定距离（如图5-34所示的位置差距），从而处理模具倒扣。图5-34 斜顶的运动原理5.14 常用塑胶缩水率
热塑性塑料由熔融态到凝固态，都要发生不同程度的体积收缩。而结晶形塑料一般比无定形塑料表现出更大的收缩率和收缩范围，且更容易受成型工艺的影响。结晶形塑料的收缩率一般在1.0％～3.0％，而无定形塑料的收缩率在0.4％～0.8％。对于结晶形塑料，还应考虑其后收缩，因为它们脱模以后在室温下还可以后结晶而继续收缩，后收缩量随制品厚度和环境温度而定，越厚，后收缩越大。
常用塑胶缩水率如表5-7所示。表5-7 常用塑胶缩水率5.15 模具钢材
模具钢材各牌号及名称如表5-8所示。表5-8 模具钢材牌号及应用第6章 常用结构材料及注塑缺陷分析6.1 常用塑胶材料基本知识6.1.1 塑胶的定义及分类
塑胶就是塑料，是一种以高分子有机物质为主要成分的材料，它在加工完成时呈固态形状，在制造及加工过程中，可以借塑料的流动来塑造形状。塑料为合成的高分子化合物，主要成分是合成树脂，树脂约占塑料总重量的40％～100％。塑料的基本性能主要取决于树脂的本性，但添加剂也起着重要作用。有些塑料基本上是由合成树脂所组成，不含或少含添加剂。1．塑料的特点（1）是高分子有机化合物。（2）可以多种型态存在，如液体、固体、胶体、溶液等。（3）可以成型。（4）种类繁多，不同的单体组成能造成不同的塑料。（5）用途广泛，产品呈现多样化。（6）具有不同的性质。（7）加工方法可多样化。2．塑料的优点（1）大部分塑料的抗腐蚀能力强，不与酸、碱反应。（2）塑料制造成本低。（3）耐用、防水、质轻。（4）容易被塑制成不同形状。（5）是良好的绝缘体。（6）部分塑料可以用于制造燃料油和燃料气，这样可以降低原油消耗。3．塑料的缺点（1）回收利用废弃塑料时，分类十分困难，而且在经济上不合算。（2）塑料容易燃烧，部分塑料燃烧时会产生有毒气体。例如，聚苯乙烯燃烧时产生甲苯，少量会导致失明，吸入后有呕吐等症状，PVC燃烧也会产生氯化氢有毒气体。除了燃烧，高温环境也会导致塑料分解出有毒成分，如苯环等。（3）塑料是由石油炼制的产品制成的，而石油资源是有限的。（4）塑料无法被自然分解。4．塑料的分类（1）根据塑料受热后的性能表现把塑料分为以下几项。
①热塑性塑料。热塑性塑料是指加热后会熔化，可流动至模具，冷却后成型，再加热后又会熔化的塑料。即可运用加热及冷却，使其产生可逆变化（液态↔固态），即物理变化。通用的热塑性塑料其连续的使用温度在100℃以下，聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯称为四大通用塑料。
②热固性塑料。热固性塑料是指在受热或其他条件下固化后不溶于任何溶剂，不能用加热的方法使其再次软化的塑料。热固性塑料加热温度过高就会分解。如酚醛塑料（俗称电木）、环氧塑料等。（2）根据塑料不同的使用特性，通常将塑料分为以下几项。
①通用塑料。通用塑料一般是指产量大、用途广、成型性好、价格便宜的塑料。通用塑料通常有聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）等。
②工程塑料。工程塑料一般指能承受一定外力作用，具有良好的机械性能和耐高、低温性能，尺寸稳定性较好，可以用作工程结构的塑料，如ABS、聚酰胺、聚砜等。
③特种塑料。特种塑料一般是指具有特种功能，可用于航空、航天等特殊应用领域的塑料。如氟塑料和有机硅，具有突出的耐高温、自润滑等特殊功能。增强塑料和泡沫塑料具有高强度、高缓冲性等特殊性能，这些塑料都属于特种塑料。5．塑料的成型方法
塑料的成型加工是指由合成树脂制造的聚合物制成最终塑料制品的过程。加工方法（通常称为塑料的一次加工）包括压塑（模压成型）、挤塑（挤出成型）、注塑（注射成型）、吹塑（中空成型）、压延、发泡、吸塑等。（1）压塑又称模压成型或压制成型，压塑主要用于酚醛树脂、脲醛树脂、不饱和聚酯树脂等热固性塑料的成型。（2）挤塑又称挤出成型，是使用挤塑机（挤出机）将加热的树脂连续通过模具，挤出所需形状的制品方法。挤塑有时也用于热固性塑料的成型，泡沫塑料的成型。挤塑的优点是可挤出各种形状的制品，生产效率高，可自动化、连续化生产；缺点是热固性塑料不能广泛采用此方法加工，制品尺寸容易产生偏差。（3）注塑又称注射成型。注塑是使用注塑机（对称注射机）将热塑性塑料熔体在高压下注入到模具内经冷却、固化获得产品的方法。注塑也能用于热固性塑料及泡沫塑料的成型。注塑的优点是生产速度快、效率高，操作可自动化，能成型形状复杂的零件，特别适合大量生产；缺点是设备及模具成本高，注塑机清理较困难等。（4）吹塑又称中空吹塑或中空成型。吹塑是借助压缩空气的压力使闭合在模具中热的树脂型坯吹胀为空心制品的一种方法，吹塑包括吹塑薄膜及吹塑中空制品两种方法。用吹塑法可生产薄膜制品，各种塑料中空瓶、桶、壶类容器及儿童玩具等。（5）压延是将树脂和各种添加剂经预期处理（捏合、过滤等）后，通过压延机的两个或多个转向相反的压延辊的间隙加工成薄膜或片材，然后从压延机辊筒上剥离下来，再经冷却定型的一种成型方法。压延是主要用于聚氯乙烯树脂的成型方法，能制造薄膜、片材、板材、人造革、地板砖等制品。（6）发泡成型。在发泡材料（PVC、PE和PS等）中加入适当的发泡剂，使塑料产生微孔结构的过程。几乎所有的热固性和热塑性塑料都能制成泡沫塑料。按泡孔结构分为开孔泡沫塑料（绝大多数气孔互相连通）和闭孔泡沫塑料（绝大多数气孔是互相分隔的），这主要是由制造方法（化学发泡、物理发泡和机械发泡）决定的。（7）吸塑产品是将平展的塑料硬片材料加热变软后，用真空吸附于模具表面，再冷却成型。吸塑产品应用广泛，主要用于各种产品的包装、托盘等。6.1.2 ABS
ABS是工程塑料，应用非常广泛。1．ABS的构成
ABS由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯构成，丙烯腈主要提供了耐化学性和热稳定性；丁二烯提供了韧度和冲击强度；苯乙烯则为ABS提供了硬度和可加工性。三种材料组合形成了综合性的塑料。2．ABS的优点
ABS具有良好的综合性能，容易配色，强度高，耐冲击强，注塑流动性好，表面易处理，优良的耐热、耐油性能和化学稳定性，尺寸稳定，易机械加工。3．ABS的缺陷（1）不耐有机溶剂，会被溶胀，也会被部分有机溶剂所溶解。（2）耐热性不够好，普通ABS的热变形温度仅为95～98℃。4．ABS的改性
ABS能与其他许多热塑性塑料共混，改进这些塑料的加工和使用性能。（1）将ABS加入PVC中，可提高其冲击韧性、耐燃烧性、抗老化和抗寒能力，并改善其加工性能。（2）将ABS与PC共混，可提高抗冲击强度和耐热性。（3）将ABS料中添加阻燃剂能提高防火性能、添加玻璃纤维能增加强度等。5．透明ABS
将ABS中丙烯腈成分用甲基丙烯酸甲酯替代，可制出透明塑料，即透明ABS。6．密度3
密度为1.03～1.07g/cm。7．常用表面处理（1）水镀，需要使用电镀级ABS，其他ABS水镀效果不优良。（2）真空镀。（3）喷油，能喷出各种颜色、各种效果。（4）丝印、移印、烫金等。8．连接方式
连接方式包括卡扣、螺丝、热熔、超声、胶水等。9．适用范围
游戏机外壳、家电制品、日常生活外壳、电子产品外壳等。10．模具注塑常用收缩率
模具注塑常用收缩率为0.5％。11．注塑工艺条件（1）干燥处理：ABS材料具有吸湿性，要求在加工之前进行干燥处理。建议干燥条件为80～90℃下最少干燥2h。（2）熔化温度：210～280℃；建议温度：245℃。（3）模具温度：25～70℃（模具温度将影响塑件粗糙度，温度较低则导致粗糙度较高）。（4）注射压力：500～1000bar。（5）注射速度：中高速度。6.1.3 PP
PP中文名为聚丙烯，是很常用的塑料之一，称为百折胶。1．PP的优点（1）注塑流动性好，容易配色。（2）耐冲击强，韧性好、不易断裂。（3）无毒、无味、密度小。（4）耐热性好，可在沸水中长期使用。2．PP的缺点（1）成型收缩率大、成型时尺寸易受温度、压力、冷却速度的影响，会出现不同程度的翘曲、变形，厚薄转折处易产生凸陷，因而不适于制造尺寸精度要求高或易出现变形缺陷的产品。（2）刚性不足，不宜作为受力机械构件。特别是制品上的缺口对应力十分敏感，因而设计时要避免尖角缺口的存在。（3）耐气候性较差。在阳光下易受紫外线辐射而加速塑料老化，使制品变硬开裂、染色消退或发生迁移。（4）表面处理效果差。3．密度3
密度为0.90g/cm（能浮在水上）。4．表面处理
因为表面处理效果差，不易融合，故很少作表面处理。如喷油需特殊处理，常用加PP水等。5．连接方式
连接方式分为卡扣、螺丝、热熔、超声等。6．适用范围
适用于日常用品、医用仪器、食品袋、塑胶瓶、铰链等。7．常用收缩率
常用收缩率为1.5％。8．注塑模工艺条件（1）干燥处理：如果存储适当则不需要干燥处理。（2）熔化温度：220～275℃，注意不要超过275℃。（3）模具温度：40～80℃，建议使用50℃。结晶程度主要由模具温度决定。（4）注射压力：可达到1800bar。（5）注射速度：通常，使用高速注塑可以使内部压力减小到最小。如果制品表面出现缺陷，那么应使用较高温度下的低速注塑。6.1.4 PE
PE中文名为聚乙烯，是常用的塑料之一。1．PE的分类
按制造方法分为低压高密度（HDPE）、中压（MDPE）、高压低密度三种（LDPE）。HDPE质地坚硬，有良好的耐磨性、耐蚀性和电绝缘性。LDPE最轻，化学稳定性好，良好的高频绝缘性、耐冲击性和透明性。其中常用的是HDPE、LDPE。2．PE的优点（1）注塑流动性好，容易配色。（2）电绝缘性优良。（3）耐磨性较好。（4）不透水性、抗化学药品性都较好，在60℃下几乎不溶于任何溶剂。（5）耐低温性良好，在-70℃时仍有柔软性。（6）无毒、无味、密度小。3．PE的缺点
耐骤冷骤热性较差，机械强度不高，热变形温度低。LDPE的柔软性、伸长率、耐冲击性、透光率比HDPE好，但机械强度、耐热性能比HDPE差。4．PE的密度3（1）LDPE密度为0.910～0.925g/cm。3（2）MDPE密度为0.926～0.940g/cm。3（3）HDPE密度为0.941～0.965g/cm。5．表面处理
因为表面处理效果差，不易融合，故很少作表面处理。6．连接方式
连接方式为卡扣、螺丝、热熔、超声等。7．适用范围（1）LDPE用于电缆的包皮，耐腐蚀管道等。（2）HDPE常用于吹塑成中空制品、薄膜、软管、塑料瓶等。因为无毒无味，通常制作食品袋及各种容器。8．模具常用收缩率
模具常用收缩率为2.0％。9．HDPE注塑模工艺条件（1）干燥处理：如果存储恰当则无须干燥。（2）熔化温度：220～260℃。对于分子较大的材料，建议熔化温度范围为200～250℃。（3）模具温度：50～95℃。（4）注射压力：700～1050bar。（5）注射速度：建议使用高速注射。10．LDPE注塑模工艺条件（1）干燥处理：一般不需要。（2）熔化温度：180～280℃（3）模具温度：20～40℃。（4）注射压力：最大可达到1500bar。（5）保压压力：最大可达到750bar。（6）注射速度：建议使用快速注射速度。6.1.5 PVC
PVC中文名为聚氯乙烯，按添加增塑剂的多少可分为硬胶PVC与软胶PVC，是常用的塑料之一。1．PVC优点（1）力学强度高。（2）电器性能优良，燃烧困难。（3）对氧化剂、还原剂、耐酸碱的抵抗力强。（4）尺寸稳定性佳。2．PVC缺点（1）耐温性差。（2）密度较高。注射时流动性差。（3）热分解后会产生有害物质。3．PVC的密度3
PVC的密度为1.38g/cm。4．PVC的表面处理
PVC的表面处理包括喷涂、真空镀、丝印、移印等。5．连接方式
连接方式为卡扣、螺丝、热熔、超声、胶水等。6．适用范围（1）硬PVC常用于管、棒、板、电器制品等。（2）软PVC用于电线绝缘包皮、密封盖及农用薄膜、日用品、软胶玩具等。7．模具常用收缩率
模具常用收缩率为1.0％。8．注塑模工艺条件（1）干燥处理：通常不需要干燥处理。（2）熔化温度：185～205℃。（3）模具温度：20～50℃。（4）注射压力：可达到1500bar。（5）保压压力：可达到1000bar。（6）注射速度：为避免材料降解，一般要用低速注射。6.1.6 PA
PA中文名为聚酰胺，俗称尼龙，常见型号有PA6、PA66、PA12等，是最常见的工程塑胶之一。1．PA的优点（1）强度好，耐冲击性佳。（2）热性能及力学综合性能良好。（3）耐磨，具有自润滑性。（4）缓慢燃烧，并且有自熄性。（5）可加玻纤、碳纤等改善性能。2．PA的缺点（1）尼龙吸湿性高。（2）长期使用，尺寸精度有变化。3．PA密度3
PA密度为1.12～1.16g/cm。4．PA的表面处理
PA的表面处理很少处理。5．连接方式
连接方式分为卡扣、螺丝、热熔、超声等。6．适用范围
常用于作轴承、塑胶齿轮、垫圈、汽车工业、仪器壳体等。7．模具常用收缩率
模具常用收缩率为1.5％（加玻纤、碳纤后收缩率有改变）。8．PA6注塑模工艺条件（1）干燥处理：由于PA6很容易吸收水分，因此，加工前的干燥要特别注意。（2）熔化温度：230～280℃，对于增强塑料品种的熔化温度为250～280℃。（3）模具温度：80～90℃。（4）注射压力：一般在750～1250bar之间（取决于材料和产品设计）。（5）注射速度：高速（对增强型材料要稍微降低）。6.1.7 POM
POM中文名为聚甲醛，俗称赛钢、塑钢，是最常见的工程塑料之一。1．POM的优点（1）POM具有良好的耐疲劳性和抗冲击强度、适合制造塑胶齿轮类制品。（2）耐蠕变性好。与其他塑料相比，POM在较宽的温度范围内蠕变量较小，可用来作密封零件。（3）耐磨性能好，且具有自润滑性能。POM具有自润滑性和低摩擦系数，该性能使它可用来作轴承、转轴、塑胶齿轮、防磨条、轴套等。（4）耐热性较好，且燃烧缓慢。在较高温下长期使用力学性能变化不大，POM的工作温度可在100℃以上。（5）吸水率低。成型加工时，对水分的存在不敏感。（6）注塑流动性较好。2．POM的缺点（1）凝固速度快，制品容易产生皱纹、熔接痕等表面缺陷。（2）收缩率大，较难控制制品的尺寸精度。（3）加工温度范围较窄，热稳定性差，即使在正常的加工温度范围内受热稍长，也会发生聚合物分解。（4）材料性能略脆。3．密度3
密度为1.41～1.43g/cm。4．POM的表面处理
POM的表面处理很少处理。5．连接方式
连接方式分为卡扣、螺丝、热熔、超声等。6．适用范围
常用于作轴承、塑胶齿轮、电器制品，凸轮、轴套等。7．模具常用收缩率
模具常用收缩率为1.5％。8．注塑模工艺条件（1）干燥处理：如果材料存储在干燥环境中，通常不需要干燥处理。（2）熔化温度：均聚物材料为190～230℃；共聚物材料为190～210℃。（3）模具温度：80～105℃。为了减小成型后收缩率可选用高一些的模具温度。（4）注射压力：700～1200bar。（5）注射速度：中等或偏高的注射速度。6.1.8 PC
PC中文名为聚碳酸酯，俗称防弹胶。是最常见的透明塑胶之一。1．PC的优点（1）透明度好。透光率可达到90％。（2）强度非常好，机械强度高，耐冲击性极佳。其冲击强度是热塑性塑料中最高的一种，比铝、锌还高，称为塑料金属。（3）表面经硬化处理后硬度高。（4）耐热性和耐气候性优良。PC的耐热性比一般塑料都高，热变形温度为135～143℃，长期工作温度可达120～130℃，是一种耐热环境的常选塑料。其耐气候性也很好，将PC制件置于室外，数年后性能仍保持不变。（5）成型精度高，尺寸稳定好。成型收缩率基本固定在0.5％～0.7％，流动方向与垂直方向的收缩基本一致。在很宽的使用温度范围内尺寸可靠性高。2．PC的缺点（1）流动性差，即使在较高的成型温度下，流动亦相对缓慢。（2）在成型温度下对水分敏感，微量的水分即会引起水解，使制件变色、起泡、破裂。（3）抗疲劳性、耐磨性较差。（4）注塑容易产生内部应力。（5）耐蠕变性不好。3．密度3
密度为1.18～1.20g/cm。4．PC的表面处理（1）可作真空镀、喷涂、丝印、移印等。（2）PC水镀效果差，表面不能作水镀处理。5．连接方式
连接方式分为卡扣、螺丝、热熔、超声、双面胶等。6．适用范围
常用于透明镜片、医疗器械、文具、咖啡壶外壳、光碟等。7．常用收缩率
常用收缩率为0.6％。8．注塑模工艺条件（1）干燥处理：PC具有吸湿性，加工前的干燥很重要。建议干燥条件为100～200℃，时间为3～4h。加工前的湿度必须小于0.02％。（2）熔化温度：260～340℃。（3）模具温度：70～120℃。（4）注射压力：尽可能地使用高注射压力。（5）注射速度：对于较小的浇口使用低速注射，对其他类型的浇口使用高速注射。6.1.9 PMMA
PMMA中文名为聚甲基丙烯酸甲酯，又称亚克力、亚加力、有机玻璃。是最常见的透明塑料之一。1．PMMMA的优点（1）透明度高，是常用塑料中透明度最好的，透光率可达到92％。（2）经硬化后表面硬度高。（3）良好的疲劳强度。（4）环境抵抗性、耐有机溶剂性佳。（5）广泛的使用温度范围（-40～20℃）。（6）尺寸稳定性佳。2．PMMMA的缺点（1）加工过程若长时间在高温下易起热分解。（2）无自熄性。（3）抗酸性差。（4）成型收缩率大。（5）材料性能较脆。3．密度3
密度为1.18g/cm。4．PMMA的表面处理
可作真空镀、喷涂、丝印、移印、IML等。5．连接方式
连接方式分为卡扣、螺丝、热熔、超声、双面胶等。6．适用范围
常用于镜片、透明装饰品、文具、仪器表外壳、灯罩等。7．常用收缩率
常用收缩率为0.6％。8．注塑模工艺条件（1）干燥处理：PMMA材料具有吸湿性，因此，加工前的干燥处理是必须的。建议干燥条件为90℃，时间为2～4h。（2）熔化温度：240～270℃。（3）模具温度：35～70℃。（4）注射速度：中等。6.1.10 PS
PS中文名为聚苯乙烯，由于很脆，俗称脆胶。是最常见的透明塑料之一。1．PS的优点（1）透明度很高，透光性好，透光率可达90％以上。（2）着色性好，易于成型。（3）尺寸稳定性好。2．PS的缺点（1）材料性能很脆，容易破裂。（2）抗溶剂性差。（3）耐温性差，容易燃烧。其制品的最高连续使用温度仅为60～80℃，不宜制作盛载开水和高热食品的容器。（4）表面耐磨性较差，容易刮花。3．密度3
密度为1.04～1.06g/cm。4．PS的表面处理
容易上色，可作真空镀、喷涂、丝印、移印等。5．连接方式
连接方式分为卡扣、螺丝、热熔、超声、双面胶等。6．适用范围
常用于镜片、灯罩、文具、透镜、光学仪器零件等。7．常用收缩率
常用收缩率为0.7％。8．注塑模工艺条件（1）干燥处理：除非存储不当，通常不需要干燥处理。如果需要干燥，建议干燥条件为80℃、时间为2～3h。（2）熔化温度：180～280℃。对于阻燃型材料其上限为250℃。（3）模具温度：40～50℃。（4）注射压力：200～600bar。（5）注射速度：建议使用快速的注射速度。6.1.11 PET
PET中文名为聚对苯二甲酸乙二醇酯，俗称涤纶，是最常见的透明塑料之一。1．PET的优点（1）尺寸稳定性佳。（2）机械性能优。（3）透明度高，透光性好，透光率可达86％。（4）耐气候性优。（5）耐有机熔剂、油及弱酸。（6）耐水性好。（7）具有自熄性。2．PET的缺点（1）机械性质具有方向性、流动性较高。（2）结晶速度较慢。（3）干燥及加工条件要求严格。（4）材料缩水率大。3．密度3
密度为1.37g/cm。4．PET的表面处理
可作真空镀、喷涂、丝印、移印等。5．连接方式
连接方式分为卡扣、螺丝、热熔、超声、双面胶等。6．适用范围
常用于镜片、轴承、链条、录音带等，也可以吹塑成中空饮料瓶。7．常用收缩率
常用收缩率为2.0％。8．注塑模工艺条件（1）干燥处理：加工前的干燥处理是必须的，因为PET的吸湿性较强。建议干燥条件为120～165℃、4h的干燥处理。要求湿度应小于0.02％。（2）熔化温度：对于非填充类型为265～280℃；对于玻璃填充类型为275～290℃。（3）模具温度：80～120℃。（4）注射压力：300～1300bar。（5）注射速度：在不导致脆化的前提下可使用较高的注射速度。6.1.12 PC＋ABS
PC＋ABS是常用组合塑胶之一，成分组成为PC70％＋ABS30％，每种牌号略有差别。1．PC＋ABS的优点（1）集合PC、ABS的功能，具有两者的综合特性。如ABS的易加工特性和PC的优良机械特性、热稳定性。（2）增加ABS耐热尺寸安定性。（3）改善PC低温。2．PC＋ABS的缺点（1）价格比ABS贵，但比PC便宜。（2）材料强度性能比PC差，但比ABS强。（3）流动性比ABS差。3．密度3
密度为1.18g/cm。4．PC＋ABS的表面处理
可作真空镀、喷涂、丝印、移印等。5．连接方式
连接方式分为卡扣、螺丝、热熔、超声、双面胶等。6．适用范围
常用于手机外壳、数码产品类外壳、电子产品外壳、电脑设备外壳。7．常用收缩率
常用收缩率为0.5％。8．注塑模工艺条件（1）干燥处理：加工前的干燥处理是必须的。湿度应小于0.04％，建议干燥条件为90～110℃，时间为2～4h。（2）熔化温度：230～300℃。（3）模具温度：50～100℃。（4）注射压力：取决于塑件。（5）注射速度：尽可能高。6.1.13 PC＋GF
GF是玻璃纤维，玻璃纤维是比较硬的材料，塑料件加玻纤的主要作用是增加强度。塑料加入玻璃纤维可加强其刚性、耐热性及尺寸安定性，还可以增强冲击强度、拉伸强度、改善对缺口敏感等。大部分塑料可添加玻纤，尤其是强度不够或者易变形的加玻纤能很好地改善强度。
PC添加的玻纤的范围为10％～30％，常用30％。1．PC＋GF的优点（1）高冲击强度、高韧性、高刚性。（2）耐热、难燃，耐磨。（3）耐蠕变性大大增加，尺寸稳定。（4）抗应力的能力增强。（5）改善PC的缩水。2．PC＋GF的缺点（1）注塑流动性更差。（2）塑胶表面易浮纤。（3）增加注塑难度和提高模具要求。（4）比纯PC硬，难变形，扣位拆装较困难。3．适用范围
常用于手机外壳、电子产品外壳、耐磨耐晒制品、高冲击制品。6.2 常用金属材料基本知识6.2.1 金属材料的简述
金属就是自然界中，凡具有导电、导热、有光泽和正的电阻温度系数的物质。如铁、钢、铝、铜等。金属材料就是金属经冶炼及各种加工制成的具有一定截面形状和几何尺寸的材料。金属材料分为黑色金属与有色金属，黑色金属通常是指铁、铬、锰及其合金，有色金属是指除黑色金属以外的其他金属材料。
纯金属就是由单一金属组成的物质，纯是相对而言，再纯的五金料也含有其他物质。合金是由两种或两种以上金属（或金属与非金属）融合而成并具有金属特性的物质，如钢和生铁是铁碳的合金、黄铜是铜锌的合金、铝与镁形成铝镁合金等。6.2.2 不锈钢1．不锈钢材料简述
能抵抗空气、蒸汽、水等弱腐蚀，并能抵抗酸、碱、盐等化学介质强腐蚀的钢称为不锈钢（Stainless Steel）。
在自然界中，所有金属与大气中的氧气发生反应，如铁生成铁锈等。不锈钢属于钢材，为什么不生锈呢？因为不锈钢成份中含铬，铬是使不锈钢获得耐蚀性的基本元素，当钢中含铬量达到12％左右时，铬与腐蚀介质中的氧作用，在钢表面形成一层很薄的氧化膜，可阻止钢的基体被进一步腐蚀。2．不锈钢分类
不锈钢通常按基体组织分为以下几个方面。（1）铁素体不锈钢。含铬12％～30％。其耐蚀性、韧性和可焊性随含铬量的增加而提高，耐氯化物应力腐蚀性能优于其他种类不锈钢。（2）奥氏体不锈钢。含铬大于18％，还含有8％左右的镍及少量钼、钛、氮等元素。综合性能好，可耐多种介质腐蚀。（3）奥氏体—铁素体双相不锈钢。兼有奥氏体和铁素体不锈钢的优点，并具有超塑性。（4）马氏体不锈钢强度高，但塑性和可焊性较差。3．不锈钢常用牌号
不锈钢按成分可分为Cr系（400系列）、Cr-Ni系（300系列）、Cr-Mn-Ni（200系列）及析出硬化系（600系列）。
常用的有300系列，即铬-镍系，属于奥氏体不锈钢。（1）301——延展性好，用于成型产品。也可通过机械加工使其迅速硬化。焊接性好，抗磨性和疲劳强度优于304不锈钢。（2）302——耐腐蚀性同304，由于含碳相对要高因而强度更好。（3）303——通过添加少量的硫、磷使其较304更易切削加工。（4）304——即18/8不锈钢。GB牌号为0Cr18Ni9，应用非常广泛。（5）316——继304之后，第二个得到最广泛应用的不锈钢种，主要用于食品工业、制药行业和外科手术器材，添加钼元素使其获得一种抗腐蚀的特殊结构。由于较之304具有更好的抗氯化物腐蚀能力，因而也作“船用钢”来使用。4．不锈钢适用范围（1）用于日常生活制品、食品器具等。如锅、餐具等。（2）耐腐蚀，如常期置于大气中的桥梁、公路用制品等。（3）电子产品壳料及装饰件。（4）其他。5．不锈钢钣金的厚度
不锈钢钣金的厚度有0.03～4.0mm各种厚度。6．不锈钢的表面处理
不锈钢表面耐腐蚀，很少作处理。由于不锈钢表面光滑，表面处理效果也不优良，如果需要作处理，不锈钢表面最好不是光面。（1）电镀。不锈钢比较难镀，为增加附着力，电镀时要特殊处理，如表面喷砂等。（2）喷涂和烤漆。（3）电泳。主要为黑色。（4）喷砂。喷砂也可作为其他工艺的前工序，可增加表面处理的附着力。（5）电解氧化、氧化黑色等。6.2.3 铝1．铝材料简述3
铝的密度很小，仅为2.7g/cm，是一种轻金属，颜色为银白色。在金属品种中，仅次于钢铁，为第二大类金属。2．铝的主要优点（1）密度小，重量轻。虽然比较软，但可制成各种铝合金，如硬铝、超硬铝、防锈铝、铸铝等。这些铝合金广泛应用于飞机、汽车、火车、船舶等制造工业。（2）导电性能优良。导电性仅次于银、铜，虽然导电率只有铜的2/3，但密度只有铜的1/3，所以输送同量的电，铝线的质量只有铜线的1/2。铝表面的氧化膜不仅有耐腐蚀的能力，而且有一定的绝缘性，所以铝在电器制造工业、电线电缆工业和无线电工业中有广泛的用途。（3）铝是热的良导体，导热能力比铁大3倍，工业上可用铝制造各种热交换器、散热材料和炊具等。（4）铝的表面因有致密的氧化物保护膜，不易受到腐蚀，常被用来制造化学反应器、医疗器械、冷冻装置、石油精炼装置、石油和天然气管道等。（5）耐低温，铝在温度低时，它的强度反而增加而无脆性，因此它是理想的用于低温装置材料，如冷藏库、冷冻库、南极雪上车辆、氧化氢的生产装置。3．铝的缺点（1）纯铝质软，强度稍差，不能用于主要承受件。（2）铝很难电镀。4．铝合金
铝合金是以铝为基材的合金总称。主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。
铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。
铝合金按化学成分可分为铝硅合金、铝铜合金、铝镁合金、铝锌合金和铝稀土合金。常用的有铝硅合金、铝镁合金。5．铝适用范围（1）日常生活制品，如锅等。（2）电子产品的装饰件。（3）电工产品，如铝线。（4）机电产品，航空、航海等产品。（5）其他。6．铝的常用表面处理（1）氧化。通常是阳极氧化，能氧化成各种颜色。（2）机械拉丝。铝材较软，能拉直纹、太阳纹、乱纹、斜纹等。（3）高光切边，批花等。（4）铝很难电镀。6.2.4 铜1．铜材料简述
铜是应用非常广泛的有色金属，在我国有色金属材料的消费中仅次于铝。经常用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领3域。纯铜的密度是8.9g/cm，是最好的纯金属之一。2．铜材料的优点（1）导电性能好。常用于各种电缆和导线、电动机和变压器的开关，以及PCB等。（2）耐腐蚀能力强，在干燥的空气里很稳定。（3）强度好、极坚韧、耐磨损。（4）导热性好，常用于模具行业。如铜电极等。（5）装饰性好，常做成各种铜质装饰品。3．铜材料的缺点（1）密度大、重量较重。（2）铜在潮湿的空气里，其表面会生成一层铜绿。（3）能溶于硝酸和热浓硫酸，略溶于盐酸，容易被碱侵蚀。4．铜合金
铜合金是以铜为基材的合金总称。主要合金元素有锌、镍、铍、磷、锡等。
黄铜主要是铜与锌的合金。青铜主要是铜与锡的合金。白铜主要是铜与镍的合金。铍铜主要是铜与铍的合金。紫铜是指纯铜，其铜含量高达99％以上。5．铜适用范围
铜用于各行各业，非常广泛。（1）电气工业。常用于各种电缆和导线等。（2）电动机。如电动机线圈等。（3）电子工业，PCB上铜铂等。（4）其他。6．铜的常用表面处理（1）电镀。电镀最常用，性能很好。（2）喷涂。（3）机械拉丝。6.2.5 镍1．镍材料简述3
镍是一种银白色的金属，具有磁性。镍的密度是8.9g/cm。2．镍材料的优点（1）具有良好的机械强度和延展性。（2）不锈特性。镍能在潮湿空气中表面形成致密的氧化膜，能阻止本体金属继续氧化。（3）抗腐蚀能力强，对盐酸、硫酸、有机酸和碱性溶液的浸蚀有较好的抵抗作用。（4）表面易处理。3．镍材料的缺点（1）比重大。（2）镍会引起人体皮肤过敏。（3）细镍丝可燃，特制的细小多孔镍粒在空气中会自燃。4．镍适用范围（1）镍大量用于制造合金。在钢中加入镍，可以提高机械强度。（2）电镀行业，镀在其他金属上可以防止生锈，也用于金属件表面装饰。（3）镍网用于酸、碱环境条件下筛分和过滤。（4）化学工业中镍用作加氢反应的催化剂。5．超薄镍片
超薄镍片用电铸工艺制造。（1）超薄件只能作出两种效果，一种为光面；另一种为麻面，且表面必须只能为平面。（2）超薄件只能镀出两种颜色，通过镀光亮镍可镀出银色，通过镀金可作金色（金色时间长、极易退色）。（3）产品厚度可控制在0.05～0.18mm间，最佳厚度为0.10mm。背面可贴双面胶或刷3M7533液体胶（厚度为0.02mm）。6．镍的常用表面处理（1）电镀。电镀最常用，性能很好。（2）喷涂。（3）机械拉丝。（4）氧化。6.2.6 锌合金1．锌合金简述
锌合金是以锌为基材加入其他元素组成的合金。常加的合金元素有铝、铜、镁、镉、铅、钛等。锌合金熔点低，流动性好，易熔焊、钎焊和塑性加工，在大气中耐腐蚀，残废料便于回收和重熔；但蠕变强度低，易发生自然时效引起尺寸变化。加工方式常有压铸或压力成型。按制造工艺可分为铸造锌合金和变形锌合金。2．锌合金优点（1）比重大。（2）铸造性能好，可以压铸形状复杂、薄壁的精密件，铸件表面光滑。（3）可进行表面处理，如电镀、喷涂、喷砂等。（4）熔化与压铸时不吸铁，不腐蚀压型，不粘模。（5）有很好的常温机械性能和耐磨性。（6）熔点低，在385℃时熔化，容易压铸成型。3．锌合金缺点（1）抗腐蚀性差。当合金成分中杂质元素铅、镉、锡超过标准时，会导致铸件老化而发生变形，表现为体积胀大，机械性能特别是塑性显著下降，时间长了甚至破裂。铅、锡、镉在锌合金中溶解度很小，集中于晶粒边界而成为阴极，富铝的固溶体成为阳极，在水蒸气（电解质）存在的条件下，促成晶粒之间电化学腐蚀。压铸件因晶粒之间腐蚀而老化。（2）时效作用。锌合金的组织主要由含铝和铜的富锌固溶体和含锌的富铝固溶体所组成，它们的溶解度随温度的下降而降低。但由于压铸件的凝固速度极快，因此到室温时，固溶体的溶解度大大地饱和了。经过一定时间之后，这种过饱和现象会逐渐解除，而使铸件的形状和尺寸略起变化。（3）锌合金压铸件不宜在高温和低温（0℃以下）的工作环境下使用。锌合金在常温下有较好的机械性能。但在高温下的抗拉强度和低温下的冲击性能都显著下降。4．锌合金适用范围（1）家装行业。如锌合金门窗等。（2）日常生活制品。（3）装饰制品。工艺品等。（4）电子产品外壳。玩具制品等。（5）汽车配件、机电配件、机械零件、电器元件等。（6）其他。5．锌合金的常用表面处理（1）电镀。电镀最常用，性能很好。（2）喷涂及烤漆。（3）机械拉丝。6.3 常用软胶材料基本知识6.3.1 软胶材料简述
软胶材料是柔软性材料的总称，软胶材料手感柔和舒服。软胶材料有橡胶也有塑料，如天然橡胶NR、硅橡胶、TPU、软质PVC等。
软胶材料的软硬程度可调整，用度来表示其软硬的程度，度数越高越硬。手机中常用的USB塞及螺丝塞材料常用TPU，硬度是80度左右。
软胶材料应用非常广泛，各行各业都有涉及。（1）玩具行业，软件公仔玩具很多就是用软质PVC。（2）医用医疗行业，软胶套主要材料就是硅胶等。（3）作为密封性零件用于防水防尘，如O形圈等。（4）用于缓冲抗震。手机中的缓冲垫等。（5）其他。6.3.2 硅胶1．硅胶简介
硅胶主要成分是二氧化硅，化学性质稳定，可以耐受酸性介质的侵蚀，不燃烧。硅胶按其性质及组成可分为有机硅胶和无机硅胶两大类，无机硅胶是一种高活性吸附材料；有机硅胶产品的基本结构单元是由硅—氧链节构成的，侧链则通过硅原子与其他各种有机基团相连。2．硅胶的优点（1）高机械强度。（2）无毒、无味。（3）硅胶软硬可调。其柔软性常用于密封及抗震。（4）硅胶有很强的吸附能力，可应用于干燥剂。（5）价格比TPU低。3．硅胶的缺点（1）韧性稍差，容易撕裂。（2）耐强碱、氢氟酸性能差。4．硅胶的应用范围
硅胶的应用非常广泛，常用于建筑、电子电气、纺织、汽车、机械、皮革造纸、化工轻工、金属和油漆、医药医疗。5．硅胶的常用表面处理（1）喷涂。（2）丝印。6.3.3 TPU1．TPU简介
TPU是Thermoplastic Urethane的简称，中文名称为热塑性聚氨酯弹性体，TPU是由二苯甲烷二异氰酸酯（MDI）、甲苯二异氰酸酯（TDI）和大分子多元醇、扩链剂共同反应聚合而成的高分子材料。
TPU模塑成型工艺有多种方法：注塑、吹塑、压缩成型、挤出成型等，其中以注塑最为常用。2．TPU的优点（1）硬度范围广：通过改变TPU各反应组成的配比，可以得到不同硬度的产品，而且随着硬度的增加，其产品仍保持良好的弹性和耐磨性。（2）机械强度高：TPU制品的承载能力、抗冲击性及减震性能突出。（3）耐寒性突出：TPU的玻璃态转变温度比较低，在-35℃仍保持良好的弹性、柔顺性和其他物理性能。（4）加工性能好：TPU可采用常见的热塑性材料的加工方法进行加工，如注塑、挤出、压延等。同时，TPU与某些高分子材料共同加工能够得到性能互补的聚合物合金。（5）耐油、耐水、耐霉菌。（6）再生利用性好。（7）高耐磨性。（8）韧性好，抗撕裂性强。3．TPU与硅胶的比较（1）TPU比硅胶韧性好。（2）TPU比硅胶成本高。（3）TPU柔软度没有硅胶好。4．TPU的适用范围
TPU的应用非常广泛，常用于建筑、电子电气、纺织、汽车、机械、皮革造纸、化工轻工、金属和油漆、医药医疗等。6.4 胶件注塑常见问题分析及解决方法
塑胶零件经模具注塑后第一次试模时经常会出现一些问题，常见问题有缩水、拉伤、变形、多胶、少胶、夹水线、披锋等缺陷。6.4.1 缩水1．缩水的概念
缩水就是胶件表面形成局部凹陷、空洞的现象。常发生在骨位处、螺丝柱位处等胶位比较厚的地方。2．对产品的影响（1）影响外观。（2）影响结构。由于凹陷产生尺寸变化，从而对附近的结构有影响。3．原因分析（1）结构设计上，胶件壁厚不均匀或者胶件太厚。（2）模具设计上，流道太细、模具温度过高等。（3）在注塑上，保压时间不够，注塑压力太小，注塑速度太慢等。4．解决方法（1）在结构设计上胶厚尽量均匀，在胶厚不均匀处要圆滑过渡，同时注意掏胶。（2）改善模具设计。（3）增加保压时间，加大注塑压力及调快注塑速度等。
图6-1所示为胶件缩水实物图片。图6-1 胶件缩水实物图片6.4.2 披锋1．披锋的概念
披锋俗称毛边，在分型面上有少量的料溢出，形成飞边。常发生的地方有分模面、行位夹线处、斜顶位处、镶件位处等。2．对产品的影响（1）影响外观。披锋在分型面上溢出，对外观影响很大，容易刮手。（2）影响装配。尤其是在重要的配合面上。3．原因分析（1）原料问题。原料温度高、胶料流动性过强等。（2）模具问题。模具分型面配合不良、模具硬度及强度不够等。（3）注塑问题。注塑速度太快、注塑压力过大、锁模力不足等。4．解决方法（1）改善原料，提高模具配合精度等。（2）注塑上减慢注塑速度，减小注塑压力，增大锁模力等。
图6-2所示为模具分模面披锋实物图片。图6-2 胶件分模面披锋实物图片6.4.3 塑胶变形1．塑胶变形的产生
胶件注塑时，模具内塑料受到高压而产生内部应力。脱模后，出现变形弯曲、翘曲等情况。平板式产品最容易产生变形。2．对产品的影响（1）影响外观（2）影响装配。胶件变形会造成尺寸的改变，直接影响装配。3．原因分析（1）结构设计上，胶件强度不够、胶件太薄或者太过于平整。（2）模具问题，水口设置不合理，胶件顶出不合理等。（3）注塑问题，保压时间长，注塑压力过大等。4．解决方法（1）结构上适当增加骨位，适当增加胶厚，不要设计成平板式产品，避免大面积平面。（2）水口设置时要充分考虑胶件变形的可能性。（3）注塑上减小注塑压力，缩短保压时间等。6.4.4 多胶及少胶1．多胶及少胶的概念
多胶是指设计时不需要的胶位却多做，少胶是指设计时需要胶位的却没有做出来。尤其是在有顶针的地方容易多胶。2．原因分析（1）模具设计与加工上多做或者漏做。（2）模具顶针长度不够，在胶件的顶针处多出胶位。（3）注塑时因注射压力不足或模腔内排气不良等原因，使塑料无法达到模具的某一角落而造成的射料不足。3．解决方法（1）如果少胶，模具厂改模修整。（2）如果多胶，只要不影响装配与外观，可以不用修改。
图6-3所示为胶件少胶实物图片。图6-3 胶件少胶实物图片6.4.5 顶白1．顶白的概念
顶白是指胶件外表面被顶针顶出白色痕迹。2．对产品的影响
影响外观。3．原因分析（1）模具问题。顶针太长，顶针不平衡等。（2）注塑问题。注塑压力过大，顶出速度太快，注塑速度太快等。4．解决方法（1）调整顶针长度，修整顶针配合面。（2）注塑上减小注塑压力，减慢顶出速度及注塑速度等。
图6-4所示为胶件顶白实物图片。图6-4 胶件顶白实物图片6.4.6 胶件拖伤及拉伤1．胶件拖伤及拉伤的概念
胶件拖伤及拉伤是指胶件在脱模过程中摩擦模具，沿出模方向在胶件外观上留下痕迹的现象。2．对产品的影响
影响外观。3．原因分析（1）结构设计上，产品拔模斜度不够。（2）模具加工上，模具抛光不良等。（3）注塑上模具温度太低，过量使用脱模剂等。4．解决方法（1）加大产品拔模斜度，提高模具抛光要求。（2）注塑上提高模具温度，尽量少使用脱模剂等。
图6-5所示为胶件拉伤实物图片。图6-5 胶件拉伤实物图片6.4.7 烧焦1．烧焦的概念
烧焦是由于模具排气不良熔体因高温或受热时间长造成塑料中的高分子发生碳化而使产品发生变色（黄褐色、黑色）、表面破坏（胶料碳化）等状态。2．对产品的影响（1）在外观面上，影响外观。（2）在结构配合面上，影响结构。3．原因分析（1）模具排气不良，水口设置不合理。（2）塑料温度太高，注塑速度太快或者压力过大。4．解决方法（1）改善模气排气，水口设置应合理可靠。（2）降低塑料温度，注塑上减小注塑压力，减慢注塑速度等。
图6-6所示为胶件烧焦实物图片。图6-6 胶件烧焦实物图片6.4.8 夹水线1．夹水线的概念
夹水线又称熔接痕，是指塑料在注塑时由于多个水口或在经过槽、孔等位置，发生两个方向以上的流动后相结合时造成的熔接线。2．对产品的影响
影响外观，严重时影响结构。3．原因分析（1）原料上。原料流动速度慢，原料烘干不足等。（2）模具上。冷料井不够大，水口设置不合理，模具排气不良等。（3）注塑上。模具温度过低，料温过低，注塑压力太小等。4．解决方法（1）夹水线很难完全解决，尽量避免。（2）结构上，在易产生夹水线的地方加骨位。（3）改善模气排气，水口设置合理可靠。（4）提高塑料温度，注塑上增大注塑压力等。
图6-7所示为胶件夹水线实物图片。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]