汽车塑料产品结构设计的一般原则讲义及精度

（2）拔模角和高度 通常，筋的拔模角在1-1.5度，最小不能小于0.5度，否则会导致零件脱模困
难。越高的筋顶部往往很薄，导致注塑过程中难以充满也就失去了筋的意义。筋 的顶端厚度一般不低于1毫米，高度一般为零件壁厚的2.5-3倍。当然也会有例外， 需要具体分析。
0.5 deg min 筋厚
Байду номын сангаас
1 min 壁厚
D min D min
塑料件中的柱销也是我们常用到的结构，主要用于提供连接和定位。 • 设计要点：
（1）像筋的设计一样要考虑拔模角度、出模方向、根部厚度与基本壁厚的比 例等。
（2）另外，我们还有一个相互矛盾的问题需要考虑。一方面，我们希望销柱 的厚度（B）尽量薄些，以防止表面出现缩痕。另一方面，我们希望其厚度能厚 一些，以增加结构强度。最终，我们要根据产品结构和材料等综合分析确定。
塑料件翻边结构十分重要，它能够明显提高制件的结构刚度控制变形，是很 有用的结构，我们设计时必须尽量考虑增加翻边结构。 • 设计要点：
（1）翻边的厚度应该与基本壁厚一致。 （2）考虑到零件花纹，我们对翻边的拔模角度有特殊的要求，一般在3-6度之 间。但是不同的花纹会有不同的要求，设计时应根据花纹要求及制造和质量要求 选择适当的拔模角。
P/L P/L
8 有许多种类型的花纹可以用于零件表面的装饰。我们设计时需要针对不同的
花纹选择合适的设计结构。 • 设计要点：
（1）拔模角—总的规则是每增加0.025毫米的花纹深度，需要增加至少1度的拔 模角。关于花纹和拔模角需要设计者和花纹供应商共同检查和确认，并得到 OEM的认可。
（2）翻边—对于翻边结构，花纹和拔模角的关系是最突出的。翻边结构就需 要一定的脱摸角度，以便零件从模具内移出。越长的翻边需要越大的脱模角度， 越深的花纹，也需要越大的脱模角度。如果不注意这点就会产生零件脱模困难， 甚至擦伤零件花纹表面。

防止变形的措施-前述的避免应力集中以及刚性设计的一些-措施，也都有助于防止或者降低制件的变-形。此外，设计 考虑防止产品变形，在-形状上进行规避
防止矩形的薄壁容器侧壁发生内凹变形-矩形的薄壁容器的侧壁容易发生内凹变-形，为此可将侧壁设计得稍微外凸一些
行马-a-b-里-为防止变形将底边设计成倒角-深度较浅的盒类制品，为避免翘曲变形，-可将其底边设计成倒角形
容器沿口部位的设计起到了边缘增强-的作用，实质上这种突变的边缘可以-看作是加强筋的变异。
3嵌件的加强作用-在制件中设置金属嵌件，可以提高塑料制件局部-或整体的强度。-如汽车方向盘、活动手柄、塑料 窗框、-带有金属嵌件的塑料齿轮等。
4结构上的设计，在产品设计中，有几种-结构具有比较高的刚性/质量比-①蜂窝夹层结构：刚性的设表层
避免应力集中应作为一条基本的准则-0-避免应力集中最直接最有效的方法就是在-拐角、棱边、凹槽灯等轮廓过渡与 薄交-接处采用圆弧过渡。
根据不同的壁厚和圆角半径对应的应力集中系数，-得出应力集中系数与半径R与壁厚T之比的关系-P一施加的载荷一圆角半径-T一壁厚-3.0-310-15-常用的-0.2-0.4-0.6-08-1.0-1.2-14-图 曲线表明，半径R与壁厚T之比，即R/T在-0.6以后，曲线趋于平缓，由此可知，内圆角之-半径应至少为壁厚的 半，最好为壁厚的0.6--0.75。
简化设计的一些建议和提示-1结构简单，形状对称，避免不规则的几-何图形：-结构简单容易成型
对称设计-O汽车塑料产品结构设计的一般原则及精度共57页PPT资料
2产品侧孔和侧壁内表面的凹凸形状成型-困难，需要在产品成型后进行二次加工，-设计时应避免。
02-设计改进避免侧向抽芯-a-b-e
3尺寸设计要考虑成型的可能性，不同的-成型工艺对制件的尺寸设计，包括尺寸大-小，尺寸变化会有一定的限制。

关键词 ： 汽车 ； 塑料 件 ； 结构设计 ； 原 则
经济及科技 的发展为汽车行业带来 了机 遇 ， 而汽 车产业 的发展 要适 当缩 减 ， 拔模 的角度要控 制在 ０ ． ５ — １度 ， 这样 的设 计可 以使 汽 离不开塑料的使用 。 塑料在汽车生产的应用不仅深化 了汽车的机动 车塑料 件的成 品脱模 ；要对 螺钉安装柱的一部分予 以减胶处理 ， 这 及越野性 能 ， 同时还减轻 了汽车车体 的 自重 ， 因此从侧 面降低 了燃 样的设计 能够 降低 汽车塑料件 的外形 的缩痕 。 这样 的结构设计 能够 料消耗 ， 节约了资源。 汽车塑料件 主要应用 于汽 车的内外装饰 ， 同时 确保 汽车塑料 件结 构设计 的精准度 ， 进 而能够深化汽车塑料件产 品 在不断推广并发挥其有效性 。 对汽车塑料件 的结构设计予以分析及 的质量与汽车整体的品质 ， 促进汽车领域的发展 。 研究针对汽车制造及整个汽车产业的发展意义深远。 文章将以浅谈 ４ 汽 车 塑 料 件 定 位 销 设 计 原 则 汽车塑料件 的结构设计原则作为切人点 ， 在此基础上予 以深 入的探 针对汽车塑料件 的定位 销结 构位置 的设计 ， 在设计 过程要确保 究， 相关 内容如下所述。 定位销位置的汽车塑料件成品外形没有缩痕 的问题 ， 同时在汽 车塑 １ 汽 车塑 料 件 壁厚 设计 原 则 料件的装配过程 ， 定 位销的首部要 确保导 向的 ｃ角 ， 与其 对应 的安 在种类趋于多元化 的汽车塑料件 中 ， 针对热塑性高 的汽车塑料 装孔位置也要 有一 定的倾斜 。 此设计模 式能够 降低汽 车塑料件 成品 件 的壁厚设计要遵循硬性指标 ， 确保壁厚 的均匀性及统 一性 。若汽 的缺陷 ， 确保外 观上 良好 的形象 ， 同时可以确保装 配环节 的顺利进 车塑料件 的壁厚之差超过 ２ ５ ％， 那么汽车塑料件重 的内部应 力会显 行。在予以汽车塑料件的定位销结构设计过程 ， 要遵循相关指标 予 著提 升 ， 因此造成汽 车塑料件产生萎缩 、 发 生气泡及严 重变形 等问 以设计 ， 尽可 能降低误差与相关 干扰 因素 ， 把汽 车塑料件 的结构 与 题 。 即使 是 遵 循 指 标 汽 车 塑 料 件 间的 壁 厚 之 差 没 有 大 于 ２ ５ ％， 壁 厚 质量控制在最佳水平 ， 最大 限度 的发挥 汽车塑料件在汽车 整体 中的 的改变也需要 有过渡时 间 ， 模具填 充环节 ， 要是材料从 汽车 塑料件 有 效 性 。 较厚 的位置 向较薄 的位置填充 。 若汽车塑料件的壁厚设计缺乏合理 ５ 结 论 性， 那么汽车塑料件的转角位置与左右均会较厚 ， 中间趋于偏薄 ， 偏 综上所述 ， 对热塑性高 的汽车塑料 件的壁厚设计 要遵循硬性 指 薄 的位置就需要一定 的时间予 以凝 固 ， 左右 区域凝 固需 要的时问也 标 ，确保 壁厚的均匀性 及统一性 。若 汽车塑料 件的壁厚 之差超 过 较长 ， 那么最终生产的汽车塑料件就会存在一定 的问题。为了规避 ２ ５ ％， 那 么汽车 塑料件重 的 内部应力 会显著 提升 ， 因此造 成汽 车塑 这些 问题 汽车塑料件就要对 汽车塑料 件的结构设计予 以有效处理 ， 料件产生萎缩 、 发生气泡及严 重变形等问题 。即使是遵循 指标 汽车 较厚 的位 置予 以调整 ， 实现汽 车塑料件 的壁厚 的匀称性 ， 达 到结构 塑 料 件 间 的 壁 厚 之差 没 有 大 于 ２ ５ ％，壁 厚 的 改 变 也 需 要 有 过 渡 时 的要 求 ， 进而汽车塑料件 的生产质量上才会有所提高。 间， 模具填 充环节 ， 要是材料从 汽车塑料件较厚 的位 置向较薄 的位 ２ 汽 车 塑 料 件 加 强 筋 设 计 原 则 置填充 。 加强筋 的拔模角度设置值要在指标范围内 ， 若角度设置小 ， 在实施 汽车塑料件 的结 构设计 过程 中， 在 汽车塑料件上使用加 汽车塑料件对模具型芯的包紧力会提高 ，需要调 节模 具顶 出力 ， 不 强筋 能够 有增加 高汽车塑料件 的强度 。 在对 汽车 塑料件加强筋设计 谈很可能会发生汽车塑料件表面有顶 白的情 况 ，角度设置过大 ， 会 前， 要控制好三个部分 的布局 ： ａ ． 从 加强 筋的拔模 角度分析 。加强筋 致使加 强筋顶端太 薄 ，只能够利用 加压及加 温才可 以确保物 料填 的拔模角度设 置值要在 指标范 围内 ， 若角度设 置小 ， 汽 车塑料件对 充 。在加强筋及汽车塑料件壁 的交叉位 置画圈 ， 词语 安全 会与加强 模具型芯 的包紧力会 提高 ， 需 要调节模具顶 出力 ， 不谈很 可能会发 筋 和汽车塑料件壁有三个交点 ， 处于汽车塑料件壁 的壁厚处与加强 此 圆圈的直径要小 于汽车塑料件公称壁厚 的 生汽车塑 料件表面有顶 白的情况 ， 角度设 置过大 ， 会致使 加强筋顶 筋底部两端 内角位置 。 端太薄 ， 只能够利用加压及加温才 可以确保 物料填充 。因此要科学 两倍 ， 设计 过程要注意的是正确判断加强筋 的最厚处 。在实际的结 螺钉安装 柱外部尺寸在 拔模 过程 中要 适 当缩 减 ， 拔模 的控制拔模角度 ， 控制好汽车塑料件 的成 型及品质 ， 降低 生产成本 。 构设计 环节 ， 角度最好控制在 ０ ． ２ ５度 ～ ２度之间 ． ｂ ． 从加强筋 的厚 度设 计来 分析 。 的角度要 控制在 ０ ． ５ ～ １ 度， 这样的设计可 以使 汽车塑料件 的成品脱 要对螺钉安装柱的一部分 予以减胶处理 。 。 加强筋厚度设计过程中要依 附于 以下几点 ： 在加强筋及汽车塑料件 模 ； 壁的交叉位置画圈 ， 词语安全会 与加强筋和汽车塑料件壁有三个交 参 考 文献 １ １ 王梦寒 ， 董晶 晶， 周杰， 代忠， 邹鹰 ， 姚 小兵． 基 于代理模 型和改进 点， 处于汽车塑料件壁 的壁 厚处与加强筋底部两端 内角位置 。此圆 『 Ｊ ］ ． 材料科 学与工 艺， ２ ０ １ ３ （ ２ ） ． 圈的直径要小于汽车塑料件公称壁厚 的两倍 ， 设计过程要 注意的是 遗传算法的注塑翘曲优化 ｆ 谈桂春 ， 张晓云 ， 赵 志鸿 ， 肖德 凯． ２ ０ ０ ５年 我 国 工 程 塑料 加 工 技 术 正 确 判 断 加 强 筋 的 最 厚 处 。汽 车 塑 料 件 的 加 强 筋 厚 度 要 在 １ １ － １ ． ５ Ｍ Ｍ。 ｃ ． 汽车塑料件 的结 构设计过程 ， 加强筋的高度的极值 即公 进 展 叭 工程 塑料 应 用 。 ２ ０ １ ６ （ ６ ） ． 称壁厚 的 ３ 倍， 最小值是公称壁 厚的 ２倍 ， 三角筋 同上 ； ｄ ． 加强 筋的 『 ３ １ 孙 宝寿 ， 邓益 民， 陈哲 ， 王利柱 ， 刘军． 基于 Ｔ ａ ｇ ｕ ｃ ｈ ｉ 和Ｕ Ｄ Ｅ试 验 设 有效布局要择取十字交叉 的方法 ， 所以此方法能够有效适用 于多种 计 的 注 塑 工 艺 参 数优 化 【 Ｊ １ ． 工程 塑料 应 用 ， ２ ０ １ ３ （ １ ２ ） ． ４ １ 孙宝寿 ， 陈哲 ， 吴真繁 ， 顾 伯勤 ， 黄筱调 ． 薄壁 注塑件 翘 曲影 响 因素 差异 化的结构 ， 同时可应 付差异化 的负荷变化及承 受力 ， 能够有 效 『 分 析 及 优 化 研 究 进展 ｆ Ｊ １ ． 机 械 制 造 ， ２ ０ １ ２ （ １ ２ ） ． 保 障汽车塑料件成 品的应力分布 的均匀 。 不过这一布局会形成一个 节点 ， 节 点位置材料 堆积会导致汽 车塑料件 的萎缩 ， 针对此情 况我 ｆ ５ １ 钱 宇强 ， 肖小亭 ， 孙友松 ， 杨 国华． 注塑成 型工 艺参数 对含 熔接 痕 Ｐ改性 塑件 冲击性能的影 响 ［ Ｊ 】 ．高分子材料科 学与工程 ， ２ ０ １ ３ 们要将节点位置挖空来规避这一 问题 ， 还要注意 的是 注意 避免边交 的 Ｐ

②模具
• 对于小尺寸的塑料件，模具的制造误差占塑料公 差的1/3。
• 与模具上运动的零件有关的塑件尺寸，其精度较 低。
• 模具上浇注系统和冷却系统设计不当，会使成型 塑件的收缩不均匀。
• 脱模系统的作用力不当，会使被顶出塑件变形。
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③塑件结构
• 塑料件壁厚均匀一致，形体又对称，可使 塑件收缩均衡。提高塑料件的刚性，如加 强筋的合理设置或采用金属嵌件，能减小 塑件翘曲变形，都有利于提高塑件精度。
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④工艺
• 注射周期各阶段的温度、压力和时间会影 响塑件的收缩、取向和残余应力，存在对 于塑件精度要求的最佳工艺。保证注塑件 精度更重要的是工艺参数的稳定性。成型 条件波动所造成的误差占塑件公差的1/3。
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⑤使用
• 塑料材料对时间、温度、湿度和环境条件 的敏感性，在注射成型制品长期使用后， 会有显现。注塑件的尺寸和形位精度的稳 定性差。
形、瓦楞形、拱形、球形、抛物面，其刚 性比同样重量的平板要高得多
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（2）加强筋的设计和运用
通过加强筋提高轴套扭转刚 性和弯曲刚性
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容器沿口部位的设计起到了边缘增强
的作用，实质上这种突变的边缘可以 看作是加强筋的变异。
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24（3）嵌ຫໍສະໝຸດ 的加强作用• 在制件中设置金属嵌件，可以提高塑料制件局部 或整体的强度。
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1、影响因素
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① 材料
• 注塑模塑的塑料在高温高压的熔融状态下充模流 动。常见的各种熔体温度为170-300℃。然后被冷 却固化，通常脱模温度在20-100℃。
• 下表 列出了常用的注射塑料的成型收缩率。 • 用无机填料填充、用玻璃纤维增强的塑料有较低

3 6
0.08 0.16 0.12 0.22 0.14 0.34 0.18 0.38 0.24 0.44 0.32 0.52 0.48 0.68
±0.12 ±0.22 ±0.16 ±0.26 ±0.24 ±0.34
6 10
0.09 0.18 0.14 0.24 0.16 0.36 0.20 0.40 0.28 0.48 0.38 0.58 0.58 0.78
下表 列出了常用的注射塑料的成型收缩率。 用无机填料填充、用玻璃纤维增强的塑料有较低的成型收 缩率。
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6、注塑件的精度
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②模具
6、注塑件的精度
对于小尺寸的塑料件，模具的制造误差占塑料公差的1/3。 与模具上运动的零件有关的塑件尺寸，其精度较低。 模具上浇注系统和冷却系统设计不当，会使成型塑件的 收缩不均匀。 脱模系统的作用力不当，会使被顶出塑件变形。
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5、抗变形设计 防止变形的措施
前述的避免应力集中以及刚性设计的一些措施，也都有 助于防止或者降低制件的变形。此外，设计时考虑防止产品 变形，在形状上进行规避。
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5、抗变形设计
矩形的薄壁容器的侧壁容易发生内凹变 形，为此可将侧壁设计得稍微外凸一些
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5、抗变形设计
深度较浅的盒类制品，为避免翘曲变形， 可将其底边设计成倒角形状
后果：塑料是对缺口和尖角之类比较敏感的材料，在应 力作用下，这些部位会逐渐产生微细裂纹，随后逐步扩展到 大的裂纹，而裂纹的不断延伸终将导致制件的损坏。
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3、避免应力集中原则
避免应力集中应作为一条基本的准则
避免应力集中最直接最有效的方法就是在拐角、棱边、 凹槽灯等轮廓过渡与厚薄交接处采用圆弧过渡。
5、抗变形设计

汽车塑料产品结构设计的一般原则及 精度
1、 舟 遥 遥 以 轻飏， 风飘飘 而吹衣 。 2、 秋 菊 有 佳 色，裛 露掇其 英。 3、 日 月 掷 人 去，有 志不获 骋。 4、 未 言 心 相 醉，不 再接杯 酒。 5、 黄 发 垂 髫 ，并怡 然自乐 。
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
谢谢！

⑤使用
• 塑料材料对时间、温度、湿度和环境条件 的敏感性，在注射成型制品长期使用后， 会有显现。注塑件的尺寸和形位精度的稳 定性差。
2、模塑塑料件尺寸公差
• 工程塑料模塑塑料件尺寸公差 标准GB/T14486-93 ，模塑尺寸公差代号为MT。公差等级分为七级。
• 该标准规定了热固性和热塑性工程塑料模塑塑料 件的尺寸公差。
③塑件结构
• 塑料件壁厚均匀一致，形体又对称，可使 塑件收缩均衡。提高塑料件的刚性，如加 强筋的合理设置或采用金属嵌件，能减小 塑件翘曲变形，都有利于提高塑件精度。
④工艺
• 注射周期各阶段的温度、压力和时间会影 响塑件的收缩、取向和残余应力，存在对 于塑件精度要求的最佳工艺。保证注塑件 精度更重要的是工艺参数的稳定性。成型 条件波动所造成的误差占塑件公差的1/3。
（1）几何形状的改变 • 薄壳状的平板制件，将其表面设计成波纹
形、瓦楞形、拱形、球形、抛物面，其刚 性比同样重量的平板要高得多
（2）加强筋的设计和运用
通过加强筋提高轴套扭转刚 性和弯曲刚性
容器沿口部位的设计起到了边缘增强
的作用，实质上这种突变的边缘可以 看作是加强筋的变异。
（3）嵌件的加强作用
③口字形结构、T 形结构以及工字梁结构，与 矩形截面的实心结构比较，这种结构既能 节省材料，又不降低刚性。
④圆锥体结构，相对圆柱体结构，这种结构 能承受很大的压缩载荷，弯曲稳定性好。
⑤双壁结构，有不少工艺可成型具有双壁结 构的制件，这种结构的制件有较高的刚性 、冲击韧性和抗弯能力。
（一）由内应力引起的制件变形
（3）厚壁部位减薄，使厚壁趋于一致，壁厚 差异大的制件可通过增设工艺孔、开槽或 设置加强筋的方式，使厚壁部位减薄，厚 薄趋于一致。