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摘要：冰箱产品中有多个塑料件，精美的塑料制品与优化的注塑模具、合理的成型工艺、性能优良的原材料以及不断优化的结构设计密切相关。鉴于此，本文就从冰箱产品开发中塑料件结构设计展开分析。
关键词：冰箱产品；开发；塑料件结构设计
1、塑件的收缩率
无论哪种方式成型，都会有成型收缩的问题。材料不同的塑件收缩率也不相同，收缩率与材料分子质量大小、分子质量分散程度以及成型时的工艺参数有关。收缩率的计算公式为：
在冰箱设计中，门体堵头大面壁厚为2.5mm（材料为ABS），其余为1～1.2，抽屉壁厚为2～3mm（材料为PS），挤出件设计要做到尽量壁厚一致，壁厚一般为2mm。过薄的壁厚不能保证制品的强度，过厚的壁厚要消耗大量材料、增加制品成型后的冷却硬化时间，此外还容易产生气泡、凹陷、夹心和收缩不均匀，从而造成应力集中。
壁厚的设计一般来说应遵循如下原则：制品的设计应尽量保证壁厚均匀，避免壁厚突然
变厚或变薄；对于壁厚过厚的地方，采用增加工艺孔等方式去掉多余的壁厚，消除该处产生的内应力。
3、脱模斜度的设计
为了塑料从模腔中脱出，在平行于脱模方向上的塑件表面上设有一定斜度，称之为脱模斜度。脱模斜度的大小取决于塑料的性质、收缩率的大小、制品的壁厚和形状，设计时一般考虑以下几种情况：
①制品形状复杂，深度较深，不易脱模的，塑料的收缩率大的，应选用较大的脱模斜度；
②制品尺寸精度要求高的，制品较高、较大的，应选用较小的脱模斜度。
4、加强筋的设计
增加加强筋可以在不增加壁厚的情况下，使塑件强度和刚度提升，以节约塑料用量，减轻重量，降低成本。并有效防止塑件翘曲，还起到辅助浇道的作用。
加强筋的设计要点：
①用高度较低、数量稍多的筋代替高度较高的单一加强筋，避免厚筋底冷却收缩时产生表面凹陷。当筋的背面出现凹陷影响美观时，可采用装饰结构予以遮掩。
②筋的布置方向最好与熔料的充填方向一致。
③筋的根部用圆弧过渡，以避免外力作用时产生应力集中而破坏。但根部圆角半径过大则会出现凹陷。
④一般不在筋上安置任何零件。
⑤位于制品内壁的凸台不要太靠近内壁，以避免凸台局部熔体充填不足加强筋在防止制品变形、增加制品刚性方面的应用。
⑥为了防止正面收缩痕迹，尽量将与正面连接的壁厚减薄，如果强度有影响，可以将连接处局部减薄。
5、孔的设计
塑料制品上的孔通常有两种，一种是制品本身有各种用途的装配孔，另一种是为了改善制品的性能而设置的工艺孔，不管是哪一种孔，设计合理，就会有一个好的质量并且便于制品的成型。具体应用主要分三种情况：当制品需有侧孔时，往往会使模具增加侧抽芯机构，使模具的制造复杂化，因此应尽量改进设计，简化模具结构，确保顺利脱模；制品上孔的位置，应尽可能设置在不易削弱制品强度的位置上；对于脆性制品，相邻孔之间以及孔到制品边缘之间，要留有适当的距离，以防止在连接和固定制品时发生破裂。
6、圆角的设计
圆角在塑料制品的设计中既能使塑料制品的外形更加流畅、美观，又能避免应力集中，提高制品强度，也能改善物料流动情况和便于脱模。应在制品的各面及内部连接处，均应采用圆弧过渡，制品中内圆角设计的大小可遵循如下公式：
0.25＜R/T＜0.75
其中：R—制品内圆角的大小；T—制品的壁厚。
7、嵌件的设计
为了满足连接、安装要求，制品常采用各种嵌件。多数嵌件由金属制成，由于金属嵌件冷却时尺寸变化与塑料的热收缩值相差很大，致使嵌件周围产生较大的内应力，容易造成制品的开裂，为防止这种现象，嵌件的设计应注意：
①嵌件与制品的线膨胀系数应尽可能接近；
②嵌件各尖角部位应倒圆角，以减少内应力；
③嵌件应尽可能采用圆形或对称的形状，以保证收缩均匀。
8、支承面的设计
塑料制品较容易变形，因此当塑料制品的支撑面为一个大平面时，大平面的变形，往往造成支撑面不平稳，因此塑料制品的支撑面一般由几个小的平面组成。应注意：当制品需要由一个面作为支撑面时，设计时不宜用整个面作为支撑面，而应采用凸边或支脚的形状来代替；当制品采用凸耳作为紧固用的支撑面时，为使凸耳有足够的强度以承受紧固力，可采用设计有加强筋的支撑面。
9、螺纹的设计
塑料制品上的螺纹可以在成型时直接制成，由于塑料螺纹具有强度差、精度差、易产生内应力等缺点，所以设计时应注意以下几点：
①塑料螺纹应选用螺牙尺寸较大者；
②塑料螺纹的开始端和结束端均不应突然开始和结束，而应有过渡部分；
③考虑到塑料螺纹牙距的收缩，塑料螺纹与金属螺纹的配合长度不宜太长。
结束语
综上所述，一个好的结构设计，加上一个制作精良的模具和一个合理的成型工艺就等于一个完美的塑料制品。当我们在对塑料制品进行结构设计时，同时要求我们具备塑料模具和塑料成型方面的基本知识，掌握了这些，我们才能设计出让消费者和自己都很满意的塑料制品。
参考文献
[1]《塑料模具设计师指南》作者：唐志玉图书出版社ISBN：7-118-02013.
[2]李灿.冰箱产品开发中塑料件的结构设计[J].城市建设理论研究，2015.
论文作者:关向新
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/3
标签：制品论文; 塑料制品论文; 斜度论文; 螺纹论文; 塑料论文; 强度论文; 结构设计论文; 《建筑学研究前沿》2018年第8期论文;