浅析注塑产品设计注意事项

发表时间:2019/4/28   来源:《基层建设》2019年第6期   作者:马雯钰
[导读] 摘要:结合注塑产品的成型过程、成型原理、模具加工、批量生产等,浅析注塑产品在设计、成型过程中的一些设计手法和注意事项。
        蚌埠依爱消防电子有限责任公司  安徽蚌埠  233000
        摘要:结合注塑产品的成型过程、成型原理、模具加工、批量生产等,浅析注塑产品在设计、成型过程中的一些设计手法和注意事项。
        关键词:外观设计;结构设计;成型原理;模具设计
        一、引言
        公司的产品按照材料特性可以分为两大类:注塑类和钣金类。产品在设计的过程中影响因素很多,需要遵守相应的基本要求和设计原则,才能满足产品的使用需求,产品结构设计的优劣直接影响产品的市场价值。随着科技的发展,人机交互体验的增加,对产品的精致美观,装配简单带来新的挑战,本文以注塑产品的外观和结构设计过程中的一些问题进行简单的总结,以供设计人员入门做参考。
        二、外观设计
        产品外观是指产品的形状、图案、色彩等一体化视觉效果,形状是指产品的造型,图案是产品设计的点缀,色彩是构成图案的因子,三者的有机结合才能形成美的统一。很多结构设计人员主要以机械工科为主,缺乏工业设计方面的专业知识和前卫的设计理念,导致前期产品的外观为外包设计,无形之中增加了产品的设计成本,但纯工业设计人员对公司产品的结构、硬件配合的使用要求不清楚,从而导致后期结构出现一系列问题,最典型的为烟感的设计,在后期生产、送检出现的结构问题,反复修改模具,生产中按键、卡扣、干涉等问题,也无形之中增加了产品的研发设计和生产成本,降低效率。
        设计人员要不断学习一些工业设计理念,在进行外观设计时,就能配合硬件人员对结构要求作出及时调整,从而做到一次开模成功,提高效率,节约成本。
       
        图1  小米烟感造型
       
        图2  8014烟感造型
        在进行外观的设计过程中,最关键的一点就是多看多想,多看就是参考其他家产品的外观图案,通过网上搜索图片、实物观察等方式了解这一类产品的各种外观,然后进行总结、思考各种外观的优缺点,实现难易程度,以及后期结构设计的难易程度,统一规划,比如在设计新烟感外观的过程中,参考了小米烟感以及本公司烟感的外观特点,既满足外观需求也要满足功能性需求,其中功能性需求优先,如图1、2所示。
        在外观设计的过程中,关键的几点:广泛参考、不断总结、多出方案、征求意见、评审确定。
        三、结构设计
        产品结构设计是满足基本使用功能的关键保证、也是影响产品生产流水效率的关键因素,在必须满足功能性要求的前提下:尽可能的结构简单、模具简单、装配简单。
        在设计新烟感和8000声光结构的过程中,最关键的就是紧密地与硬件人员进行配合,了解这个产品的功能需求,再确定好电路板布局,并进行三维造型,将电路板、元器件绘制出三维模型,随时在模型中查看有没有元器件干涉,考虑好电路板的固定方式,如新烟感中电路板是通过螺钉固定,8000声光中电路板是通过卡扣固定,至于选择哪一种根据电路板元器件的多少、尺寸大小、保证牢固可靠来决定,如下图;
       
        图3  电路板固定(螺钉)
       
        图4  电路板固定(卡扣)
        结构件之间的装配,要保证牢固可靠,安装便捷,同时具有一定的防误装功能,比如新烟感结构中的上下壳体装配,可以采用卡扣配合,也可以采用螺钉固定,卡扣方式装配简单,但是牢固性不能保证,H12就是在送检冲击过程中出现卡扣断裂或者松动导致面壳分离的情况,所以为了满足送检需求,必须保证结构件的装配牢固可靠,因此我在新烟感结构中采用卡扣与螺钉固定相结合的方式,如图下所示;而8000声光采用纯卡扣配合形式,其卡扣一端是固定结构,这样不易脱落,如图所示。
        当然,除了配合结构之外,还需要一些辅助结构,但又是必须的,比如防误装结构、限位结构、防不装电池结构等,如下图所示
       
        图5  8000声光中卡扣固定结构
       
        图6  防误装结构与限位结构图
       
        图7  防不装电池结构
        在设计结构的过程中还要考虑到模具的实现难易程度,在不影响外观和功能的条件下尽可能通过开孔避免滑块机构,比如在设计新烟感下壳体和8000声光下板过程中下壳体中卡扣位置下面是通孔,如果不开通孔,则需要通过模具中的滑块机构来实现卡扣的成型,增加了模具的复杂程度,也会影响模具成本,注塑效率,如果在下面开通孔,则完全避免了这种情况的出现,如下图所示;
       
        图8  卡扣下方开孔
        材料的选择,注塑件材料通常有ABS、PC、PP、PE等,通常ABS具有良好的综合性能、容易配色、强度高,耐冲击性强注塑流动性好、表面易处理尺寸稳定等优点,但是耐热性不够好,PC的透明度好、强度好、耐热性好,通常我们将ABS和PC混合使用可提高抗冲击强度和耐热性,这也是比较常用的一种方法。
        结论
        注塑产品的外观、结构直接影响产品的功能、成本以及生产效率,在对注塑件产品外观和结构设计过程中,要不断学习工业设计的一些理念和知识,多去观察一些产品的外观,进行总结分析,形成自己的设计理念。当产品外观、结构产生设计冲突时,优先保证产品结构性能,在设计的过程中还要综合考虑结构零件的通用性,装配简单可靠,性价比高等,整个过程中要时刻与硬件人员保持沟通,集思广益、征求意见,随时做出结构调整和修改,再评审出最优方案,进行验证。
        参考文献
        [1]祝铁丽,王敏杰.注塑成型制品的收缩规则[J].塑料工程学报,2001,(04)
        [2]屈华昌.塑料成型工艺与模具设计[M].北京:机械工业出版社,2004.
        [3]《塑料模设计手册》编写组编著.塑料模设计手册[M].北京:机械工业出版社,1994.
        [4]肖新华.基于Moldflow的塑料件注射工艺分析[J].湖北理工学院学报,2016,32(6):11-14.
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