注塑成型设计指南
注塑 这是一种高效的批量生产方法，能够保证产品质量稳定，并降低单件成本。该方法是将熔融聚合物注入模腔，使其固化成所需的形状。
尽管模塑技术具有诸多优势，但符合DFM（面向制造的设计）标准的图纸对于加工至关重要。零件设计直接影响模具的可制造性、模具结构的复杂程度、项目预算、交货周期以及表面缺陷。
本注塑成型设计指南将详细介绍 12 个 DFM 优化最佳实践，包括厚度、加强筋、凸台、拔模斜度、尖角、分型线、顶针和注塑浇口。
让我们开始吧！
1. 注塑成型零件的材料选择
| 材料类型 | 关键属性 |
| ABS | 韧性好、抗冲击性强、表面光洁度高 |
| 聚丙烯（PP） | 经济高效、耐化学腐蚀、疲劳寿命长 |
| 聚乙烯（PE） | 轻便、灵活、防潮 |
| 聚苯乙烯 | 刚性好、易于成型且经济实惠 |
| 聚碳酸酯（PC） | 光学透明性、耐热性 |
| 聚酰胺（尼龙） | 低摩擦、高强度、耐磨 |
| 聚甲醛（缩醛） | 刚度高，摩擦力低 |
| 聚甲基丙烯酸甲酯（丙烯酸酯） | 高可见度，光泽表面 |
| 热塑性弹性体（TPE） | 柔软、有弹性且类似橡胶的材料 |
| 热塑性聚氨酯 (TPU) | 韧性、弹性、耐磨性 |
| 聚对苯二甲酸丁二醇酯 (PBT) | 高强度、耐热性和电绝缘性 |
| 聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET） | 强度高、耐化学腐蚀、尺寸稳定性好。 |
| 聚苯硫醚 (PPS) | 耐温性、耐化学性和刚度 |
| 液晶聚合物（LCP） | 尺寸稳定性好、耐热性高、翘曲度低 |
注塑成型可以加工多种热塑性聚合物。在进行零件的详细设计之前，选择合适的材料至关重要。
因此，要确定应用要求，如强度、刚度、耐腐蚀性、环境条件等，并据此选择材料。
虽然有 100 多种材料可供选择，但让我们看看下表中几种最常用的聚合物。
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2. 模塑件壁厚
注塑成型厚度
厚度是注塑成型零件的基本设计参数，它决定了零件的强度、刚度和其他性能。此外，零件厚度不当会导致变形和冷却不均匀。
标称壁厚
标称厚度，通常用“t”表示，是指设计中为成型零件设定的“厚度值”，该厚度值在整个几何形状上是均匀的。例如，标称厚度为3毫米表示零件厚度均匀，t值为3。
材料类型和厚度值
不同材料的最小厚度到最大厚度范围各不相同。这是因为每种热塑性塑料的流动性、粘度和其他特性都存在差异。
您可以使用PPSU、PBT和PEEK等材料设计更厚的部件。另一方面，ABS、PMMA和PC等材料的允许厚度则较薄。
下表列出了各种聚合物的推荐注塑成型厚度范围。
| 材料 | 壁厚范围（约毫米） | 壁厚范围（约英寸） |
| ABS | 1.14 - 3.56 | 0.045 - 0.140 |
| 聚丙烯（PP） | 0.64 - 3.81 | 0.025 - 0.150 |
| 聚乙烯（PE） | 0.76 - 5.08 | 0.030 - 0.200 |
| 聚苯乙烯（PS） | 0.89 - 3.81 | 0.035 - 0.150 |
| 聚碳酸酯（PC） | 1.02 - 3.81 | 0.040 - 0.150 |
| 聚酰胺（尼龙，PA） | 0.76 - 2.92 | 0.030 - 0.115 |
| 聚甲醛（缩醛，POM） | 0.76 - 3.05 | 0.030 - 0.120 |
| 聚甲基丙烯酸甲酯（丙烯酸酯，PMMA） | 0.64 - 3.81 | 0.025 - 0.150 |
| 热塑性弹性体（TPE） | 0.64 - 3.18 | 0.025 - 0.125 |
| 热塑性聚氨酯 (TPU) | 0.64 - 3.18 | 0.025 - 0.125 |
| 聚对苯二甲酸丁二醇酯 (PBT) | 2.03 - 6.35 | 0.080 - 0.250 |
| 聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET） | 0.64 - 3.81 | 0.025 - 0.150 |
| 聚苯硫醚 (PPS) | 0.51 - 4.57 | 0.020 - 0.180 |
| 液晶聚合物（LCP） | 0.76 - 3.05 | 0.030 - 0.120 |
3. 厚度均匀性和过渡
模塑件的厚度过渡
注塑成型零件设计的另一项指导原则是保持零件整体厚度均匀。这对于高效填充、冷却和防止缺陷至关重要。如果注塑成型零件需要不同厚度的部分，则应使用适当的过渡材料。
将不同厚度部件交接处的过渡部分进行平滑处理，以改善注塑件的应力分布和结构完整性。此外，还可以使用圆角和倒角等特征。
4. 用正确的半径将边角打圆
圆角设计
尖角会影响模具结构的强度和制造的便捷性。如果边角尖锐，应力会集中，导致难以在模具中加工出相应的深腔。因此，应使用圆角。
内半径 (Ri) = 0.5 × 标称厚度 (t)
外半径 (Re) = 内半径 (Ri) + 标称厚度 (t)
5.拔模角度
拔模斜度是遵循注塑成型设计指南时需要考虑的另一个因素。它是指零件垂直壁上的一个小的锥形角度。
增加拔模斜度对于轻松脱模、缩短冷却时间和防止损坏至关重要。
让我们来看看两种不同情况的草皮角度规则。 注塑成型表面处理光滑且有纹理。
| 条件/要求 | 拔模斜度 |
| 光滑的表面 | 1–2° |
| 质感饰面 | 每0.025毫米纹理深度，倾斜角度为2-5°或1-2° |
此外，您还必须考虑 聚合物类型、零件几何形状、模具结构和模具表面处理 在选择起步角度时。
6. 添加肋骨
注塑成型加强筋设计
加强筋是注塑成型零件上的结构加固部件，是从零件表面延伸出来的细长垂直部分。加强筋的尺寸必须正确，并且还要考虑加强筋底部的圆角。
让我们来看看下表中注塑成型中加强筋设计的最佳实践。
| 肋骨设计变量 | 指引 |
| 肋骨厚度 | 0.4–0.6 x 壁厚 (t) |
| 肋骨高度 | ≤ 2.5 × 壁厚 (t) |
| 拔模斜度 | 每侧≥0.5–1° |
| 圆角半径 | 0.25–0.4 x 壁厚 (t) |
| 最小肋间距 | ≥ 2×壁厚(t) |
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7. 老板
Boss 功能
凸台是注塑成型零件中的关键结构，用于容纳定位嵌件、销钉和紧固件。它们的特点是垂直凸起，通常呈圆形或管状。
必须仔细选择凸台的位置，并确定合适的直径和厚度。
接下来，下表概述了老板的设计规则。
| 老板设计变量 | 指引 |
| 凸台厚度（外壁） | 0.4 至 0.6 倍壁厚 (t) |
| 穿孔 | 根据插入件尺寸选择。 |
| 老板身高 | ≤ 2–3倍外径 |
| 基圆角半径 | 0.25–0.5×壁厚(t) |
| 与侧壁的间距 | ≥ 2×壁厚（t） |
| 支持 | 加入肋条、角撑板等。 |
8. 零件公差
对于注塑成型装配中的配合零件而言，正确的公差至关重要，即零件需要与其他零件进一步配合以形成最终组件或产品。否则，会导致尺寸误差、配合不良和错位。同时，零件公差过大会增加模具生产成本和时间。
因此，请在注塑成型零件设计中设置以下公差。
- 尺寸（厚度、长度、高度等）
- 平面度和平行度
- 同心度
- 配合公差（间隙和干涉）
- 收缩容差
- 孔径（如有）
9.分型线
分型线
此 分型线 分型线通常位于模具底部中心（但不一定位于此处），便于模具开启。正确的分型线对于轻松开启模具至关重要，它能降低模具结构的复杂性，避免飞边，并降低成型成本。
注塑成型分型线的三项关键设计原则是：
- 保持分模线位于边缘或尖角处
- 尽量使它们笔直平整。
- 不要将它们放置在零件的应力集中区域。
10. 注塑浇口
注塑浇口类型
在模具上设置浇口时，浇口的类型、尺寸和位置是关键因素。对于小型简单的形状，一个浇口就足够了；而对于复杂大型的注塑零件，则可能需要多个浇口。
设计师通常倾向于将浇口设置在分型线附近，但并非总是如此。成型后，很容易修剪浇口处突出的部分。
接下来，下表概述了注塑成型中浇口类型和位置的最佳实践。
| 闸门类型 | 零件特性 适用 |
| 浇口 | 直接浇口；最适合用于大型单腔模具，用于制造厚壁零件。 |
| 边缘/侧门 | 适用于具有扁平或略微弯曲轮廓的零件 |
| 扇门 | 在模塑件的薄壁部分 |
| 标签门 | 对剪切载荷敏感的长扁平部件 |
| 精确定位门 | 薄壁零件，多腔模具 |
| 腰果门 | 具有弧形或复杂特征的美容部件 |
| 隔膜闸门 | 保持圆柱形或空心形状的径向流动。 |
| 环门 | 圆形和管状部件 |
| 胶片门 (Film Gate) | 超薄壁宽扁部件 |
| 热流道阀闸 | 高品质美观部件 |
11.顶针
注塑成型顶针 模具内部有实心圆柱形销，与分型线平行。它们用于在模具凝固完成后将零件从模腔中取出/顶出。
销钉尺寸和安装位置不正确会导致零件粘连、表面缺陷和损坏。
以下是注塑成型零件设计中关于顶针和顶出力的一些关键规则；
- 将顶针放置在较厚的非装饰性部分，并避免靠近滑动轨道。
- 选择足够数量的销钉，使弹壳弹出载荷均匀分布。
- 需要适当的间隙，通常为 0.02 至 0.05 毫米。
12. 包覆成型注意事项
包覆成型部件
包覆成型是注塑成型的一种变体，它通过将预先制作好的嵌件插入型腔内来成型多材料零件。注入第二种材料后，它会与嵌件结合，并在固化后形成一个整体。
以下是需要考虑的关键因素 二次成型设计.
- 嵌件与成型塑料的材料相容性
- 互锁或其他粘合机制
- 厚度控制和多点注射支撑
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注塑件表面处理
表面处理对于获得光滑度、定制纹理和美观性至关重要。设计零件时，如果带有防滑纹理，请考虑拔模角度。
下表列出了常见的饰面；
| 表面处理 | 描述 |
| PM-F0 | 非化妆品级饰面 |
| PM-F1 | 基本化妆品饰面 |
| SPI-A2 | 钻石抛光：高光泽 |
| SPI-A3 | 光滑光泽 |
| SPI-B1 | 精细的半光泽饰面 |
| SPI-B2 | 中等半光泽 |
| SPI-C1 | 精细哑光表面/石材抛光 |
| SPI-C2 | 中等哑光 |
| SPI-D1 | 轻微纹理饰面 |
在ProleanTech，我们能够实现上述及其他多种表面处理效果。我们拥有以下表面处理工艺：
- 喷砂
- 抛光
- 化学蚀刻
- 钻石抛光等。
注塑成型的5种质量控制系统
质量控制 系统能够确保模塑零件质量的一致性，并作为确保符合特定行业标准的工具。科学模塑、首件检验 (FAI)、生产件批准程序 (PPAP)、统计过程控制 (SPC) 和 ISO 13485 认证是常见的系统。
- 科学成型： 用于控制整个生产周期中一致的成型变量。
- 首件检验 (FAI)： 初步检查/测量以验证尺寸
- 生产件批准流程 (PPAP)： 一份格式规范的文件，并附有符合特定行业标准的验证证明。
- 统计过程控制（SPC）： 利用统计方法监测和检测成型周期中的变化。
- ISO 13485： 对每个生产步骤进行验证。
设计如何影响注塑成型成本？
注塑成型设计直接影响生产成本。首先，如果设计包含复杂的特征，例如倒扣和深腔，则会增加成本。 模具成本另一个因素是 周期零件过厚或厚度不均匀会降低生产速度。
另一方面， 专业流程 嵌件成型和包覆成型等工艺减少了注塑成型的组装需求，有助于降低成本。
影响注塑成型成本的其他设计准则包括公差、浇口类型和位置以及零件集成。
上传您的注塑成型设计以获取DFM反馈
在模具制造和注塑成型生产之前，您的设计必须经过详细的可制造性设计 (DFM) 分析和优化调整。
即使是微小的DFM错误也可能导致生产缺陷、故障、生产周期延长，甚至项目失败。尤其对于模具而言，一旦生产完成，修改起来既费时又费钱。
在ProleanTech，我们为您的注塑成型零件设计提供详尽的DFM反馈。我们的工程师将审核您的设计，并就浇口位置、划痕和缺陷风险、顶针、型腔深度和流动性以及其他因素提出建议。
所以，请将您的设计上传到我们的在线平台。 注塑服务 获取DFM反馈和准确的成本估算。
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总结
总而言之，遵循注塑成型设计指南不仅能确保可制造性，还能提高零件的结构完整性、强度、缩短生产周期、提高生产效率、降低成本并最大限度地减少缺陷。此外， DFM 指南 不同制造商的设置可能有所不同。因此，请遵循本文提供的规则/方法，并联系您的制造商以进行进一步优化。
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