在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，一個(gè)好的塑料產(chǎn)品首先要有一個(gè)好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。合理優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅可以簡化塑料制品的注射模具，降低模具成本，還可以使其成型工藝簡單，提高產(chǎn)品的成型合格率。
在制造業(yè)高度發(fā)達(dá)的今天，塑料制品憑借其時(shí)尚的造型、美觀的外觀、良好的強(qiáng)度走進(jìn)了千家萬戶，大到神舟六號(hào)飛船、各種汽車、船舶、家用電器，小到一個(gè)兒童玩具、堅(jiān)果、電子表、塑料凳、礦泉水瓶等等。塑料制品給我們的生活帶來了很多方便和美麗。制作精美、毫無瑕疵的塑料制品確實(shí)可以裝飾我們的臥室，豐富我們的生活。有缺陷的塑料制品不僅影響其外觀，還會(huì)影響其功能。一個(gè)漂亮的塑料產(chǎn)品，離不開優(yōu)化的注塑模具、合理的成型工藝和性能優(yōu)異的原材料。另外，還有一個(gè)前提，就是一個(gè)不斷優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。下面我們來討論一下使用工程軟件設(shè)計(jì)塑料產(chǎn)品時(shí)應(yīng)該考慮的合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因素。
壁厚設(shè)計(jì)
合理的壁厚設(shè)計(jì)對(duì)于一個(gè)塑料制品來說是非常重要的。產(chǎn)品的壁厚一般在1 ~ 6mm范圍內(nèi)，最常用的數(shù)值為2 ~ 3mm。太薄的壁厚不能保證產(chǎn)品的強(qiáng)度。過厚的壁厚會(huì)消耗大量材料，增加產(chǎn)品成型后的冷卻硬化時(shí)間。此外，還容易產(chǎn)生氣泡、凹陷、夾層和不均勻收縮，造成應(yīng)力集中。一般來說，壁厚的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則:產(chǎn)品的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能均勻，避免壁厚突然增厚或減薄；+對(duì)于壁厚過厚的地方，通過增加工藝孔等方式去除多余的壁厚。，以消除那里產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。
脫模斜度的設(shè)計(jì)
為了將塑料制品順利地從模具型腔中取出，需要在制品的內(nèi)外壁上設(shè)計(jì)足夠的脫模斜度。脫模斜度的大小取決于塑料的性質(zhì)、收縮率、產(chǎn)品的壁厚和形狀。設(shè)計(jì)時(shí)一般考慮以下幾種情況:如果產(chǎn)品形狀復(fù)雜、深度大、脫模困難，應(yīng)選擇較大的脫模斜度；如果塑料收縮量大，應(yīng)選擇較大的斜率值；如果產(chǎn)品尺寸精度高，應(yīng)選擇較小的脫模斜度；產(chǎn)品越高越大，拔模斜度越小。
加強(qiáng)筋的設(shè)計(jì)
一般對(duì)于尺寸大、壁厚小的產(chǎn)品，我們可以通過在產(chǎn)品適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置加強(qiáng)筋來提高產(chǎn)品的強(qiáng)度和剛度。但對(duì)加強(qiáng)筋的設(shè)置有很多要求，如:加強(qiáng)筋不能設(shè)計(jì)得太厚，否則容易在相應(yīng)的墻面上產(chǎn)生凹陷；鋼筋應(yīng)有足夠的傾斜度，底部應(yīng)為圓弧過渡；加強(qiáng)筋的布置應(yīng)合理、均勻，減少收縮不均勻引起的變形和開裂；對(duì)于大面積產(chǎn)品，最好設(shè)計(jì)更多更短的加強(qiáng)筋。
孔設(shè)計(jì)
塑料制品上通常有兩種孔，一種是產(chǎn)品本身各種用途的裝配孔，一種是為提高產(chǎn)品性能而設(shè)置的工藝孔。無論哪種孔設(shè)計(jì)合理，都會(huì)有很好的質(zhì)量，有利于產(chǎn)品的成型。應(yīng)用主要分為三種情況:當(dāng)產(chǎn)品需要側(cè)孔時(shí)，往往在模具中加入側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，使得模具的制造變得復(fù)雜。因此，應(yīng)盡可能改進(jìn)設(shè)計(jì)，簡化模具結(jié)構(gòu)，保證順利脫模；產(chǎn)品上孔的位置應(yīng)盡量設(shè)置在不易削弱產(chǎn)品強(qiáng)度的位置；對(duì)于易碎的產(chǎn)品，相鄰孔之間以及孔與產(chǎn)品邊緣之間應(yīng)留有適當(dāng)?shù)木嚯x，以防止產(chǎn)品在連接和固定時(shí)開裂。
圓角設(shè)計(jì)
在圓形塑料制品的設(shè)計(jì)中，不僅可以使塑料制品的外觀更加光滑美觀，而且可以避免應(yīng)力集中，提高產(chǎn)品強(qiáng)度，改善材料流動(dòng)性，便于脫模。產(chǎn)品的所有表面和內(nèi)部接頭應(yīng)采用圓弧過渡，產(chǎn)品中圓角的設(shè)計(jì)尺寸可遵循以下公式:0.25。
嵌件設(shè)計(jì)
為了滿足連接和安裝的要求，產(chǎn)品中經(jīng)常使用各種嵌件。嵌件多為金屬材質(zhì)，因?yàn)榻饘偾都鋮s時(shí)尺寸變化與塑料熱收縮值相差較大，導(dǎo)致嵌件周圍內(nèi)應(yīng)力較大，容易造成產(chǎn)品開裂。為防止這種現(xiàn)象，鑲件的設(shè)計(jì)應(yīng)注意:鑲件與制品的線膨脹系數(shù)應(yīng)盡可能接近；嵌件的每個(gè)尖角都應(yīng)倒圓，以降低內(nèi)應(yīng)力；嵌件應(yīng)盡可能呈圓形或?qū)ΨQ，以確保收縮均勻。
軸承表面的設(shè)計(jì)
塑料制品容易變形，所以當(dāng)塑料制品的支撐面是大平面時(shí)，大平面的變形往往會(huì)造成支撐面不穩(wěn)定，所以塑料制品的支撐面一般是由幾個(gè)小平面組成的。注:當(dāng)產(chǎn)品需要一個(gè)面支撐時(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)采用整個(gè)面作為支撐面，而應(yīng)采用凸邊或支撐腿的形狀；當(dāng)凸耳用作緊固的支撐面時(shí)，為了使凸耳具有足夠的強(qiáng)度來承受緊固力，可以使用設(shè)計(jì)有加強(qiáng)筋的支撐面。
螺紋設(shè)計(jì)
塑料制品上的螺紋可以在成型過程中直接制成。由于塑料螺紋具有強(qiáng)度差、精度差、易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力等缺點(diǎn)，因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):塑料螺紋應(yīng)選用較大的螺紋尺寸；塑料螺紋的始端和末端不應(yīng)突然開始和結(jié)束，而應(yīng)有過渡部分；考慮到塑料螺紋螺距的收縮，塑料螺紋和金屬螺紋之間的配合長度不能太長。
綜上所述，一個(gè)好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，再加上制作精良的模具和合理的成型工藝，就等于一個(gè)完美的塑料制品。當(dāng)我們使用工程軟件設(shè)計(jì)塑料產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)時(shí)，要求我們具備塑料模具和塑料成型的基本知識(shí)。只有掌握了這些，才能在設(shè)計(jì)時(shí)考慮周全，合理設(shè)計(jì)出讓消費(fèi)者和自己都滿意的塑料產(chǎn)品。
