[摘 要]随着汽车工业的发展，塑料件在汽车当中的应用是不言而喻。本文主要就以下几个因素介绍了汽车注塑件在设计过程中要遵循的规律。产品设计的简单化，产品壁厚的均匀性，避免应力过于集中的措施，刚性加强的设计、抗变形性的设计、产品尺寸的稳定性。
　　[关键词]简单化 均匀性 应力集中 刚性 变形性 尺寸稳定性。
　　中图分类号：TQ320.66 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）04-0342-02
　　一、产品设计的简单化
　　产品设计的简单化是指产片的形状和结构简单化。产品越简复杂，模具结构越复杂，模具制造增加难度，产品性能就不稳定，同时增加经济成本。反之，设计的产品越简单，产品越容易成型，质量就越有保证。所以简单化的产品要做到有利于成型、节约成本、简洁美观。下面举例说明：
　　另外， 产品尺寸设计时要考虑注塑的可能性及产生的后果，例如加强筋的厚度不应该超过本体料厚的1/2，加强筋的高度正常应在厚度的3-5倍以内，否则本体的表面容易产生缩痕，影响表面质量。有的时候还要考虑模具的强度，如果产品的两个尺寸太近，模具就会很薄，影响模具的寿命和产品的质量。
　　二、产品壁厚的均一行
　　塑料件的通常壁厚是2.5mm，大减适当增加，小件减小，一般是增加翻边和加强筋的方式而不是靠增加壁厚来保证产品强度，常用PP料厚一般在0.6-3.5mm。我们在设计塑料件的壁厚时，壁厚的均匀性是一个横重要的原则。本原则主要是从工艺角度以及工艺方面导致的质量问题而提出来的。均匀的壁厚可以使塑料熔体在型腔内流动均衡，冷却均衡，保证产品的稳定性。相对壁厚较薄的部位由于冷却收缩的差异，会产生一定的收缩应力，内应力会导致产品在短期内或较长时间内产生变形。下面举例说明：
　　解决壁厚不均匀常用的几种办法，详见图解。
　　⑴当产品薄厚不均不可避免时要平稳过渡，避免突变，厚度变化比例在一定范围内（一般不超过3：1）。
　　（2）两个壁厚均匀的直角连接应采用圆角过渡，避免应力几种，改善熔体的流动性和成型效果。
　　（3）壁厚的部位直接减薄、开设工艺孔、开槽、设置加强筋等方式使壁厚薄厚趋于一致，达到理想设计效果。
　　三、避免塑料件的应力集中。
　　对制件上有孔洞、切口、拐角等几何不连续部位施加一定的力，在这个部位的断面上将产生远比给予的表观应力大得多的应力，这个现象称为应力集中。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，因此要尽量避免应力过于集中。。
　　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。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。
　　由上图中曲线表明，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一半，最好为壁厚的0.6-0.75。
　　四、加强刚度的设计
　　如果塑料件的刚性不足，那么在自重和外载的情况下会产生翘曲变形、蠕变等现象。
　　产品刚度主要和两个因素有关，一个是材料，另一个是产品的结构和形状。材料根据实际情况选定，这里主要讲述产品的形状和结构有关刚度的设计。
　　（1）产品形状的改变来增加刚度，下图列举了几个样例：
　　（2）加强筋的设计和运用。常见的门板，立柱等件的内侧都有坚强筋的应用。下图是通过加强筋提高塑料轴套扭转刚性和弯曲刚性的举例。
　　（3）嵌件提高塑料件刚度的应用。在塑料制品里添加嵌件可以提高产品局部和整体的刚度，例如汽车的方向盘、活动手柄、带嵌件的把手等等。
　　（4）通过结构设计来增加产品的刚度。下面列举几种结构，具有较高的刚性/质量比。
　　（a）蜂窝夹层结构：刚性的设计效果好，缺点是工艺上比较复杂，成本和价格较高。
　　（b）结构泡沫：具有致密表皮层和呈微孔结构的芯部，这种结构具有高的比强度，可应用在受力结构中。
　　（c）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。
　　（d）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。
　　（e）双壁结构，注塑工艺当中增加吹气的辅助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。
　　五、抗变形性的设计
　　产品的变形主要有有两种因素，一种因素是产品的内应力引起的翘曲变形，另一种是由温度变化引起的变形。
　　1、通常不均匀的内应力分布是翘曲变形的主要原因，而内应力的不均匀分布则可能是加工条件（如温度、压力的不均匀分布，收缩率的各向异性等）、材料组成（结晶型材料的变形形倾向较大）、模具结构（特别是浇口设计）和制品形状共同作用的结果。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。
　　（1）为防止矩形薄璧容器变形，可以把侧壁设计的稍微外凸一些。
　　（2）较浅的盒类制品，为了避免翘曲变形，可以将底边设计成倒角形状。
　　（3） 采用加强筋来防止框型结构产品的变形。
　　2、温度对制件的影响与材料的耐热性直接有关，当材料确定之后，在产品设计时，应采取各种有效措施，来减少和避免温度变化引起的产品变形。
　　（1）尽量使产品远离热源，保持一定安全距离。
　　（2）设置铝箔之类的保护层、热导率低的隔热层，减少塑料件对热量的吸收。
　　（3）在适当部位开设格栅之类的散热孔，有利于热量的散发。
　　六、注塑件的尺寸稳定性
　　影响注塑件产品尺寸的主要因素有材料、模具、产品结构、工艺、使用条件。
　　（1）材料的影响。塑料熔融体在高温高压下充满模具，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℃，这样生产出来的制品肯定会有收缩，收缩率的大小直接影响了产品的尺寸。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。下表列出了常用的注射塑料的成型收缩率。
　　（2）模具对产品的尺寸也有影响。对于小尺寸的塑料件，模具的制造误差偏大，占塑料公差的1/3。与模具上运动的零件有关的塑件尺寸，其相对精度较低。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，进而影响产品尺寸。脱模系统的作用力不当，会使被顶出塑件尺寸变形。
　　（3）塑料件的本省结构也会对尺寸有影响。前面提到的壁厚均匀一致，形体又对称，可使塑件收缩均衡，尺寸稳定。另外，提高塑料件的刚性，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）注塑工艺对产品尺寸的影响。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。成型工艺所造成的误差占塑件公差的1/3左右。
　　（5）使用條件对产品尺寸的影响。塑料材料会对时间、温度、湿度和环境条件有敏感性，会随着上述条件的改变，产品的形状和尺寸会有变化。