塑胶件玩具结构设计基本要求

塑胶件玩具结构设计基本要求

塑胶件的加工方式主要是注塑成型加工，注塑成型是塑胶材料成型加工中最普遍采用的方法，适合于全部热塑性材料。注塑成型过程是借助螺杆（或柱塞）的推动，将已加热塑化好的塑胶料熔融体射入闭合的模腔中，经冷却、固化、定型后开模便得到注塑件制品。注射成型是一个循环的过程。每个循环包括：定量加料─熔融塑化─施压注射—充模冷却—启模取件。

注塑成型影响最主要的4个因素为:

·温度

·压力

·流动速率

·冷却速率

4个因素又彼此相互影响。在注塑成型过程中由于流速的不均衡，冷却收缩的不均衡都会产生一定的内应力。

塑胶件的结构设计除了要满足使用要求外，还要考虑材料的选用，又必须考虑成型工艺性。塑胶件的成型工艺性与模具设计有直接的关系，而只有塑胶件的结构设计能适合成型工艺的要求，才能设计出合理的模具结构，加工出合格的塑胶件。

玩具对结构要求比较苛刻，在正常玩用期间以及滥用（跌机、扭力/拉力、压力）和可靠性寿命测试后均不能有尖点、利边、外壳爆裂、零部件脱落及功能丧失等现象。玩具的外观也要求精美，不少玩具经销商对玩具的外观要求很严格，因外观退货的现象也屡见不鲜。

由于注塑成型受多个因素的影响，若控制不当，易出现缺陷，由于玩具安全标准高，而且玩具生产企业的利润空间有限，因而对玩具的结构设计提出了更高的要求。下面就几个基本要求加以说明。

一．壁厚要求

1.玩具注塑件的壁厚不能过薄，否则即满足不了承受冲击、压力的强度要求，也不能适合注塑工艺的要求。若壁厚过薄将导致胶料不能充分流入模腔中，会出现黑褐斑点（烧焦）、黑褐条纹、填充不足（走料不齐）。

热塑性塑胶材料制品常用壁厚值

2.玩具的注塑件也不能过厚，过厚会影响注塑件的收缩，出现收缩痕（俗称缩水）。其次，模具冷却时间与壁厚成正比。

而冷却时间占注塑成型整个周期的75%，由此可见，过大的壁厚将降低生产效率，增加生产成本。另外，胶件过厚也会增加胶料用量，提升成本。玩具塑胶件的壁厚一般控制在1.5～3mm。

3.玩具的壁厚要均匀，否则由于收缩的不均匀，将造成注塑件变形、收缩痕、披锋。其中披锋产生的因素较多，注塑压力过大，生产运行中间歇性停顿，不适当的排气使胶料离开模腔区等都会产生披锋。披锋出现后需要增加人员手工清除，这无疑增加了加工成本。

4.为保持料厚均匀, 很多胶件采用挖空胶料, 用骨位代替的结构形式。如较大件的尼龙/赛钢齿轮，接合部位的铰位，受力的转角位等。

二．模具的出模角度

1.塑胶件的出模角度直接影响着塑胶件从模腔中取出的难易程度。出模角度与胶料性能、收缩率的大小、塑胶件的结构形式有关。出模角度过小会造成塑胶件粘模、塑胶件变形、裂纹、拖痕。常用材料的最小出模角度见下表：

常用材料最小出模角度

2.玩具多数的外观色彩需靠喷油/移印完成（注塑出的制品只是一种颜色），喷油时需要用喷油模罩住非喷油的地方，为了便于喷油模的装取方便，需要喷油的注塑件的出模角度应选用较大数值。喷油分界位要充分利用骨位，也要合理设置装饰沟槽，防止飞油现象。

三．加强筋

1.加强筋（塑胶骨位）是玩具结构设计中最常用的，加强筋有两大作用：

一是增加注塑件的强度和刚度。例如为防止螺丝柱跌落时断裂，要在螺丝柱的根部加上加强筋（俗称火箭脚）；又如电池门刚度不够时，在跌落时电池门会变形造成扣位脱出、电池脱落，此时要在电池门内部加上加强筋增加刚度防止变形；还有，面壳边缘位置在跌落时易出现破裂，这时要在外壳边缘加上加强筋增加强度。

二是加强筋可改变料流的方向，使其流动更加均衡，提高胶料分子的结合能力并使应力分布均匀，增加注塑件的强度。

加强筋可以选用的形式有很多种，有直骨，u形骨，半圆（圆）骨等。

常用的加强筋尺寸如下图：

四．圆角

1.所谓圆角是指塑胶件的各面或内部连接处用圆弧过渡。圆角是注塑件设计过程中必须考虑的因素，圆角可避免应力集中，增加注塑件的强度，改善注塑件的流动情况以及便于脱模。

2.若用直角过度或圆角很小，在注塑时极易出现收缩痕（俗称缩水）、塑件粘模、裂纹、熔接线、拖花痕等，在跌机、扭力/拉力测试时易出现胶件断裂现象，“ 增大（或加）圆角”

是缺陷改进的常用词。

3.注塑件各连接处的圆角半径应不小于0.5～1mm。对于内外表面的拐角处可采用的圆角半径如下图。

随着科学技术及生产技术的进步，很多新型塑胶材料出现。但考虑成本等因素，玩具外壳还是以abs/hips等传统塑胶材料为主；pp由于喷油处理较困难，常作玩具内部件及电器件壳体；pc 常用于高性能的透明结构件上；pomma常用于透光零件；pom、pa-66常用于齿轮类的零件。

以上几点是注塑件对玩具结构设计最基本的要求，也是玩具结构设计时必须要注意的事项。玩具结构设计对塑胶件还有其它一些要求，在实际设计时会遇到很多具体的事例，需结合测试，逐步完善塑胶件的结构，生产出合格的玩具产品。