電飯煲注塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

付正庭

（珠海格力電器股份有限公司 廣東珠海 519000）

電飯煲注塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

付正庭

（珠海格力電器股份有限公司 廣東珠海 519000）

由于塑料原料成本相對低廉及性能的提高，電飯煲中應(yīng)用了大量的注塑件，所以注塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對電飯煲的設(shè)計(jì)非常重要。本文從選材、常規(guī)設(shè)計(jì)、模具的工藝性、變形等不同方面介紹電飯煲的注塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；電飯煲；注塑件

1 引言

塑料與鋼鐵、水泥、木材并稱為四大工程材料。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，塑料的運(yùn)用變得越來越廣泛。與金屬相比，塑料具有耐腐蝕、電絕緣、重量輕和成本低等優(yōu)點(diǎn)；且塑料材質(zhì)豐富、形狀多變，使其具有很理想設(shè)計(jì)特性，既避免金屬件必要的價(jià)格不低的二次加工和表面處理，又減少了成型對設(shè)計(jì)的限制，擴(kuò)大了設(shè)計(jì)自由（注塑件可以將幾個(gè)零件功能集合到某一個(gè)零件中）。

電飯煲產(chǎn)品中，為了成型方便、降低成本，除了發(fā)熱盤、內(nèi)鍋、外鍋、加強(qiáng)板等需要耐高溫或剛性強(qiáng)的零件使用金屬材料，大部分的機(jī)體零件使用各種塑料材料進(jìn)行設(shè)計(jì)。

由于塑料的機(jī)械性能隨溫度等因素影響很大，如高溫使塑料的剛度和強(qiáng)度會降低，低溫使塑料變脆；不同溫度下，塑料的收縮量也不同；同時(shí)因?yàn)槟＞呓Y(jié)構(gòu)也有限制，不合理的設(shè)計(jì)會導(dǎo)致一些試模及裝配階段才會發(fā)現(xiàn)的隱形問題，加大研發(fā)成本及耽誤項(xiàng)目進(jìn)度。

本文通過一些方面介紹電飯煲注塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 材料選擇

作為一個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)師，尤其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)部分，選擇合理的材料是一項(xiàng)非常關(guān)鍵的工作，是成功設(shè)計(jì)一款產(chǎn)品、每個(gè)零件的前提條件。通常來說，不是材料不好，而是各種材料有不同的特定性能，需要設(shè)計(jì)師根據(jù)零件的使用環(huán)境、性能要求選擇合適的材料。塑料的種類繁多，性能各異，而且還添加有各種增強(qiáng)劑、色母等填料；同時(shí)各種材料的性能數(shù)據(jù)都是在特定條件下的測試數(shù)據(jù)，與實(shí)際工作情況下有一定差別，這些都影響著材料種類的選擇。

雖然材料選擇具有復(fù)雜性，但是在選材時(shí)也是有簡單規(guī)律可參考。對于注塑件，通常首先考慮零件的工作條件，比如載荷、耐溫等條件，以縮小選材范圍，同時(shí)配合零件的成型工藝、外觀方面要求、裝配方式等要求，比如透明性、運(yùn)

動(dòng)部件的耐磨性等確定材料選定。

電飯煲為加熱產(chǎn)品，有運(yùn)動(dòng)部件，同時(shí)也有食品安全要求，作為小家電，對外觀配合也要求美觀精良。有經(jīng)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師通常參考成熟產(chǎn)品、根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)或者考慮供應(yīng)商的推薦來選擇合適的材料。電飯煲產(chǎn)品常用的幾種塑料為PP、ABS、POM。例如，面蓋、底座、內(nèi)蓋、支撐環(huán)等零件因?yàn)橐竽蜏?，一般都選擇食品級的PP料；裝飾板、電鍍件通常都選擇ABS；開蓋按鈕、推塊等運(yùn)動(dòng)部件則都選擇POM；一些需要特別耐高溫的部件則選擇尼龍或者PET材料；一些特殊要求的部件比如電路板支架需要選擇具有阻燃性能的塑料。

2.2 壁厚合理設(shè)計(jì)

合理設(shè)計(jì)壁厚對一個(gè)注塑件來說是非常關(guān)鍵的，注塑件的壁厚數(shù)值一般為2～3mm。一般壁厚過薄則強(qiáng)度和剛度弱，同時(shí)成型困難；壁厚過厚則容易縮水、成型時(shí)間長、浪費(fèi)成本，對于壁厚偏厚的地方要掏膠等做防縮水工藝性設(shè)計(jì)。同時(shí)制品壁厚的設(shè)計(jì)應(yīng)該均勻、圓滑過渡，若不均勻容易出現(xiàn)翹曲變形或者縮水等不良外觀問題。

電飯煲產(chǎn)品中，通過經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，底座、支撐環(huán)、內(nèi)蓋等對剛度和強(qiáng)度要求高的部件一般設(shè)計(jì)壁厚為2.5或者2.8mm厚，面蓋等部件一般設(shè)計(jì)2.2mm厚，個(gè)別透明件或者無載荷的零件設(shè)計(jì)壁厚低于2mm。

2.3 加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)

在注塑件設(shè)計(jì)中，為了增加零件的剛度和強(qiáng)度，通常設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋來滿足要求，這樣既減少塑料用量又減輕重量，在結(jié)構(gòu)上也能防止注塑件翹曲變形，成型時(shí)輔助塑料流動(dòng)。

加強(qiáng)筋的設(shè)計(jì)通常要注意三個(gè)要點(diǎn)：第一是厚度，厚度過薄起不到加強(qiáng)作用也難以填充，厚度過厚會導(dǎo)致縮水等缺陷。電飯煲使用PP料比較多，考慮PP料容易縮水，一般設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋的壁厚為主料厚的一般，非外觀件可以適當(dāng)厚些，一般不超過主料厚三分之二；第二是高度，適當(dāng)?shù)母叨饶鼙ＷC剛度也易于填充成型，通常設(shè)計(jì)高度在料厚的3倍以內(nèi)；第三是數(shù)量，通常數(shù)量越多，效果越好，但是考慮成本及模具結(jié)構(gòu)等因素，一般數(shù)量不宜過多，排練可以稀疏些。同時(shí)由于塑料的剛度和強(qiáng)度相對偏弱，設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋時(shí)，盡量讓加強(qiáng)筋是受拉狀態(tài)，避免失穩(wěn)。

2.4 拔模斜度設(shè)計(jì)

由于注塑件的成型工藝限制，設(shè)計(jì)時(shí)需要設(shè)計(jì)一定的拔模斜度。通常根據(jù)塑料的收縮率、塑料性能、制品形狀及壁厚來設(shè)計(jì)拔模斜度的大小。

通常結(jié)構(gòu)復(fù)雜、深度偏深，難以脫膜的零件都設(shè)計(jì)有比較大的拔模斜度，電飯煲產(chǎn)品中PP料使用比較多，考慮其收縮率比較大，在不影響外觀、裝配的情況下，都盡量設(shè)計(jì)較大的拔模斜度；另外對尺寸精度要求高的運(yùn)動(dòng)部件或者外觀斜度限制的面蓋、底座等零件，都盡量設(shè)計(jì)較小的拔模斜度。

2.5 避免變形、收縮設(shè)計(jì)

注塑件通常容易出現(xiàn)變形、收縮等缺陷，所以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮這些潛在隱患。在電飯煲產(chǎn)品中，內(nèi)蓋容易變形容易導(dǎo)致扣合不良以及上下部分間隙偏大、不均勻，在設(shè)計(jì)時(shí)需在背面布滿筋條，同時(shí)要特意設(shè)計(jì)幾條大型防變形筋條。在防收縮設(shè)計(jì)時(shí)，主要要設(shè)計(jì)壁厚均勻，壁厚適度，在設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋時(shí)要控制筋條厚度不能超過一定范圍，在表面設(shè)計(jì)有凸臺或者螺釘柱等壁厚結(jié)構(gòu)時(shí)，在其根部要做掏膠設(shè)計(jì)，俗稱設(shè)計(jì)“火山口”。

2.6 有關(guān)裝配的設(shè)計(jì)

合理的裝配設(shè)計(jì)能夠減少生產(chǎn)工作量，防止裝配錯(cuò)誤。針對零件，設(shè)計(jì)成對稱結(jié)構(gòu)能簡化模具設(shè)計(jì)，提高模具利用率和壽命；一些簡單卡板零件，可以盡量設(shè)計(jì)成卡扣固定方式，可以減少螺釘?shù)氖褂昧浚岣哐b配效率降低成本，比如電路板支架、裝飾板等的裝配；一些易誤裝配的零件要注意設(shè)計(jì)防止誤裝配的定位結(jié)構(gòu)，以免生產(chǎn)線誤裝配導(dǎo)致質(zhì)量事故，圓形的保溫蓋板的卡扣可以把各卡扣設(shè)計(jì)成不對稱、間距不一樣，或者專門設(shè)計(jì)一個(gè)定位結(jié)構(gòu)。

3 結(jié)語

本文從不同方面介紹了電飯煲注塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)知識。由于塑料原料相對金屬具有成本優(yōu)勢，又有比較優(yōu)良的設(shè)計(jì)特性，設(shè)計(jì)的發(fā)揮空間大，家電產(chǎn)品包括電飯煲產(chǎn)品中使用注塑件非常多，掌握更多的注塑件設(shè)計(jì)知識對設(shè)計(jì)好一款電飯煲產(chǎn)品非常重要。

[1] 楊文彬. 塑料件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則(1). 機(jī)械設(shè)計(jì). 1996, 12: 1-4

[2] 楊文彬. 塑料件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則(2). 機(jī)械設(shè)計(jì). 1997, 2: 1-4

[3] 唐志玉.《塑料模具設(shè)計(jì)師指南》. 圖書出版社,ISBN: 7-118-02013-3

[4] 徐佩弦. 塑料件的設(shè)計(jì)[M]. 北京: 中國輕工業(yè)出版社，2001.

The structural design of electric cooker plastic parts

FU Zhengting
(Gree Electric Appliances Inc. of Zhuhai Zhuhai 519070)

Because of the cost competitiveness and with their quality being improved, many plastic parts are being applied in electric cookers, thus the structural design of plastic parts is very important for electric cooker design. In the paper, the structural design of electric cooker plastic parts are discussed from different aspects such as material selection, general design consideration, molding.

Structural design; Electric cooker; Plastic