电子产品塑料组件结构设计质量优化研究

摘 要：电子产品已经深入每个人的日常生活，其塑料组件是必不可少的部分。从设计师的角度来讲，功能化与成本最优化的实现，是重要的讨论课题。本文将深入研究电子产品塑料组件的结构设计优化与质量成本的最优化，为设计师提供合理的优化与创新性意见。

关键词：功能结构；工艺；成本

电子产品的大部分构成是塑料组件，从整体的设计来看，涉及到结构设计、工艺处理、模具制作与加工工艺、生产等多个领域。因此，要求设计师在对其进行设计与加工时，既要了解塑料组件的基本结构设计规范，还要充分掌握塑料组件的表面处理工艺与模具加工以及生产组装配置等多方面的综合性知识。基于此种情况，本文将对塑料件的基本结构设计与质量优化进行充分讨论，为提高设计师的设计与优化理念与认知水平提供相关依据。

1 功能结构优化理念

从塑料件的功能结构角度来看，其主要包括几何形状的设计与选用，装配组合的设计，耐用与强度设计，以及成本的考量与计算。可以说以上几个方面构成了塑料件结构设计的全部，同时其关系也是相互依托，贯穿了整个设计环节[1 ]。

1.1 形状优化设计

1.1.1塑料件壁厚设计

通常情况下，塑料件的壁厚取决于其所能承受的外力来源及大小，同时，也受到其所选用的材料情况等因素制约。壁厚设计的问题主要有以下几种：1）壁厚设计过厚，通常会导致原材料成本增加，并且延长其注塑成型周期，导致整体的生产成本随之提升。壁厚过厚还会影响塑料件的均匀硬化，导致产品最终产生气孔、缩痕等缺陷。2）壁厚设计过薄，直接影响其强度，并且在组件脱模以及使用组装过程中造成弯曲和变形，严重影响后期效果。同时，在生产过程中，由于壁厚设计过薄，熔料在充模时则会出现阻力大，填充不完全等现象。3）壁厚设计不均匀，则会导致各部分在冷却时收缩不均匀，进一步导致产品质量下降，发生气孔、裂痕或者变形等情况。综上所述，塑料件壁厚设计的最佳状态是均匀分布。壁厚均匀可有利于熔料冲模，并缩短冷却时间，提高收缩均匀度。同时，设计精度得以保证，可以提升生产效率，方便后期装配。但是，现实中壁厚不均匀现象不可避免，因此，在特殊位置壁厚过渡时，应保持递减原则，平滑过渡。

1.1.2圆角的优化设计

圆角是塑料件功能体现的重要手段。在设计与优化过程中，应避免锐角设计，合理发挥塑料件的机械强度。圆角的合理設计可以促使熔料更容易冲模以及脱模。此外，圆角设计可以增加产品强度与使用寿命。

1.2装配功能的优化设计

在对塑料件装配功能进行优化与设计前，必须了解此类功能的作用有哪些。确定电子产品中塑料件的构成部位及尺寸等，确定塑料件形状与装配方式、间隙等。

1.2.1装配连接方式

1）自攻螺钉连接，该连接方法的优势在于模具设计简单，使用强度高。但是，自攻钉会使装配复杂化，增加生产成本，并且不容易拆解。2）扣位连接，此种连接的优点在于装配较为简单。缺点是要求模具设计较为精确，模具的加工相对复杂。

1.2.2间隙配合原则

设计与生产中的各种因素均会导致塑料件发生变形的情况。可以说，塑料件变形是不可避免的。因此，在整个设计中，必须根据其材料特性以及加工后所产生的变形范围进行精确的计算，并预留合理的间隙。杜绝因间隙过大或过小导致的塑料件无法有效装配的严重问题 [2 ]。此外，还要考虑到塑料件与其他组件的组合，其设计必须严格执行GB 8898-2011的相关标准要求。

1.3 强度优化设计

在强度的优化设计中，可以将其区分为零部件强度与连接强度两个部分来考量。零部件强度主要包括功能结构的相关事项，如壁厚、形状、结构形式等。连接强度则主要包括连接方式与结构等。一般来说，零部件强度在确定之后，同时便可以确定连接强度。整体来说，强度的优化和设计体现在产品的外形和基本尺寸上，同时要求各组件的位置合理均衡，符合预期效果[3]。

1.4 成本优化设计

成本的优化与设计已成为结构设计中至关重要的组成部分。本文根据产品不同的设计与使用情况，提出三种不同形式的成本节约方案，具体为：1）以保证塑料件的结构强度需求为原则，在可满足基本使用条件的前提下，通过降低组件壁厚，简化零部件的形状，减少不必要的结构，以较低成本原材料进行注塑，加强实用性。2）以减少零部件数量为原则，将多类装配组件进行标准化、一体化、通用化设计，从结构上减少装配组件过多的现象，进而降低成本。3）以实用为原则，在表面处理上减低成本。

2 工艺思路创新

1）模具加工与注塑思路创新。塑料件的加工工艺主要体现在模具与注塑。设计师在对其进行综合考量时应注意，设计是否满足塑料件的最终成形以及脱模效果，是否满足产品质量要求。例如，在保证壁厚均匀度的基础上，在内侧适当增加脱模斜面。在加强筋根部与其尖角处适当设计圆角以便光滑过度等。设计师必须充分考虑工艺结构的合理性，须知任何优化与创新都是在保证塑料件成品率，生产效率与使用寿命的基础上完成的。

2）量产思路的工艺结构创新。好的设计就是能适合量产操作，设计师在设计之初就要考虑到其未来的生产效率。所以，这种工艺结构的设计与创新，需要对产品形状选择、装配方式、连接方式、成本核算都要做到细致入微的考虑。例如，统一螺钉连接，减少其种类；用卡扣设计代替自攻螺钉；设计定位结构等。

3 总结

综合上文所述，电子产品塑料件在结构设计与优化创新中，要充分考虑到基础成本与量产能力。以此为出发点，在保证产品使用强度的前提下，细化设计、合理配置结构；标准化，一体化组织装配件，以达到既节约成本又保证使用的效果。

参考文献：

[1] 胡业安塑料模具设计中常见的问题[J].科技传播，2012，12：136+98.

[2] 刘英.塑料模具设计中存在的问题及解决方案[J].生物技术世界，2014，06：183.

[3] 李顺军.塑料模具设计中的常见问题及改进方法分析[J].科技风，2014，22：42.

作者简介：

刘鹏（1982-），男，河北秦皇岛人，本科，助理工程师。