塑胶类产品设计
2020-03-01 16:32:58 来源：范文大全收藏下载本文
塑胶类产品设计
目 录
1． 塑胶类产品设计涵盖
2． 塑胶类产品设计过程综述
3． 塑胶类产品设计
3．1面底壳
3．2电池门
3．3按键与方向键
3．4透明件
3．5电镀件
3．6锌合金压铸件
3．7包胶产品
3．8塑胶类产品的模具考虑
4．硅胶按键及LCD
5．五金件设计
6．表面处理工艺
1．塑胶类产品设计涵盖
塑胶类产品设计是以塑胶为主，配合其它材料来完成一个产品设计。例如一部数码相机，面底壳电池门用的是ABS，闪光灯罩用的是PMMA，包胶用的是TPR，USB盖用的是硅胶，这此都是塑胶种类，但是它还包括如装饰件是铝合金，手腕带及背包是纤维织带，镜头前有玻璃，还有电池弹片，弹簧，挂绳轴等都是五金类。从上所述，一个产品是由综合材料组成，设计上需了解材料的相关知识，同时各种材料都有自己特定的加工工艺，如模具加工工艺，机加工工艺，注塑知识，各国的安全规定和行业要求。 本人从事产品设计多年，主要以设计消费类电子产品及小家电为主，如数码相机，DV，安防产品，耳机，计算器，音响等，作为总结，本人将结合多年的成败得失作一个汇集，希望大家多指正，文章主要以WORD文档为主，配以CAD图片，开放型的，如大家有何补充，不防参与进来，共同完善。
2．塑胶类产品设计过程
产品设计有ODM和OEM之分，但一般会为分为五个阶段：企划，设计，工程，试量产。企划阶段主要是按客户要求或自主研发要求收到ID图，对ID图的评审主要是尺寸，加工工艺，生产可行性及成本。结构工程师在设计具体内容时有影响外观及需要调整之外也要及时和客户沟通，结构工程师出PCB板图给电子工程师画PCB，然后做手板，PCB，电子元件，五金件等打样，组装后给客户或本公司内部评审。
这中间外观设计师会根据经过确认的ID图做一实体模型，然后拿出抄数后再给结构画
外观图，这是因为现在外型是很难用几根线就能画出复杂曲面
手板做出后装上PCB测试，经过修改后客户确认评估后发出开模，这中间周期大约是35天左右。结构工程师需和模具部人员配合完成模具的排模，分型面确定，水口位置，脱模斜度，顶针位置，材料收缩率的确认，表面处理要求，雕刻字图案及位置，模具编号等工作。
第一次试模胶件需组装后和工模一起检讨，具体是谁的责任，然后出T1改模资料，一直到产品确认完善。
新产品发表会需准备样机2台给生产品质评估，做生产工序图，及BOM，爆炸图，元器件及整机参数及品质验收标准，备料有时需研发内部完成，有时需采购部完成。
试产后要出试产总结报告及招集开会，研发部会根据生产，工程，品质等各部门的意见做好修改，修改完毕后确认，然后发出正式BOM及承认书开始量产
量产后相关部门还会根据生产情况提出修改意见。同时公司内部及客户也有对此机型的降价要求，这都需要分析改善，出ECN修改BOM。
我认为产品是设计出来的，不是改出来的，这就需要作相关评审，避免多次改模具。
3．塑胶类产品设计
3．1面底壳
面底壳外观设计以ID图或抄数图为准，因模具，注塑及加工工艺的影响需修改需征得客户同意。
在画图前分析确定分型面在哪里，以此为基础才不能在后面的作画中不会因倒扣而改图，尽可能以平面作分型面。
标准元件如按键，USB，SD卡及卡座，LCD等以最大尺寸画出，可能的伸缩需表示清楚以免后面改图。
塑胶件的壁厚在卡1.7~2.5mm,因安规要求1 mm厚塑胶耐高压1KV，所以1.7mm是符合安规的最小厚度。一般塑料最小胶厚0.7MM，不能再小了，但软胶类和橡胶在0.2-0.3的胶厚时也能走满胶。在不得已的情况下，局部地方可适当的厚一点或薄一点，但需渐变不可突变，用圆角或斜角过渡
如果塑胶开孔直径小于4.8 mm,因为儿童玩具防卡手规定：如果5 mm的孔可以插进，11 mm的也可插进
塑胶件的止口高度在1.2 mm以上，分中0.9 mm，PCB离胶壳0.5 mm以上，如果是高压需留3 mm，扣位一般情况下出滑块部分放在面壳，出斜顶处放于底壳，美工线宽度0.5~1.0mm，一般情况下放于面壳，如位置不够放于底壳
如果边是弧形，可不加防鼓肋，平面的则必加，防胶件受挤压后向里缩
锁PCB可锁3颗螺丝，锁面底壳需均匀，按30MM距离分布螺丝及扣位，螺丝及扣位离角距离25MM，面底壳最好用螺丝锁紧，如依赖扣位锁住，则易产生虚位，很难过跌落测试。
如果是防水产品，胶件厚度至少2。5MM，并且螺丝间距均匀。
为防止翘曲变形，不要设计成平板状，尽量设计成盒状。中间有大孔（如喇叭孔），周边胶厚要足够。
PC料胶壳螺丝孔做倒角
3．2．电池门
电池门的安规主要有以下几条：（ASM F963）
4.27.1电池箱或紧靠电池箱的区域应加上永久性标记以清楚显示电池的正确极性和电压.4.27.2在按ANSIC18.1中第11部分进行测量时,任何两个可接触电接点之间的最高可允许直流额定电压约为24V.
4.27.3为有效防止对一次性(不可充电)电池的充电,必须通过对电池放置部分的物理设计或者采用适当的电路设计以进行保护.这适用于电池可以放错(放反)的情况和充电器可以对装有一次性电池的玩具充电的情况.这一部分不适用于以两个电池作为唯一电源的电路.
4.27.4对于供三岁以下儿童使用的玩具,在进行8.5至8.10测试的前或后,所有电池在不使用硬币,螺丝刀或其它家用工具时都不可能触及.测试时要装上建议使用的电池.
4.27.5所有玩具中的电池如果能完全置入图7所示的小零件测试筒,在按8.5至8.10测试的前或后,在不使用硬币,螺丝刀,或其它家用工具时都不可能触及.测试时要装上建议使用的电池.
4.27.6在任何单一的电路内不能将不同型号或容量的电池混用.在实际使用中为了达到不同的功能,需要使用一种以上型号或容量的电池,或需要将交流电和一次性电池(不能充电电池)结合在一起使用时,必须将每一个电路进行电绝缘处理以防止电流在各独立电路间流动.
4.27.7在正常使用和合理可预见的滥用,包括电机停转的情况下,电池表面的温度不能超过71°C.
4.27.8在正常使用期间和合理可预见滥用后(参考8.5至8.10),不能出现可引起玩具达不到
4.27.7温度要求或出现4.27.10中规定的燃烧危险的短路情况.
4.27.9除了在终端的接触表面外,电气电路不能与电池的任何部分形成电接触.
4.27.10假如电池产生的气体量足以形成燃烧危险,密封产品的设计必须使电池产生的气体被吸收或泄出.
同时补充以下几点：
1） 电池弹片弹力在2~4BL防止掉电
2） 轻轻敲电池盒机身，电池不会弹出
3） 电池易于取出，可加辅助物取出
4） 电池门有足够强度不变形
5） 电池不应有响声
以上是电池设计时的注意事项，我们常用的是3A和2A及钮扣电池和充电电池，电池有平放和竖放，钮扣电池主要有电池弹片固定，电池弹片的格料一般有磷铜和不锈钢，不锈钢需电镀才能上锡。充电电池主要靠电池弹片和塑胶固定。以下主要讲2A和3A电池。
平放的电池门的扣位需均匀分布，尽量减少阻力，竖放的电池门常有一个电池门开关，里面是一伸缩弹簧，这里面都有一个防反装的结构。是利用塑胶隔断正负极。 电池门的旋转和滑动的，需动作模拟擦以免出现干涉
我是不爱用弹片的，我爱用弹簧，原因是在下个厂电池片掉电处理不好，最后还是改用弹簧，有过那一次教训，以后对电池弹片就怕了。
3．3按键与方向键
按键有塑胶，橡胶，及组合式按键，塑胶按键一般烫胶于胶壳上，或用螺丝打上胶壳上，主要是悬臂足够长，厚度0.7MM左右宽度1.0MM，橡胶按键需预压0.2MM，其它按键需留间隙0.2MM
按键的主要问题是按键手感不良，卡键和连动。按键手感不良主要是上下间隙要合理。卡键我会在背后加一台附防止，而结于连动，这方面的结构很多，主要是在两键之间打断。
为了增强手感如数码相机快门键里面加弹簧，此时注意装配导向柱要加长便于装配。
单独按键装配时要注意做防呆设计。
为防止ESD，按键裙边最小0.8mm.
P+R按键：就是PLASTIC+RUBBER，塑胶按键用双面胶或专用胶水粘到RUBBER组合成一按键做到轻薄设计，但是现在发展很快，直接用特种双面纸了
光电开关按键是利用被检测物对红外光束的遮光的反射而达到开和关。
方向键形式很多，主要是手感及联动。
3．4透明件
透明件设计主要是防表面缺陷及易顶出，表面缺陷主要有缩水，熔接线，白烟。透明件厚度要大于1.5mm小于2.5mm，当然也有极厚胶壳的情况，总得来说还是要做到壁厚均匀，透明件的孔距为二倍孔径，圆角过渡
3.5 电镀件
电镀件设计要点有三个：表面光洁度，强度，可挂
电镀的作用是装饰表观，如果塑胶有表面缺陷，电镀起放大作用，所以为避免缩水，不应有大的平面，以弧面设计为主：因电镀液有温度，塑胶应有足够壁厚，一般按键最小1.0mm,,考虑到水电镀，应在隐蔽处作一可挂之处。
因电镀是沉积，所以不应有盲孔，也不应有过深的凹陷。
电镀件表面应圆顺过渡，文字凸起的高度以0。3-0。5为宜，斜度65度。
电镀材料有ABS，PS，PMMA等。PC和POM不能电镀，电镀件注塑时不能加水口料
3．6锌合金压铸件
锌合金压铸件壳休也要做到壁厚均匀，但对加强筋不象塑胶要求那么薄防缩水，可做到同柱子直径，尽量不用斜顶，少及行位，因为取出困难，修模具也较难。多考虑二次加工
3．7包胶产品
包胶产品是假二次注塑，主要是防披缝及包紧。防披缝根据产品特点，包紧则是隔15`20MM加倒扣胶钉
3．8塑胶类产品的模具考虑
1．在产品的结构设计过程中,应充分考虑模具的成本和寿命.尽量
① 减少模具的复杂性
② 减少斜顶
③ 减少滑块
④ 尖角利边
⑤ 对插位
2．斜顶问题：
① 有没有斜顶，是否可以通过切割塑胶材料来取消斜顶
② 斜顶是否有足够的退出空间
③ 斜顶是否会干涉其他特征及顺利取出
3．有没有倒扣， 切除倒扣部分
4．对平板及透明件的设计应充分考虑模具的浇口.
5． 配合处分型面是垂直的胶件，要考虑脱模斜度的影响，以免装配出现配合间
隙过大，又无法修改的局面
6． 装配位置要避开水口
7． 三个面以上平整的胶件，要分出面的主次，以免配合断差。
4．硅胶按键及LCD
硅胶按键需预压0.2MM，行程为1.0~1.5mm,所以按键伸出壳体表面高度减去行程大于0.5mm.,寿命5000~10000次
LCD压黑边是窗口大0.5MM.，为防止“鬼影“，中间塑胶柱高度要小于四边胶柱1MM。中间加EVA
4． 五金件设计
用PRO/E的板金模块可设计出想要的产品，
孔到边的最小距离是大于一倍壁厚
五金件同样可做加强筋增加强度
6．表面处理工艺
A．印刷
1）分丝印和移印，丝印也可做曲面印刷，只是要求曲面不能内凹。主要是成本低。 2）电化铝烫印，可印金银等，需一专用铝铂，达到金属效果，缺点是不耐磨
3）热转印和水转印，成本高，可永久
4）镭雕，激光印刷
B．涂料
1）塑胶叫喷油，金属称烤漆
2）PU及UV，UV更光，更硬，但胶件易产生内力
如表面需有金属光泽时，有以下几种方法。
电镀、喷镀、金属喷涂、电化铝烫印。
C．电镀
常见有水电镀，真空电镀，彩镀，局部电镀等，局部电镀是涂上，彩镀是阳极氧化。 D，铝及铝合金的表面处理方法：
有抛光，喷砂，电镀，车纹，拉丝，披花，披边（高光），上色，氧化，二次氧化。 具体见五金件，车纹并不全是环形纹，也可是不规则图形。
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