冰箱产品开发中塑料件的结构设计

冰箱产品开发中塑料件的结构设计

李扬

美的厨房电器制造有限公司528311

摘要：塑料材料与金属材料相比较，塑料的成本更低，而且重量要比金属材料轻很多，并且绝缘性十分的良好，耐腐蚀性能也要比金属材料好很多。因为，塑料具有很强的可塑性，塑料材料的种类很多，使结构设计不再具有一定的局限性，能够帮助设计人员达到预期的设计思想。所以本文探讨了冰箱产品开发中塑料件的结构设计。

关键词：冰箱产品开发；塑料件；结构设计

引言：由于金属材料需要进行二次加工以及金属材料的表面处理，而且金属材料很难制造出形态十分复杂的构件，但是，塑料材料对此没有太多的要求，有效的避免了这些操作，同时，因其良好的可塑性，可以应用制作各种十分复杂的构件。

1、新时期家电产品中塑料件结构设计中优化造型结构设计理念

1.1外观形状设计

外观形状是产品使人体视觉上产生美感、进而达到心理上美的享受的商品的综合印象，要想使家电产品实现上面的效果，设计师在其中就扮演了重要的角色，设计师在外观设计的过程中，通常要通过外观设计中最重要的点、线、面和角等几何元素的综合应用，这些元素的综合应用可以创造家电产品外形的起伏、棱角、曲面和圆角等，从1.2图案纹理设计

图案纹理设计在家电产品的设计中特别重要，其设计内容主要包括：流行时尚和传统元素，对于流行时尚方面而言，要在流行时尚的设计理念的指导下来挖掘设计元素并且寻求设计思想，用图案纹理设计的表达效果给予合追求时尚和跟随流行的消费者一种鲜明的时代感和感染力。对于传统元素方面而言，要从传统元素这种设计思想的指导下寻求创作源泉和创作思想，赋予家电产品古老文明的内涵，通过这种创造给予消费者喜闻乐见的好感。

1.3色彩设计

色彩设计主要从以下几方面的内容来设计：其一，家电产品的市场定位和对产品时尚潮流进行研究要从产品的功能和结构两方面来进行分析。其二，通过色彩设计给消费者创造一种温馨的家电环境，从而使使用者感受到家电产品带来的亲切感和愉快感。其三，家电产品的色彩设计可以实现其和周围环境形成一种和谐的基调，从而使使用者感受到温馨和舒适。

2、冰箱产品中塑料件的结构设计

2.1壁厚的设计

壁厚的合理设计对一个塑料制品来说是至关重要的，制品的壁厚一般在1～6mm范围内，而最常用的壁厚数值为2～3mm。壁厚的设计与塑件尺寸有一定关系，其关系见表1。举例说明，在冰箱设计中，门体上下饰条的大面壁厚为2.5mm（材料为ABS），抽屉壁厚为2～3mm（材料为PS），挤出件设计要做到尽量壁厚一致，壁厚一般为2mm。过薄的壁厚不能保证制品的强度，过厚的壁厚要消耗大量材料、增加制品成型后的冷却硬化时间，此外还容易产生气泡、凹陷、夹心和收缩不均匀，从而造成应力集中。

壁厚的设计一般来说应遵循如下原则：制品的设计应尽量保证壁厚均匀，避免壁厚突然变厚或变薄；对于壁厚过厚的地方，采用增加工艺孔等方式去掉多余的壁厚，消除该处产生的内应力。

2.2脱模斜度的设计

为了塑料从模腔中脱出，在平行于脱模方向上的塑件表面上设有一定斜度，称之为脱模斜度。脱模斜度的大小取决于塑料的性质、收缩率的大小、制品的壁厚和形状，设计时一般考虑以下几种情况：制品形状复杂，深度较深，不易脱模的，塑料的收缩率大的，应选用较大的脱模斜度；制品尺寸精度要求高的，制品较高、较大的，应选用较小的脱模斜度。一般而言，对于透明GPPS材料的抽屉而言，脱模斜度在不影响外观和使用功能的前提下，应尽量大，正常情况下不小于2度。而对于ABS材料的其他零件，相应的脱模斜度可小些。

2.3加强筋的设计

增加加强筋可以在不增加壁厚的情况下，使塑件强度和刚度提升，以节约塑料用量，减轻重量，降低成本。并有效防止塑件翘曲，还起到辅助浇道的作用。加强筋的设计要点：

用高度较低、数量稍多的筋代替高度较高的单一加强筋，避免厚筋底冷却收缩时产生表面凹陷。当筋的背面出现凹陷影响美观时，可采用装饰结构予以遮掩。

筋的布置方向最好与熔料的充填方向一致。筋的根部用圆弧过渡，以避免外力作用时产生应力集中而破坏。但根部圆角半径过大则会出现缩水现象。一般不在筋上安置任何零件。位于制品内壁的凸台不要太靠近内壁，以避免凸台局部熔体充填不足加强筋在防止制品变形、增加制品刚性方面的应用。为了防止正面收缩痕迹，尽量将与正面连接的壁厚减薄，如果强度有影响，可以将连接处局部减薄。一般而言，筋条的厚度为0.5～0.75倍的正面壁厚。

2.4孔的设计

塑料制品上的孔通常有两种，一种是制品本身有各种用途的装配孔，另一种是为了改善制品的性能而设置的工艺孔，不管是哪一种孔，设计合理，就会有一个好的质量并且便于制品的成型。具体应用主要分三种情况：当制品需有侧孔时，往往会使模具增加侧抽芯机构，使模具的制造复杂化，因此应尽量改进设计，简化模具结构，确保顺利脱模；制品上孔的位置，应尽可能设置在不易削弱制品强度的位置上；对于脆性制品，相邻孔之间以及孔到制品边缘之间，要留有适当的距离，以防止在连接和固定制品时发生破裂。

2.5圆角的设计

圆角在塑料制品的设计中既能使塑料制品的外形更加流畅、美观，又能避免应力集中，提高制品强度，也能改普物料流动情况和便于脱模。应在制品的各面及内部连接处，均应采用圆弧过渡，制品中内圆角设计的大小可遵循如下公式：0.25<R/T<0.75其中：R一制品内圆角的大小；T一制品的壁厚。

2.6嵌件的设计

为了满足连接、安装要求，制品常采用各种嵌件。多数嵌件由金属制成，由于金属嵌件冷却时尺寸变化与塑料的热收缩值相差很大，致使嵌件周围产生较大的内应力，容易造成制品的开裂，为防止这种现象，嵌件的设计应注意：嵌件与制品的线膨胀系数应尽可能接近；嵌件各尖角部位应倒圆角，以减少内应力；嵌件应尽可能采用圆形或对称的形状，以保证收缩均匀。

2.7支承面的设计

塑料制品较容易变形，因此当塑料制品的支撑面为一个大平面时，大平面的变形，往往造成支撑面不平稳，因此塑料制品的支撑面一般由几个小的平面组成。应注意：当制品需要由一个面作为支撑面时，设计时不宜用整个面作为支撑面，而应采用凸边或支脚的形状来代替；当制品采用凸耳作为紧固用的支撑面时，为使凸耳有足够的强度以承受紧固力，可采用设计有加强筋的支撑面。

2.8螺纹的设计

塑料制品上的螺纹可以在成型时直接制成，由于塑料螺纹具有强度差、精度差、易产生内应力等缺点，所以设计时应注意以下几点：塑料螺纹应选用螺牙尺寸较大者；塑料螺纹的开始端和结束端均不应突然开始和结束，而应有过渡部分；考虑到塑料螺纹牙距的收缩，塑料螺纹与金属螺纹的配合长度不宜太长。

综上所述，一个好的结构设计，加.上一个制作精良的模具和一个合理的成型工艺就等于一个完美的塑料制品。当我们在对塑料制品进行结构设计时，同时要求我们具备塑料模具和塑料成型方面的基本知识，掌握了这些，我们才能设计出让消费者和自己都很满意的塑料制品。

结束语

综上所述，塑料因为成本低，而且其较好的物质特性，所以被广泛的应用于冰箱设计中。应用塑料件代替原有的金属件从而有效的降低冰箱的制作成本，已经成为冰箱发展的重要策略。

参考文献：

[1]吕睿通.塑料件结构在家电产品中的设计措施及建议[J].科学与财富，2016.

[2]李灿.冰箱产品开发中塑料件的结构设计[J].城市建设理论研，2015.

[3]闫学彬.冰箱产品开发中塑料件的结构设计[J].家电科技，2011.