芻議電子產(chǎn)品塑膠件的結(jié)構(gòu)和成本優(yōu)化設(shè)計

林啟柿

（福建星網(wǎng)銳捷通訊股份有限公司，福州 350028）

塑膠件在電子產(chǎn)品中占據(jù)了絕大部分，并且在整體設(shè)計、制造等方面看來，塑膠件的設(shè)計考慮的重點除主要在結(jié)構(gòu)設(shè)計、表面工藝處理方面外，還會涉及到加工工藝、模具制造、生產(chǎn)以及裝配工藝、可靠性測試等方面。所以，在塑膠件設(shè)計的過程中，既需要充分的了解塑膠產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，還需要掌握零件的模具加工、表面處理、裝配制造等工藝的眾多知識內(nèi)容，本文通過以下幾個方面對塑膠件的結(jié)構(gòu)和進行成本優(yōu)化設(shè)計。

1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

基于電子產(chǎn)品塑膠件自身的功能結(jié)構(gòu)來看，主要分為裝配的設(shè)計、強度設(shè)計、形狀設(shè)計等方面。

1.1 殼體壁厚的優(yōu)化設(shè)計

殼體的壁厚通常情況下，是取決于電子產(chǎn)品自身需要承受的外力以及受材料本身的物性影響的。減少殼體壁厚是降低結(jié)構(gòu)件成本的有效措施之一，殼體壁厚設(shè)計過厚，會增加原材料重量和注塑周期，使成本上升，壁厚過薄會降低強度，則易發(fā)生彎曲、變形等，影響產(chǎn)品的整體使用效果，殼體壁厚設(shè)計不均勻，易導(dǎo)致收縮不均。因而塑膠件的壁厚設(shè)計應(yīng)注意分布均勻、壁厚的狀態(tài)均勻能更好的充模，縮短冷卻時間，并提高收縮的均勻度，當(dāng)不可避免的發(fā)生壁厚不均時，要采取漸變措施進行平滑過渡，減少應(yīng)力。

1.2 圓角的優(yōu)化設(shè)計

圓角的設(shè)計在塑膠件的設(shè)計中是一個重要的部分。在優(yōu)化設(shè)計時，應(yīng)避免尖角多用圓角，以獲得良好的過渡效果，并且可以減少應(yīng)力集中，提高塑膠件的強度；同時還有利于塑膠注塑的過程中擁有良好的流動性，有利于其充模和脫模，可以有效地提高塑膠件自身的強度，以延長電子產(chǎn)品的使用壽命。

1.3 塑膠件連接方式的優(yōu)化設(shè)計

塑膠件連接方式主要有卡扣連接、螺釘連接、超聲連接、膠合連接等，而最常用的要屬卡扣、螺釘連接及其二者混合的連接方式：

1.3.1 卡扣連接

從裝配角度而言，這一方式能有效地降低裝配過程中的工作量，減少產(chǎn)線作業(yè)人員數(shù)量和裝配工序，提高產(chǎn)能，但是卡扣數(shù)量的增多一定程度上會相對加大模具復(fù)雜程度，增大模具的加工難度。

1.3.2 螺釘連接

使用螺釘進行連接，其結(jié)構(gòu)設(shè)計方式要簡單很多，同時還具有著更高的耐用強度。但會導(dǎo)致安裝過程復(fù)雜化，會影響塑膠件的生產(chǎn)成本和產(chǎn)量[1]。

不同連接方式各有利弊，在設(shè)計時，需要權(quán)衡產(chǎn)品的實際情況，將強度、裝配簡易程度、成本等因素進行綜合評估，在實際情況中經(jīng)常會存在著多種連接方式相結(jié)合的現(xiàn)象。

1.4 強度優(yōu)化設(shè)計

在進行塑膠件的強度優(yōu)化設(shè)計時，可以把強度按照塑膠件強度和塑膠件間的連接強度兩個維度來考慮。其中，單個塑膠件強度可以通過優(yōu)化壁厚、結(jié)構(gòu)形式、造型等方面，對單體的功能結(jié)構(gòu)進行加強。而連接強度可以從連接方式和結(jié)構(gòu)形態(tài)等方面的角度進行優(yōu)化設(shè)計。結(jié)構(gòu)設(shè)計時，可以先確定單個零部件強度之后，再分步驟的進行連接強度的確定工作。而強度的優(yōu)化設(shè)計主要會表現(xiàn)現(xiàn)在外形、尺寸等方面，需要實現(xiàn)各個零件位置的合理與均衡的目標(biāo)，要與預(yù)期效果相符。

1.5 裝配的優(yōu)化設(shè)計

在對于產(chǎn)品的塑膠件裝配功能開展優(yōu)化設(shè)計前，首先需要充分明確塑膠件在電子產(chǎn)品中承擔(dān)的功能是什么，然后對整體外觀模型進行拆件，合理確定每個塑膠件的尺寸、形狀以及塑膠件間的連接方式，同時需要根據(jù)塑膠件材料特性以及加工后所產(chǎn)生的變形范圍進行必要的評估和計算，預(yù)留合理的間隙，以避免因間隙過大或過小導(dǎo)致的塑膠件無法有效裝配的問題產(chǎn)生。

1.6 加工工藝的優(yōu)化

塑膠件的加工工藝包括模具、注塑、表面處理等方面，設(shè)計時應(yīng)分考慮工藝結(jié)構(gòu)的合理性，要滿足塑膠件的最終成型以及脫模效果，保證模具的可行性和強度，滿足外觀及產(chǎn)品質(zhì)量要求。例如，在保證壁厚均勻的基礎(chǔ)上，在加強筋根部與其尖角處增加圓角以便光滑過度等。

2 成本的優(yōu)化設(shè)計

電子產(chǎn)品的塑膠部件成本方面的優(yōu)化在電子產(chǎn)品中非常的重要，占據(jù)著重要地位。基于此，可以對電子產(chǎn)品的塑膠件在以下幾方面展開優(yōu)化設(shè)計：

（1）在保證電子產(chǎn)品自身的零部件數(shù)量滿足基本功能的前提條件下，對塑膠件進行標(biāo)準化、通用化以及一體化設(shè)計，這不僅可以簡化后續(xù)的裝配、運維等流程，還能夠避免因為結(jié)構(gòu)上配件過多而導(dǎo)致的成本增加問題，從而有效降低電子產(chǎn)品的成本。

（2）在保障塑膠部件自身的結(jié)構(gòu)強度基礎(chǔ)上，實現(xiàn)自身要具備的基本功能求的情況下，可以降低塑膠件的壁厚，并基于形狀、大小等方面進行精簡化工作，去除不必要的結(jié)構(gòu)，達到節(jié)約原材料、注塑材料的目的，從而降低塑膠件的成本[2]。

（3）以實用性為優(yōu)化設(shè)計原則，優(yōu)化表面處理工藝，達到降低成本目的。

（4）裝配制造工藝的量產(chǎn)思維需要注重結(jié)構(gòu)工藝的設(shè)計與創(chuàng)新，良好的設(shè)計不僅要外觀美觀、結(jié)構(gòu)可靠，還同時需要特別注重易裝配性、可量產(chǎn)性，量產(chǎn)思維應(yīng)該貫穿于整個產(chǎn)品設(shè)計的過程，產(chǎn)品易生產(chǎn)、易加工制造、好組裝是成本優(yōu)化設(shè)計的前提，設(shè)計時需要對產(chǎn)品形狀選擇、裝配方式、連接方式、結(jié)構(gòu)件制造、成本核算等都要做到細致入微的考慮。

3 結(jié)束語

綜上所述，電子產(chǎn)品的塑膠件可以通過對壁厚、圓角、裝配、強度、工藝等方面進行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，并以此為出發(fā)點，在保證塑膠件成品率、生產(chǎn)效率與使用壽命的基礎(chǔ)上，通過細化設(shè)計、合理配置進行設(shè)計優(yōu)化與創(chuàng)新，通過開展標(biāo)準化、一體化以及通用化的設(shè)計，即實現(xiàn)節(jié)約成本的目的，又保證了產(chǎn)品的使用功能。