分析家电产品中的塑料件结构设计质量优化与创新.docx

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分析家电产品中的塑料件结构设计质量优化与创新

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摘要：本文主要以塑料件结构中的卡扣设计为例，从以下几个方面围绕着家电产品中的塑料件结构设计质量优化与创新展开论述，旨在可以和相关人士互相交流学习，供以借鉴。

关键词：造型结构设计；卡扣装配设计；优化；创新

引言

相关设计人员不单单要对塑料件结构设计的相关知识点做到了如指掌，还要始终秉承着勤勤恳恳的态度，只有这样才能促进塑料件结构设计水平的全面提升。

1家电产品中的塑料件结构设计质量的优化

1.1强度设计的优化方案

一种是螺钉联接；另一种是卡钩-扣位联接，要求相关人员要求在准确把控产品总体外形尺寸的基础上，要确保螺钉连接和卡钩-扣位联接数量平均，位置均衡，继而实现最佳连接强度效果。

1.2降低成本的设计优化

第一，在符合塑料件结构以及使用要求的基础上，尽可能以低成本的材料为主，并采取针对性的手段降低塑料件的壁厚；第二，除了要符合塑料件结构以及使用要求以外，还应当降低加强筋的使用次数，并在此基础上对零件结构形状设计加以优化，确保其简单实用；第三，针对结构装配设计而言，应当最大限度地做好零件设计多功能一体化，降低装配零件的数量，尽可能促使零件设计可以朝着专业化的方向发展；第四，尽可能将低成本的塑料件表面处理工艺设计方案当做参考依据。

2塑胶材料卡扣装配设计案例

关于塑胶卡扣的设计，其主要采取的计算手段是把其转变为与之相匹配的基础梁结构，然后在结合材料力学中对相应梁的计算公式进行详细结算，具体内容请看图1所示。

图1不同的塑胶卡扣形式

这里我们将悬臂式横截面卡扣当做论述对象，根据经典材料力学理论我们可得：

弯曲载荷：（1）

针对诸多塑料卡扣而言：

如果在实际扣合期间形成的最大应变不大于1%时，那么这个时候E可以取该种材料的弹性模量（杨氏模量）来进行计算。

如果在实际扣合期间形成的最大应变不小于1%时，那么这个时候E可以取该种材料在最大应变点的正割模量。

使用以上公式进行计算以后很容易发生偏差较大的情况。对此，笔者结合以下例子进行详细阐述：

已知门体的材料为GELEXANPC923，卡扣的具体长度是l=12mm，宽度是w=6mm，厚度是h=1.4mm，该设计主要要求卡扣的深入程度要保持在Y=2.5mm的范围内。笔者在对材料性能数据进行深度剖析以后，可以发现：

材料的抗拉强度：σs=62Mpa(屈服点，实验条件：ASTMD63850mm/Min)

屈服点的拉伸应变是：εs=7%；

材料的弹性模量：E0=2.342Gpa。

其最大应变力为：

在充分结合相关应变曲线的基础上，相关人员能够从中找到当应变ε=4.88%时的应力是σ=52Mpa。由此可见，此点的正割模量Es=σ/ε=1.425Gpa

通过公式（1）可以得到以下结论：

弯曲载荷：

但是相关人员在进行具体实验期间所得到的弯曲荷载是11.3N，可以从中发现计算结果存在较大的区别，其实际偏差率大于30%。显而易见的是，使用这种计算手段进行设计计算很容易衍生出诸多问题，所以急需很高的安全系数来减少失效情况出现的概率，以便减少资金上的过度浪费。总的来说，这种方式不具备较强的可行性。

在工程实际当中，就大部分的塑胶材料而言，基于弯曲的情况下，相关人员只要在最大弯矩切面上形成的应变ε不大于该种材料的许用应变[ε]，尽管此截面的应力超出了许用应力[σ]，也可以将其当做是满足强度要求的。

3根据弹塑性理论构建的新的力学模型

在工程实际中，对于多数的工程塑胶材料来说，在弯曲状态下，只要在最大弯矩切面（此切面上的应力最大）上产生的应变ε小于该种材料的许用应变[εs],虽然此截面的应力已经大于许用应力[σs],我们也认为它是满足强度要求的。

如图2所示，其中：

a1h，a2h为弯矩最大切面上的弹性区域；

s1，s2为弯矩最大切面上的塑性区域。

根据之前的弹塑性材料的力学性能分析和梁变形的叠加原理，笔者把梁的挠度v分为三个部分产生挠度的和。它们分别是

v?——作用力P在没有发生塑性变形的梁上产生的挠度，如图4（1）v?——力矩M2?在发生塑性变形的部分产生的端点挠度，如图4（2）v?——力P在发生塑性变形的部分产生的端点挠度，如图4（3）

因此，粱在作用力p下所发生的总挠度为：v=v1+v2+v3?

笔者同样利用之前的pc923的卡扣对新建立的数学模型进行验证。由新公式计算得到的结果是载荷力为11.19n,与试验结果11.3n吻合度非常好

4工艺结构创新设计思路创新

4.1适应模具加工制造和注塑方面的设计创新

一是成型、脱模；二是成品质量高，并在符合相关设计要求的基础上将塑料件结构的细节考虑在内，只有这样才能设计出最为适宜的塑