注塑件壁厚的优化设计建议

注塑件是壁厚均匀的薄板组合的形体。如果壁厚不均匀，会使塑料熔体的充模速率和冷却收缩不均匀，由此产生许多质量问题，如凹陷、真空泡、翘曲，甚至开裂。壁厚均匀一致是注塑件设计的重大原则。如图7-1所示，遇有壁厚不均匀的结构，在保持注塑件的功能和主要尺寸不变的前提下，作必要改进。

当制品的结构要求壁厚进行适当的变化时，相邻两壁厚的比，对于热塑性塑料限制在1∶2之内，热固性塑料应小于1∶3，而且要有平滑过渡，不能有突变，如图7-2所示。在模具型腔中，壁厚对应的大间隙应置于流程的上游，这样才有利于注射保压时的压力传递。

图7-1 注塑件壁厚均一化设计二例

a）侧壁和底板A≠B b）侧壁和底板A=B

图7-2 注射制品壁厚平滑过渡二例

a）壁厚变化有突变 b）改进成平滑过渡

热塑性塑料注塑件的常见壁厚为2～4mm，热固性注塑件的壁厚一般为1～6mm。在取较小的壁厚时，要考虑制品在使用和装配紧固时的强度和刚度。作为电气零件使用时，壁厚与绝缘性能有关。有时还需考虑在脱模顶出过程中，注塑件变形损伤的限制。过小的型腔间隙，会使高黏度熔体注射充模发生困难。对于注塑件的刚性要求，通常不是增加注塑件壁厚，而是增设加强肋等以形体的刚性结构设计来满足。

过大壁厚不但增强了制品重量，浪费了原材料，也多耗费了对这些过量塑料的加热和充模的能量。更重要的是增加了冷却时间，因为冷却时间与壁厚的平方成正比。表7-1是热塑性注塑件壁厚的推荐值。

表7-1 一些注塑件壁厚的推荐值（单位：mm）

对于大型和中型的注塑件，壁厚要多次校核慎重确定。注塑件设计的计算机软件，塑料熔体注射充模流动和冷却固化分析软件都是很好的辅助工具。但运行CAD软件都要有注塑件的计算机三维造型。通常，在最初的注塑件设计阶段，用流程比校核注塑件壁厚是必要的和可行的。

流程比FLR（Flow length ratio）校核式为

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式中 L_i——各段流程长度（mm）；

s_i——各段流程厚度（mm）；

FLR_max——最大流程比，由表7-2查得。

表7-2 一些塑料熔体的最大流程比

（续）

注：注射压力为80～90MPa。当流程厚度小于2.5mm时，取表值下限的70%～80%。

图7-3 流程比计算示例

如图7-3所示的流程比应包括浇注系统的流程，该示例的流程比为

显然，流程比与浇口数目和位置有关。流程比最大值是用阿基米德螺旋线型腔试射的结果。试射压力为80～90MPa，螺旋槽的间隙为2.5mm。由表7-2可知，高黏度物料（如PC等）的FLR_max为100～130，中等黏度物料（如ABS和POM等）的FLR_max为160～250，而低黏度物料（如PE和PA等）的FLR_max为300左右。

本节是从注射成型角度考虑注塑件的壁厚。众所周知，壁厚是注塑件的主要参量，理应以静态与动态、短期与长期，以及连接等各个方面的力学分析，来设计计算，力学或电工设计与注射工艺校核壁厚的工作必须同时进行。