导图社区 产品（塑胶类、五金类）结构设计基础知识
结构设计师基础教学：产品结构设计流程，设计思路，设计原则，设计概念，新产品开发流程，模具基础知识等，快来收藏吧！
这是一篇关于产品（塑胶类、五金类）结构设计基础知识的思维导图，具体介绍了产品设计的概念与分类、开发部、产品结构设计认识误区、新产品开发流程、模型基础知识、塑胶件结构设计的基本原则、压铸类产品的结构设计、产品结构设计的总原则、产品结构设计工程师任职要求等几个方面的内容。
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产品结构设计
产品结构设计的概念与分类
产品设计前思考问题
产品自身特性是什么？
尺寸大小
外观形状
颜色
材质
固定方式
内部结构
加工方式
表面处理
产品作用是什么？在什么条件下使用？
产品是如何生产出来的？
产品是如何发挥作用?
使用过程是否安全？
使用是否方便
价格如何?
产品结构设计分类
电子产品
医疗产品
玩具产品
机械产品
灯具产品
开发部
开发部组织架构
开发部经理
结构主管
结构工程师
绘图员
技术员
电子主管
电子工程师
开发部文员
开发部工作职责
结构/电子主管
子主题
产品结构设计认识误区
结构设计就是画图
画图前应有清晰地整机结构设计思路，然后通过图形表达出来。
会软件就会结构设计
结构设计就是抄袭
结构设计很难学
新产品开发流程
新产品开发意愿
市场部门市场调查
ODM公司（自主研发自主销售公司）
客户指定项目
OEM公司（来料加工公司）
定义
新产品从如何立项、定位、前期评审、产品设计、模具跟进到后期检讨改进等一系列过程的总和。
开发流程图
开发流程的具体环节
市场部签发新产品开发指令单
提供给研发部相关物件
新产品开发指令单
产考用的产品样件
客户提供的外观图或构思草图
新产品开发指令单模板
指令单确认及前期评审阶段
相关文件
开发部新产品设计规格书
新产品前期评审表
新产品开发计划及进度管制
产品结构设计阶段
外观建模及评审
外观手板制作
产品内部结构设计及评审
评审方式
上级主管个人评审
多部分共同评审
生产部
市场部
采购部
品质部
模具制造部
评审表模板
结构手板及检讨
结构手板的作用
检验结构可行性
给客户提前体验产品，提前推广宣传
功能测试
规避直接开模风险
制作方法
激光快速成型
原理
将三维图纸输入专业的成型机器中，通过塑料一点点堆积而成。
优点
方便快速
缺点
表面粗糙度低
强度低
小型零件难以处理
数控中心CNC加工
优选此加工方式
模具制作及跟进
加工时间
一般情况加工周期：30Day，特别紧迫产品：20Day。
相关表单
新开模具签核表
塑胶模具排模清单
第一次试模及检讨（T1）
检讨步骤
逐件检查单个零件有没有满足设计要求
塑胶件注塑缺陷
表面缩水
表面拉伤
缺胶少胶
披锋
变形
表面发白
烧焦
尺寸不在公差范围内
五金件
无毛刺
无披锋
无变形
检查壳体零件装配有没有满足设计要求
装配方便性
零件的定位及固定是否可靠等
装配好后零件之间有无断差及明显间隙
检查壳体与电路板装配有无满足设计要求
检查电路板固定与定位是否可靠，有没有干涉等
检查整机功能是否满足设计要求
电器性能
机械性能
试模检讨表
样板制作及检讨
样板作用
检验产品是否满足客户要求
试做样板过程，检讨产品能否试产的可行性
样板制作通知单
样板检测记录表
新产品发布会
品质部根据发布会的要求制定具体品质细则，开发部给品质部提供新产品QC标准
新产品QC标准表
生产部制定具体生产工序安排、夹具的制作等；开发部提供新产品生产标准及其他资料
新产品生产标准表
采购部门准备试产物料，开发部提供新产品物料明细表（BOM）
新产品物料明细BOM表
新产品开发的后续工作
生产签样
品质签样
生产跟进
生产技术支持
模具基础知识
按照特定形状去成型具有一定形状和尺寸的制品工具
分类
冲压模
锻造模
拉丝模
橡胶模
塑料模
粉末冶金模
铸造模
无机材料成型模
其他模具
模具标准件
塑胶注塑模
特点
大量生产塑料产品
塑胶产品价格比五金产品价格低
生产速度快，价值高
设计灵活，可变性高
零组件替换容易
保养简单
塑胶注塑机
柱塞式
柱塞预塑式
螺杆预塑式
螺杆往复式
安装
塑胶注塑过程
合模
注塑
保压
冷却
开模、顶出产品
塑胶注塑模结构
二板模（大水口模 two plate）
三板模（细水口模 three plate）
二板半模，前面有滑块
热流道模具
组成
塑胶模具标准模架
核心部分，模仁部分
常用辅助零件
定位环
浇口衬套
顶针
抓料销
支撑柱
顶出板
导柱
导套
垃圾钉
弹簧
螺栓
弹簧胶
司筒
辅助系统
浇注系统
排气系统
顶出系统
冷却系统
辅助设置
吊环孔
有倒扣时结构
滑块
斜顶
油压缸
模具行业常用术语
模具设计流程
接收塑胶产品结构图并检查
检查内容
图纸是否遗漏尺寸
二维、三维档案是否对应
三维图档单位是否正确
沟通问题
塑胶产品需做一模几穴？
影响模具大小
用什么塑胶材料，有塑胶原料牌号？
决定模具成型部分加工尺寸
产品进胶方式，进胶位置
决定模具种类
大面行位对外观得影响，塑胶产品分型面位置，处理倒扣、抽芯方式
模具装配图设计
产品摆放位置
设计公母模仁大小
设计抽芯机构，没有倒扣可以不用设计
设计模架大小
设计浇注、顶出、排气、冷却、加热系统
追加辅助零件、辅助设置
审核，追加图框，标题栏，零件序号，材料明细表，标准尺寸
图纸打印
模具零件加工图设计
模仁零件加工图设计
模板零件加工图设计
辅助零件加工图设计
电机、线割加工图设计
模具制作及加工
传统机械加工设备
普通铣床
车床
钻床
磨床
刨床
先进加工设备加工
火花机
线切割
CNC加工中心
CNC磨床
精密加工设备
镜面火花机
高精度慢走丝线切割机
高速CNC加工中心
精密CNC车床
T1试模
模具改模
T2（或T3、T4等）
模具验收
注塑生产
模具浇注系统
热流道浇注系统
普通流道浇注系统
主流道
分流道
截面形状
圆形
U形
梯形
正方形
流道截面形状选择
较大截面面积，有利于减小流道流动阻力，较小截面长度，有利于减小流道热量损失
分流道截面积选择
胶件大小
胶件壁厚
胶件形状
胶料材质
注塑速率
分流道长度
冷料井
浇口
浇口形式
直接浇口
优点压力损失小
制作简单
浇口附近应力较大
需人工剪出浇口
表面会留下明显浇口疤痕
应用
大而深桶形胶件
外观不允许浇口痕迹的胶件，浇口设置内表面
侧浇口
形状简单，加工方便
浇口去除容易
胶件与浇口不能自行分离
胶件易留下浇口痕迹
细而长的桶形胶件不可采用
针点浇口
浇口位置选择自由大
浇口能与胶件自然分离
浇口痕迹小
浇口位置附近应力小
注塑压力大
一般采用三板模结构，结构较为复杂
用于较大的面和底壳
扇形浇口
熔融塑胶料横向均匀分配，降低胶件应力
减少空气进入型腔，避免产生银丝，气泡等缺陷
浇口与胶件不能自行分离
胶件边缘有较长浇口痕迹，需用工具将浇口加工平整
常用来成型宽度较大薄壁型胶件，如PC PMMA等
潜伏式浇口
浇口位置选择较为灵活
浇口与胶件自行分离
两板模、三板模均可采用
浇口位置容易脱胶粉
入水位置容易产生烘印
需人工剪出胶片
从浇口位置到型腔压力损失较大
外观不允许露出浇口痕迹的胶件
弧形浇口
浇口与胶件可自行分离
无须对浇口位置进行另外处理
不会在胶件外观面产生浇口痕迹
可能在表面出现烘印
加工较复杂
设计不合理容易折断而堵塞浇口
常用于ABS 、HIPS,不适用于POM、PBT等结晶类材料，也不适用于PC、PMMA 等刚性好的材料，防止弧形流道被折断而堵塞浇口
模具分型面（P.L面）
定模（前模）
留在注塑机上不动的那部分
动模（后模）
在注塑机滑动那部分
分型面影响因素
排位
形状
外观
精度
浇口位置
行位
顶出
加工
设计要点
符合胶件脱模的基本要求，能使胶件从模具中取出，分型面位置应设在胶件脱模方向最大投影边缘位置。
确保胶件留在后模一侧，并有利于顶出，且顶针痕迹不显露于外观面上。
分型线、分型面不影响胶件外观，应尽量不破坏胶件光滑外表面
确保胶件质量，例如，将有同轴度要求的胶件部分放到分型面同一侧
分型面选择应尽量避免形成侧孔、侧凹；若需要行位成型，测力求行位结构简单，尽量避免前模行位
合理安排浇注系统，特别浇口位置
满足模具的锁紧要求，将胶件投影面积大的方向放在前、后模合模方向上，而将胶件投影面积小的方向做侧向分型面，另外，分型面是曲面时，应加斜面锁紧。
有利于模具加工
模具顶出系统（脱模机构）
上顶出板（面针板）
下顶出板（底针板）
回针
回位弹簧
推板
防转销
脱模设计原则
顶针、扁顶介绍
使用要求
设计注意事项
胶件脱模方式
顶针（使用最多）
扁顶针
推板脱模
模具的排气系统
模具内气体的来源
型腔中气体
流道中气体
塑料熔体产生分解气体
排气不足的危害
在胶件表面形成烘印、气花、接缝、使表面轮廓不清
充填困难或局部飞边
严重时表面产生焦痕
降低冲模速度，延长冲模周期
排气的方式
开排气槽
分型面排气
增加分型面粗糙度
顶杆排气
胶件中间位置困气，可加设顶针，利用顶针和型芯之间配合间隙，或有意增加顶针之间间隙进行排气
镶拼间隙排气
组合的型芯、型腔，利用镶拼间隙排气
透气钢排气
行位和斜顶
模具倒扣
塑胶件上凡是阻碍模具开模或者顶出的部位
处理倒扣方法
行位（滑块）（常用）
斜顶（常用）
油缸抽芯
齿轮旋出处理机构
从模具前后模区分
前模行位
后模行位（应用最多）
从模具结构来分
外行位（应用最多）
内行为
锁紧块
压块
斜导柱
行位分解图
运动原理
斜顶比行位结构简单
斜顶一般用在胶件的内部倒扣，行位一般用在胶件外部倒扣
斜顶的驱动力来自顶针板的动作，而行位的驱动力来自前后模开关动作
斜顶结构图
斜顶示意图
塑胶件结构设计的基本原则
塑胶件壁厚
影响产品强度、重量、装配
壁厚一般范围：0.6~6.0mm
常用壁厚范围：1.5~3.0mm
重用塑胶料料厚推荐值
壁厚要均匀
壁厚不均，引起变形、缩水等
塑胶件脱模斜度
影响脱模斜度的因素
产品外观
产品外形尺寸
材料
产品功能
脱模斜度设计要点
外观要求高产品，脱模斜度小
精度要求高，脱模斜度小
外形尺寸大产品，脱模斜度小
塑料含有润滑剂，脱模斜度小
产品外表面光亮，脱模斜度适当做小
产品外形粗糙，脱模斜度做大
产品外形复杂，脱模斜度做大
流动性差或增强型塑料，脱模斜度做大
产品料厚大，脱模斜度做大
收缩率大的材料，脱模斜度做大
透明件脱模斜度适当做大
脱模斜度与塑胶材料的关系
脱模斜度方向的确定
塑胶件圆角的设计
设计目的
提高产品强度
避免塑胶件应力集中
便于脱模
无特殊要求，过渡圆角由相邻料厚决定，内侧圆角半径R一般取料厚T的0.5~1.5倍，最小圆角一般不小于0.3mm
产品内外表面的拐角处设计圆角时，应保证料厚均匀，R1(外)=R2（内）+T（料厚）
模具分型面处不能有圆角
产品外观面和内表面不能有尖角、利边，最小圆角不能小于0.3mm
塑胶件加强筋设计
提高塑胶件强度和刚度
防止塑件变形
有利于注塑时原料的流动
加强筋类型
长条形网格加强筋
圆形网格加强筋
普通加强筋
螺丝柱加强筋
支撑面做加强筋
塑胶件支撑面的设计
塑胶件孔的设计
塑胶件文字、图案的设计
表现形式
凸形文字
凹形文字
小型文字及图案由模具由模具蚀刻获得
稍大文字及图案由模具加工直接获得
塑件产品上的文字及图案最好采用凸出表面的形式（模具对应是凹进去，加工方便）
塑胶件表面不能有文字凸起，可将文字及图案区域凹下一定深度，然后在凹槽中凸起文字或图案，凸出文字最好比凹槽表面低0.1mm。
塑胶产品表面文字或图案凸起高度一般为0.15~0.3mm，凹形文字及图案深度为0.15~0.25mm
塑胶件上螺纹的设计
注意事项
塑胶产品上螺纹通过模具注塑成型，精度相对不高，细牙螺纹很难注塑出来
五金产品上的螺纹通过机械加工出来，精度比较高，能加工细牙螺纹。
外螺纹直径不能小于3.0mm，内螺纹直径不能小于2.0mm，螺纹螺距不能小于0.5mm。
螺纹旋合长度L不大于2倍螺纹直径
塑胶螺纹第一圈容易崩裂或脱口，且为了便于脱模，在螺纹首尾端设计一段无螺纹的圆柱面，圆柱面高度不小于0.5mm。
塑胶件上嵌件的设计
模具注塑时将其他材料的零件植入塑胶产品中，与塑胶产品结合在一起。
金属类嵌件
小型嵌件
螺丝
螺母
稍大嵌件
手机上不锈钢片
主要作用
提高塑胶件机械强度
增强耐磨性
尺寸精度要高
机械强度要高
嵌件外观要滚网格花纹处理，增强粘着力
片材类嵌件（不锈钢片），侧壁设计挂台及切口嵌入塑胶件内
嵌件外形设计成圆形，以便模具中放置和定位
外形尺寸不宜过大，厚度不宜过薄，防止注塑时变形。
金属嵌件外包塑料厚度设计
塑胶件自攻螺丝的设计
是一种粗牙螺丝，通过自身螺纹实现攻、钻、挤、压，从而让两个零件进行紧固连接
应用范围
塑件
软金属
木制品
自攻牙螺丝分类
头型分类
槽型分类
牙型分类
自攻牙螺丝命名
自攻牙螺丝的长度计算
自攻牙螺丝与机牙螺丝的区别
外形
自攻牙的牙距、牙型都比机牙大
机牙螺丝牙尾没有尖角、开口
有无螺母
自攻螺丝自攻特性，无需螺母固定，有孔就行
机牙螺丝需要螺母或者与之配套的螺纹孔
两款螺丝常用于塑胶、薄的或软的金属件、木制品
机牙；螺丝常用于金属件连接，用于其他材料时，需预埋螺母
拆卸次数
自攻牙螺丝不易经常拆卸，易滑牙失效
机牙螺丝能经常拆卸
自攻牙螺丝螺丝柱的设计
自攻牙螺丝材料及表面处理
铁
低碳钢
中碳钢
不锈钢
黄铜
镀镍（银白色）
镀锌（蓝锌或白锌）
镀铜（红铜或黄铜）
镀铬（银白色或黑色）
氧化
煲黑
塑胶件尺寸精度
影响产品精度因素
塑胶材料种类
塑胶产品形状和尺寸
模具设计及加工水平
注塑参数
塑胶产品公差数值表
塑胶制品精度等级选用
压铸类产品的结构设计
钣金类产品的设计原则
常用金属材料
铜
铝
锌合金
镁合金
钢
五金类加工方式
冷加工
加工材料：钣金类
加工工艺
冲压
折弯
拉深
成型
热加工
铸造
钣金定义
凡厚薄均匀的片材类金属材料
常用钣金材料
镀锌钢板
马口铁
钣金设计基本原则
产品厚薄均匀原则
易于展平原则
适当选择钣金厚度原则
符合加工工艺
产品结构设计的特点
连接
常见连接方式
机械连接
螺丝连接
用于两个零件之间固定连接，是连接与固定首选方式
卡扣连接
常用强度不高产品连接，经常用于螺丝的辅助固定连接
键销连接
用于轴与圆盘类零件之间连接
黏结连接
双面胶连接
用于小平面零件之间连接与固定
胶水连接
适用于各个方面
焊接连接
超声波焊接
机械能焊接
电能焊接
限位
限位就是防止移动
限位结构
止口
反止口
固定
产品结构设计的总原则
合理选用材料
根据产品应用场所来选择
日常消费电子产品
产品材料要求
强度好，表面容易处理，不易氧化生锈，不容易磨损，易成型材料
塑胶材料
PC
ABS
PC+ABS
金属材料
食品行业
无毒无味，耐低温，耐高温，无添加色
饮料瓶
PET
食品包装袋
PP PE
饮用水用的杯子
PP PC
根据产品的市场定位来选择
根据产品的功能选择
根据公司要求来选择
合理选用结构
常用固定方式
螺丝固定
优缺点
可靠且可拆性强，优先选用
卡扣固定
固定方便简单，可靠性不高，可结合螺丝固定使用
双面胶固定
热熔固定
超声波焊接固定
设计原则
需要的结构一定要做
可有可无结构一概不做
尽量简化模具结构
了解模具的基本结构
了解产品的成型方法
了解模具的出模方式
成本控制
满足功能的前提下，尽量选用价格低得材料
满足外观得前提下，尽量减少零件个数
简化模具结构，节约成本
选用合理的固定方式，节省生产装配成本
产品表面处理时，根据产品的定位及外观要求，采用合理的外观处理方式，节省加工费用。
选择技术强，沟通配合好，价格最优的供应商
管控新产品开发进度
尽量选用库存公用料
产品结构设计工程师任职要求
软件使用技术
二维
AUTO CAD
中望 CAD
浩辰 CAD
三维
CREO、PRO/E
UG
SOLIDWORKS
中望3D
熟悉机械制图
制图基础知识
投影基础知识
三视图基础知识
公差与配合
尺寸标注基本要求
塑胶、五金模具知识
模具分类
模具结构
模具材料
模具加工制造
熟悉塑胶、五金加工工艺
加工工艺分类
产品表面处理工艺
处理工艺分类
熟悉常用塑胶、金属材料
常用塑胶材料
具有一定电子技术知识
具有机械或模具大专以上文凭
熟悉产品开发流程，独立完成项目跟进
产品开发流程
了解一定行业规范
沟通能力强，团结合作精神
主题
