塑胶件的结构设计：孔洞篇

孔，作为塑胶件的一种结构，它有一个比较鲜明的特性，即它必须是直孔，也就是它的各个横截面必须是平行的，如果不是平行的，我们一般称之为管道，比如音箱上的倒相管，吸尘器上的风道。

1、按外观形状分，有圆孔、方孔、椭圆孔、腰型孔、异形孔等。

如果一定需要内直角的孔，处理方式是，通过制作电极进行电火花放电加工，可以加工出接近直角（存在一个很小的圆角，可忽略），但是加工时间长，成本高，不适合一般的零件加工，常用来加工模具。

如果是注塑件，直角的方孔是很容易做出来的，因为，模具是跟产品是反过来的。

3）腰型孔，也叫长圆孔，在产品上的应用有些基于外观考虑外，比如手机按键孔。

在功能上，腰型孔在满足安规的基础具有较高的孔面积，因此常常被应用在外观上需要大面积开孔的产品，比如散热孔、出风孔等。

在结构上，更多的是基于容差设计，特别是应对某些加工精度低的加工方式，比如经过多次折弯后的钣金零件，或者难以保持精度的零件外形及材料，比如零件外形比较大，材料为一些容易变形的软性材料。

腰型孔还可应用在需要留出调节空间的结构，比如电视机支架。

2、按截面形状分，有通孔、盲孔、沉孔等。

以上孔，通过机加工的方式都可以加工出来。特别需要注意的是，对于盲孔，如果没特殊要求，一般以锥形底盲孔为主，因为通常使用钻孔的钻头为端部带锥度的钻头，锥形底盲孔可以一次性加工完成，如果一定需要平底盲孔，则需要对应的立铣刀把底部铣平或者直接用平头钻。

锪平孔，通常用于非加工面有连接要求的时候，如螺栓、销轴等，目的是保证孔口与孔中心线的垂直度，以便与孔连接的零件位置正确，连接可靠。比较常见的是将铸造的毛坯面用锪钻刮平，作螺栓联接的平面用。

对于塑胶件，沉孔的应用主要有以下两种。

a、锥形沉孔适用于沉头螺丝，此类型孔一般用于由于空间不足，而又必须把螺丝头沉到塑胶面下的情况，但是，从上左图中可以看出，由于产生的环向应力F，应力F的侧向分量可能导致沉孔附近开裂，因此，如果此处的紧固力需求比较大，需要加大沉头螺丝下方胶厚。

有关孔在工程图中的标注法：

另外：在工程图标注的过程中，注意区分新旧标准的符号的使用 。

孔的总体设计原则应根据所设计的孔使用要求而定，也就是所设计的参数应满足功能、成型、外观、安规等要求。

1、基于功能要求：

对于与螺丝柱配合的零件上的过孔，应优选柱型沉头孔或普通的通孔。

2）孔距要合理，孔与孔之间，孔与零件边缘之间的距离至少大于孔径的2倍或壁厚的2倍，以较大者为准。如果孔离边缘距离较小或壁厚太薄，就会造成强度不够，如果是打螺丝的过孔，则较容易打裂；如果孔离边缘距离或主体壁厚无法改变，此时可通过局部加厚孔边缘提高此处的强度。

3）对于网孔，由于孔数较多造成零件强度降低，可在孔的后面增加适当加强筋加强，或者把部分孔通过较大的胶位隔开，也能局部增加的强度。

2、基于成型要求：

在保证零件功能的前提下，如果零件非必须是纯圆孔，那么可以通过前后模碰穿、前后模擦穿、上下壳对半等优化结构设计，可以减少和避免行位或者斜顶机构的使用。

同理，其他类型的孔也可以基于此原则进行优化设计。

3）应优先使用圆孔，对于注塑件上的孔，上面已经有提到，圆孔最容易成型的，一般浅的孔直接用模仁原身芯轴，深孔用镶针或司筒针成型，同时圆孔的尺寸在模具上是最容易控制与调整的。

4）应优先使用通孔，特别是深孔，通孔比盲孔容易制造，因为芯轴可以挂在前模，提高了芯轴的抗弯曲能力，通孔的深度可以适当加大，如果盲孔越深，越细，芯轴在融胶充填过程中容易弯曲变形，导致孔的变形，所以尽量避免深细的盲孔。如果结构允许，可以通过设计阶梯孔来降低盲孔或通孔的深度，如果有同轴度要求，芯轴应只设计在一侧。

5）孔之间以及孔与零件边缘之间的距离不宜过小，应至少为零件壁厚的两倍，较近的间距会阻碍塑料的流动并促进孔的变形。这种变形是由孔之间的塑料材料收缩造成的。在某些情况下，收缩会将塑料材料从芯轴上拉开，从而形成椭圆形的孔。当芯轴较小且难以冷却时，这种情况更为普遍。

孔之间的更大距离（例如零件壁厚的六倍）不会阻碍塑料材料的流动。模具收缩分布在这些孔之间较长的材料长度上，并且使孔变形的趋势较小。 

6）长孔的设计避免阻碍塑胶熔料的流动，长孔是指长而窄的孔，长孔的方向应该与塑胶熔料的流动方向一致，避免垂直于流动方向，以免阻碍塑胶熔料的流动，如下图所示：

3、基于外观要求：

在大多数情况下，很难完全去除熔接线。一种替代解决方案是将熔接线移动到不需要良好强度和显眼外观的区域；另一种解决方案是改善熔接线的外观视觉效果。

要移动熔接线，可以：

更改浇口数量（靠近外观面的位置增加浇口可以把熔接线赶到其他地方）；

更改浇口位置（让两股熔料融合的位置改变）；

修改零件厚度（让两个熔料的流动速率不一样，融合的位置自然不一样）。

要改善熔接线的外观，可以：

修改流道系统设计（使熔料更以更快速率到达融合处）；

增加浇口数量。（增加浇口使温度在熔合时温差小）

注意：增加浇口数量，熔接线数量也会跟着增加。

另外，如果由于强度或外观要求而不允许产生熔接线且以上方法都无法改善，则可以将通孔改为盲孔，成型后再进行钻孔。

2）孔的排布要考虑美观性，对于在外观上开孔，除了考虑功能以及成型因素外，也要考虑美观性，不应简单粗暴子在外观上打孔，大家对比以下左右图中孔的排布，可以判断那个看起来更美观、更舒服。

4、基于安规要求

GB6675-2014玩具安全设计规范。

由于安规原因，外壳不宜设计较大的孔洞，为了过安规，通常有以下做法：

2）不计成本的话可以一体CNC成型，比如苹果Mac Pro机箱散热孔。

3）采用百叶窗式的擦穿孔。