干货 | 塑胶件DFM案例

1. DFMA检查表

原创 | 塑胶件设计指南一文中，详细讲述了塑胶件的DFM设计指南：

那么在具体的产品设计中是如何运用这些设计指南呢？

对于产品设计工程师来说，首先需要熟悉并掌握这些设计指南，在进行具体的塑胶件设计时，就把这些指南应用其中，例如在设计塑胶件壁厚时，就需要考虑到塑胶件壁厚不能太厚、壁厚均匀等相关的设计指南。

当然，DFM仅仅是塑胶件设计时需要考虑多个因素之一，还需要考虑到DFC（功能外观等要求）、DFA（装配性要求）、DFR（可靠性要求）和DFC（成本要求）等。具体可参考原创 | 一文读懂DFX。

可以看出，产品设计时需要考虑的因素很多，需要遵循的设计指南也非常之多。即使单单是塑胶件的DFM设计指南也有近70条。如果仅仅靠工程师的记忆，那么很容易遗忘掉某些很重要的设计指南，从而对产品的质量和成本等带来影响。

在这个时候，就需要使用DFMA检查表。在《面向制造和装配的产品设计指南》一书中第八章介绍了DFMA检查表如何使用，此处不再累述。本篇文章将通过塑胶件的DFM检查表的使用来介绍一个简单塑胶件的DFM案例。

2. 塑胶件的DFM案例

这是一个断路器的塑胶外壳，材料为PA66。

现在，我们就使用塑胶件DFM检查表来对这个塑料外壳进行DFM检查，来判断当前的设计是否具有很好的可制造性。下图是通过DFM检查发现该塑胶件多处不符合可制造性的要求（分数越高，表示越不容易制造，4分表示很难制造或者制造成本高以及容易出现质量问题）。

（注，塑胶件DFM检查表会从零件设计和模具设计等方面进行，本文仅仅从零件设计这方面进行检查）。

该塑胶件在壁厚均匀、圆角、加强筋、支柱等多处不遵守塑胶件的DFM设计指南，总的罚分42分（一个零件如果超过12分就认为严重不适合制造），下面就最主要的几项做出说明。

2.1 壁厚均匀

通过剖面可以看出，该塑胶外壳的最大表面的基本壁厚是1.65mm。

而就在该剖面的图示红圈处，有的地方壁厚甚至超过了3.45mm。

在另一方向的剖面上，最薄的地方1.0mm，最厚的地方2.5mm，严重不均匀。

按照零件均匀壁厚的原理，零件基本壁厚是1.65mm，那么侧壁厚度也应该是1.65mm。通过下图所示的剖面图，可以发现侧壁的厚度设计得非常不合理，最厚的地方甚至超过了4.2mm。

2.2 圆角

该塑胶件在壁与壁的连接处均是直角过渡，没有一个地方添加了圆角。

2.3 加强筋和支柱

通过下图所示的剖面很容易看出和测量出加强筋和支柱的厚度设计不合理。加强筋和支柱的厚度应该为基本壁厚的40%~60%，但该塑胶件的中部分加强筋的厚度甚至超过了4.3mm。

3. 写在最后

有的工程师看到这里，可能会说：塑胶件我一直都是这样设计，我看见其他人也是这样设计，也没有出现什么问题啊？

真的没有问题吗？

还是我们对问题视而不见？

该塑胶外壳注塑加工后外观表面处多处出现凹痕，严重影响外观品质。尽管这不是工业产品，但是这样的外观品质也会在用户心中留下一个档次不高的印象。

为什么不按照DFM设计指南，把壁厚设计得均匀呢，让外观更加漂亮，看上去高大上呢？遵守DFM设计指南很难吗？

可以说我们的工程师缺乏工匠精神，从制造大国到制造强国，我们迫切需要这样的工匠精神。

另外，一个隐藏的问题是塑胶件的成本，这是工程师和企业忽略的地方。过厚的壁厚不但浪费材料，同时增加零件冷却时间。按照1.65mm的基本壁厚，该塑胶件冷却时间大约在5秒左右。而现在最大壁厚超过4.3mm，冷却时间超过25.6秒。也就是说成型周期会增加20秒左右。

（塑胶件冷却时间与壁厚的关系）

假设注塑时模具为一模四穴，使用的注塑机费率为50元/小时，那么增加的20秒就会使得注塑成本增加50÷3600*20÷4=0.07元（大致计算）。

七分钱，是不是很少？在马路边，看到5分钱，是不是都不愿意弯腰去捡了？

但是，如果该产品一年的产量为1000万台，那么这就可以节省70万人民币，这就是一个不小的数字。另外，成型周期缩短还有助于提高注塑产能，从而减少注塑模具和注塑机台的投资。因为，按照原有的成型周期，产能较小，为满足产能需求，可能需要2套注塑模具或者模穴数增加。而成型周期缩短后，产能增加，一套注塑模具即可满足产能要求。

塑胶件成本的准确计算以及如何降低塑胶件成本请参考预计于2019年9月左右出版的《面向成本的产品设计：降本设计之道》一书，敬请关注。

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