塑胶件开模倒角（塑胶件的结构设计）

01 倒角的分类：

最常用的倒角分为倒圆角和倒斜角，如下图所示。

倒圆角是指将零件的两曲面通过一圆角曲面相切连接，标准的圆角通常用一半径值R表示其大小。

倒斜角是指将零件的两曲面通过一斜角曲面成角度连接，标准的斜角通常用一距离值C表示其大小，标准的角度值为45°。

图：圆角和斜角的标注

在GB/T16675.2-1996《技术制图简化表示法第2部分：尺寸注法》中规定：在不致引起误解时，零件图中的倒角可以省略不画，其尺寸也可简化标注。

在GB/T4458.4-2003《机械制图—尺寸注法》中关于倒角5.9条是这样规定的：45°的斜角可标注成C 斜角的大小的样式，非45°倒角应在图上单独标出角度，并单独标出长度，如下图：

图：斜角的标注

02 圆角和斜角的区别

圆角和斜角都可用于钝化锐边或在两个相接面之间实现渐变过渡。从这一点出发，它们是通用的，然而，在很对应用场合，圆角和倒角是有区别的。

1、加工方式

对于普通机加工，竖直方向的内外圆角都可以很容易加工，内斜角就加工不了。 圆角需要特定尺寸的刀具来加工各种半径的圆角（比刀具更大的圆角半径是机加工过程中的良好做法。），斜角不需要特定尺寸的刀具，要制作不同尺寸的倒角，只需控制吃刀量就可以。

对于水平方向的内外圆角加工，需要更多的加工时间（除非采用特殊圆角刀具）；而斜角加工的时间就少很多。

需要注意的是，对于CNC加工，圆角和倒角的加工时间相差无异。

2、功能

圆角和斜角都能降低应力集中和优化流动，但是圆角是连续性的过渡，而斜角是线性过渡，倒斜角后本质上还是存在棱边，与倒角相比，圆角提供较低的应力集中和较小的流动阻力，针对这一点，在塑胶件上，倒圆角优于倒斜角，除非在斜角的两条棱边上继续倒圆角。

但是，如果你的设计的是螺丝孔、定位孔、定位柱，则使用圆角不是一个好的选择。相对于圆角，斜角端部更小且锋利的边缘将有助于在孔中更顺畅地向下移动，使得装配更容易。

再者，倒斜角还可以制作锥形沉孔，而倒圆角就没这个功能。

3、美学

从美学的角度来看，圆角因其视觉上令人愉悦的特性而在工业设计中常常被优先考虑。圆角自身的属性表现为柔和的、舒适的，给人一种安全感和亲近感。而斜角则给人一种尖锐、具有攻击性的感觉，一般消费产品很少大面积使用斜角，但是斜角在某些细节上可以创造出独特的外观，起到画龙点睛之效。

根据设计要求，您可以对外边缘同时使用圆角和倒角。如果外观对您的设计不重要，比如金属机加工件，您可以选择简单的斜角来钝化边沿锋利的锐角边，这将有助于降低零件的成本。

另一方面，如果您的设计外观需要美观，而不得不用圆角，此时，您必须注意内圆角半径的大小。半径太小，可能无法使用刀具直接加工到位，而不得不用成本更高，加工时长更长的电火花放电或者线切割等加工方式；半径越大，越容易加工（半径越大，可使用更大的刀具，加工时间越短，加工的深度越深）。

03在圆角和倒角之间进行选择时要考虑的因素

结构工程师在为其设计选择圆角或倒角时经常会发现自己处于不确定状态。为了避免陷入这种混乱状态，应该考虑以下几点。

一、对于机加件1、加工时间与成本

如果单纯是为了锐角倒钝，防止刮伤，倒斜角是一个更好的选择，因为倒斜角需要更少的时间，更具成本效益。但是，如果您使用的是CNC 加工而不是普通铣削加工，则它们之间没有明显的时间差异，唯一的时间差将是更换刀具所需的时间差。

对于像这样的底边（凹圆角），对使用 CNC 机器制造尤其具有挑战性，因为它们需要球头立铣刀等专用工具，同时球头立铣刀很脆弱并且在较慢的切削速度下进行切削，这会增加制造成本，因此，最好取消底边的圆角，如必须要有圆角，应考虑把圆角尽量做大。

2、涂层覆盖

圆角比斜角更容易被涂层覆盖。这是因为圆角与相邻面缓慢过渡并相切连接，与斜角的棱边相比，圆角提高零件粘附更厚、更均匀的涂层。

4、应力集中

如果设计目标是为了降低应力集中，则圆角是更好的选择，这是因为同一尺寸的圆角比斜角具有更大的表面分担应力。

5、孔或销

无论是螺孔、定位孔、定位销，孔或销的边缘倒斜角是一个更好的选择。

二、对于塑胶件

由于塑胶件的成型方式与机加件不同，塑胶件的倒角设计更多的是以圆角为主，斜角为辅（斜角更多的是为了造型需要以及有些结构起到导向作用，还有壁厚渐变过渡），圆角的设计有以下好处：

1、流动性

塑胶件在注塑成型过程中，熔融树脂的流动性很重要，圆角提供更小的流动阻力，圆角越大，越有利于充填。

在原始设计中，尖角很容易在注塑过程中因涡流造成空气滞留，导致局部高温使得零件尖角处烧焦，造成外观缺陷。优化后增加半径以保证塑料熔体的流动。

2、塑胶件的强度

熔融聚合物流过和流过锋利的边缘会引起剪切，进而导致聚合物链断裂。这些较短的聚合物链导致塑胶件的平均分子量较低；因此塑胶件的强度和性能可能会降低。添加圆角半径，即使是很小的半径，也将有助于流动并有助于防止这种剪切现象。

3、应力集中

疲劳破坏是由裂纹扩展引起的，而裂纹的形成主要在应力集中部位和构件表面。在截面尺寸突然改变处，如转角处，要采用半径足够大的过渡圆角。从相关曲线可知，随R的增大，有效应力集中系数迅速减小。圆角有助于将应力分布在更大的表面上，防止受力部分快速变形甚至开裂。（尤其是耐应力开裂性差的聚碳酸酯材料，如果成型条件不当或塑胶件结构不合理，则会产生很大的内应力，特别容易产生应力开裂。）

图：应力集中系数与圆角的关系曲线

4、便于模具加工、提高模具强度

塑胶件上设计了圆角，模具的对应部位也呈圆角，这就增加了模具的坚固性，模具在淬火或使用时不致因应力集中而开裂，因而也增加了模具的强度。

5、降低电极损耗的速度

在模具加工中，针对一些死角（刀具无法加工），通常通过电火花放电加工，这种加工方式需要用到电极（俗称铜公），电极的尖角、棱边等凸起部位，在放电加工中比平坦部位损耗要快，因此最终加工出来死角部分实际上是有一小圆角（0.2左右），这就是实际加工出来的跟图上是有差别的，这点在模具加工前需要考虑对结构是否有影响，如果塑胶件上死角部位设计有圆角，那么电极损耗的速度将降低，最终加工处理的圆角跟图上的误差就小。

04 圆角的设计

1、拐角处的圆角设计必须保证壁厚均匀

为了保持壁厚均匀，拐角的外半径R应等于内半径r加上壁厚t，最小内角半径建议不小于 0.5 mm。(对于斜角，如果为了保持绝对的壁厚均匀，应将外斜角面偏移一个壁厚t作为内斜角面。)

2、圆角的设计应考虑方便模具加工

分型线的圆角会使模具配置复杂化，在分型线圆角需要将型腔通过分型线转移到模具的另一半，从而增加模具的加工成本，同时此处在外观上会形成夹线，影响塑胶件外观，因此，如非必要，应取消分型线处的圆角。

下图中，原始设计的分型面在小圆角处，带小圆角的分型面不方便加工以及后续省模困难，优化后设计，应把分型面圆角去除。

另外，任何型腔和型芯钢材相遇以在零件中形成孔或其他特征时，都会存在上述问题，设计时应加以注意。

3、圆角的设计应避免塑胶件的外观缺陷

对于加强筋，螺丝柱、卡扣等内部结构特征与主壁的连接处，应慎重考虑倒圆角，因此这些地方倒圆角后会造成胶位局部过厚，容易引起外观产生缩痕，如果为了提高强度必须要倒圆角，则应该先偷减后再进行倒圆角，比如螺丝柱的典型偷胶方式：火山口。

图：螺丝柱“偷胶”

4、圆角设计的软件操作

1）结构设计时，尽量把圆角放在最后设计

好处1:提高整个模型的软件运算速度；

好处2：避免拔模时去除圆角的麻烦。

2）避免一个命令就把全部圆角导完，应把同一类或统一数值的圆角放在一起倒圆角，方便后续修改，如图。

3）灵活利用“完全倒圆角”，如图。

4）可变半径倒圆角，如图。

5）终止于参考倒圆角，如图。

6）通过曲线倒圆角，如图。

7）“弦”倒圆角：通过“弦”导圆角，圆角的截面是均匀的，特殊场合下效果比普通倒圆角好，如图。

图：普通倒圆角效果

图：“弦”倒圆角效果

8）圆角曲线的分类

通过设置连接方式和调整圆角曲线的曲率可以实现G3圆角曲线的效果。

图：G1和G3圆角的曲率差别

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