42 機構設計 塑膠件的設計 /工業理工/ TK Design & Company

絕大部分的產品，都會用到塑膠。機構設計工程師對塑膠模具的瞭

解有多少，設計能力就是有多少，不能說不懂。

塑膠『射出成形』品，一定是含有該模具的 外形、構造 的特徵 和

射出特性。外形的部分有 分模線、退模角、毛邊、肉厚、變形，

以及 進膠點。構造的部分有 母模、公模、對崁、滑塊、斜頂出、

頂出針，以及 圓角、預留可以修正的尺寸、和 空間。設計塑膠件，

就是要依照這些必要的特徵和特性來做設計，才可能會有跟圖一樣

的東西跑出來，且是可以用的。

事實上，塑膠件的特徵還不止這些，怎麼開模、用什麼鋼材、用什

麼射出機台，能不能射出來，全部都要沒問題，東西才會是真的可

以做出來了。

會用繪圖軟體並不就是會設計。若設計工程師不懂這些必要的特

徵，怎麼開模，畫出來的東西就是、無法開模。

曾有機構設計工程師說，這些必要的特徵，以及 怎麼開模，就交

給模具廠去處理就好了。但這是不可能的，若沒有被模具廠退回

來，就是模具廠在幫你重新設計而已，並不是你在設計。

若是讓模具廠幫你重新設計，他們並不瞭解該設計的原意，會讓 外

觀、構造、尺寸，和配合，全都不一樣了，是不是原來想要的東西、

能不能配合其他的零件和功能、位置沒跑掉嗎、裝的起來嗎？都是

問題。

分模線

要開始畫圖，必先擬定好分模線在哪裡，並清楚的標記在圖面上，

自己才能知道要怎麼設計，模具廠才能知道要怎麼分出公母模面。

讓人看不出是怎麼分模的，是一個不完整的設計圖，也可能是一個

錯誤的設計。

分模線在哪裡，那裡就是銳角，也可能會有毛邊；那裡開始就會有

退模角；那裡就會是該塑膠件的中心線，該塑膠件的各尺寸，就是

從這裡算起。

退模角

退模角是設計塑膠件的最基本技術。在決定好分模線之後，就要有

退模方向，依此方向做出退模角，看要做幾度。必要的退模角，通

常是在 1 度至 3 度，必要時，也可以做小於 1 度。

若設計時沒有畫出退模角，當要開模時，再加入退模角，這樣，整

個 外形、肉厚、空間，和尺寸 就都不一樣了。一個已經知道不是

長成這個樣子的東西，總不能說是完成設計，出圖吧？

不管牆柱有多高，甚至是只有 1mm，都要考量要做幾度的退模角；

還有 讓公母模相嵌出一個洞的地方；滑塊、斜頂出的側向行程 也

一樣，都要設計有退模角才能退模。

退模角，要很習慣性的畫到哪裡，就解決到哪裡，若有任何的一點

遺漏，那裡就會有問題。在細微的部分，要分析公模和母模在這裡

是如何交接的，在交接處，就一定要有上跟下，相反方向交會的退

模角，並且會產生一個毛邊。

所謂的退模角，指的是依退模的方向做成的斜面，如果不是依退模

的方向做成的斜面，就不是退模角，那個斜面對退模是沒有幫助

的，是不對的設計。

若在設計中改變了分模線的位置，則退模角就要重新設計，尺寸也

可能都會跑掉。

毛邊

公模和母模的交接處，模仁和模仁的交接處，就一定會有毛邊發

生，不管是多小。

有不能有毛邊的地方，那邊就不要有模仁的交接處，把它移到別的

地方，只要用心設計，就不會出問題而傷腦筋。

公模和母模的交接處，不但會有毛邊，而且極可能會有上下模仁交

接不準確、歪掉的結果，不能讓它在機構上或外觀上發生問題。

肉厚

肉厚要考量 強度、縮水率，以及 能不能飽模、會不會有縮水痕。

肉厚的地方縮水率大、肉薄的地方不易飽模。所以，通常 靠近進

膠點的地方，分配的肉厚要偏厚，遠離進膠點的地方，分配的肉厚

要偏薄，這樣容易飽模，尺寸安定，比較不會有縮水痕。通常 正

面的肉厚要較厚，側面的肉厚要較薄，這樣也是容易飽模，正面會

比較漂亮。

多參考別人的類似產品，能達成夠薄的厚度，又強壯的構造。經驗

豐富的設計者，能掌握到別人用 2mm 肉厚 做成 1.2~1.4mm 的

肉厚。

肉厚不是死的，若預定的肉厚是 2mm，在尺寸不足的地方，肉厚

做成 1.5mm，1.2mm，有什麼不可以呢？

肋、柱 的肉厚太大，會引起外觀的表面縮水痕。

變形

塑膠射出後，會因為縮水而變形。一個方的盒形，四個邊會向內凹。

一個 L 形會小於 90 度，一個轉彎的夾角會變小，一個圓弧會變小。

一個肉厚和肉薄的交界處，會有高低差。一個長條形，肉一邊厚一

邊薄，會往肉厚的那一邊彎。要預留足夠的變形角度，或做成不會

變形的形狀。

進膠點

進膠點的位置會牽涉到塑料的 流向、接合線、飽模、變形，以及 外

觀和強度，這倒是一定要和模具廠檢討，達成一致的見解。進膠點

有 單點、多點、平面，分模線進、母模進、公模進、自動切斷 等

各種方式，擇其最佳者。

依塑料的流向，在有孔的地方的後面會有接合線，很難消除。一個

大的平面，會容易變形。在遠離進膠點的地方，會容易縮水，也會

容易包風。進膠點不要做在該塑膠件會受力的地方，因進膠點附近

的塑料會在冷卻時再次被推移，形成層次，而容易受力斷裂。

母模

母模面通常就是做成外觀的部分，就一定要考慮到模具的鋼材材

質，才能得到 外觀和壽命，要指明表面處理方式，例如 推光、咬

花、以及 咬什麼花。

母模面亦可能做出 滑塊或斜頂出，只要設計工程師能規劃出怎麼

退模，怎麼合模，就是可以達成，這並非高深學問，只是懂得如何

應用而已。

公模

公模就是做 機構，和退模 的地方。機構常會要有 倒勾，就要做

滑塊、或斜頂出；常會要有 螺絲柱，就要做 打管；常會要有 精

密的配合，就要做 研磨的鑲入模仁，試模後就可以做修正。

對崁

設計成母模崁入公模的構造，或公模崁入母模的構造，就一定要避

免模具在開模合模時，母模和公模在崁入的地方發生對撞，使模具

壞掉。

對崁的地方，要互相設計成斜面，使合模時有間隙，使對崁能先入

後崁，而不會對撞。間隙至少要留 0.3mm 以上。

滑塊或斜頂出

滑塊或斜頂出，有對退模方向而言的側向行程，滑塊或斜頂出的側

向行程要多大，要比所設計的倒勾深度大就對了。行程多大，加上

該 滑塊或斜頂出 做多大，就是要佔多少的動作面積，不能被擋到。

用看塑膠成品來講，滑塊或斜頂出的底部，不能低於公模面，或沒

有側向行程的退模角。有些模具廠不懂得這個側向行程的 滑塊或

斜頂出 的退模動作，而使該 滑塊或斜頂出 在退模時，卡在公模

面，而刮傷公模面，或退不出來。

頂出針

當設計將完成時，就要檢討怎麼退模。若有沒有一個可以支撐塑膠

成品從公模上退出來的面，給頂出針頂出，就不能退模，就要修改

設計。

頂出針可以頂在哪裡、頂的面積夠不夠大、須不須要做成方形頂出

針、頂出力量有沒有在小區域上形成對稱，有沒有在整個成品上形

成對稱，若力量歪一邊就會頂不出來，造成拖傷。

通常，頂出針必是圓形，並且是市面上既有的尺寸，例如直徑是

3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm 等。

做頂針的地方，會與公模面有凸起或凹入的高度差，也可能會有毛

邊。公模若要做成外觀面，這些頂出針可有得做修飾。

圓角

在倒勾的內角，會受力的内角，還有外形的直角處，都應該給它一

個圓角，以分散應力，才不會容易斷掉，或受傷、破裂。圓角縱使

只是一點點，也都很有幫助，例如 0.1~0.2mm。

圓角 可再參見：35 圓角的秘密。

預留可以修正的尺寸

其實，在必要做精密配合的地方，塑膠尺寸可以做到幾乎是零公

差，只要在設計的尺寸上，預留可以修正的尺寸，試模後再加尺寸，

可以要求到+/-一條(0.01mm)，但絕不能是減尺寸，減尺寸就變成

要補模了。此可參見：02 公差與配合。

這個預留可以修正尺寸的地方，可以要求模具廠鑲入一個小模仁，

用研磨加工，達成可以修到精密的尺寸。

空間

公模面的高度、寬度，和平面度，一定是多少有誤差的，包括加工

的不平整；滑塊、斜頂出，或頂出針的高低，至少要留下一點的空

間。

設計的品質基本

達成功效、實用、強壯、不會壞掉、美觀、誤差小、能隱藏分模線、

模具費用低、射出品質好、配件數量少、好組裝、可維修，是塑膠

件的設計品質基本，也就是能力。若須要滑塊的地方，能做到不必

用滑塊、須要鎖螺絲的地方，能做到不必鎖螺絲、模具簡單好開、

產品成本降低，才是在做設計。

選擇塑膠材質

各種塑料各有其特性，要選擇 適用在這個零件，適用在這個模具

的塑料。以機構設計的角度來看塑料，可分成 透明、外觀、機構 三

種材料，以及 熱變形溫度 和 使用環境 兩條件。

選擇塑料材質 可再參見：07 塑膠的認識。

射出知識

不可能對一個不知道怎麼生產的東西做出設計，一定是懂得射出製

程，包括會發生的問題，才可能設計出一個可以生產、可以使用的

塑膠件。

射出知識 可再參見：34 塑膠射出成形技術。

設計一定要有尺寸

設計中要一直驗算尺寸，尺寸包括 大小、位置、距離、角度、和 動

作。如果被人問尺寸，竟然能答不出來，去量才知道，這是沒有依

據的設計，會沒有公差，會出什麼問題也不知道。

圖 不是只是一個形狀

出圖必要有尺寸，包括各公差值，不能是只出了一個形狀，這樣人

家不知道怎麼做。在圖面上要標示出 分模線、中心線、公差、進

膠點，以及寫明 表面處理方式、加工方法、塑膠材質、注意事項

等，而還須要附有 2D 圖。此外，還應指明模具材質。這些都還是

在做設計。

不適宜塑膠特性的設計

用塑膠來做成彈片的作用，若是長時間受力著，一定會死性。

不是很久以前，有一個最荒唐的例子，是世界級的公司發表的

stupid design，一個記憶卡，外形像 CF 卡，使用時是將該塑膠殼

體的對向兩側邊用卡勾抓住，去壓接設在卡的中間的二三十個電路

彈性接點，結果當然，塑膠殼體就被該些電路彈性接點頂起來，成

為弧形，而後變形，就不再能接觸了。那個事件，可能有造成這個

世界的各相關產業，在幾個月內損失了超過 NT 10 億元的金錢，太

離譜了。

多穴模的模具

多穴模一定要檢討各模穴在模具上的排列方式，以及流道的方式，

不然 飽模、縮水、尺寸，都會不一樣。

一個零件要開多穴模，不是做 2 穴，就是做 4 穴，或 8 穴。不能做

3 穴，或 6 穴，其飽模、縮水、尺寸，會不一樣。

試模檢討時，要將每一穴的尺寸都修到一樣，隨機裝配品質才不會

有兩樣。

塑膠 和 射出成形，還有很多技術內容，包括 各種塑膠的特性、

射出方法、品質管理、不良對策，在 07 塑膠的認識，以及 34 塑

膠射出成形技術，有詳細的解說。

試模檢討書

有很多人做塑膠件，都是在量產後還一再改模，修一版、修二版、

修三版。可能的原因是，沒有做全部尺寸的測量和修正的檢討，只

是可以裝起來，會動作，就當做是做好了，這樣會出事。

試模檢討書要用文件，不要用東西講，每次試模才能對照著檢討。

要量所有的尺寸，要做最精細的修正，例如 這裡加 0.17mm、那

裡加 0.03mm，這是塑膠件才能得到的配合，不可以放棄不要。記

載要包括同意的，但做不對的尺寸，因為有些地方修模會有困難。

要掌握全部的尺寸和配合

設計者要掌握自己設計的 全部尺寸和配合，每一個尺寸都要被測

量過，每一個地方都要被試裝過，而都做判定，可以或不可以。不

能有一個地方是不確定的，不知道的，等著問題來發生。

好的設計，加上好的模具廠，再加上 全面的、精準的 試模檢討書，

可以在 T2 就達成完工了。

塑膠品特徵是設計塑膠件的必要知識技術，不懂的話真不知道是怎

麼做設計的。模具廠和射出廠良莠不齊，程度差須要指導的卻比較

多，一個有能力的、好的機構設計工程師是必要的。

特別是，一個技術成熟的機構設計工程師，設計塑膠件，可以做到

完稿後就是照圖開模，不用試做手工模型也不會有問題。設計工程

師就是要向極限挑戰，才能做出創新與發明。

設計的能力須要是 工業理工的知識技術，包括 美工的技巧 和 表

達，並不是會用繪圖軟體就是會設計。

設計時，會知道哪裡不對，會查閱必要的 資料、知識、技術，將

不知道的變成知道，才能設計出東西來。會自主讀書才會進步。

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