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脱模原理与产品结构设计-知乎

钱文忠 2025-10-30 10:51:54

每经编辑｜钟凯琳

当地时间2025-10-30,诗颖大美女赞

“卡死”的痛，你懂的！產品结构设计的脱模“第一定律”

想象一下，你辛辛苦苦设计出的绝美產品，在最后一步，却被无情地“锁”在冰冷的模具里，无论你怎么“轻聲细語”地劝说，它都纹丝不动。那种感觉，是不是比熬夜加班赶稿还让人抓狂？没错，這就是脱模难题，它就像是產品设计道路上的“拦路虎”，稍有不慎，就可能讓你的心血付诸东流。

今天，我们就来好好聊聊這脱模这件“小事”，以及它与產品结构设计之间那剪不断、理还乱的“羁绊”。说它“小”，是因為它看似只是一个简单的物理过程；说它“大”，是因为它直接关系到產品的生產效率、成本控制，甚至是最终的产品质量。

脱模，到底是什么“鬼”？

简单来说，脱模就是将已经成型的產品从模具中取出。听起来很简单，但背后却蕴含着不少“門道”。在注塑成型、压铸、吹塑等制造过程中，熔融的材料在模具内冷却固化，与模具表面會产生物理上的接触和结合。一旦這个“结合”变得过于紧密，或者产品本身的结构设计存在“陷阱”，脱模就会变得异常艰难，甚至是不可能完成的任务。

“拔模斜度”：让产品“滑”出模具的秘密武器！

说到脱模，就不得不提“拔模斜度”，這绝对是產品结构设计中的“第一定律”。你可以把它想象成给產品打磨出了一层“润滑剂”，讓它在离开模具时能够顺畅地“滑”出来。

拔模斜度，顾名思义，就是在产品表面与脱模方向（通常是模具的开合方向）垂直的平面上，形成一个微小的倾斜角度。这个角度，看似微不足道，却能极大地减小產品与模具型腔壁之间的摩擦力，防止产品在冷却收缩后“粘”在模具上。

這个角度需要多大呢？這可没有一个固定的答案，它受到多种因素的影响，比如：

材料的特性：不同的塑料或金属材料，其收缩率和与模具表面的粘附性不同，对拔模斜度的要求也不同。例如，ABS、PC这类材料需要较大的拔模斜度，而PP、PE则相对较小。產品的表面粗糙度：表面越光滑，所需的拔模斜度就越小；表面越粗糙，就需要更大的斜度来克服摩擦。

模具表面的处理：抛光、纹理、镀层等都会影响表面粗糙度，進而影响拔模斜度的选择。成型工艺：注塑、压铸等不同的成型工藝，其压力、温度等条件不同，也会对拔模斜度产生影响。产品尺寸和形状：大尺寸、深腔的产品通常需要更大的拔模斜度。

一般来说，在产品设计初期，我们会根据经验和行業标准，為不同的表面设定一个初步的拔模斜度。例如，对于一般注塑產品，垂直于分型面的主要表面，通常會设置1°到3°的拔模斜度；而对于一些要求高的精密零件，可能需要更大的斜度。

“分型面”：划開“界限”，让产品“分家”

在模具设计中，分型面就像是產品的“出生证明”，它定义了模具如何被分成两半（甚至更多），以及產品是如何在其中孕育而生的。分型面的位置和设计，对脱模的便利性有着至关重要的影响。

理想的分型面應该尽量选择在产品结构上最容易分离的位置，避免出现在产品最窄、最深或有复杂倒扣的地方。这样，在模具打开时，产品可以更自然地被“释放”出来，减少对脱模机构的依赖和损耗。

例如，一个杯子，它的分型面通常會选择在杯口处，這样模具打開時，杯體和杯盖（如果是组合件）就能轻松分离。如果分型面设计不当，比如设置在杯底，那么在脱模时，可能需要通过复杂的推杆或滑块来将模具的内腔“推”出来，这无疑增加了设计的復杂性和生產的風险。

“倒扣”：脱模设计的“隐形杀手”！

“倒扣”，这个词听起来就有点“棘手”。在产品结构设计中，倒扣指的是产品表面相对于脱模方向，存在向内收缩的结构。就好比你给一件衣服加上了一个“钩子”，一旦衣服从架子上取下，這个钩子就会勾住架子，让你很难直接取下。

在模具中，倒扣结构就像是“卡扣”一样，会牢牢地抓住模具的型腔，使得产品在模具打开后，仍然被“卡”住，无法顺利取出。处理倒扣，是產品结构设计中一项极具挑战性的任务。

常见的处理倒扣的方法包括：

增加拔模斜度：在倒扣区域，适当增大拔模斜度，使其在脱模过程中能够“挤”过卡住的部分。但这通常会牺牲产品的尺寸精度或外观。设计脱模滑块/斜顶：这是最常用也是最有效的方法。在模具中设计一套可以活动的部件（滑块或斜顶），在产品成型后，這些部件會先移动，解除对產品的“束缚”，然后再进行脱模。

这需要额外的模具结构和成本。改变產品结构：在产品设计阶段，尽可能地避免或简化倒扣结构。例如，将一个需要倒扣连接的部件，设计成两个分開的部件，用其他连接方式（如螺钉、卡扣）来组合。分段脱模：对于一些非常復杂的倒扣，可能需要将模具设计成多段，分步脱模。

处理倒扣，需要设计師对产品的功能、外观、成本以及模具的可行性进行全面的權衡。一个不经意的小倒扣，可能就会让原本简单的产品设计变得异常复杂，甚至导致无法量產。

不止于“滑”，更要“稳”：產品结构设计的脱模“进阶術”

在掌握了拔模斜度、分型面和倒扣处理这些基础“武功”后，我们来深入探讨一下，如何讓产品结构设计在脱模上更上一层楼，实现“丝滑”又“稳定”的生产。這不仅仅是让產品“出来”，更是要让它“好出来”，并且“每次都好出来”。

“顶针孔”的藝术：悄无聲息的“助力”

在模具中，顶针就像是产品的“小助手”，它们负责在模具打开后，将产品从模具型芯上“推”出来。而顶针在产品上的“落脚点”，就是顶针孔。

顶针孔的设计，看似只是一个简单的孔，但它的位置、大小、形状，甚至是否可見，都对产品的外观和脱模效果有着重要的影响。

位置选择：顶针孔通常會设置在產品不显眼的位置，比如产品的底部、侧面（如果允许），或者產品的内腔。尽量避免将其设置在产品的主要展示面上，以保证產品的整體美观。尺寸和形状：顶针孔的大小需要与顶针的尺寸相匹配，同時也要考虑产品壁厚的限制。圆柱形是最常见的形状，但有时也會根据需要设计成其他形状，以便于后期的二次加工或隐藏。

隐藏与美观：对于一些对外观要求极高的產品，设计师会绞尽脑汁地隐藏顶针孔。例如，将顶针孔设计在產品邊缘的过渡區域，或者利用產品本身的结构来遮挡。有些设计甚至會利用拔模斜度，让顶针孔在脱模后自然形成一个微小的凹陷，或者在后续的装配中被其他部件覆盖。

数量和分布：顶针的数量和分布，需要根据产品的重量、尺寸、形状以及材料的收缩性来决定。过少的顶针可能导致產品受力不均，变形甚至损坏；过多的顶针则會增加模具的复杂性和成本。

顶针孔的设计，是设计师在功能性、美观性和生产性之间寻找平衡的體现。一个巧妙的顶针孔设计，可以让产品在脱模时“悄无声息”，不留痕迹。

“滑块”与“斜顶”：应对復杂结构的“萬能钥匙”

前面提到，处理倒扣结构常常需要用到滑块和斜顶。它们可以说是解决复杂產品结构脱模难题的“万能钥匙”。

滑块（Slider）：滑块是一种可以在模具中水平方向（或与模具開合方向垂直的方向）移动的部件。当模具闭合时，滑块會向前移动，形成产品的某些侧壁或内部结构；当模具打开時，滑块會向后移动，释放產品。滑块结构非常灵活，可以应对各种复杂形状的倒扣。

例如，带有孔洞、凹槽、外伸结构等的产品，常常需要用到滑块。

斜顶（Lifter）：斜顶是一种倾斜的部件，它通过模具的开合运动，在垂直方向上產生一个移动，从而实现对產品某些结构的“抬升”或“推挤”。斜顶通常用于脱除那些在模具打开時，与型芯或型腔紧密结合的、带有一定拔模角度的结构。例如，一些带有内螺纹、卡槽或者需要从内侧脱模的产品，就可以使用斜顶。

滑块和斜顶的设计，需要考虑它们的行程、角度、导向、锁定以及与其他模具部件的配合。一个设计合理的滑块/斜顶系统，能够确保产品在脱模过程中平稳、可靠地被取出，同時减少对产品本身的损伤。

“二次脱模”与“拼模”：挑戰极限的智慧

有些产品，由于其结构的復杂性，即便使用了滑块和斜顶，也无法一次性顺利脱模。这时，我们就需要考虑“二次脱模”或“拼模”的设计方案。

二次脱模：这意味着产品在模具中需要经过两次或多次的脱模动作才能最终被取出。例如，一个产品可能先通过顶针推出一部分，然后需要通过一个倾斜的模具运动，或者人工的辅助，才能完全脱离模具。这种方案會增加生产流程的复杂度和周期，但对于解决一些特殊难题是必要的。

拼模（InsertMolding/Overmolding）：拼模通常是指将一个已经成型的部件，嵌入到另一个模具中，然后通过二次注塑，将新的材料包覆在上面，形成一个整體。这种技术不仅可以实现復杂结构的组合，在脱模设计上也有其独到之处。例如，可以通过巧妙地设计嵌入件和包覆层的结合方式，来避免倒扣，或者简化脱模过程。