1.4 产品结构工艺

要想成为合格的产品设计工程师，必须要了解产品的结构工艺，例如，如何确定产品的使用材料、壁厚、外观、拔模角和柱位位置等。

1.4.1 塑料产品设计规范

1．塑料产品的设计特点

塑料产品的设计与其他材料有些类似，如钢、铜、铝、木材等，但由于塑料材料组成的多样性、结构形状的多变性，使其比其他材料有更理想的设计特性，特别是它的形状设计、材料及制造方法的选择，更是其他材料无法比拟的。其他的大部分材料在外形或制造上都受到很大的限制，有些材料只能利用弯曲、熔接等方式来成型。但是，塑料材料并不是由单一的材料所构成，而是由一群材料族组合而成的，其中，每一种材料又有其特性，这使得材料的选择和应用更为困难。

2．塑料产品设计的原则

（1）根据成品所要求的机能决定其形状、尺寸、外观和材料。

（2）设计的成品必须符合模塑要求，使模具制造容易，成型后加工容易，并保持其成品的功能。

3．塑料产品设计的流程

为了保证所设计的产品能够合理而经济，在产品设计初期，外观设计工程师、结构工程师、绘图员和模具制造者，以及材料供应厂之间的合作是非常紧密的，因为没有一个设计者能够同时拥有如此广泛的知识和经验。从不同的事业观点所获得的建议，是使产品合理的基本前提。以下为塑料产品设计的一般流程。

1）确定产品的功能需要及外观

在产品设计的初始阶段，设计者必须列出对该产品的使用条件和功能要求，然后根据实际的考察决定设计因数的范围，以避免在后面的产品发展阶段造成时间和费用的浪费。表1-2所示为产品设计的核对表，它将有助于确认各种的设计因数。

2）绘制预备性的设计图

当产品的功能需要、外观被确定后，设计者可以根据选定的塑料材料性质开始绘制预备性的产品图，以作为先期估价。

3）制作原模型

原模型让设计者有机会见到产品的实体，并且能实际地核对其工程设计。原模型的制作一般只有两种方式，第一种方式是利用板状或棒状材料依图加工，再结合成一个完整的模型，这种方式制作的模型特点是经济快速，但量少，而且较难对结构进行测试。另一种方式是利用已有的模具生产少量的模型，需要花费较高的模具费用，而且制作时间较长。其优点是制作的模型类似于真正投入生产的产品，并可做一般的工程测试，将通过修改模具的形式使产品达到真正的要求。

4）产品测试

每一个设计都必须在原型阶段接受一些测试，以核对设计时的计算和假想实体间的差异。做产品测试时，多数都是借原模型做有效的测试，核对产品的所有功能要求，并完成一个完整的设计评估。

5）产品的核对与修改

对产品的检讨将有助于回答一些根本的问题，如所设计的产品能否达到预期的效果？价格是否合理？有时，许多产品为了节省经济成本或为了外观和重要功能而修改已有的产品结构。当然，产品结构上的修改，则可能需要重新做出评估，并建议产品的细节和规格。

6）制定重要规格

规格的目的在于消除生产时的任何偏差，使产品符合结构功能、外观和经济上的要求，所以，规格上必须做出明确的要求，包括制造方法、尺寸公差、表面粗糙度、分模面位置、披锋（毛刺）、变形、颜色及测试规格等。

7）开模生产

当规格制定之后，模具就要开始进行设计和制作，模具的设计必须谨慎并咨询模具师傅的意见，否则会因不适当的模具设计和制造而使生产费用大幅提高，并且生产效率降低，可能造成产品质量出现问题。

8）品质的控制

对照一个已知的标准，制定对生产产品的规律检查是良好的检测方法，而检测表应该列出所有应该被检查的项目。另外，品质部门和设计工程部门也应该与工厂制定一个品质管制程序，以利于生产的产品能符合规格的要求。

1.4.2 壁厚设计规范

壁厚的大小取决于产品需要承受的外力、是否作为其他零件的支撑、承接柱位的数量、伸出部分的多少及选用的塑胶材料。一般的热塑性塑料壁厚设计应以4mm为限。从经济角度来看，过厚的产品不但增加物料成本，延长生产周期，而且增加生产成本。从产品设计角度来看，增加过厚的产品会产生气孔，这样就会大大削弱产品的刚性及强度。

最理想的壁厚分布无疑是切面在任何一个地方都是均一的厚度，但为了满足功能上的需求而导致壁厚有所改变也是不可避免的。在此情形下，由厚胶料的地方过渡到薄胶料的地方应尽可能顺滑。太突然的壁厚过渡转变会导致因冷却速度不同和产生乱流而造成尺寸不稳定和表面问题，如图1-1所示。

此外，采用固化成型的生产方法时，流道、浇口和部件的设计应使塑料由厚胶料的地方流向薄胶料的地方。这样使模腔内有适当的压力以减少在厚胶料的地方出现缩水及避免出现模腔不能完全充填的现象。若塑料的流动方向是从薄胶料的地方流向厚胶料的地方，则应采用结构性发泡的生产方法来降低模腔压力。

壁厚均一的要诀在转角的地方也同样需要设计成壁厚均匀变化，以免冷却时间不一致。冷却时间长的地方就会有收缩现象，因而发生部件变形和挠曲。此外，尖锐的圆角位通常会导致部件有缺陷及应力集中，尖角的位置也常在电镀过程后引起不希望的物料聚积。集中应力的地方会在受负载或撞击时破裂。较大的圆角提供了这种缺点的解决方法，不但降低应力集中的因素，而且令流动的塑料流得更顺畅和成品脱模时更容易。

转角位的设计准则也适用于悬梁式扣位。因这种扣紧方式是需要将悬梁臂弯曲嵌入，转角位置的设计图说明如果转角弧位 R 太小时会引致其应力集中系数（Stress ConcentrationFactor）过大，因此，产品弯曲时容易折断，转角弧位 R 太大的话则容易出现收缩纹和空洞。因此，转角弧位和壁厚是有一定的比例。

不同的塑胶物料有不同的流动性。胶位过厚的地方会有收缩现象，胶位过薄的地方塑料不易流过。热塑性塑料的胶料厚度设计参考表见表1-3和表1-4。

其实大部分厚胶的设计可使用加强筋及改变横切面形状取而代之。除了可节省物料以致节省生产成本外，取代后的设计更可保留和原来设计相同的刚性、强度及功用。图1-2（a）所示的金属齿轮如改成使用塑胶物料，更改后的设计理应如图1-2（b）所示。此塑胶齿轮设计相对原来金属的设计不但节省材料，还消除因厚薄不均导致的内应力增加及齿冠部分收缩导致整体齿轮变形的情况发生。

不同材料的设计要点有以下几点。

1．ABS

1）壁厚

壁厚是产品设计最先被考虑的因素，一般用于注塑成型的壁厚在1.5～4.5mm（0.06～0.18in）范围内。比这范围小的壁厚用于塑料流程短和细小部件。典型的壁厚约为2.5mm（0.1in）左右。一般来说，部件越大，壁厚越厚，这可增强部件强度和塑料充填。壁厚在3.8～6.4mm（0.15～0.25in）范围内可使用结构性发泡。

2）圆角

建议最小圆角半径是胶料厚度的25%，最适当的半径胶料厚比例为60%。轻微的增加半径就能明显的减低应力。

2．PC材料

壁厚大部分是由负载要求、内应力、几何形状、外形、塑料流量、可注塑性和经济性来决定。PC的最大建议壁厚为9.5mm（0.375in）。若要效果好，则壁厚应不超过3.1mm（0.125in）。在需要将一些壁厚增加使强度加强时，肋骨和一些补强结构可提供相同结果。PC大部分应用的最小壁厚为0.75mm（0.03in）左右，再薄一些的地方是要取决于部件的几何形状和大小。短的塑料流程是可以达到0.3mm（0.012in）壁厚。

壁厚由厚的地方过渡到薄的地方是要使其尽量顺畅。在所有情况中，塑料是从最厚的地方进入模腔内，以避免缩水和内应力。

3．LCP材料

由于液晶共聚物在高剪切情况下有高流动性，所以壁厚会比其他的塑料薄。最薄可达0.4mm，一般厚度为1.5mm左右。

4．PS材料

1）壁厚

一般的设计胶料的厚度应不超过4mm，太厚会导致延长生产周期。因需要更长的冷却时间，且塑料收缩时有中空的现象，所以要降低部件的物理性质。均一的壁厚在设计上是最理想的，但需要将厚度转变时，就要将过渡区内的应力集中除去。如收缩率在0.01以下，则壁厚的转变可有较大变化。若收缩率在0.01以上则只有较小改变。

2）圆角

在设计上直角是要避免的。直角的地方犹如一个节点，会导致应力集中使抗撞击强度降低。圆角的半径应为壁厚的25%～75%，一般建议为50%左右。

5．PA材料

1）壁厚

尼龙的塑胶零件设计应采用结构所需要的最小厚度。这种厚度可使材料得到最经济的使用。壁厚尽量一致从而消除成型后变形。若壁厚由厚胶料过渡至薄胶料，则需要采用渐次变薄的方式。

2）圆角

建议圆角 R 值最小为0.5mm（0.02in），在可能的范围内，尽量使用较大的 R 值。因应力集中因素数值 R / T 比例由0.1增至0.6，而减少了50%，即由3减至1.5。 R / T 为0.6左右是最佳的圆角。

6．PBT

1）壁厚

壁厚是产品成本的一个因素，薄的壁厚要视每种塑料特性而定。设计之前宜先了解所使用塑料的流动长度限制，从而决定壁厚。负载要求时常是决定壁厚的，而其他的如内应力、部件几何形状、不均一化和外形等。典型的壁厚为0.76～3.2mm（0.03～0.125in）。壁厚要求均一，若有厚薄胶料的地方，以3:1的比例渐次由厚的地方过渡至薄的地方。

2）圆角

转角出现尖角所导致部件的破坏是最常见的现象，增加圆角是加强塑胶部件结构的方法之一。若将应力减少5%（由3减至1.5），则圆角与壁厚的比例由0.1增至0.6。

1.4.3 拔模角设计规范

在设计上塑胶产品通常会为了轻易地使产品由模具脱离出来，而在边缘的内侧和外侧各设一个倾斜角，即拔模角。如果产品附有垂直外壁，并且与开模方向相同的话，则模具在塑料成型后需要很大的开模力才能打开，而且，在模具开启后，产品脱离模具的过程也十分困难。要是该产品在产品设计的过程中已预留拔模角，以及所有接触产品的模具零件在加工过程中经过高度抛光的话，脱模就变得轻而易举。因此，在产品设计的过程中，拔模角的考虑是不可或缺的。

因注塑件冷却收缩后多附在凸模上，为了使产品壁厚平均及防止产品在开模后附在较热的凹模上，拔模角对应于凹模及凸模应该相等。不过，在特殊情况下，如果要求产品于开模后附在凹模上，可将相接凹模部分的拔模角尽量减少，或刻意在凹模加上适量的倒扣位。

拔模角的大小没有一定的准则，多数是凭经验和依照产品的深度来决定。此外，成型的方式/壁厚和塑料的选择也在考虑之列。一般来说，高度抛光的外壁可使用1/8°或1/4°的拔模角。深入或附有织纹的产品要求拔模角进行相应的增加，习惯上每0.025mm深的织纹，就需要额外1°的拔模角。拔模角与单边间隙和边位深度的关系表，列出了拔模角度与单边间隙的关系，可作为参考。此外，当产品需要长而深的肋骨及较小的拔模角时，顶针的设计必须有特别的处理，如图1-3所示。

不同材料的设计要点有以下几种。

1．ABS

一般应用边0.5°～1°就足够。有时因为抛光纹路与出模方向相同，拔模角可接近于零。有纹路的侧面需每深0.025mm（0.001in）就增加1°拔模角。正确的拔模角可向蚀纹供应商取得。

2．LCP

因为液晶共聚物有高的模数和低的延展性，倒扣的设计应避免。在所有的肋骨、壁边、支柱等凸出胶位以上的地方均要有最小为0.2°～0.5°的拔模角。若壁边比较深或没有磨光表面和有蚀纹等，则需要加额外的0.5°～1.5°以上。

3．PBT

若部件表面粗糙度较低，最小需要1/2°的拔模角。经蚀纹处理过的表面，每增加0.03mm（0.001in）深度就需要加大1°拔模角。

4．PC

拔模角是在部件的任何一边或凸起的地方都要有，包括上模和下模的地方。一般光滑的表面为1.5°～2°就足够，然而有蚀纹的表面是要求额外的拔模角，每深0.25mm（0.001in）就增加1°拔模角。

5．PET

塑胶成品的肋骨，支柱边壁、流道壁等，如果其拔模角能够达到0.5°，就已经足够。

6．PS

0.5°的拔模角是极细的，1°的拔模角是标准方法，太小的拔模角会使部件难以脱离模腔。无论如何，任何的拔模角都以无角度为佳。若部件有蚀纹的话，如皮革纹的深度，每深0.025mm就多加1°拔模角。

1.4.4 洞孔设计规范

在塑胶件上开孔使其和其他部件相结合或增加产品功能上的组合是常用的手法，洞孔的大小及位置应尽量不要对产品的强度产生影响或增加生产的复杂性，以下是在设计洞孔时需要考虑的几个因素。

相连洞孔的距离或洞孔与相邻产品直边之间的距离不可小于洞孔的直径，如图1-4所示。与此同时，洞孔的壁理应尽量大，否则穿孔位置容易产生断裂。要是洞孔内附有螺纹，设计要求就变得复杂，因为螺纹的位置容易形成应力集中的地方。从经验看，要使螺孔边缘的应力集中系数降低至安全水平，螺孔边缘与产品边缘的距离必须大于螺孔直径的3倍，如图1-4所示。

1．穿孔

从装配的角度来看，穿孔的应用比盲孔多，而且比盲孔容易生产。从模具设计的角度来看，穿孔的设计在结构上较为优越，因为用来穿孔成型的边钉的两端均可受到支撑。穿孔的做法可以靠单边钉两端同时固定在模具上或两条边钉相接而各有一端固定在模具上。一般来说，第一种方法被认为是较好的；应用第二种方法时，两条边钉的直径应稍有不同，以避免因两条边钉轴心稍有偏差而导致产品出现倒扣的情况，而且相接的两个端面必须磨平。

2．盲孔

盲孔是靠模具上的顶针形成，而顶针的设计只能单边支撑在模具上，因此，很容易被熔融的塑料使其弯曲变形，形成盲孔出现椭圆的形状，所以顶针的长度不能过长。一般来说，盲孔的深度只限于直径的2倍。要是盲孔的直径只有等于或低于1.5mm，盲孔的深度更不应大于直径的尺寸。

3．盲孔的设计要点

1）钻孔

大部分情况下，应尽量避免额外的钻孔工序。尽量考虑设计孔穴可单从模具一次成型，降低生产成本。但当需要成型的孔穴长而窄时，即孔穴的长度比深度大。因更换折断或弯曲的顶针造成的额外成本可能比辅助的后钻孔工序高，此时，应考虑加上后钻孔工序。钻孔工序应配合使用钻孔夹具来加快生产及提高品质，也可减少因断钻嘴或经常番磨钻嘴而产生的额外成本及时间；另一做法是在塑胶成品上加上细而浅的定位孔以代替使用钻孔夹具。

2）侧孔

侧孔往往增加模具设计上的困难，特别是当侧孔的方向与开模的方向成一直角时，因为侧孔容易形成塑胶产品上的倒扣部分。一般的方法是使用角针（Angle Pin）及活动侧模（Split Mould）或使用油压抽芯，留意顶针在胶料填充时是否受压变形或折断，此情况常见于直径长而小的顶针上。模具的结构较为复杂，所以模具的制造成本比较高。此外，因模具必须抽走顶针才可脱模，进而相应增加生产时间。

3）其他设计事项

孔穴在产品设计上应注意下列各点。

（1）多个多级不同直径但相连的孔可容许的深度比单一直径的孔长。此外，将模具件部分孔位偷空，也可将孔的深度缩短，如图1-5所示。

（2）侧孔若使用角针、活动侧模或油压抽芯必会使模具的结构复杂及增加成本，此问题可从增加侧孔壁位的角度，或以两级的孔取代原来的侧孔得以消除侧孔导致的倒扣，消除侧孔倒扣的方法，如图1-6所示。

（3）洞孔的边缘应预留最少0.4mm的直身位，在孔边设计一个完整的倒角或圆角，这在经济上或实践上都是不切实际的，如图1-7所示。

1.4.5 加强筋设计规范

加强筋在塑胶部件上是不可或缺的功能部分。加强筋如“工”字铁将有效地增加产品的刚性和强度，而无须大幅增加产品切面面积，但没有“工”字铁将出现倒扣难以成型的形状问题。对一些经常受到压力、扭力、弯曲的塑胶产品尤其适用，如图1-8所示。此外，加强筋更可充当内部流道，有助于模腔充填，对帮助塑料流入部件的支节部分有很大的作用。

加强筋一般被放在塑胶产品的非接触面，其伸展方向应跟随产品最大应力和最大偏移量的方向。选择加强筋的位置应考虑一些生产上的要求，如模腔充填、缩水及脱模等。加强筋的长度可与产品的长度一致，两端相接产品的外壁，或只占据产品部分的长度，用于局部增加产品某部分的刚性。要是加强筋没有接上产品外壁的话，末端部分也不应突然终止，应该渐次地将高度降低，直至完结，从而减少出现困气、填充不满及烧焦痕等问题，这些问题经常发生在排气不足或封闭的位置上。

加强筋最简单的形状是一条附在产品的表面上的长方形柱体，不过为了满足一些生产上或结构上的考虑，加强筋的形状及尺寸如图1-9所示。

加强筋的两边必须加上拔模角以降低脱模顶出时的摩擦力，底部相接产品的位置必须加上圆角以消除应力过分集中的现象，圆角的设计也形成流道渐变的形状使模腔充填更为流畅。此外，底部的宽度应比相连外壁的厚度小，产品厚度与加强筋尺寸的关系如图1-10（a）所示。图1-10中加强筋尺寸的设计虽然已按合理的比例，但当从加强筋底部与外壁相连的位置作一圆圈 R 1时，图1-10中可见此部分相对于外壁的厚度增加大约50%，因此，此部分出现缩水纹的机会相当大。如果将加强筋底部的宽度相对产品厚度减少50%，如图1-10（b）所示，相对位置厚度的增幅减至大约20%，缩水纹出现的机会也大为减少。由此引伸出使用两条或多条矮的加强筋比使用单条高的加强筋较为优越，但当使用多条加强筋时，加强筋之间的距离必须比相接外壁的厚度大。加强筋的形状一般是细而长，一般的加强筋设计图说明设计加强筋的基本原则。留意过厚的加强筋设计容易产生缩水纹、空穴、变形挠曲及夹水纹等问题，也会加长生产周期，增加生产成本。

除了以上的要求外，加强筋的设计也与使用的塑胶材料有关。从生产的角度看，材料的物理特性（如熔胶的黏度和缩水率）对加强筋设计的影响非常大。此外，塑料的蠕动（Creep）特性从结构方面来看也是一个重要的考虑因数。例如，从生产的角度看，熔胶的流动及脱模顶出的特性（缩水率、摩擦系数及稳定性）影响着加强筋的高度，较深的加强筋要求胶料有较低的熔胶黏度、较低的摩擦系数和较高的缩水率。另外，增加长的加强筋的拔模角一般有助于产品顶出，不过，当拔模角不断增加而底部的阔度维持不变时，产品的刚性、强度，以及可顶出的面积随着减少。顶出面积减少的问题可从产品加强筋部分加上数个顶出凸块或使用较贵的扁顶针得以解决，同时在顶出的方向打磨光洁也有助于产品顶出。从结构方面考虑，较深的加强筋可增加产品的刚性及强度而无须大幅增加质量，但与此同时，产品的最高点和最低点的屈曲应力随着增加，产品设计员需计算并肯定此部分的屈曲应力不会超出可接受的范围。

从生产的角度考虑，使用大量短而窄的加强筋比使用数个深而阔的加强筋优越，如图1-11所示。模具生产时（尤其是首办模具），加强筋的阔度（也有可能是深度）和数量应尽量留有余额，当试模时发现产品的刚性及强度有所不足时可适当地增加，因为在模具上去除钢料比使用烧焊或加上插入件等增加钢料的方法更简单及便宜。

加强筋被置于塑胶部件边缘的地方可以帮助塑料流入边缘的空间，如图1-12所示。

不同材料的设计要点有以下几种。

1．ABS

尽量避免在主要的部件表面上出现缩水情形，肋骨的厚度不可能是相交的胶料厚度的50%以上，在一些非决定性的表面肋骨厚度可最多达到70%。在薄胶料结构性发泡塑胶部件中，肋骨可达相交面料厚的80%。厚胶料肋骨可达100%。肋骨的高度不应高于胶料厚的3倍。当超过两条肋骨时，肋骨之间的距离应不小于胶料厚度的2倍，如图1-13所示。肋骨的拔模角应介乎单边以便于脱模。

2．PA

单独的肋骨高度不应是肋骨底部厚度的3倍或3倍以上。在任何一条肋骨的后面，都应该设置一些小肋骨或凹槽，因肋骨在冷却时会在背面造成凹痕，用那些肋骨和凹槽作为装饰而消除缩水的缺陷，如图1-14所示。

3．PBT

厚的肋骨尽量避免产生气泡、缩水纹和应力集中。方式的考虑会限制肋骨尺寸。在壁厚3.2mm（1/8in）以下，肋骨厚度不应超过壁厚的60%。在壁厚超过3.2mm的肋骨不应超过40%。肋骨高度应不超过骨厚的3倍。肋骨与胶壁两边的地方以一个0.5mm（0.02in）的 R 来相连接，使塑料流动顺畅和降低内应力，如图1-15所示。

4．PC

一般的肋骨厚度取决于塑料流程和壁厚。若很多肋骨应用于补强作用，薄的肋骨比厚的要好。PC肋骨的设计可参考图1-16所示PS的肋骨设计要点。

5．PS

肋骨的厚度不应超过其相接壁厚的50%。违反以上指引在表面上会出现光泽不一现象。图1-16所示为PS材料筋位的设计要点。

1.4.6 扣位设计规范

扣位提供了一种方便快捷且经济的产品装配方法，因为扣位的组合部分在生产成品的同时成型，装配时无须配合其他如螺钉、介子等紧锁配件，只要组合的两边扣位互相配合扣上即可。

扣位的设计虽有多种几何形状，但其操作原理大致相同。当两件零件扣上时，其中一件零件的勾形伸出部分被相接零件的凸缘部分推开，直至凸缘部分完成为止；之后，借着塑胶的弹性，勾形伸出部分即时复位，其后面的凹槽也即时被相接零件的凸缘部分嵌入，此倒扣位置立时形成互相扣着的状态，如图1-17所示。

若用功能来区分，扣位的设计可分为永久型和可拆卸型两种。永久型扣位的设计方便装上但不容易拆下，可拆卸型扣位的设计则装上、拆下均十分方便。其原理是可拆卸型扣位的勾形伸出部分附有适当的导入角及导出角，方便扣上及分离的动作，导入角及导出角的大小直接影响扣上及分离时所需的力度，永久型的扣位则只有导入角而没有导出角的设计，所以一经扣上，相接部分即形成自我锁上的状态，不容易拆下，如图1-18所示。

若用扣位的形状来区分，则大致上可分为环形扣、单边扣、球形扣等，如图1-19所示。

扣位的设计一般是离不开悬梁式的方法，悬梁式的延伸就是环形扣或球形扣。悬梁式，其实是利用塑胶本身的挠曲变形的特性，经过弹性回复返回原来的形状。扣位的设计需要计算出来，如装配时的受力和装配后应力集中的渐变行为，要从塑料特性考虑。常用的悬梁扣位是恒等切面的，若要悬梁变形大些可采用渐变切面，单边厚度可渐减至原来的1/2。其变形量可比恒等切面的多60%以上。

扣位装置的弱点是扣位的两个组合部分。勾形伸出部分及凸缘部分经多次重复使用后容易产生变形，甚至出现断裂的现象，断裂后的扣位很难修补，这情况常出现于脆性或掺入纤维的塑胶材料上。因为扣位与产品同时成型，所以扣位的损坏也就是产品的损坏。补救的办法是将扣位装置设计成多个扣位同时共用，使整体的装置不会因为个别扣位的损坏而不能运作，从而增加其使用寿命。扣位装置的另一弱点是扣位相关尺寸的公差要求十分严谨，倒扣位置过多容易形成扣位损坏；相反，倒扣位置过少则使装配位置难以控制或组合部分出现过松的现象。

1.4.7 支柱设计规范

支柱凸出胶料壁厚用于装配产品、隔开物件及支撑其他零件之用。空心的支柱可以用来嵌入件、收紧螺钉等。这些应用均要有足够强度的支持压力而不至于破裂。

支柱尽量不要单独使用，应尽量连接至外壁或与加强筋一同使用，目的是加强支柱的强度致使胶料流动更顺畅。此外，过高的支柱会导致塑胶部件成型时困气，所以支柱高度一般是不会超过支柱直径的2.5倍。加强支柱的强度的方法，尤其是远离外壁的支柱，除了使用加强筋外，三角加强块（Gusset Plate）的使用也十分常见。

一个品质好的螺钉/支柱设计组合取决于螺丝的机械特性及支柱孔的设计，一般塑胶产品的料厚尺寸是不足以承受大部分紧固件产生的应力。因此，从装配的角度考虑，局部增加胶料厚度是有必要的。但是，这会导致不良的影响，如形成缩水痕、空穴或增加内应力。因此，支柱的导入孔及穿孔（避空孔）的位置应与产品外壁保持一段距离。支柱可远离外壁独立存在或使用加强筋连接外壁，后者不但增加支柱的强度以支撑更大的扭力及弯曲的外力，更有助于胶料填充及减少因困气而烧焦情况的出现。同样，远离外壁的支柱也应辅以三角加强块，三角加强块对改善薄壁支柱的胶料流动特别适用。

收缩痕的大小取决于胶料的收缩率、成型工序的参数控制、模具设计及产品设计。使用过短的顶针、增加底部弧度尺寸、加厚的支柱壁或外壁尺寸均不利于收缩痕的减少；然而，支柱的强度及抵抗外力的能力却随着增加底部弧度尺寸或壁厚尺寸而增加。因此，支柱的设计需要从这两方面取得平衡。图1-20所示为支柱位置设计的要点。

不同材料的设计要点有以下几种。

1．ABS

一般来说，支柱的外径是内径的2倍已足够。有时这种方式导致支柱壁厚等于或超过胶料厚度而增加物料重量和在表面产生缩水纹及高成型应力。严格来说，支柱的厚度应为胶料厚度的50%～70%。虽然此种设计方式中支柱不能提供足够强度，但已改善了表面缩水的情形。斜骨可以加强支柱的强度，可由最小的尺寸延伸至支柱高的90%。如果柱位接近边壁，则可用一条肋骨将边壁和柱相互连接来支持支柱，如图1-21所示。

2．PBT

支柱通常用于机构装配，如收螺钉、紧压配合、导入装配等多数情形，支柱外径是内孔径的2倍就已足够。支柱设计犹如肋骨设计的观念。太厚的切面会产生部件外缩水和内部真空的情况。支柱的位置在边壁旁时可利用肋骨相连，则内孔径的尺寸可增至最大，如图1-22所示。

3．PC

支柱是大部分用做装配产品，有时用做支撑其他物件或隔开物体。甚至一些很细小的支柱最终会热熔后作内部零件固定用。一些放于边位的支柱需要一些肋骨作为互相依附，以增加支柱强度，如图1-23所示。

4．PS

支柱通常用于打入件、收螺钉、导向针、攻牙或作为紧迫配合。尽可能避免独立支柱而无任何支撑。应加一些肋骨以加强其强度。若支柱离边壁不远应用肋骨将柱和边连在一起，如图1-24所示。