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在当今动态的商业环境中，控制成本是众多企业保持竞争力和盈利能力的基本策略。由于塑胶材料的特殊性，被制造成零件广泛应用于日常的各类产品中，据统计，在家电行业，目前塑料的用量已达到重量比的40%，家电行业“以塑代钢”势不可挡，很多钢铁材质的家电零配件已经被塑料零件替代，比如，冰箱的塑胶零件占整体零部件的70%以上，因此，在塑胶件上进行降本是降低整个产品成本的有效措施之一。 通常，影响塑胶件成本的因素有三个方面：材料成本、制造成本、人工成本。接下来，从这三个方面谈谈塑胶件如何进行降本。
一、降低材料成本 塑胶件材料成本占总成本比例的具体数值是变化的。一般来说，材料成本占总成本的比例因塑料件的型号、规格、用途等不同因素而异，一般介于20%到60%之间，一般情况下， 小型塑胶件：50%-60% 中型塑胶件：40%-50% 大型塑胶件：20%-30% 因此，对于小型塑胶件，减少材料损耗，是降低这类塑胶件的有力措施。 1、减少材料损耗的措施 1）采用热流道 热流道是通过加热的办法来保证流道和浇口的塑料保持熔融状态。由于在流道附近或中心设有加热棒和加热圈，从注塑机喷嘴出口到浇口的整个流道都处于高温状态，使流道中的塑料保持熔融，即便停机后一般也不需要打开流道取出流道凝料，再开机时只需加热流道到所需温度即可。 因此，热流道模具与普通冷流道模具相比，除了具有注塑效率高、成型塑件质量好等优点外，因其无流道凝料损耗，节约原料，这对于昂贵原料的注塑尤为重要。
图：冷流道与热流道的区别 虽然热流道注塑模具相对于普通冷流道模具在生产效率和质量控制上有着很大的优势，但是在成本方面相对较高，维护也更加复杂。对于不同的生产需求和经济条件，选择适合的注塑方式和模具类型才是最关键的。 2）一模多穴 模具的穴数，主要与以下几个方面相关：塑胶件的大小， 塑胶件的批量，注塑机机台大小。 一模多穴通常是针对尺寸较小的塑胶件，如电脑按键这种大小，一般会开30-50穴，一定程度上节省了流道损耗，同时，即使开了这么多穴，模具尺寸也不大，如果量大，模具成本、注塑成本及原料成本分摊到每一个按键的成本就会降低。  图：电脑键盘按键帽的流道 2、降低材料的用量 塑胶材料的价格通过重量结算，降低塑胶件所选材料的用量，即降低塑胶材料的重量，可以降低材料的成本，常用的措施： 1）合理设计塑胶件的壁厚 大部分塑胶件的材料分布主要在壁厚上，壁厚的设计可以参考之前的文章：塑胶件的结构设计：壁厚篇，大部分结构工程师设计壁厚时主要以强度为第一准则，他们通常会在1.5、2.0、2.5、3.0等数值中进行选择，在某些零件中，很多时候，比如2.0和2.5所体现出来的强度其实相差不大，或者2.5在此零件使用中已经强度冗余。虽然不管是2.0还是2.5的壁厚设计，最终零件都没问题，但是其中蕴含的成本差异，相信不少普通工程师并不一定觉察到。 抛去由解决壁厚问题造成的注塑缺陷而增加的成本外，过大的的壁厚还会造成原材料的浪费，但这还不是最糟糕的，最糟糕的是冷却时间会明显增加，进而延长整个注塑成型周期，生产效率降低，零件的成本上升。 冷却时间与壁厚的关系：冷却时间=比例常数*(壁厚)的平方 所以，冷却时间与壁厚之间的关系是一条二次曲线，图3-19所示为某款塑料零件壁厚与冷却时间的关系。
由图3-19可知，此塑胶件壁厚在2mm时，其冷却时间为15s左右，当壁厚增加到4mm时，冷却时间增加到48s左右，即成型周期至少增加了33s，增加了一倍多。 假如此塑胶件为1出2，注塑机的成本为1元/分钟，那么增加的33秒的注塑成本（估算）=注塑机成本/60*成型周期/模穴数=1/60*33/2=0.275（元） 即，每件成本会增加0.275元，如果每年产量为100万套，那么每年成本就会增加27.5万，这只是一件增加的成本，试想一下，如果一整套产品有几件这样壁厚的塑胶件，增加的成本可想而知了。 所以，塑胶件的壁厚对于塑胶件的成本影响是很大的，但这也是很多工程师容易忽略的地方，重要的是，壁厚一定确定，后期开模后就很难改变。 2）塑胶件的轻量化设计 a）微发泡注塑 微发泡技术最初是由麻省理工大学提出概念及发明，而在1995年，Trexel公司获得此项技术独家进一步开发和商品化的授权，同时也将微发泡技术大举推向全球市场，因此微发泡注塑工艺通常称为 MuCell 工艺。详细介绍可参考之前文章：注塑件轻量化设计：微发泡注塑成型工艺的介绍。 通过微发泡注塑成型的制品内部形成蜂窝状的泡孔结构，刨开制品后截面明显呈现三明治结构，上下是厚实的皮层，中间是具有微孔结构的发泡层，在保证制品一定的性能情况下可大幅减轻重量，通常可以减少材料和制品重量20%以上。
微发泡注塑除了能降低原材料成本，还可以降低注塑件其他方面的成本。 · 成型周期缩短（一般可以缩短15%-30%成型时间） · 提高产量 · 使用更小吨位的注塑机
微发泡成型过程中由于气孔在制品表面破裂产生流痕，使制品表面不美观，因此对于要求透明性强和表面质量非常高的制品，采用微发泡注塑成型技术需要更加慎重。
b）气辅成型 气辅注塑成型相关介绍可参考之前文章：气辅注塑成型工艺。 气辅成型对于管状、棒形塑件的节材效果特别明显，如车把手、座椅扶手、窗框、仿木家具等。这类件的节材率高达20％-40％。但气辅成型与普通注塑成型主要区别在于多了一套气辅设备，因此模具成本相应有增加。
c）塑胶件拓扑优化设计 拓扑优化是一种根据给定的负载情况、约束条件和性能指标，在给定的区域内对材料分布进行优化的数学方法，是结构优化的一种。  图：拓扑优化的过程 由于拓扑优化生成的自由形式的设计通常难以用传统工业制造手段进行制造，但是在3D打印技术的进步条件下，拓扑优化的设计输出可以直接交给3D打印机来完成，极大地拓展了拓扑优化的工业化进程。 拓扑优化最吸引的地方就是在于其生成的轻量化结构在保持结构强度的同时，可以将零件的重量大幅减轻，轻量化结构不仅可以降低材料成本，减少制造资源的消耗；此外，较轻的零件更容易运输，也更便宜，同时还可以减少对环境的影响。  图：某零件通过拓扑优化后，材料用量从952g减到733g 3、塑胶材料的选型 没有不好的材料，只有不适用的材料。没有万能的材料，每种材料既有优点也有缺点，材料选型的目的，就是针对特定产品应用选择合适的材料，合适的材料应当是在满足使用性能要求、环境适应性及加工成型工艺等条件的前提下，有较好成本效益的材料。 1）选用低成本的材料 在符合塑胶件结构以及使用要求的基础上，尽可能以低成本的材料为主。低成本材料通常是产量大，容易获得的材料，比如四大通用塑料PE、PP、PVC、PS。  图：常见塑料原料的价格对比（仅供参考） 但是通用塑料的性能无法满足大部分结构件的需求，通用塑料常常用在日常用品，如下图。
2）添加填充物 添加填充物是指在原树脂中加入成本低廉的填料，常用的填料有，纤维类（玻璃纤维），矿物类（碳酸钙、滑石粉等），添加填充物除了能降低原材料的成本外，通常还可以改善原材料的某些性能（刚性、耐热性、阻燃性、尺寸稳定性、收缩率及抗蠕变性等），因此此类塑料也称为改性塑料，改性塑料的应用较为广泛。 比如，家用电器中，绝大部分塑胶结构件所采用的塑料都需要经过改性，其中用量最大的为PP和PS，因为这两种塑料属于通用塑料，成本低，且四大通用塑料中通过改性后能作为常规结构件的也只有PP和PS。 图：改性塑料占家电使用塑料总量的比例 图：某款冰箱上用到的塑料种类 3）添加回收料 塑料新料是指从石油、天然气等非可再生资源中提取出来的原料，用于生产各种塑料制品。而塑料回收料则是指从废弃塑料制品中回收利用的料，当然，有些水口料也属于回收料，回收料经过处理和加工后可再次用于生产塑料制品。 由于回收料的来源和原料组成不尽相同，或者是回收料经过多次高温熔融后，其在硬度、透明度、耐热性等性能可能会降低，因此主要用于一些不需要很高性能和外观的结构件。 但是回收料的成本比新料更低，可以在新料中添加一定量的回收料，也可以在一定程度上降低成本。 4）共混价廉树脂 共混能降低塑料的成本是指在原高价位树脂中混入低价位树脂，以达到降低成本的目的。相对于添加填充物降本，共混降本的幅度不是很大，但共混的方式对原材料的性能影响较少，同时还能取得共混材料的某些性能，即可改善原树脂的缺点，互相取长补短。 比如，在PC中混入ABS，提高 PC的流动性，改善其加工性能，减少制品的内应力，减少冲击强度对缺口和厚度的敏感性、使 PC可用于薄壁长流程制品的制造。 未完待续。。。 |
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