陈国平 2025-11-02 00:01:58
每经编辑｜陈垚
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“卡死”的痛(tong)，你懂的(de)！产(chan)品结构(gou)设(she)计的(de)脱模(mo)“第(di)一(yi)定律(lv)”
想象(xiang)一下，你辛辛苦苦设(she)计(ji)出(chu)的绝美产(chan)品，在(zai)最后(hou)一步(bu)，却被无(wu)情(qing)地“锁(suo)”在冰(bing)冷的(de)模(mo)具(ju)里，无论你(ni)怎么(me)“轻声(sheng)细(xi)语(yu)”地劝(quan)说，它都纹(wen)丝不动(dong)。那种(zhong)感觉，是(shi)不是(shi)比(bi)熬(ao)夜加(jia)班赶(gan)稿(gao)还(hai)让人(ren)抓(zhua)狂？没错(cuo)，这就(jiu)是脱模难(nan)题，它(ta)就像是产品设(she)计(ji)道路(lu)上的“拦路虎”，稍有不慎(shen)，就可能让你的心(xin)血(xue)付诸东流(liu)。
今(jin)天(tian)，我们(men)就来(lai)好好(hao)聊聊(liao)这脱(tuo)模这件“小(xiao)事”，以及它与产(chan)品(pin)结(jie)构设(she)计(ji)之(zhi)间(jian)那(na)剪不断、理还乱(luan)的“羁绊”。说(shuo)它(ta)“小(xiao)”，是因为它看似(shi)只是一个简单的物理过(guo)程；说(shuo)它(ta)“大”，是(shi)因为它(ta)直接(jie)关系(xi)到产(chan)品的生产(chan)效率(lv)、成本控制，甚至(zhi)是(shi)最(zui)终(zhong)的(de)产品(pin)质量。
简单(dan)来说，脱模就是(shi)将已(yi)经(jing)成(cheng)型的产品(pin)从模(mo)具中取出。听起来很(hen)简单(dan)，但(dan)背后却蕴含着(zhe)不(bu)少(shao)“门道”。在注(zhu)塑成(cheng)型(xing)、压铸、吹塑(su)等制(zhi)造过程中，熔融(rong)的材料(liao)在(zai)模具(ju)内(nei)冷却固化，与(yu)模(mo)具表面会产(chan)生物(wu)理(li)上(shang)的接(jie)触和结(jie)合。一旦(dan)这个“结(jie)合(he)”变得(de)过(guo)于紧密，或(huo)者产品本身的结(jie)构设(she)计存在“陷阱(jing)”，脱(tuo)模就会变(bian)得异(yi)常(chang)艰难(nan)，甚(shen)至(zhi)是(shi)不可能完(wan)成的(de)任(ren)务。
说到脱模，就不得不提“拔模斜度(du)”，这(zhe)绝对(dui)是产(chan)品结(jie)构设(she)计中的(de)“第一(yi)定律(lv)”。你可以(yi)把它想象(xiang)成给产(chan)品(pin)打磨出(chu)了(le)一层(ceng)“润滑(hua)剂”，让它在(zai)离开模(mo)具(ju)时能(neng)够顺(shun)畅地(di)“滑”出(chu)来。
拔模斜度，顾(gu)名思义(yi)，就(jiu)是在(zai)产品表(biao)面与脱模方向(xiang)（通常是(shi)模具(ju)的(de)开(kai)合方(fang)向(xiang)）垂直(zhi)的平面(mian)上(shang)，形成一(yi)个微小的倾斜(xie)角(jiao)度。这个角(jiao)度，看似(shi)微不(bu)足(zu)道，却能(neng)极大地减小产(chan)品与模(mo)具型(xing)腔(qiang)壁之间(jian)的摩擦(ca)力，防(fang)止(zhi)产品在(zai)冷(leng)却(que)收(shou)缩后“粘(zhan)”在模(mo)具上。
这个(ge)角度需要多(duo)大(da)呢？这可没(mei)有(you)一个(ge)固定的答案(an)，它受到多(duo)种因(yin)素(su)的(de)影(ying)响，比如：
材料的特性：不(bu)同的(de)塑料(liao)或金(jin)属材料，其收缩(suo)率和(he)与模具表(biao)面(mian)的粘附性不(bu)同(tong)，对(dui)拔(ba)模斜(xie)度(du)的要(yao)求(qiu)也(ye)不同(tong)。例如，ABS、PC这类材料(liao)需要较大的拔(ba)模斜度，而(er)PP、PE则相(xiang)对较(jiao)小。产品的(de)表(biao)面粗糙(cao)度(du)：表(biao)面越(yue)光(guang)滑，所(suo)需(xu)的拔(ba)模斜度(du)就(jiu)越小(xiao)；表(biao)面越粗(cu)糙，就需要更(geng)大(da)的斜度来克服摩擦。
模(mo)具(ju)表面(mian)的(de)处(chu)理(li)：抛光(guang)、纹(wen)理、镀层(ceng)等(deng)都会(hui)影(ying)响表面(mian)粗糙(cao)度，进而(er)影(ying)响拔(ba)模斜(xie)度(du)的(de)选择(ze)。成(cheng)型(xing)工(gong)艺：注塑(su)、压铸(zhu)等不(bu)同的(de)成型工(gong)艺，其压力、温度等(deng)条件(jian)不(bu)同(tong)，也会(hui)对拔模斜(xie)度产生影(ying)响。产品尺(chi)寸和(he)形状(zhuang)：大(da)尺寸、深(shen)腔的产品(pin)通常需要(yao)更(geng)大(da)的拔(ba)模斜度(du)。
一般来(lai)说，在(zai)产品(pin)设计(ji)初期(qi)，我们(men)会根(gen)据(ju)经验和行业(ye)标(biao)准，为(wei)不(bu)同的(de)表面(mian)设定一个(ge)初(chu)步的(de)拔(ba)模斜(xie)度。例如(ru)，对(dui)于一(yi)般注(zhu)塑产(chan)品，垂(chui)直于(yu)分(fen)型(xing)面的(de)主要表面，通(tong)常会(hui)设置(zhi)1°到3°的拔(ba)模(mo)斜度(du)；而对于(yu)一些要求(qiu)高(gao)的精密零(ling)件，可能(neng)需要(yao)更大(da)的斜(xie)度。
在(zai)模具设(she)计(ji)中，分(fen)型(xing)面就(jiu)像(xiang)是产(chan)品的“出生(sheng)证(zheng)明(ming)”，它(ta)定义了(le)模具如何(he)被(bei)分成两(liang)半(ban)（甚至更(geng)多(duo)），以及(ji)产(chan)品是(shi)如何(he)在其(qi)中(zhong)孕(yun)育而(er)生的。分(fen)型(xing)面的位置(zhi)和设(she)计，对脱模(mo)的便(bian)利性(xing)有(you)着(zhe)至关(guan)重(zhong)要的影(ying)响。
理(li)想的(de)分型面应(ying)该尽(jin)量选择在产品结构上最(zui)容易分(fen)离(li)的位(wei)置，避(bi)免出(chu)现(xian)在(zai)产品最窄(zhai)、最深(shen)或有(you)复杂倒(dao)扣(kou)的地方。这(zhe)样，在(zai)模具打开时，产(chan)品可(ke)以更自然(ran)地被(bei)“释放”出来(lai)，减少对脱模(mo)机(ji)构的(de)依赖(lai)和损(sun)耗。
例如，一(yi)个杯(bei)子，它的分型面通(tong)常(chang)会选(xuan)择(ze)在(zai)杯口(kou)处，这(zhe)样(yang)模(mo)具打开时(shi)，杯体和杯(bei)盖(gai)（如果是(shi)组合(he)件(jian)）就能轻松分离。如(ru)果分(fen)型面设计不(bu)当(dang)，比如设(she)置在杯(bei)底，那么在脱模(mo)时(shi)，可能需(xu)要通(tong)过复杂的推杆(gan)或(huo)滑(hua)块来(lai)将(jiang)模具的内腔(qiang)“推(tui)”出来，这无(wu)疑增加(jia)了设计的复杂(za)性和生(sheng)产(chan)的风(feng)险。
“倒(dao)扣(kou)”，这(zhe)个(ge)词听起(qi)来(lai)就有(you)点“棘(ji)手(shou)”。在(zai)产品结构(gou)设计中(zhong)，倒扣(kou)指的(de)是产(chan)品表面(mian)相对(dui)于脱模方(fang)向，存(cun)在向内收缩的(de)结构(gou)。就好(hao)比你给(gei)一件服加上(shang)了一(yi)个(ge)“钩子”，一旦(dan)服(fu)从架子上(shang)取下(xia)，这个钩子就会勾住(zhu)架子，让你(ni)很(hen)难直接(jie)取下(xia)。
在模(mo)具(ju)中(zhong)，倒扣(kou)结构(gou)就(jiu)像(xiang)是(shi)“卡(ka)扣(kou)”一样，会(hui)牢牢(lao)地抓住模(mo)具(ju)的型腔，使(shi)得产品(pin)在模具(ju)打(da)开后(hou)，仍然(ran)被“卡”住，无(wu)法(fa)顺利(li)取出。处(chu)理倒扣，是产品(pin)结构设(she)计(ji)中一项极(ji)具(ju)挑战性(xing)的任务。
增加拔模斜(xie)度(du)：在倒扣(kou)区域(yu)，适(shi)当(dang)增大(da)拔模(mo)斜(xie)度，使其(qi)在脱(tuo)模过程中(zhong)能(neng)够“挤(ji)”过(guo)卡住(zhu)的部(bu)分。但(dan)这通常会(hui)牺牲产品(pin)的尺(chi)寸精度(du)或(huo)外(wai)观(guan)。设计脱模(mo)滑(hua)块/斜顶：这(zhe)是(shi)最(zui)常用也(ye)是(shi)最(zui)有效的(de)方法。在(zai)模具(ju)中(zhong)设计一(yi)套可(ke)以活动(dong)的部件(jian)（滑块或斜(xie)顶(ding)），在产(chan)品(pin)成型后，这(zhe)些(xie)部(bu)件会(hui)先(xian)移(yi)动(dong)，解(jie)除对产品(pin)的“束缚(fu)”，然(ran)后再(zai)进行脱模(mo)。
这需要(yao)额外的(de)模具(ju)结构(gou)和成本(ben)。改变产(chan)品(pin)结(jie)构：在(zai)产品设计(ji)阶段(duan)，尽(jin)可(ke)能地(di)避(bi)免或简(jian)化倒(dao)扣结构。例如，将(jiang)一个(ge)需(xu)要倒扣(kou)连接(jie)的部件，设(she)计成两个(ge)分开的部件，用(yong)其他(ta)连接(jie)方(fang)式（如螺(luo)钉、卡(ka)扣(kou)）来组合。分段脱模：对(dui)于(yu)一些非(fei)常(chang)复杂(za)的倒扣(kou)，可(ke)能需(xu)要将模(mo)具(ju)设计(ji)成多(duo)段，分步脱(tuo)模(mo)。
处(chu)理倒扣，需(xu)要设(she)计(ji)师(shi)对(dui)产(chan)品的(de)功能、外观、成本(ben)以(yi)及模(mo)具(ju)的可行性进行(xing)全面(mian)的权衡。一(yi)个不经意的小(xiao)倒扣(kou)，可能就会(hui)让原本(ben)简单的(de)产品设计变得(de)异常(chang)复杂，甚至(zhi)导(dao)致无(wu)法(fa)量产(chan)。
不止(zhi)于“滑”，更要“稳”：产品(pin)结(jie)构(gou)设(she)计的脱模“进(jin)阶(jie)术”
在(zai)掌握(wo)了拔模斜度(du)、分(fen)型面(mian)和倒扣(kou)处理这些基(ji)础(chu)“武(wu)功”后(hou)，我们(men)来深(shen)入探讨(tao)一(yi)下，如何让(rang)产品结构设计(ji)在脱模上更上(shang)一层楼(lou)，实(shi)现“丝滑”又(you)“稳定(ding)”的生(sheng)产(chan)。这不仅仅是(shi)让产品“出来”，更是要让它(ta)“好出来”，并(bing)且(qie)“每(mei)次都(dou)好出来(lai)”。
在模(mo)具中(zhong)，顶针就像(xiang)是产(chan)品的(de)“小(xiao)助(zhu)手(shou)”，它(ta)们负责在(zai)模具打(da)开(kai)后，将(jiang)产品从模(mo)具型(xing)芯上“推(tui)”出来。而(er)顶(ding)针(zhen)在产品上(shang)的“落(luo)脚点”，就是(shi)顶针孔。
顶(ding)针孔(kong)的设计，看似只是一个简(jian)单的孔，但它的(de)位置(zhi)、大小(xiao)、形状，甚至(zhi)是(shi)否可见(jian)，都对(dui)产品(pin)的外(wai)观(guan)和(he)脱模效(xiao)果(guo)有着(zhe)重要的(de)影(ying)响。
位(wei)置选(xuan)择：顶针孔(kong)通常会设(she)置在(zai)产(chan)品不显眼的(de)位置(zhi)，比(bi)如(ru)产品(pin)的(de)底(di)部(bu)、侧(ce)面（如(ru)果允(yun)许），或者产(chan)品(pin)的内腔(qiang)。尽量(liang)避免(mian)将其设置(zhi)在产品的主要(yao)展示(shi)面上(shang)，以保(bao)证(zheng)产(chan)品的(de)整(zheng)体美(mei)观(guan)。尺寸(cun)和形(xing)状：顶针孔(kong)的大(da)小(xiao)需要与(yu)顶针(zhen)的尺寸相匹配(pei)，同时(shi)也(ye)要(yao)考虑(lv)产品壁厚(hou)的限(xian)制。圆(yuan)柱形是(shi)最(zui)常(chang)见的形(xing)状，但(dan)有时(shi)也会(hui)根据(ju)需要(yao)设计(ji)成其他(ta)形(xing)状(zhuang)，以(yi)便于(yu)后期(qi)的(de)二(er)次加(jia)工或隐藏(cang)。
隐藏(cang)与美观：对(dui)于一(yi)些对(dui)外(wai)观要求(qiu)极高的(de)产(chan)品，设(she)计师会绞尽脑(nao)汁地隐(yin)藏顶针(zhen)孔。例如(ru)，将顶针(zhen)孔设(she)计在(zai)产品(pin)边(bian)缘(yuan)的过(guo)渡区(qu)域，或者(zhe)利用(yong)产(chan)品本身(shen)的(de)结构(gou)来遮挡(dang)。有些(xie)设(she)计甚(shen)至会(hui)利(li)用(yong)拔(ba)模斜(xie)度，让顶(ding)针孔在(zai)脱(tuo)模后(hou)自(zi)然(ran)形成(cheng)一(yi)个(ge)微小的(de)凹(ao)陷，或(huo)者在后续的装配中(zhong)被其他(ta)部(bu)件(jian)覆盖(gai)。
数量和(he)分布：顶针(zhen)的数(shu)量和分(fen)布(bu)，需要根据产品的重(zhong)量、尺寸(cun)、形状(zhuang)以(yi)及材料(liao)的收(shou)缩性来(lai)决(jue)定(ding)。过少(shao)的顶(ding)针可能导致产(chan)品(pin)受力不(bu)均(jun)，变形甚(shen)至损(sun)坏(huai)；过多的顶针(zhen)则会增(zeng)加(jia)模(mo)具(ju)的复杂性(xing)和成(cheng)本。
顶(ding)针孔(kong)的设(she)计(ji)，是(shi)设计师在(zai)功能(neng)性、美观性和生(sheng)产性(xing)之间(jian)寻找(zhao)平衡的(de)体现。一(yi)个巧妙的(de)顶针孔设(she)计(ji)，可(ke)以让产品在(zai)脱(tuo)模时“悄(qiao)无声息(xi)”，不留痕迹(ji)。
前(qian)面提到(dao)，处理(li)倒扣(kou)结构常常需(xu)要(yao)用到(dao)滑(hua)块和斜(xie)顶。它(ta)们(men)可以(yi)说是解(jie)决(jue)复(fu)杂产品(pin)结(jie)构脱模难题的(de)“万能钥匙(shi)”。
滑(hua)块(kuai)（Slider）：滑块(kuai)是一(yi)种可(ke)以在模具中水(shui)平方向（或与模具开(kai)合方(fang)向垂直的方(fang)向）移动的(de)部(bu)件。当模(mo)具(ju)闭合时(shi)，滑块会(hui)向前移动(dong)，形成(cheng)产品(pin)的某些侧(ce)壁或内部结构；当模(mo)具打(da)开时(shi)，滑(hua)块(kuai)会(hui)向(xiang)后移(yi)动，释放产品(pin)。滑(hua)块结构非常灵活，可以(yi)应对各(ge)种复(fu)杂(za)形状的(de)倒扣(kou)。
例如，带有(you)孔洞、凹(ao)槽(cao)、外伸(shen)结构等的(de)产品，常(chang)常需(xu)要(yao)用到(dao)滑块(kuai)。
斜顶（Lifter）：斜(xie)顶(ding)是(shi)一种倾斜的(de)部件(jian)，它(ta)通过模(mo)具的(de)开(kai)合(he)运动(dong)，在垂直方(fang)向上(shang)产生(sheng)一个移动(dong)，从而(er)实现对产(chan)品某些结(jie)构的(de)“抬升”或(huo)“推(tui)挤”。斜(xie)顶通常用(yong)于脱(tuo)除那些在模具(ju)打开时，与型芯(xin)或型腔紧(jin)密(mi)结合的、带有一定拔模(mo)角度(du)的结(jie)构(gou)。例(li)如，一(yi)些带(dai)有内(nei)螺(luo)纹、卡槽(cao)或(huo)者需要从内(nei)侧(ce)脱模的产品(pin)，就可以(yi)使(shi)用斜(xie)顶。
滑块和(he)斜顶(ding)的设计(ji)，需(xu)要考(kao)虑它们(men)的(de)行(xing)程(cheng)、角度、导(dao)向、锁定(ding)以及(ji)与(yu)其(qi)他模(mo)具部(bu)件的配合。一个设(she)计合理(li)的滑块(kuai)/斜(xie)顶系统，能(neng)够(gou)确保产(chan)品在(zai)脱模(mo)过(guo)程(cheng)中平(ping)稳、可(ke)靠地被取(qu)出，同时减(jian)少对(dui)产(chan)品(pin)本身(shen)的损伤。
有(you)些(xie)产品(pin)，由于其(qi)结构的(de)复杂性(xing)，即(ji)便使用了滑(hua)块(kuai)和斜顶(ding)，也无(wu)法一(yi)次性顺利(li)脱模(mo)。这时(shi)，我们(men)就(jiu)需要考虑“二(er)次脱(tuo)模”或(huo)“拼模(mo)”的设计方案。
二(er)次脱模：这意(yi)味着产品(pin)在模具(ju)中需要(yao)经过两次或多次的脱(tuo)模动(dong)作(zuo)才(cai)能最(zui)终被(bei)取(qu)出(chu)。例如(ru)，一个(ge)产(chan)品(pin)可能(neng)先通(tong)过(guo)顶(ding)针(zhen)推(tui)出一部分，然后(hou)需(xu)要通过(guo)一个(ge)倾斜(xie)的模具运动，或者人工(gong)的(de)辅助，才(cai)能(neng)完(wan)全(quan)脱(tuo)离模具。这种(zhong)方案(an)会增(zeng)加生产流(liu)程的复杂(za)度(du)和周期，但对于解决一些特(te)殊(shu)难题是(shi)必要(yao)的。
拼模(mo)（InsertMolding/Overmolding）：拼模通(tong)常是指将一(yi)个已经成型的部(bu)件，嵌(qian)入(ru)到(dao)另(ling)一(yi)个(ge)模具(ju)中(zhong)，然(ran)后通(tong)过二(er)次(ci)注(zhu)塑(su)，将新的(de)材(cai)料包(bao)覆(fu)在(zai)上(shang)面，形成(cheng)一个整(zheng)体。这种技术(shu)不仅(jin)可以(yi)实(shi)现复杂结构的组合，在脱(tuo)模(mo)设计(ji)上也有其(qi)独到之处。例如，可(ke)以(yi)通过(guo)巧妙(miao)地设计(ji)嵌入(ru)件(jian)和(he)包覆(fu)层(ceng)的(de)结(jie)合方(fang)式(shi)，来避免倒(dao)扣，或(huo)者(zhe)简(jian)化(hua)脱模过程。
除了以(yi)上(shang)提到(dao)的(de)主(zhu)要结(jie)构设计(ji)，还(hai)有一(yi)些(xie)看似微(wei)小的细节(jie)，也(ye)可能(neng)成(cheng)为脱(tuo)模(mo)的(de)“绊脚(jiao)石”或(huo)者(zhe)“助攻手(shou)”。
圆(yuan)角(jiao)处(chu)理：在产(chan)品内(nei)部或(huo)外(wai)部(bu)的棱角处(chu)，适当添(tian)加圆(yuan)角，可以(yi)增加结(jie)构(gou)的(de)强(qiang)度，同时也能(neng)在(zai)一定程(cheng)度上(shang)减(jian)小与模具的接(jie)触应力，有(you)助于(yu)脱模。锋(feng)利(li)的直(zhi)角更容易(yi)在(zai)冷(leng)却收(shou)缩(suo)时(shi)“咬死(si)”模具。壁厚均匀(yun)性(xing)：尽(jin)量(liang)保持产(chan)品壁(bi)厚的(de)均匀，可以(yi)减少因局(ju)部壁(bi)厚(hou)差异(yi)过大而(er)导致的冷(leng)却收缩不均(jun)，从(cong)而降低产品(pin)变(bian)形和(he)卡死(si)的风险。
排(pai)气(qi)设(she)计：良(liang)好的排气(qi)设计(ji)，可(ke)以(yi)防止熔(rong)融(rong)材料在模(mo)具内形成(cheng)真(zhen)空(kong)，影响(xiang)产品的充填和脱模。
脱(tuo)模(mo)原(yuan)理(li)与产品结构设(she)计，就(jiu)像(xiang)是一(yi)场(chang)精密的(de)“舞(wu)蹈”。设计(ji)师需(xu)要(yao)深入(ru)理(li)解材(cai)料的特(te)性、模(mo)具(ju)的(de)构造(zao)，以及成(cheng)型工艺(yi)的规(gui)律(lv)，通(tong)过巧(qiao)妙的(de)产品(pin)结构(gou)设计，为模具“铺(pu)平道路(lu)”，让(rang)产品能够“从(cong)容不迫(po)”地离(li)开模(mo)具(ju)的怀抱。
掌(zhang)握(wo)脱模(mo)原(yuan)理，不仅仅是避免(mian)“卡死”的尴尬，更(geng)是提(ti)升产(chan)品(pin)质量(liang)、降低(di)生(sheng)产成本、提(ti)高(gao)生(sheng)产效率的关(guan)键(jian)。每一次成(cheng)功的脱模，都(dou)凝聚着(zhe)设计师的智慧(hui)和对细(xi)节的极(ji)致(zhi)追求。所(suo)以，下次当(dang)你看到一(yi)件光(guang)滑、无(wu)痕、易(yi)于打(da)开(kai)的(de)产品时(shi)，不(bu)妨(fang)想想，它背(bei)后(hou)可能隐藏着多(duo)少关于脱(tuo)模的“零(ling)失败”秘(mi)籍！
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图片来源：每经记者 阚青鹤
摄
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