شعار نصف القالب الأول

الدليل الكامل للتصميم الإنشائي للمنتجات البلاستيكية

شارك هذه المقالة:
صورة مميزة التصميم الهيكلي للمنتج البلاستيكي

الجزء الأساسي من المنتجات البلاستيكية هو في الواقع التصميم الهيكلي للمنتج البلاستيكي. يقول الكثير من الناس إن التصميم الهيكلي للمنتجات البلاستيكية صعب، ولكن ما الذي يجعل الأمر صعبًا بالضبط؟

لقد تعلمنا سابقًا عن عملية تطوير المنتجات البلاستيكية. من خلال هذه العملية المرهقة، ليس من الصعب أن نرى أن التصميم الممتاز للمنتجات البلاستيكية يجب ألا يتكيف مع المتطلبات المتغيرة والتحكم في التكاليف فحسب، بل يجب أن يضمن أيضًا كفاءة إنتاج جيدة. وبالإضافة إلى ذلك، نظرًا لتعقيد التصميم وموثوقيته ودقته، فإن عبء العمل في التصميم الهيكلي للمنتج كبير. ويتطلب ذلك من المصممين امتلاك قدرات تقنية وهندسية فائقة وبصيرة ثاقبة في السوق، والاهتمام بالتقنيات الناشئة والمتطلبات المتغيرة باستمرار.

وبغض النظر عن المتطلبات المتغيرة والرؤية الثاقبة للسوق، فإن التصميم الهيكلي للمنتج نفسه يتطلب أيضًا مراعاة العديد من الجوانب. ويشير الدليل التالي بوضوح إلى هذه الجوانب:

01. سُمك الجدار

بالنسبة للمكونات الكبيرة، يتراوح سُمك الجدار في التصميم الهيكلي عمومًا من 2.4 إلى 3.2 مم، بينما يبلغ سمك الجدار في المكونات الأصغر حجمًا حوالي 1.0 مم، مع الالتزام بالأبعاد المحددة لمتطلبات تصميم المنتج. يجب أن تكون سماكة الجدار موحدة قدر الإمكان. في ظروف خاصة، يمكن أن تكون بعض المناطق أكثر سمكًا أو أرق قليلاً، ولكن من الضروري أن يكون الانتقال التدريجي (يوصى بأن يكون حجم الانتقال أكثر من 5 أضعاف سمك جدار المنتج) لمنع ظهور علامات الإجهاد على سطح منتج الحقن المصبوب.

العوامل المؤثرة في اختيار سُمك الجدار

a) The plastic material used. Different materials have different shrinkage rates and fluidity during القولبة بالحقنمما يؤثر على سُمك الجدار الموصى به. (بالنسبة لسمك الغلاف، يمكن أن تكون البيانات التجريبية تقريبًا أكبر بُعد للماكينة / 100 مم).

ب) القوى الخارجية التي يتحملها. كلما زادت القوة، يجب أن يكون الجدار أكثر سمكاً. وفي حالات خاصة، ينبغي استخدام الأجزاء المعدنية أو إجراء فحوصات القوة.

تشمل قيم سُمك الجدار الموصى بها للمنتجات ما يلي:

المواد البلاستيكيةالحد الأدنى لسُمك الجدارسمك الجدار الموصى به للأجزاء الصغيرةسُمك الجدار الموصى به للأجزاء متوسطة الحجمسُمك الجدار الموصى به للأجزاء الكبيرة
نايلون0.450.761.52.4~3.2
بى بى0.61.251.62.4~3.2
ملاحظة0.751.251.63.2~5.4
ب م أ م أ0.81.52.24~6.5
بولي كلوريد الفينيل1.21.61.83.2~5.8
ص0.851.541.752.4~3.2
كمبيوتر شخصي0.951.82.33~4.5
بوم0.81.41.63.2~5.4
ABS0.812.33.2~6

ج) لوائح السلامة. على سبيل المثال، اشتراطات مقاومة الضغط (كلما كان الجدار أكثر سمكاً، زادت مقاومة الضغط)، واشتراطات القابلية للاشتعال، إلخ.

02. تقوية الأضلاع

يحتوي معظم التصميم الهيكلي لمعظم المنتجات البلاستيكية على أضلاع تقوية لأن الأضلاع يمكن أن تزيد من القوة دون زيادة سمك الجدار الكلي، وهو أمر مفيد بشكل خاص للمكونات الكبيرة والأجزاء المجهدة، ويمكن أن يمنع أيضًا تشوه المنتج. يبلغ سمك أضلاع التسليح عادةً 0.5 - 0.75 ضعف سمك الجدار الكلي (يوصى بأن يكون أقل من 0.6 ضعف)؛ إذا كان أكبر من 0.75 ضعف، يكون المنتج عرضة للانكماش.

نوعان مختلفان من الانكماش
نوعان مختلفان من الانكماش

بالنسبة للأجزاء البلاستيكية ذات متطلبات المظهر العالي (سطح لامع)، يوصى بأن يكون سمك الجزء السفلي من أضلاع التسليح على الظهر B≤0.5T. في حالة الثقة في تصميم القالب وتعديلات العملية اللاحقة، يمكن تصميم B>0.56T، ولكن يوصى بعدم تجاوز 0.7T، حيث سيكون من الصعب تعديلها لاحقًا. من المهم ملاحظة أن سماكة أضلاع التسليح للمواد البلاستيكية المختلفة لا تتبع بالضرورة B≤0.5T.

مرجع التصميم لسمك أضلاع التسليح (بالنسبة لسمك جدار القاعدة)
الموادالحد الأدنى لعلامة الحوضعلامة غرق طفيفة
كمبيوتر شخصي50%66%
ABS40%60%
PC+ABS50%66%
السلطة الفلسطينية30%40%
السلطة الفلسطينية المعززة33%50%
ص30%40%
بولي بروبيلين مقوى33%50%

جوانب تصميم التعزيزات التي تحتاج إلى اهتمام

1. عندما تتقاطع أضلاع التسليح المتعددة وتتصل ببعضها البعض، ينبغي توخي الحذر لمنع التراكم الموضعي للمواد وتجنب علامات الانكماش على الظهر، ويوصى باتباع طريقة التصميم التالية.

مقارنة بين أنواع تصميم تقاطعات التعزيز في التصميم الإنشائي
مقارنة بين أنواع تصميم تقاطعات التعزيز في التصميم الإنشائي

2. عند توصيل أضلاع التسليح بالجدار الخارجي، حاول إبقاء الأضلاع متعامدة على الجدار الخارجي.

Reinforcing ribs remain perpendicular to the outer wall

3. إذا سمحت المساحة، تجنب تصميم أضلاع التسليح أو الرؤوس على المنحدرات الشديدة الانحدار، واتخاذ تدابير لمنع الانكماش إذا كان لا مفر منه.

علاج مضاد لعلامات البالوعة
علاج مضاد لعلامات البالوعة

4. إذا كان سمك أضلاع التسليح غير متناسب مع سمك الجدار الرئيسي ولا يمكن تغيير المعلمات والموقع، فكر في تغيير المظهر الخارجي لتقليل ظهور علامات الانكماش (هذه الطريقة صعبة التحكم ويجب استخدامها بحذر).

تقليل ظهور علامات الحوض
تقليل ظهور علامات الحوض

03. مسودة الزاوية

Plastic products require a draft angle in structural design, except for those with shallow heights (such as a flat plate) or special requirements (but when side walls are large and without a draft angle, a row position is needed). The draft angle usually ranges from 0.5-5 degrees, typically around 2 degrees, but this varies based on product size, height, and shape, with the principle of ensuring smooth demolding without affecting functionality.

The draft angle for the mold cavity should generally be 0.5 degrees greater than that of the mold core to ensure the product remains in the mold core when opening. Generally, areas like shut-offs, inserts, and kiss-offs need a draft angle.

يوصي الجدول أدناه بزوايا السحب للمواد المختلفة:

الموادزاوية السحب
الجزء الداخلي للقالبتجويف القالب
ABS35'~1°40'~1°20′
ملاحظة30'~1°35'~1°30′
كمبيوتر شخصي30’~50′35'~1°
ص25’~50′30'~1°
بى بى20’~45′25’~45′
ب م أ م أ30'~1°35'~1°30′
بوم30'~1°35'~1°30′
السلطة الفلسطينية20’~40′25’~40′
HPVC50'~1°45′50'~2°
SPV25’~50′30'~1°
سي بي20’~45′25’~45′
الضلوعبشكل عام 0.5 درجة، أقل ما يمكن 0.25 درجة

جوانب اختيار زاوية السحب التي تحتاج إلى اهتمام

1. اختر زاوية سحب أصغر، مثل 0.5 درجة للأجزاء البلاستيكية ذات الأسطح اللامعة ومتطلبات الدقة العالية مع معدل انكماش منخفض.

2. بالنسبة للمواصفات الأطول والأكبر، يجب اختيار زاوية سحب أصغر بناءً على حسابات محددة.

3. اختر زاوية أكبر للأجزاء البلاستيكية ذات معدل الانكماش العالي.

4. بالنسبة للأجزاء البلاستيكية ذات الجدران السميكة، والتي تتسبب في إغلاق القالب بإحكام أكبر، يجب اختيار قيمة قياسية أكبر لزاوية السحب.

5. يجب زيادة زاوية السحب للأجزاء الشفافة بالكامل لمنع الخدوش. وبوجه عام، بالنسبة لمواد PS، يجب ألا تقل زاوية السحب عن 2.5 درجة ~ 3 °، وبالنسبة لمواد ABS والكمبيوتر الشخصي، يجب ألا تقل عن 1.5 درجة ~ 2 °.

6. بالنسبة للأجزاء البلاستيكية ذات القوام أو معالجات السفع الرملي، يجب أن تكون زاوية السحب بين 2° إلى 5° حسب عمق القوام. كلما كان النسيج أعمق، يجب أن تكون زاوية السحب أكبر.

04. الركن ص

باستثناء المناطق التي تحدد فيها المتطلبات الخاصة حوافًا حادة، عادةً ما يكون للمنتجات البلاستيكية زوايا مستديرة في التصميم الهيكلي لتقليل تركيز الضغط وتسهيل تدفق البلاستيك وتسهيل عملية إزالة القوالب.

1. إذا لم تكن هناك اشتراطات خاصة لتصميم المنتج، يتم تحديد نصف قطر الانتقال (R) حسب سمك المادة المجاورة (t)، حيث يتراوح نصف قطر الزاوية الداخلية عادةً من 0.50 إلى 1.50 ضعف سمك المادة، ولكن يجب ألا يقل نصف القطر الأدنى عن 0.30 مم.

Good and bad corner design
التصميم الهيكلي للزاوية الجيدة والسيئة

2. عند تصميم الزوايا الدائرية على الأسطح الداخلية والخارجية للمنتج، يجب الحفاظ على سمك موحد للجدار.

عند تصميم الزوايا r، يجب الحفاظ على سمك الجدار موحدًا
عند تصميم الزوايا r، يجب الحفاظ على سمك الجدار موحدًا

3. في التصميم الهيكلي للمنتج البلاستيكي، تجنب بشكل خاص الزوايا المستديرة على سطح فراق القالب ما لم يكن ذلك مطلوبًا على وجه التحديد. تزيد الزوايا المستديرة على السطح الفاصل من صعوبة صنع القالب وتترك خط لحام على سطح المنتج، مما يؤثر على المظهر.

Parting line should not have rounded corners
يجب ألا يكون الخط الفاصل مستدير الزوايا

4. لا يُسمح بالحواف الحادة على الأسطح التي يمكن لمسها على السطح الخارجي والداخلي للمنتج. وإذا لزم الأمر، يجب شطب الحواف إلى نصف قطر لا يقل عن 0.30 مم لمنع قطع الأصابع، وهو أمر مهم بشكل خاص في تصميم المنتجات الإلكترونية المحمولة باليد.

زوايا مستديرة لمنع الخدش
زوايا مستديرة لمنع الخدش

الثقوب

الثقوب شائعة في تصميم هيكل المنتج وعادةً ما يتم تصنيفها إلى نوعين: الثقوب الدائرية وغير الدائرية. عند تصميم موضع الثقوب، يجب أن يكون الهدف هو تقليل صعوبة معالجة القالب دون المساس بقوة الجزء البلاستيكي.

متطلبات التصميم الشائعة للثقوب

مواصفات الأبعاد (باستثناء الثقوب الداخلية لأعمدة البراغي):

مواصفات أبعاد الثقوب
مواصفات أبعاد الثقوب

البعد A هو المسافة بين الثقوب. إذا كان قطر الثقب أقل من 3.00 مم، يوصى بألا تقل قيمة A عن D؛ وإذا كان القطر يتجاوز 3.00 مم، فيمكن أن يكون A 0.70 ضعف قطر الثقب.

البعد B هو المسافة من الثقب إلى الحافة، ويوصى بألا تقل قيمة B عن D.

العلاقة بين قطر الفتحة والعمق

مواصفات الأبعاد (باستثناء الثقوب الداخلية لأعمدة البراغي):

العلاقة بين قطر الفتحة والعمق
العلاقة بين قطر الفتحة والعمق

البعد A هو عمق الثقب الأعمى، ويوصى بألا يتجاوز 5D. وعموماً، يكون البعد A أقل من 2D مع نسبة طول إلى قطر لا تتجاوز 4 مم.

إذا كان D ≤ 1.5 مم، فيجب أن يكون سمك الجدار السفلي للفتحة العمياء ≥ 1/6D.

البعد B هو عمق الثقب النافذ، ويوصى بألا يتجاوز 10D.

ثقوب السلالم

تتألف الثقوب المتدرجة من عدة ثقوب متصلة محوريًا بأقطار مختلفة، بحيث يكون عمق الثقب أطول من عمق الثقب ذي القطر الواحد، كما هو موضح في المخططات.

ثقب الخطوة
ثقب الخطوة

ثقوب بزاوية

يمكن أن تؤدي محاذاة محور الثقب مع اتجاه فتحة القالب إلى تجنب الحاجة إلى سحب القلب. بالنسبة لطرق تشكيل الثقوب ذات الزوايا والثقوب ذات الشكل المعقد، يمكن استخدام قلب منقسم لتجنب هياكل السحب الجانبي للقلب.

الثقوب الجانبية والمسافات البادئة

عندما تظهر الثقوب الجانبية والمسافات البادئة على المنتجات البلاستيكية، يجب وضع منزلقات أو هياكل سحب القلب الجانبية لسهولة إزالة القوالب، مما يعقد هيكل القالب ويزيد من التكاليف. يمكن تحسين هيكل المنتج وفقًا لذلك. كما هو موضح في الصورة أدناه، التغيير من تصميم ذي ثقوب جانبية (أ) إلى تصميم ذي مسافات بادئة جانبية (ب).

هيكل الفتحة الجانبية المحسّن
هيكل الفتحة الجانبية المحسّن

تصميم ثقوب رؤوس البراغي

كما هو موضح في الصورة أدناه، الشكل المفضل لثقوب رؤوس البراغي موضح في (أ). إذا كان الهيكل يتطلب الشكل الموضح في (ب)، يجب أن يكون السطح المدبب أسفل الوجه النهائي بما لا يقل عن 0.50 مم لمنع تشقق سطح الثقب.

تصميم ثقب رأس البرغي
تصميم ثقب رأس البرغي

هيكل حافة الثقوب

إن تصميم شطب أو نصف قطر كامل عند حافة الثقب غير عملي؛ يجب أن تكون حافة الثقب ذات حافة مستقيمة 0.4 مم على الأقل.

هيكل حافة الثقوب
هيكل حافة الثقوب

الرؤساء

تُستخدم الرؤوس عادةً لتجميع منتجين بلاستيكيين عن طريق تركيب ثقب العمود أو لتجميع البراغي ذاتية التنصت. عندما لا يكون الرأس طويلًا جدًا ويتم إخراجه باستخدام غلاف قاذف في القالب، فقد لا يحتاج إلى زاوية سحب. ومع ذلك، عندما يكون الرأس طويل القامة، فمن الشائع إضافة أضلاع متقاطعة (تعزيزات) على السطح الخارجي. وعادةً ما يكون لهذه الأضلاع المتقاطعة زاوية غاطسة من 1-2 درجة، وقد يتطلب القالب نفسه أيضًا زاوية غاطسة حسب الحالة.

عندما يتم إقران البرغي بعمود (أو برغي آخر)، عادةً ما يتم ضبط فجوة التركيب على 0.05-0.10 من جانب واحد لاستيعاب الأخطاء الموضعية التي قد تحدث أثناء معالجة كل برغي. عند استخدام رأس لتجميع براغي ذاتية التنصت، يجب أن يكون ثقبها الداخلي أصغر بمقدار 0.1-0.2 مم من قطر البرغي على جانب واحد لضمان إمكانية تثبيت البرغي بإحكام. على سبيل المثال، عند التجميع باستخدام برغي ذاتي التنصت M3.0، عادةً ما يكون الثقب الداخلي للبراغي Ф2.60-2.80 مم.

الإدخالات

في عملية قولبة البلاستيك، يشار إلى الأجزاء المعدنية أو غيرها من المواد مثل البراغي والأطراف المدمجة أثناء أو بعد القولبة على أنها إدخالات داخل الأجزاء البلاستيكية. يمكن للإدخالات أن تعزز من وظائف المنتج أو تخدم أغراض الزينة.

غالبًا ما تستخدم الإدخالات في الأجزاء البلاستيكية كمثبتات أو عناصر دعم. وبالإضافة إلى ذلك، تعتبر الإدخالات طريقة تجميع شائعة عندما يتطلب تصميم المنتج سهولة الإصلاح أو سهولة الاستبدال أو إعادة الاستخدام. ومع ذلك، وبغض النظر عما إذا كانت تستخدم لأغراض وظيفية أو زخرفية، يجب التقليل من استخدام الإدخالات. والسبب في ذلك هو أن دمج الإدخالات يتطلب خطوات معالجة إضافية، مما يزيد من تكاليف الإنتاج. وعادةً ما تكون الإدخالات مصنوعة من المعدن، مع كون النحاس خيارًا شائعًا للمواد.

المتطلبات الشكلية والهيكلية للإدخالات

1. تصنع الحشوات المعدنية من خلال عمليات القطع أو الختم، لذا يجب أن تكون أشكالها مواتية للتصنيع.

2. يجب أن تكون لها قوة ميكانيكية كافية (المواد والأبعاد).

3. There must be adequate bonding strength between the insert and the plastic matrix to prevent the insert from pulling out or rotating during use. The surface of the insert should have annular grooves or crosshatching; sharp angles should be avoided to prevent damage caused by stress concentration. Where possible, round or symmetrical shapes should be used to ensure uniform shrinkage.

4. For easy placement and positioning within the mold, the portion of the insert extending outside (the part placed in the mold) should be cylindrical, as circular holes are the easiest for mold machining.

5. To prevent flash, inserts should have structures such as sealing bosses.

6. The design should facilitate secondary processing of the insert after molding, such as threading, end face cutting, flanging, etc.

Inserts in structual design
Inserts in structural design

When designing plastic products with inserts, it is crucial to ensure that the inserts can be precisely and reliably positioned within the mold. It’s also important to consider that the insert must form a strong connection with the molded part, which can be challenging when the encapsulating material is too thin. Additionally, the design must prevent any leakage of plastic.

Product Surface Texture

The surface of plastic products can be smooth (polished mold surface), spark-etched (copper EDM processed mold cavity), various patterned etched surfaces (patterned surfaces), and engraved surfaces. When the depth of the texture is significant or there are many textures, the demolding resistance increases, necessitating a corresponding increase in the demolding angle.

Text and Patterns

Text and patterns on plastic products come in two forms: raised and recessed surfaces. There are generally two processing methods: small text and patterns are obtained by mold etching, while slightly larger text and patterns are directly machined into the mold. The size of the text must be conducive to molding and avoid sharp angles.

1. It’s best to use raised surfaces for text and patterns on plastic products, making them recessed on the mold, which simplifies mold processing. If the structure requires that the surface must not have any raised features, you can create a recessed area where the text or pattern is located to a certain depth, and then raise the text or pattern within the recess. This meets the structural requirements while facilitating mold-making.

The text and pattern on plastic products are best used to protrude the surface
The text and pattern on plastic products are best used to protrude the surface

2. For plastic products, the height of raised text and patterns is generally between 0.15 and 0.30mm, while the depth of recessed text and patterns is between 0.15 and 0.25mm.

3. Text Size Specifications:

Text size description in structural design
Text size description in structural design
  • Dimension A is the width of the text stroke, recommended to be no less than 0.25mm.
  • Dimension B is the spacing between two characters, recommended to be no less than 0.40mm.
  • Dimensions C and D are the distances from the characters to the edge, recommended to be no less than 0.60mm.
جدول المحتويات
الوسوم
التعليقات

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *