FirstMold Half Logo

Полное руководство по конструктивному проектированию изделий из пластмасс

Поделитесь этой статьей:
пластиковый продукт структурный дизайн особенность изображения

Наиболее фундаментальной частью пластиковых изделий является структурный дизайн пластикового изделия. Многие люди говорят, что структурное проектирование пластиковых изделий является сложным, но что именно делает его сложным?

Ранее мы уже знакомились с процессом разработки изделий из пластмассы. Из этого громоздкого процесса нетрудно понять, что отличный дизайн пластиковых изделий должен не только адаптироваться к меняющимся требованиям и контролировать затраты, но и обеспечивать высокую эффективность производства. Кроме того, из-за сложности, надежности и точности конструкции объем работы по проектированию конструкции изделия очень велик. Это требует от дизайнеров превосходных технических и инженерных способностей, острого понимания рынка, внимания к появляющимся технологиям и постоянно меняющимся требованиям.

Если не принимать во внимание меняющиеся требования и чуткое понимание рынка, то конструктивное исполнение самого изделия также требует учета многих аспектов. Следующее руководство четко указывает на эти аспекты:

01. Толщина стенки

Для крупных компонентов толщина стенок в конструкциях обычно составляет 2,4-3,2 мм, а для небольших - около 1,0 мм, при этом конкретные размеры зависят от требований к конструкции изделия. Толщина стенки должна быть как можно более равномерной. В особых случаях отдельные участки могут быть немного толще или тоньше, но при этом необходимо обеспечить постепенный переход (рекомендуется, чтобы размер перехода превышал толщину стенки изделия более чем в 5 раз), чтобы предотвратить появление следов напряжения на поверхности отлитого под давлением изделия.

Факторы, влияющие на выбор толщины стенки

a) Используемый пластиковый материал. Различные материалы имеют разные показатели усадки и текучесть во время литьё под давлениемчто влияет на рекомендуемую толщину стенки. (Для толщины оболочки эмпирические данные могут быть приблизительно равны наибольшему размеру машины / 100 мм).

б) Выдерживаемые внешние нагрузки. Чем больше сила, тем толще должна быть стенка. В особых случаях следует использовать металлические детали или проводить проверку на прочность.

Рекомендуемые значения толщины стенок для изделий включают:

Пластиковые материалыМинимальная толщина стенкиРекомендуемая толщина стенок для мелких деталейРекомендуемая толщина стенки для деталей среднего размераРекомендуемая толщина стенок для крупных деталей
Нейлон0.450.761.52.4~3.2
PE0.61.251.62.4~3.2
PS0.751.251.63.2~5.4
ПММА0.81.52.24~6.5
ПВХ1.21.61.83.2~5.8
PP0.851.541.752.4~3.2
ПК0.951.82.33~4.5
POM0.81.41.63.2~5.4
ABS0.812.33.2~6

c) Правила безопасности. Например, требования к сопротивлению давлению (чем толще стенки, тем выше сопротивление давлению), требования к воспламеняемости и т. д.

02. Усиливающие ребра

Большинство конструкций пластиковых изделий имеют усиливающие ребра, поскольку ребра позволяют увеличить прочность без увеличения общей толщины стенок, что особенно полезно для крупных компонентов и напряженных деталей, а также может предотвратить деформацию изделия. Толщина армирующих ребер обычно в 0,5-0,75 раза превышает общую толщину стенки (рекомендуется не более 0,6 раза); если она превышает 0,75 раза, изделие подвержено усадке.

Два различных типа усадки
Два различных типа усадки

Для пластиковых деталей с высокими требованиями к внешнему виду (глянцевая поверхность) толщина нижней части усиливающих ребер на задней стороне рекомендуется B≤0,5T. Если есть уверенность в проектировании пресс-формы и последующей корректировке процесса, можно спроектировать B>0,56T, но рекомендуется не превышать 0,7T, так как впоследствии будет сложно корректировать. Важно отметить, что толщина армирующих ребер для различных пластиковых материалов не обязательно соответствует B≤0,5T.

Ориентировочная толщина армирующих ребер (по отношению к толщине стенки основания)
МатериалыМинимальная отметка раковиныНебольшой след от раковины
ПК50%66%
ABS40%60%
ПК+АБС50%66%
PA30%40%
Усиленный ПА33%50%
PP30%40%
Усиленный полипропилен33%50%

Аспекты проектирования армирования, требующие внимания

1. При пересечении и соединении нескольких ребер жесткости следует позаботиться о предотвращении локального скопления материала и избежании усадки на тыльной стороне, при этом рекомендуется следующий метод проектирования.

Сравнение типов проектирования переходов через арматуру при проектировании конструкций
Сравнение типов проектирования переходов через арматуру при проектировании конструкций

2. При соединении усиливающих ребер с наружной стеной старайтесь, чтобы ребра были перпендикулярны наружной стене.

Усиливающие ребра остаются перпендикулярными к наружной стенке

3. Если позволяет место, избегайте проектирования усиливающих ребер или бобышек на крутых склонах и примите меры для предотвращения усадки, если она неизбежна.

Обработка против раковины
Обработка против раковины

4. Если толщина армирующих ребер не пропорциональна толщине основной стенки, а параметры и расположение изменить невозможно, рассмотрите возможность изменения внешнего вида, чтобы уменьшить видимость следов усадки (этот метод трудно контролировать, поэтому его следует использовать с осторожностью).

Уменьшение видимости следов от раковины
Уменьшение видимости следов от раковины

03. Угол черновика

Пластиковые изделия требуют угол осадки в конструкциях, за исключением изделий с небольшой высотой (например, плоская плита) или особыми требованиями (но если боковые стенки большие и без угла осадки, необходимо положение в ряд). Угол наклона обычно составляет 0,5-5 градусов, обычно около 2 градусов, но это зависит от размера, высоты и формы изделия, а принцип заключается в обеспечении плавного раскладывания без ущерба для функциональности.

Угол вытяжки полости формы обычно должен быть на 0,5 градуса больше, чем угол вытяжки сердцевины формы, чтобы продукт оставался в сердцевине формы при открывании. Как правило, такие участки, как запорные устройства, вставкиДля поцелуев нужен угол наклона.

В таблице ниже приведены рекомендации по углам тяги для различных материалов:

МатериалыУгол наклона
Сердечник пресс-формыПолость пресс-формы
ABS35'~1°40'~1°20′
PS30'~1°35'~1°30′
ПК30’~50′35'~1°
PP25’~50′30'~1°
PE20’~45′25’~45′
ПММА30'~1°35'~1°30′
POM30'~1°35'~1°30′
PA20’~40′25’~40′
HPVC50'~1°45′50'~2°
SPV25’~50′30'~1°
CP20’~45′25’~45′
РебрышкиОбычно 0,5°, минимально 0,25°

Аспекты выбора угла драфта, требующие внимания

1. Выберите меньший угол вытяжки, например 0,5°, для пластиковых деталей с глянцевой поверхностью и высокими требованиями к точности при низкой степени усадки.

2. Для более высоких и крупных конструкций следует выбирать меньший угол тяги, основываясь на специальных расчетах.

3. Выбирайте больший угол для пластиковых деталей с высокой степенью усадки.

4. Для пластиковых деталей с более толстыми стенками, из-за которых пресс-форма закрывается более плотно, следует выбирать большее стандартное значение угла вытяжки.

5. Угол вытяжки для полностью прозрачных деталей должен быть увеличен, чтобы предотвратить появление царапин. Как правило, для материалов PS угол вытяжки должен быть не менее 2,5°~3°, а для материалов ABS и PC - не менее 1,5°~2°.

6. Для пластиковых деталей с текстурой или пескоструйной обработкой угол вытяжки должен составлять от 2° до 5° в зависимости от глубины текстуры. Чем глубже текстура, тем больше должен быть угол вытяжки.

04. R Corner

За исключением тех областей, где особые требования предусматривают острые края, пластмассовые изделия обычно имеют скругленные углы в конструкции, чтобы уменьшить концентрацию напряжений, облегчить течение пластика и упростить формовку.

1. Если нет специальных требований к конструкции изделия, радиус перехода (R) определяется толщиной прилегающего материала (t), при этом радиус внутреннего угла обычно составляет от 0,50 до 1,50 толщины материала, но минимальный радиус не должен быть меньше 0,30 мм.

Хорошие и плохие угловые конструкции
Хорошие и плохие угловые конструкции

2. При оформлении закругленных углов на внутренней и внешней поверхностях изделия соблюдайте равномерную толщину стенок.

При проектировании углов r следует соблюдать равномерную толщину стенок
При проектировании углов r следует соблюдать равномерную толщину стенок

3. При разработке конструкции пластмассового изделия избегайте закругленных углов на поверхности разъема пресс-формы, если это не требуется специально. Скругленные углы на поверхности разъема увеличивают сложность изготовления формы и оставляют линию сварного шва на поверхности изделия, ухудшая его внешний вид.

Линия пробора не должна иметь закругленных углов
Линия пробора не должна иметь закругленных углов

4. Острые края не допускаются на поверхностях, к которым можно прикасаться, как снаружи, так и внутри изделия. При необходимости снижайте фаску на кромках до минимального радиуса 0,30 мм, чтобы не порезать пальцы, что особенно важно при разработке портативных электронных изделий.

Скругленные углы для предотвращения царапин
Скругленные углы для предотвращения царапин

Отверстия

Отверстия часто встречаются при проектировании конструкции изделия и обычно делятся на два типа: круглые и некруглые отверстия. При проектировании расположения отверстий необходимо стремиться к минимизации сложности обработки пресс-формы без ущерба для прочности пластиковой детали.

Общие требования к конструкции отверстий

Габаритные характеристики (без учета внутренних отверстий винтовых стоек):

Размерные характеристики отверстий
Размерные характеристики отверстий

Размер A - это расстояние между отверстиями. Если диаметр отверстия меньше 3,00 мм, рекомендуется, чтобы значение A было не меньше D; если диаметр превышает 3,00 мм, то A может быть в 0,70 раза больше диаметра отверстия.

Размер B - это расстояние от отверстия до края, и рекомендуется, чтобы значение B было не меньше D.

Взаимосвязь между диаметром и глубиной отверстия

Габаритные характеристики (без учета внутренних отверстий винтовых стоек):

Взаимосвязь между диаметром и глубиной отверстия
Взаимосвязь между диаметром и глубиной отверстия

Размер A - это глубина глухого отверстия, которая не должна превышать 5D. Как правило, размер A не превышает 2D, а отношение длины к диаметру не превышает 4 мм.

Если D ≤ 1,5 мм, то A ≤ D. Толщина нижней стенки глухого отверстия должна составлять ≥ 1/6D.

Размер B - это глубина сквозного отверстия, которая не должна превышать 10D.

Ступенчатые отверстия

Ступенчатые отверстия состоят из нескольких коаксиально соединенных отверстий разного диаметра, при этом глубина отверстия больше, чем у отверстия одного диаметра, как показано на рисунках.

Ступенчатое отверстие
Ступенчатое отверстие

Угловые отверстия

Совмещение оси отверстия с направлением отверстия пресс-формы позволяет избежать необходимости вытягивания сердечника. Для методов формования отверстий под углом и отверстий сложной формы можно использовать разъемный сердечник, чтобы избежать боковых конструкций для вытягивания сердечника.

Боковые отверстия и выемки

Когда на пластиковых изделиях появляются боковые отверстия и углубления, для облегчения распалубки необходимо установить ползуны или боковые конструкции для вытягивания сердцевины, что усложняет конструкцию пресс-формы и увеличивает затраты. Структура изделия может быть улучшена соответствующим образом. Как показано на рисунке ниже, при переходе от конструкции с боковыми отверстиями (а) к конструкции с боковыми углублениями (б).

Улучшенная структура боковых отверстий
Улучшенная структура боковых отверстий

Дизайн отверстий под головку винта

Как показано на рисунке ниже, предпочтительная форма отверстий под головку винта показана на рисунке (a). Если конструкция требует формы, показанной на рисунке (b), коническая поверхность должна быть ниже торца не менее чем на 0,50 мм, чтобы предотвратить растрескивание поверхности отверстия.

Конструкция отверстия под головку винта
Конструкция отверстия под головку винта

Краевая структура отверстий

Создание полной фаски или радиуса на краю отверстия нецелесообразно; край отверстия должен иметь как минимум 0,4-миллиметровую прямую часть.

Краевая структура отверстий
Краевая структура отверстий

Боссы

Бобышки обычно используются для сборки двух пластиковых изделий с помощью соединения вал-отверстие или для сборки самонарезающих винтов. Если бобышка не очень высокая и выталкивается с помощью выталкивающей втулки в пресс-форме, ей может не потребоваться угол осадки. Однако при большой высоте бобышки обычно добавляют поперечные ребра (усиления) на ее внешней стороне. Эти поперечные ребра обычно имеют угол осадки 1-2 градуса, и сама бобышка также может потребовать угла осадки в зависимости от ситуации.

Когда бобышка сопрягается со стойкой (или другой бобышкой), зазор для установки обычно устанавливается в одностороннем порядке 0,05-0,10, чтобы учесть ошибки позиционирования, которые могут возникнуть при обработке каждой бобышки. Если бобышка используется для монтажа саморезов, ее внутреннее отверстие должно быть на 0,1-0,2 мм меньше диаметра самореза с одной стороны, чтобы обеспечить надежное крепление самореза. Например, при сборке с самонарезающим винтом M3.0 внутреннее отверстие бобышки обычно делается размером Ф2,60-2,80 мм.

Вставки

В процессе литья пластмассы металлические или другие материальные детали, такие как болты и клеммы, вставляемые во время или после литья, в совокупности называются вставками в пластмассовые детали. Вставки могут повышать функциональность изделия или служить декоративным целям.

Вставки в пластиковых деталях часто используются в качестве крепежа или опорных элементов. Кроме того, вставки являются распространенным методом сборки, когда конструкция изделия требует простоты ремонта, замены или многократного использования. Однако независимо от того, используются ли они в функциональных или декоративных целях, применение вставок должно быть сведено к минимуму. Причина в том, что вставки требуют дополнительных этапов обработки, что увеличивает производственные затраты. Вставки, как правило, изготавливаются из металла, чаще всего из меди.

Требования к форме и конструкции вставок

1. Металлические вставки изготавливаются с помощью процессов резки или штамповки, поэтому их форма должна быть удобной для производства.

2. Они должны обладать достаточной механической прочностью (материал, размеры).

3. Между вставкой и пластиковой матрицей должна быть достаточная прочность сцепления, чтобы предотвратить вытягивание или вращение вставки во время использования. Поверхность вставки должна иметь кольцевые канавки или поперечные штриховки; следует избегать острых углов, чтобы избежать повреждений, вызванных концентрацией напряжений. По возможности следует использовать круглые или симметричные формы для обеспечения равномерной усадки.

4. Для удобства размещения и позиционирования в пресс-форме часть вставки, выходящая наружу (часть, помещаемая в пресс-форму), должна быть цилиндрической, так как круглые отверстия легче всего поддаются обработке в пресс-форме.

5. Для предотвращения вспышек вставки должны иметь такие конструкции, как уплотнительные бобышки.

6. Конструкция должна облегчать вторичную обработку вставки после формовки, например, нарезание резьбы, отрезку торцов, отбортовку и т.д.

Вставки в структурные конструкции
Вставки в конструкциях

При проектировании пластиковых изделий со вставками очень важно обеспечить точное и надежное позиционирование вставок в пресс-форме. Также важно учитывать, что вставка должна образовывать прочное соединение с формованной деталью, что может быть непросто, если материал для вставки слишком тонкий. Кроме того, конструкция должна предотвращать утечку пластика.

Текстура поверхности изделия

Поверхность пластиковых изделий может быть гладкой (полированная поверхность пресс-формы), искровым травлением (полость пресс-формы, обработанная электроэрозионным способом), различными узорчатыми травлеными поверхностями (узорчатые поверхности) и гравированными поверхностями. Если глубина текстуры значительна или текстур много, сопротивление распалубке увеличивается, что требует соответствующего увеличения угла распалубки.

Текст и узоры

Текст и узоры на пластиковых изделиях могут быть двух видов: рельефные и углубленные поверхности. Как правило, существует два метода обработки: мелкий текст и узоры получаются путем травления пресс-формы, а чуть более крупный текст и узоры обрабатываются непосредственно в пресс-форме. Размер текста должен быть удобным для формовки и не допускать острых углов.

1. Лучше всего использовать рельефные поверхности для текста и узоров на пластиковых изделиях, делая их углубленными на пресс-форме, что упрощает обработку пресс-формы. Если конструкция требует, чтобы поверхность не имела рельефных элементов, можно создать углубление для текста или рисунка на определенную глубину, а затем поднять текст или рисунок внутри углубления. Это отвечает требованиям конструкции и одновременно облегчает изготовление пресс-формы.

Текст и узор на пластиковых изделиях лучше всего использовать для выпячивания поверхности
Текст и узор на пластиковых изделиях лучше всего использовать для выпячивания поверхности

2. Для пластиковых изделий высота рельефного текста и узоров обычно составляет от 0,15 до 0,30 мм, а глубина углубленного текста и узоров - от 0,15 до 0,25 мм.

3. Размер текста Технические характеристики:

Описание размера текста в структурном проектировании
Описание размера текста в структурном проектировании
  • Размер A - ширина штриха текста, рекомендуется не менее 0,25 мм.
  • Размер B - это расстояние между двумя символами, которое рекомендуется делать не менее 0,40 мм.
  • Размеры C и D - это расстояния от символов до края, которые рекомендуется делать не менее 0,60 мм.
Оглавление
Теги
Вам также может понравиться
Комментарии

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *