Strukturni dizajn plastičnih proizvoda

Plastični proizvodi su svugdje, ali dizajniranje ih nije jednostavno. Kako inženjeri ravnoteže snage, troškove i proizvodnu efikasnost? Ovaj članak će otkriti složenosti iza strukturalnog dizajna plastičnih proizvoda. Naučit ćete ključne faktore, poput debljine zida, ojačavajući rebra i više, koji čine izdržljive, isplative plastične dijelove.

Karakteristike i procedure plastičnog dijela Strukturni dizajn

Plastični materijali nude jedinstvene svojstva i svestrane opcije oblikovanja, postavljajući ih osim konvencionalnih inženjerskih materijala poput čelika, bakra, aluminija i drveta. Ova karakteristična kombinacija materijalnog sastava i formibilnosti plastiku je veći stupanj fleksibilnosti dizajna u odnosu na njihove kolege.

Jedinstveni materijalni sastav i svestrani oblici

Raznolik raspon plastičnih materijala, svaki sa svojom specifičnom svojstjom omogućava dizajnerima da prilagodi svoj izbor u skladu s zahtjevima proizvoda. Ova raznolikost, zajedno sa mogućnošću plijesni plastike u zamršene oblike, omogućava stvaranje složenih geometrija i funkcionalnih funkcija koje bi bile izazovne ili nepraktične s drugim materijalima.

Opći postupak za dizajn plastičnog dijela

Da biste iskoristili prednosti plastike i osigurati optimalni strukturni dizajn, od suštinskog je značaja slijediti sistematski pristup. Opći postupak dizajna plastičnog dijela uključuje nekoliko stupnja ključa:

1. Odredite funkcionalne zahtjeve i izgled proizvoda:

• Identificirajte namjeravanu upotrebu proizvoda i potrebne funkcije

• Definirajte željenu estetsku privlačnost i vizuelne karakteristike

2. Nacrtajte preliminarni crteži dizajna:

• Kreirajte početne skice i CAD modele na osnovu funkcionalnih i estetskih zahtjeva

• Razmislite o odabranim svojstvima plastičnih materijala tokom procesa dizajna

3. Prototipiranje:

• Proizvode fizičke prototipove pomoću metoda poput 3D štampanja ili CNC obrada

• Procijenite funkcionalnost prototipa, ergonomiju i ukupni dizajn

4. Testiranje proizvoda:

• Provedite stroge testove za procjenu učinka proizvoda u različitim uvjetima

• Provjerite ima li dizajn ispunjava navedene funkcionalne zahtjeve i sigurnosne standarde

5. Dizajnerska rekalibracija i revizija:

• Analizirajte rezultate testa i identificirajte područja za poboljšanje

• Izvršiti potrebnu prilagodbe dizajna za poboljšanje performansi, pouzdanosti ili proizvođača

6. Razviti važne specifikacije:

• Kreirajte detaljne specifikacije za konačni proizvod, uključujući dimenzije, tolerancije i ocjenu materijala

• Osigurajte da se specifikacije usklađuju s proizvodnim procesom i standardima kontrole kvaliteta

7. Otvorena proizvodnja kalupa:

• Dizajn i izmišljanje kalupa za ubrizgavanje na osnovu finaliziranih specifikacija proizvoda

• Optimizirajte dizajn kalupa za efikasan protok materijala, hlađenje i izbacivanje

8. Kontrola kvaliteta:

• Uspostavite robustan sistem kontrole kvaliteta za nadgledanje i održavanje konzistentnosti proizvoda

• Redovno pregledavaju proizvedene dijelove kako bi se osiguralo da ispunjavaju navedene zahtjeve

Temeljni faktori u plastičnom proizvodnom strukturnom dizajnu

Debljina zida

Debljina zida igra ključnu ulogu u plastičnom dizajnu proizvoda. Pravilna debljina osigurava optimalne performanse, proizvođačivost i ekonomičnost.

Preporučena cijeni debljine stijena

Plastični materijal	Minimalni (mm)	Mali dijelovi (mm)	Srednji dijelovi (mm)	Veliki dijelovi (mm)
Najlon	0.45	0.76	1.5	2.4-3.2
PE	0.6	1.25	1.6	2.4-3.2
PS	0.75	1.25	1.6	3.2-5.4
PMMA	0.8	1.5	2.2	4-6,5
PVC	1.2	1.6	1.8	3.2-5.8
Pp	0.85	1.54	1.75	2.4-3.2
PC	0.95	1.8	2.3	3-4.5
Pom	0.8	1.4	1.6	3.2-5.4
ABS	0.8	1	2.3	3.2-6

Čimbenici koji utječu na izbor debljine zidova

1. Svojstva plastičnih materijala

• Stopa skupljanja

• Fluidnost tokom ubrizgavanja

2. Izdržane su vanjske sile

• Veće sile zahtijevaju debele zidove

• Razmotrite metalne dijelove ili provjere snage za posebne slučajeve

3. Sigurnosni propisi

• Zahtevi za otpornost na pritisak

• Standardi zapaljivosti

Pojačana rebra

Ojačavanje rebara Poboljšajte snagu bez povećanja ukupne debljine zida, sprječavaju deformaciju proizvoda i poboljšavaju strukturni integritet.

Smjernice za dizajn za jačanje rebra

• Debljina: 0,5-0,75 puta Ukupna debljina zida (preporučeno: <0.6 puta)

• Visina: manje od 3 puta debljine zida

• Razmak: veća od 4 puta debljine zida

Aspekti dizajna pojačanja trebaju pažnju

1. Izbjegavajte akumulaciju materijala u rebrastim raskrižjima

2. Održavajte okomitost na vanjske zidove

3. Minimizirajte jačanje rebra na strmim padinama

4. Razmislite o izgledu Utjecaj žigova sudopera

Nacrt uglova

Nacrti uglova olakšava jednostavno uklanjanje dijelova iz kalupa, osiguravajući glatku proizvodnju i kvalitetne dijelove.

Preporučeni uglovi nacrta za različite materijale

materijala	kalupska kalupska	kalupska šupljina
ABS	35'-1 °	40'-1 ° 20 '
PS	30'-1 °	35'-1 ° 30 '
PC	30'-50 '	35'-1 °
Pp	25'-50 '	30'-1 °
PE	20'-45 '	25'-45 '
PMMA	30'-1 °	35'-1 ° 30 '
Pom	30'-1 °	35'-1 ° 30 '
Pa	20'-40 '	25'-40 '
HPVC	50'-1 ° 45 '	50'-2 °
SPV	25'-50 '	30'-1 °
CP	20'-45 '	25'-45 '

Aspekti odabira nacrta kuta koji trebaju pažnju

1. Odaberite manje uglove za sjajne površine i dijelove visokog preciznosti

2. Koristite veće uglove za dijelove sa visokim cijenama skupljanja

3. Povećajte nacrt za transparentne dijelove za sprečavanje ogrebotina

4. Podesite ugao na osnovu dubine teksture za teksturene površine

R uglovi (zaobljeni uglovi)

Zaobljeni uglovi smanjuju koncentraciju stresa, olakšajte plastični protok i olakšajte Demolding.

Smjernice za dizajn za R uglove

• Unutarnji kutni radijus: 0,50 do 1,50 puta Debljina materijala

• Minimalni radijus: 0.30mm

• Održavajte ujednačena debljina zida prilikom dizajniranja zaobljenih uglova

• Izbjegavajte zaobljene uglove na površinama odvajanja kalupa

• Za sprečavanje grebanja koristite najmanje 0,30 mm radijus za ivice

Rupe

Rupe služe raznim funkcijama u plastičnim proizvodima i zahtijevaju pažljivo razmatranje dizajna.

Zahtevi za dizajn za rupe

• Udaljenost između rupa (a): ≥ d (promjer rupa) ako je d <3,00mm; ≥ 0.70d ako je d> 3,00mm

• Udaljenost od rupe do ivice (b): ≥ d

Odnos promjera i dubine rupe

• Dubina slijepe rupe (a): ≤ 5D (preporučuje se <2d)

• Dubina kroz rupu (b): ≤ 10d

Dizajnerska razmatranja za posebne vrste rupa

1. Korak rupe: koristite više koaksijalno povezane rupe različitih promjera

2. Kutne rupe: Poravnajte osovinu s smjerom otvaranja kalupa kada je to moguće

3. Bočne rupe i udubljenja: Razmotrite strukture za izvlačenjem jezgre ili poboljšanja dizajna

Šefovi

Šefovi pružaju skupštinske tačke, podržavaju druge dijelove i poboljšavaju strukturni integritet.

Osnovne smjernice za dizajn za šefove

• Visina: ≤ 2,5 puta promjera šefa

• Koristite ojačana rebra ili pričvrstite na vanjske zidove kada je to moguće

• Dizajn za glatki plastični protok i jednostavno demolding

Dizajnerski bodovi za različite materijale

• ABS: Vanjski promjer ≈ 2x unutarnji promjer; Koristite izdržljiva rebra za jačanje

• PBT: osnovni dizajn na reb konceptu; Povežite se na bočne zidove kada je to moguće

• PC: Bočni šefovi za zaključavanje sa rebrima; Koristite za montažu i podršku

• PS: Dodajte rebra za jačanje; Povežite se na bočne zidove u blizini

• PSU: vanjski promjer ≈ 2x unutarnji promjer; Visina ≤ 2x vanjski promjer

Umetci

Ubače poboljšavaju funkcionalnost, pružaju ukrasne elemente i poboljšavaju opcije montaže u plastičnim dijelovima.

Oblik i strukturni zahtjevi za umetke

1. Proizvodnja: Kompatibilan sa rezanjem ili žigovanjem procesa

2. Mehanička čvrstoća: dovoljan materijal i dimenzije

3. Snaga lijepljenja: odgovarajuće površinske karakteristike za siguran prilog

4. Pozicioniranje: cilindrični prostirljivi dijelovi za jednostavan plasman kalupa

5. Prevencija bljeskalice: uključuju brtvene strukture šefa

6. Nakon obrade: Dizajn za sekundarne operacije (navojni, rezanje, prirubnica)

Dizajnirajte razmatranje pri korištenju umetaka

• Osigurajte precizno pozicioniranje unutar kalupa

• Stvorite jake veze sa oblikovanim dijelovima

• Sprečite plastičnu curenje oko umetaka

• Razmislite o termičkim ekspanzijskim razlikama između umetka i plastičnog materijala

Tekstura i dizajn tekstura proizvoda / uzorka

Površinske teksture za plastične proizvode

Površine od plastičnih proizvoda mogu se dizajnirati s raznim teksturama za poboljšanje estetike, funkcionalnosti i korisničkog iskustva. Uobičajene površinske teksture uključuju:

1. Gladak

2. Iskričav

3. Uzorkovni jet

4. Ugraviran

Glatke površine

Glatke površine rezultat su poliranih površina kalupa. Oni nude:

• Čist, uglađen izgled

• Lakši dio izbacivanja iz kalupa

• Niži zahtjevi za ugao nacrta

Iskrene površine

Stvoreno putem bakrene EDM obrade kalupske šupljine, površine koje se zatvaraju iskre:

• Jedinstvena, suptilna tekstura

• Poboljšani stisak

• Smanjena vidljivost površinskih nesavršenosti

Ulogene površine u obliku uzorke

Ove površine imaju različite uzorke koje su uvučene u šupljinu kalupa, nudeći:

• Prilagodljivi dizajni

• Poboljšana diferencijacija proizvoda

• Poboljšana taktilna svojstva

Gravirane površine

Gravirane površine kreiraju se izravnim obrambenim uzorcima u kalup, koji omogućavaju:

• Duboko, različite teksture

• Kompleksni dizajni

• Izdržljivost površinskih karakteristika

Nacrt ugaonih razmatranja za teksturne površine

Prilikom dizajniranja teksturiranih površina razmotrite povećanje nacrta uglova za olakšavanje dijelova izbacivanja:

dubina teksture	preporučene dodatni ugao nacrta
0,025 mm	1 °
0,050 mm	2 °
0,075 mm	3 °
> 0.100 mm	4-5 °

Dizajn teksta i uzorka

Plastični proizvodi često uključuju tekst i obrasce za brendiranje, upute ili dekorativne svrhe. Ovi elementi mogu biti postavljeni ili ukinuti.

Podignute nasuprot ugrađenim površinama

Preporuka: Koristite podignute površine za tekst i uzorke kada je to moguće.

Prednosti podignutih površina:

• Pojednostavljena obrada kalupa

• Lakše održavanje kalupa

• Poboljšana čitljivost

Za dizajne koji zahtijevaju ispiranje ili ugradne funkcije:

1. Stvoriti ugradni prostor

2. Podignite tekst ili uzorak unutar udubljenja

3. Održavajte cjelokupni izgled ispiranja tijekom pojednostavljivanja dizajna kalupa

Dimenzije teksta i uzorka

imaju	preporučenu dimenziju
Visina / dubina	0,15 - 0,30 mm (podignut)
	0,15 - 0,25 mm (ugrađeno)

Specifikacije veličine teksta

Slijedite ove smjernice za optimalan dizajn teksta:

• Širina hoda (a): ≥ 0,25 mm

• Razmak između znakova (B): ≥ 0,40 mm

• Udaljenost od znakova do ivice (C, D): ≥ 0,60 mm

Dodatni tekstualni / obrazac uzorka razmatranja

1. Izbjegavajte oštre uglove u tekstu ili uzorcima

2. Osigurajte da veličina pogoduje procesu oblikovanja

3. Razmislite o utjecaju teksta / uzorka na ukupnu snagu dijela

4. Procijenite učinak teksta / uzorka na protok materijala tokom kalupa

Dodatna razmatranja strukturnog dizajna

Principi dizajna strukture pojačanja

Strukture ojačanja igraju ključnu ulogu u poboljšanju ukupnih performansi plastičnih proizvoda. Oni značajno poboljšavaju snagu, ukočenost i dimenzionalnu stabilnost.

Ključni ciljevi dizajna ojačanja:

1. Poboljšanje snage

2. Poboljšanje krutosti

3. Prevencija za izbijanje

4. Smanjenje deformacije

Pravilno pozicioniranje i veličinu pojačanja:

• Debljina stijenke: 0,4-0,6 puta Glavna debljina tijela

• Razmak:> 4 puta glavna debljina tijela

• Visina: <3 puta glavna debljina tijela

• Ojačanje stupca vijaka: najmanje 1,0 mm ispod površine stupca

• Opšte ojačanje: minimalno 1,0 mm ispod dijela površine ili odvajanja

Napredne tehnike pojačanja:

1. Neusklađene ojačane trake za sprečavanje nakupljanja materijala

2. Šuplje strukture u raskrsnici pojačanja

3. Napetosti zasnovani na dizajni za vitke pojačanja

Izbjegavanje koncentracije stresa

Koncentracija stresa može značajno utjecati na strukturni integritet i dugovječnost plastičnih proizvoda. Pravilne tehnike dizajna mogu ublažiti ove probleme.

Važnost izbjegavanja oštrih uglova:

• Snaga smanjena dijela

• Povećani rizik od pokretanja pukotina

• Potencijal za prerano kvar

Mjere za smanjenje koncentracije stresa

1. Chamfers

2. Zaobljeni uglovi

3. Nježne padine za prijelaze

4. Premašeni šupljini u oštrim uglovima

tehnike	Opis	:
Chamfers	Obučene ivice	Distribucija postepene stresa
Zaobljeni uglovi	Zakrivljeni prijelazi	Eliminira oštre napone stresa
Nježne padine	Postepena debljina se mijenja	Čak i distribucija stresa
Unutrašnji izdubljenje	Uklanjanje materijala na uglovima	Lokalizirano smanjenje stresa

Projektiranje odgovarajućih uglova nacrta

Nacrti uglova su neophodni za uspješan dio izbacivanja iz kalupa. Oni značajno utječu na kvalitetu dijela i efikasnost proizvodnje.

Principi za određivanje nacrta uglova:

1. Koristite cijeli uglovi broja (npr. 0,5 °, 1 °, 1.5 °)

2. Vanjski uglovi> Unutarnji uglovi

3. Maksimizirajte uglove bez ugrožavanja izgleda

Čimbenici koji utječu na veličinu nacrta ugla:

• Dubina dijela

• Površinski finiš

• Brzina skupljanja materijala

• Dubina teksture

Dizajnerski točke nacrta ugla za različite materijale:

materijal	preporučeni raspon nacrta kuta
ABS	0,5 ° - 1 °
PC	1 ° - 1,5 °
Pp	0,5 ° - 1 °
PS	0,5 ° - 1 °
Kućni ljubimac	1 ° - 1,5 °

Strukturni dizajn iz perspektive strukture kalupa

Efikasan dizajn kalupa ključan je za uspješnu proizvodnju plastičnog dijela. Razmotrite ove aspekte za optimizaciju i dizajna dijela i kalupa.

Izbjegavanje složenih struktura:

• Pojednostavite geometru dela

• Smanjite potkoljenice

• Minimiziraju bočne akcije

Izbjegavanje unutarnjih konstrukcija:

• Eliminirajte značajke koje zahtijevaju složene jezgre povlačenja

• Dizajn za pristupačnost split-line

S obzirom na uslove za lateralnim oslobađanjem:

• Dopustite dovoljno prostora za kretanje klizača

• Dizajnirajte odgovarajuće isključene površine

• Optimizirajte dijelove orijentacije u kalupu

Projektiranje za ne-izotropne karakteristike plastike

Mnoge plastike pokazuju ne-izotropnu svojstva, zahtijevajući posebnu razmatranje dizajna kako bi se maksimizirale performanse.

Poravnavanje smjera protoka materijala sa smjerom nosivim ležajem:

• Orijent kapije za kalupe za promociju povoljnih uzoraka protoka

• Razmotrite orijentaciju vlakana u ojačanoj plastici

Smjer sile u odnosu na fuzijske linije:

• Dizajn za sile okomito ili uglovno za zavarivanje linija

• Izbjegavajte paralelne sile za fuzijsku liniju kako biste spriječili slabost

Strukturni dizajn iz montažne perspektive

Efektivni dizajn montaže osigurava funkcionalnost proizvoda, dugovječnost i lakoću proizvodnje.

Izbjegavanje velikih veličina sa malim tolerancijama:

• Razbiti velike dijelove u manje komponente

• Koristite odgovarajuće cible tolerancije

Dizajn sučelja za vezanje:

• Prioritetno prioritetno sila za smicanje preko napetosti za kidanje

• Povećajte površinu lepljenja

• Razmotrite hemijsku kompatibilnost ljepila

Razmatranja veze za plastike za plastike:

• Koristite umetanje za vezne veze

• Dizajnirajte odgovarajuće strukture šefa

• Razmislite o termičkim ekspanzijskim razlikama

Sažetak

U plastičnom dizajnu proizvoda, ključni strukturni faktori poput debljine zida, ojačavajući rebra i nacrta uglova od suštinskog je značaja za izdržljivost i performanse. Ključno je razmotriti svojstva materijala, strukturu kalupa i potrebe montaže tokom cijelog procesa. Pravilni konstrukcijski dizajn ne samo da poboljšava funkcionalnost proizvoda, već i smanjuje nedostatke i troškove proizvodnje. Fokusirajući se na ove dizajnerske elemente, proizvođači mogu osigurati kvalitetan, isplativi plastični dijelovi koji ispunjavaju i funkcionalne i estetske potrebe.