Els productes de plàstic són a tot arreu, però el disseny no és senzill. Com equilibren els enginyers la força, el cost i l’eficiència de la producció? Aquest article descobrirà les complexitats del disseny estructural dels productes plàstics. Aprendràs factors clau, com el gruix de la paret, les costelles de reforç i molt més, que fan que les peces de plàstic duradores i rendibles.
Característiques i procediments del disseny estructural de les peces de plàstic
Els materials plàstics ofereixen propietats úniques i opcions de conformació versàtils, apartant -les de materials d’enginyeria convencionals com l’acer, el coure, l’alumini i la fusta. Aquesta combinació distintiva de composició de materials i atorga plàstics un grau més elevat de flexibilitat de disseny en comparació amb els seus homòlegs.
Composició de material únic i formes versàtils
La diversa gamma de materials plàstics, cadascun amb les seves propietats específiques, permet als dissenyadors adaptar la seva elecció segons els requisits del producte. Aquesta varietat, juntament amb la capacitat de modelar plàstics en formes complexes, permet la creació de geometries complexes i característiques funcionals que serien difícils o poc pràctiques amb altres materials.
Procediment general per al disseny de peces de plàstic
Per aprofitar els avantatges dels plàstics i assegurar un disseny estructural òptim, és fonamental seguir un enfocament sistemàtic. El procediment general per al disseny de peces de plàstic implica diverses etapes clau:
Determineu els requisits funcionals i l’aspecte del producte:
Dibuixeu dibuixos de disseny preliminar:
Prototipat:
Produir prototips físics mitjançant mètodes com la impressió 3D o Mecanitzat CNC
Avaluar la funcionalitat, l'ergonomia i el disseny general del prototip
Prova de producte:
Recalibració i revisió de disseny:
Analitzar els resultats de les proves i identificar àrees de millora
Feu ajustaments de disseny necessaris per millorar el rendiment, la fiabilitat o la fabricació
Desenvolupar especificacions importants:
Creeu especificacions detallades per al producte final, incloses les dimensions, les toleràncies i el grau de material
Assegureu -vos que les especificacions s’ajusten al procés de fabricació i als estàndards de control de qualitat
Producció de motlles obert:
Dissenyar i fabricar el motlle d'injecció basat en les especificacions del producte finalitzades
Optimitzeu el disseny del motlle per a un flux, refrigeració i expulsió de materials eficients
Control de qualitat:
Establiu un sistema de control de qualitat robust per controlar i mantenir la consistència del producte
Inspeccioneu regularment les parts fabricades per assegurar -se que compleixen els requisits especificats
Factors fonamentals en el disseny estructural del producte plàstic
Gruix de la paret
El gruix de la paret té un paper crucial en el disseny de productes de plàstic. El gruix adequat garanteix un rendiment òptim, fabricació i rendibilitat.
Valors de gruix de paret recomanats
| Material plàstic | mínim (mm) | parts petites (mm) | parts mitjanes (mm) | parts grans (mm) |
| Niló | 0.45 | 0.76 | 1.5 | 2.4-3.2 |
| Pe | 0.6 | 1.25 | 1.6 | 2.4-3.2 |
| Ap | 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 |
| ) | 0.8 | 1 | 2.3 | 3.2-6 |
Factors que afecten la selecció del gruix de la paret
Propietats de material plàstic
Les forces externes van aguantar
Reglament de seguretat
Reforçant costelles
Les costelles reforçades milloren la força sense augmentar el gruix global de la paret, evitar la deformació del producte i millorar la integritat estructural.
Directrius de disseny per reforçar costelles
Gruix: 0,5-0,75 vegades gruix de la paret (recomanat: <0,6 vegades)
Alçada: menys de 3 vegades el gruix de la paret
Espai: superior a 4 vegades el gruix de la paret
Aspectes del disseny de reforç que necessiten atenció
Eviteu l’acumulació de material a les interseccions de costelles
Mantenir la perpendicularitat a les parets exteriors
Minimitzar les costelles de reforç en pendents escarpades
Penseu en l’impacte de l’aparició de les marques del lavabo
Esborrany Angles
Els angles d’esborrany faciliten l’eliminació de parts fàcils dels motlles, garantint una producció suau i peces de gran qualitat.
Angles d'esborrany recomanats per a diferents materials
| materials | de motlle de motlle | de motlle cavitat |
| ) | 35'-1 ° | 40'-1 ° 20 ' |
| Ap | 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 ' |
| Pair | 20'-40 ' | 25'-40 ' |
| Hpvc | 50'-1 ° 45 ' | 50'-2 ° |
| Spv | 25'-50 ' | 30'-1 ° |
| CP | 20'-45 ' | 25'-45 ' |
Aspectes de la selecció de l'angle del projecte que necessiten atenció
Trieu angles més petits per a superfícies brillants i peces d’alta precisió
Utilitzeu angles més grans per a parts amb altes taxes de contracció
Augmenta el projecte de parts transparents per evitar rascades
Ajusteu l'angle basat en la profunditat de la textura de les superfícies amb textura
R cantons (cantonades arrodonides)
Les cantonades arrodonides redueixen la concentració d’estrès, faciliten el flux de plàstic i faciliten la desmuntatge.
Directrius de disseny per a les cantonades R
Radi de cantonada interna: 0,50 a 1,50 vegades gruix del material
Radi mínim: 0,30 mm
Mantingueu el gruix de la paret uniforme en dissenyar les cantonades arrodonides
Eviteu les cantonades arrodonides a les superfícies de separació de motlles
Utilitzeu un radi mínim de 0,30 mm per a les vores per evitar el rascat
Forats
Els forats serveixen diverses funcions en productes de plàstic i requereixen una consideració de disseny acurada.
Requisits de disseny dels forats
Distància entre forats (a): ≥ D (diàmetre del forat) si d <3,00mm; ≥ 0,70D si d> 3,00 mm
Distància de forat a vora (b): ≥ d
Relació entre el diàmetre i la profunditat del forat
Consideracions de disseny per a tipus especials de forats
Forats de pas: utilitzeu múltiples forats connectats coaxialment de diferents diàmetres
Forats angles: alineeu l’eix amb la direcció d’obertura del motlle quan sigui possible
Forats i sagnates laterals: considereu les estructures de tensió del nucli o les millores del disseny
Caps
Els caps proporcionen punts de muntatge, donen suport a altres parts i milloren la integritat estructural.
Directrius bàsiques de disseny per als caps
Alçada: ≤ 2,5 vegades diàmetre del cap
Utilitzeu costelles de reforç o enganxeu -les a les parets exteriors quan sigui possible
Disseny per a un flux de plàstic suau i un fàcil demonatge
Punts de disseny per a diferents materials
ABS: diàmetre exterior ≈ 2x de diàmetre interior; Utilitzeu costelles bisellades per reforçar
PBT: Disseny base sobre el concepte de costella; Connecteu -vos a les parets laterals quan sigui possible
PC: caps de costat entrellaçats amb costelles; Utilitzeu el muntatge i el suport
PS: Afegiu costelles per enfortir; Connecteu -vos a les parets laterals quan estiguin a prop
PSU: diàmetre exterior ≈ 2x de diàmetre interior; alçada ≤ 2x diàmetre exterior
Insercions
Les insercions milloren la funcionalitat, proporcionen elements decoratius i milloren les opcions de muntatge en parts de plàstic.
Forma i requisits estructurals per a insercions
Fabricabilitat: compatible amb processos de tall o estampació
Força mecànica: material i dimensions suficients
Força d’enllaç: Característiques de superfície adequades per a l’aferrament segur
Posicionament: porcions d'ampliació cilíndrica per a una fàcil col·locació de motlles
Prevenció de flaix: incloure les estructures de cap de segellat
Post-processament: Disseny per a operacions secundàries (roscat, tall, brossa)
Consideracions de disseny quan s’utilitza insercions
Assegureu un posicionament precís dins dels motlles
Creeu connexions fortes amb peces modelada
Eviteu les fuites de plàstic al voltant de les insercions
Considereu les diferències d’expansió tèrmica entre inserció i material plàstic
Textura de superfície del producte i disseny de text/patró
Textures superficials per a productes plàstics
Les superfícies de productes de plàstic es poden dissenyar amb diverses textures per millorar l’estètica, la funcionalitat i l’experiència dels usuaris. Les textures de superfície comunes inclouen:
Llis
Spark-gravat
Patronat gravat
Gravat
Superfícies llises
Les superfícies llises resulten de superfícies de motlle polit. Ofereixen:
Superfícies gravades per espurna
Creat a través del processament de coure EDM de la cavitat del motlle, les superfícies gravades per espurna proporcionen:
Superfícies gravades amb motius
Aquestes superfícies presenten diversos patrons gravats a la cavitat del motlle, oferint:
Dissenys personalitzables
Diferenciació millorada del producte
Propietats tàctils millorades
Superfícies gravades
Les superfícies gravades es creen mitjançant patrons de mecanitzat directament al motlle, permetent:
Esborrany de consideracions d'angle per a superfícies amb textura
Quan es dissenyi superfícies amb textura, considereu augmentar els angles d’esborrany per facilitar l’expulsió de peces:
| la profunditat de textura | recomana l’angle addicional d’esborrany |
| 0,025 mm | 1 ° |
| 0,050 mm | 2 ° |
| 0,075 mm | 3 ° |
| > 0,100 mm | 4-5 ° |
Disseny de text i patrons
Els productes plàstics sovint incorporen text i patrons per a la marca, les instruccions o els propòsits decoratius. Aquests elements es poden plantejar o empotar.
Superfícies elevades vs.
Recomanació: utilitzeu superfícies elevades per a text i patrons quan sigui possible.
Beneficis de superfícies elevades:
Processament de motlles simplificat
Manteniment de motlles més fàcil
Millora de la llegibilitat
Per a dissenys que necessiten funcions de moda o empotrades:
Creeu una zona empotrada
Elevar el text o el patró dins del recés
Mantingueu l’aspecte global de flush alhora que simplifica el disseny de motlles
Les dimensions del text i del patró
| presenten | una dimensió recomanada |
| Alçada/profunditat | 0,15 - 0,30 mm (elevat) |
| 0,15 - 0,25 mm (empotrat) |
Especificacions de la mida del text
Seguiu aquestes directrius per a un disseny de text òptim:
Amplada de traç (a): ≥ 0,25 mm
Espai entre caràcters (b): ≥ 0,40 mm
Distància de caràcters a vora (c, d): ≥ 0,60 mm
Consideracions addicionals de disseny de text/patró
Eviteu els angles afilats en text o patrons
Assegureu -vos que la mida sigui propici per al procés de modelat
Considereu l'impacte del text/patró en la força de la part general
Avaluar l'efecte del text/patró sobre el flux de material durant el modelat
Consideracions de disseny estructural addicionals
Principis de disseny de l'estructura de reforç
Les estructures de reforç tenen un paper crucial en la millora del rendiment global dels productes plàstics. Milloren significativament la força, la rigidesa i l’estabilitat dimensional.
Objectius clau del disseny de reforç:
Millora de la força
Millora de la rigidesa
Prevenció de Warping
Reducció de deformació
Posicionament i dimensionament adequats dels reforços:
Gruix de la paret: 0,4-0,6 vegades gruix del cos principal
Espai:> 4 vegades gruix del cos principal
Alçada: <3 vegades gruix del cos principal
Reforç de la columna de cargol: almenys 1,0 mm per sota de la superfície de la columna
Reforç general: mínim 1,0 mm per sota de la superfície de la part o de la línia de separació
Tècniques avançades de reforç:
Barres de reforç no alineades per evitar la acumulació de materials
Estructures buides a les interseccions de reforç
Dissenys basats en tensió per a reforços esvelts
Evitar la concentració d’estrès
La concentració d’estrès pot afectar significativament la integritat estructural i la longevitat dels productes plàstics. Les tècniques de disseny adequades poden mitigar aquests problemes.
Importància d’evitar les cantonades afilades:
Reducció de la força de part
Augment del risc d’iniciació a les fissures
Potencial de fracàs prematur
Mesures per reduir la concentració d’estrès:
Cambres
Cantonades arrodonides
Pistes suaus per a transicions
Entrada cap a dins a les cantonades afilades
| de la tècnica | Descripció | Benefici |
| Cambres | Vores bisellades | Distribució gradual de l'estrès |
| Cantonades arrodonides | Transicions corbes | Elimina els punts d’estrès afilats |
| Plistes suaus | Canvis de gruix gradual | Fins i tot la distribució d’estrès |
| Hollowing cap a dins | Eliminació de materials a les cantonades | Reducció d’estrès localitzada |
Dissenyant angles d’esborrany adequats
Els angles d’esborranys són essencials per a l’expulsió de parts amb èxit dels motlles. Afecten significativament la qualitat de les parts i l’eficiència de la producció.
Principis per determinar els angles d’esborrany:
Utilitzeu angles de nombre sencer (per exemple, 0,5 °, 1 °, 1,5 °)
Angles exteriors> Angles interiors
Maximitzar els angles sense comprometre l’aspecte
Factors que influeixen en la mida de l'angle de l'esborrany:
Punts de disseny de l'angle d'esborrany per a diferents materials:
| Material | Range d'angle recomanat |
| ) | 0,5 ° - 1 ° |
| PC | 1 ° - 1,5 ° |
| Pp | 0,5 ° - 1 ° |
| Ap | 0,5 ° - 1 ° |
| Animal domèstic | 1 ° - 1,5 ° |
Disseny estructural des de la perspectiva de l'estructura del motlle
El disseny de motlles eficient és crucial per a la producció de parts de plàstic amb èxit. Considereu aquests aspectes per optimitzar tant el disseny de la part com del motlle.
Evitar estructures complexes:
Evitar les estructures de tall internes:
Tenint en compte els requisits de llançament lateral:
Deixeu un espai suficient per al moviment lliscant
Dissenyar superfícies de tancament adequades
Optimitzar l’orientació de peces al motlle
Disseny per a característiques no isotròpiques dels plàstics
Molts plàstics presenten propietats no isotròpiques, que requereixen consideracions especials de disseny per maximitzar el rendiment.
Alineació de la direcció del flux de material amb la direcció de la càrrega:
Direcció de força respecte a les línies de fusió:
Disseny estructural des de la perspectiva de muntatge
El disseny eficaç de muntatge garanteix la funcionalitat del producte, la longevitat i la facilitat de fabricació.
Evitar grans mides amb petites toleràncies:
Disseny de la interfície d’enllaç:
Prioritzar la força de cisalla sobre la tensió de la esquinça
Augmentar la superfície d’enllaç
Considereu la compatibilitat química dels adhesius
Consideracions de connexió de cargol per a peces de plàstic:
Utilitzeu insercions per a connexions d'alta estrès
Dissenyar estructures de cap adequades
Penseu en les diferències d’expansió tèrmica
Sumari
En el disseny de productes de plàstic, els factors estructurals clau com el gruix de la paret, les costelles de reforç i els angles d’esborrany són essencials per a la durabilitat i el rendiment. És crucial considerar les propietats del material, l’estructura del motlle i les necessitats de muntatge durant tot el procés. El disseny estructural adequat no només millora la funcionalitat del producte, sinó que també redueix els defectes i els costos de fabricació. En centrar-se en aquests elements de disseny, els fabricants poden assegurar peces de plàstic de gran qualitat i rendibilitat que compleixin els requisits funcionals i estètics.
