Plasttoodete konstruktsiooniehitus

Plastist tooteid on kõikjal, kuid nende kujundamine pole lihtne. Kuidas tasakaalustavad insenerid tugevust, kulusid ja tootmise tõhusust? See artikkel paljastab plasttoodete konstruktsiooni kujunduse keerukused. Saate õppida peamisi tegureid, näiteks seina paksus, tugevdavad ribid ja palju muud, mis muudavad vastupidavad, kulutõhusad plastosad.

Plastilise osa konstruktsiooni kujundamise omadused ja protseduurid

Plastist materjalid pakuvad ainulaadseid omadusi ja mitmekülgseid vorminguvõimalusi, eristades neid tavapärastest insenerimaterjalidest nagu teras, vask, alumiinium ja puit. See materiaalse koostise ja vormitavuse eristatav kombinatsioon annab plastist kõrgemat disaini paindlikkust võrreldes nende kolleegidega.

Ainulaadne materiaalne kompositsioon ja mitmekülgsed kujundid

Mitmekesine plastmaterjalide valik, millel kõigil on konkreetseid omadusi, võimaldab disaineritel oma valikut vastavalt toote nõuetele kohandada. See sort koos võimega vormida plast keerukaks kujuks, võimaldab luua keerulisi geomeetriaid ja funktsionaalseid omadusi, mis oleksid teiste materjalidega keerulised või ebapraktilised.

Plastilise osa kujundamise üldine protseduur

Plastide eeliste ärakasutamiseks ja optimaalse konstruktsiooni kujundamise tagamiseks on oluline järgida süstemaatilist lähenemist. Plastist osa kujundamise üldine protseduur hõlmab mitmeid võtmeetappe:

1. Määrake toote funktsionaalsed nõuded ja välimus:

• Tuvastage toote kavandatud kasutamine ja vajalikud funktsioonid

• Määratlege soovitud esteetiline veetlus ja visuaalsed omadused

2. Joonistage esialgsed kujundusjoonised:

• Looge esialgsed visandid ja CAD -mudelid, mis põhinevad funktsionaalsetel ja esteetilistel nõuetel

• Mõelge disainiprotsessi ajal valitud plastikust materjali omadustele

3. Prototüüpimine:

• Toota füüsilisi prototüüpe, kasutades selliseid meetodeid nagu 3D -printimine või CNC töötlemine

• Hinnake prototüübi funktsionaalsust, ergonoomikat ja üldist kujundust

4. Tootetestimine:

• Viige läbi ranged testid, et hinnata toote jõudlust erinevatel tingimustel

• Veenduge, kas disain vastab määratud funktsionaalsetele nõuetele ja ohutusstandarditele

5. Kujunduse uuesti kalibreerimine ja revideerimine:

• Analüüsige testi tulemusi ja tuvastage paranemisvaldkonnad

• Tehke vajalikud disainilahendused jõudluse, töökindluse või tootmisvõime suurendamiseks

6. Töötage välja olulised spetsifikatsioonid:

• Looge lõpptoote üksikasjalikud spetsifikatsioonid, sealhulgas mõõtmed, tolerantsid ja materiaalne klass

• Veenduge, et spetsifikatsioonid vastavad tootmisprotsessi ja kvaliteedikontrolli standarditele

7. Avatud hallituse tootmine:

• Kujundage ja valmistage sissepritsevormi lõplike toote spetsifikatsioonide põhjal

• Optimeerige hallituse disain tõhusaks materjali vooluks, jahutamiseks ja väljutamiseks

8. Kvaliteedikontroll:

• Luua tugev kvaliteedikontrollisüsteem, et jälgida ja säilitada toote järjepidevust

• Kontrollige regulaarselt toodetud osi, et need vastaksid määratud nõuetele

Põhilised tegurid plasttoote konstruktsiooni kujundamisel

Seinapaksus

Seina paksus mängib plasttoote kujundamisel üliolulist rolli. Nõuetekohane paksus tagab optimaalse jõudluse, tootvuse ja kulutõhususe.

Soovitatavad seina paksuse väärtused

Plastist materjali	minimaal (mm)	väikesed osad (mm)	keskmised osad (mm)	suured osad (mm)
Nailon	0.45	0.76	1.5	2.4-3.2
Pesa	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
Lk	0.85	1.54	1.75	2.4-3.2
Arvutis	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

Seina paksuse valimist mõjutavad tegurid

1. Plastmaterjali omadused

• Kokkutõmbumiskiirus

• Sujuvus süstimise ajal

2. Välised jõud talusid

• Suuremad jõud vajavad paksemaid seinu

• Mõelge metalliosade või erijuhtumite tugevuskontrollile

3. Ohutusreeglid

• Rõhutakistuse nõuded

• Tuleohtlikkuse standardid

Tugevdavad ribid

Ribid tugevdavad tugevust ilma seina üldist paksust suurendamata, vältima toodete deformatsiooni ja parandavad konstruktsiooni terviklikkust.

Kujundusjuhised ribide tugevdamiseks

• Paksus: seina üldine paksus 0,5–0,75 korda (soovitatav: <0,6 korda)

• Kõrgus: seina paksus vähem kui 3 korda

• Vahed: suurem kui 4 korda seina paksus

Tähelepanu vajavad tugevdamise disaini aspektid

1. Vältige materjali kogunemist ribi ristmikel

2. Säilitada välisseinte suhtes risti

3. Minimeerige tugevdavad ribid järskudel nõlvadel

4. Mõelge kraanikausimärkide välimuse mõjule

Nurgad

Nurgad hõlbustavad hõlpsat osa vormide eemaldamist, tagades sujuva tootmise ja kvaliteetsete osade.

Soovitatavad süvitusnurgad erinevatele materjalidele

Materjal	Hallivormi süvendi	õõnsus
Abs	35'-1 °	40'-1 ° 20 '
PS	30'-1 °	35'-1 ° 30 '
Arvutis	30'-50 '	35'-1 °
Lk	25'-50 '	30'-1 °
Pesa	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 '

Tähelepanu vajava nurgavaliku eelnõude aspektid

1. Valige läikivate pindade ja ülitäpsete osade jaoks väiksemad nurgad

2. Kasutage suure kokkutõmbumiskiirusega osade jaoks suuremaid nurki

3. Kriimustuste vältimiseks suurendage läbipaistvate osade mustandit

4. Reguleerige nurka tekstuuri sügavuse põhjal tekstuuripindade jaoks

R nurgad (ümardatud nurgad)

Ümardatud nurgad vähendavad stressi kontsentratsiooni, hõlbustavad plasti voolu ja hõlbustavad lammutamist.

R -nurkade kujundamise juhised

• Sisenurga raadius: 0,50–1,50 korda materjali paksus

• Minimaalne raadius: 0,30 mm

• Ümardatud nurkade kujundamisel säilitage seina ühtlane paksus

• Vältige ümaraid nurki hallitusel olevatel pindadel

• Kriimustamise vältimiseks kasutage servade jaoks vähemalt 0,30 mm raadiust

Augud

Augud pakuvad plasttoodetes mitmesuguseid funktsioone ja vajavad hoolikat disaini kaalumist.

Kujundusnõuded aukudele

• Aukude vaheline kaugus (A): ≥ D (augu läbimõõt), kui d <3,00 mm; ≥ 0,70D, kui d> 3,00 mm

• Kaugus august servani (b): ≥ d

Suhe augu läbimõõdu ja sügavuse vahel

• Pime augu sügavus (A): ≤ 5D (soovitatav A <2D)

• Läbi augu sügavus (B): ≤ 10d

Kujundus kaalutlused spetsiaalsete augutüüpide jaoks

1. Astmeavad: kasutage mitu koaksiaalselt ühendatud erineva läbimõõtuga auku

2. Nurgad augud: joondage telg vormi avamissuunaga

3. Külgmised augud ja taanded: kaaluge südamiku tõmbekonstruktsioonide või disaini täiustusi

Ülemused

Ülemused pakuvad monteerimispunkte, toetavad muid osi ja suurendavad konstruktsiooni terviklikkust.

Põhilised disainijuhised ülemuste jaoks

• Kõrgus: ≤ 2,5 korda bossi läbimõõt

• Kasutage tugevdusribleid või kinnitage võimaluse korral välisseinte külge

• Kujundus sile plastvool ja lihtne demolding

Erinevate materjalide kujunduspunktid

• ABS: välimine läbimõõt ≈ 2x sisemise läbimõõt; tugevdamiseks kasutage kaldus ribisid

• PBT: baaskujundus ribi kontseptsioonil; Kui võimalik ühenduse loomine külgseintega

• PC: Ribidega põimitud külgmised ülemused; Kasutage kokkupanemiseks ja toetamiseks

• PS: lisage tugevdamiseks ribid; Ühendage läheduses olevate külgseintega

• PSU: välimise läbimõõt ≈ 2x sisemise läbimõõt; Kõrgus ≤ 2x välimise läbimõõt

Lisad

Lisad suurendavad funktsionaalsust, pakuvad dekoratiivseid elemente ja parandavad plastosade kokkupanekuvõimalusi.

Insertide kuju ja struktuurinõuded

1. Toottavus: ühildub lõikamis- või tembeldamisprotsessidega

2. Mehaaniline tugevus: piisav materjal ja mõõtmed

3. Sidumistugevus: piisavad pinnaomadused turvaliseks kinnituseks

4. Asenemine: silindrilised laiendavad portsjonid hallituse hõlpsaks paigutamiseks

5. Välklambi ennetamine: lisage bosside pitseerimisstruktuurid

6. Järeltöötlus: sekundaarsete toimingute disain (keermestamine, lõikamine, äärmine)

Kujundage kaalutlused sisestuste kasutamisel

• Veenduge täpne positsioneerimine vormide piires

• Looge tugevad ühendused vormitud osadega

• Vältige plastist leket insertide ümber

• Mõelge soojuspaisumise erinevustele sisestusa ja plastmaterjali vahel

Toote pinna tekstuur ja teksti/mustri kujundus

Plasttoodete pinna tekstuurid

Plastist tootepinda saab kujundada erinevate tekstuuridega, et suurendada esteetikat, funktsionaalsust ja kasutajakogemust. Ühised pinna tekstuurid hõlmavad:

1. Sile

2. Sädemega

3. Mustriline söövitatud

4. Graveeritud

Siledad pinnad

Siledad pinnad tulenevad poleeritud hallituspinnast. Nad pakuvad:

• Puhas, klanitud välimus

• Osa hõlpsam väljastusvormist

• Nurga madalamad nõuded

Sädemetega pinnad

Loodud hallituse õõnsuse vask EDM-i töötlemise kaudu pakuvad sädemega söövitatud pinnad:

• Ainulaadne, peen tekstuur

• Täiustatud haarde

• Pinna puuduste vähenenud nähtavus

Mustrilised söövitatud pinnad

Nendel pindadel on mitmesugused hallituse õõnsusse söövitatud mustrid, pakkudes:

• Kohandatavad kujundused

• Täiustatud toodete diferentseerimine

• Täiustatud kombatavad omadused

Graveeritud pinnad

Graveeritud pinnad luuakse mustrite otse töötlemise teel, võimaldades järgmist:

• Sügavad, erinevad tekstuurid

• Keerulised kujundused

• Pinnaomaduste vastupidavus

Tekstuuriga pindade nurga all olevad kaalutlused

Tekstuuriga pindade kujundamisel kaaluge osade väljutamise hõlbustamiseks süvitusnurkade suurendamist:

tekstuuri sügavus	soovitatud täiendav mustandi nurk
0,025 mm	1 °
0,050 mm	2 °
0,075 mm	3 °
> 0,100 mm	4-5 °

Teksti ja mustri kujundus

Plastist tooted sisaldavad sageli brändingu, juhiste või dekoratiivsete eesmärkide teksti ja mustreid. Neid elemente saab kas tõsta või süvistada.

Tõstetud vs süvistatud pinnad

Soovitus: võimaluse korral kasutage teksti ja mustrite tõstetud pindu.

Tõstetud pindade eelised:

• Vormi lihtsustatud töötlemine

• Hallituse lihtsam hooldus

• Täiustatud loetavus

Kujunduste jaoks, mis vajavad loputatud või süvistatud funktsioone:

1. Loo süvistatud ala

2. Tõsta teksti või mustrit vaheaja sees

3. Säilitage üldine loputus, lihtsustades samal ajal hallituse kujundust

Teksti ja mustri mõõtmed

on	soovitatud mõõde
Kõrgus/sügavus	0,15 - 0,30 mm (tõstetud)
	0,15 - 0,25 mm (süvistatud)

Teksti suuruse spetsifikatsioonid

Teksti optimaalse kujunduse saamiseks järgige neid juhiseid:

• Insuldi laius (A): ≥ 0,25 mm

• Tegelaste vaheline vahe (B): ≥ 0,40 mm

• Kaugus tähemärkidest servani (C, D): ≥ 0,60 mm

Täiendavad teksti/mustri kujundamise kaalutlused

1. Vältige teksti või mustrite teravaid nurki

2. Veenduge, et suurus soodustab vormimisprotsessi

3. Mõelge teksti/mustri mõjule üldisele osa tugevusele

4. Hinnake teksti/mustri mõju materjali voolule vormimise ajal

Täiendavad konstruktsiooni kujundamise kaalutlused

Tugevdusstruktuuri kujundamise põhimõtted

Tugevdusstruktuurid mängivad plasttoodete üldise jõudluse parandamisel üliolulist rolli. Need parandavad märkimisväärselt tugevust, jäikust ja mõõtmete stabiilsust.

Armatuurikujunduse peamised eesmärgid:

1. Tugevuse suurendamine

2. Jäikuse paranemine

3. Väändumise ennetamine

4. Deformatsiooni vähendamine

Tugevduste nõuetekohane positsioneerimine ja suurus:

• Seina paksus: 0,4–0,6 korda peakorpus paksus

• Vahed:> 4 -kordne põhikorpuse paksus

• Kõrgus: <3 korda pea keha paksus

• Kruvi kolonni tugevdus: vähemalt 1,0 mm kolonni pinna all

• Üldine tugevdus: minimaalne 1,0 mm allapoole pinna või lahutusjoon

Täiustatud tugevdamise tehnikad:

1. Materjali kogunemise vältimiseks vääratud tugevdusribad

2. Õõnsad struktuurid tugevdus ristmikel

3. Pingepõhised kujundused saledate tugevduste jaoks

Stressi kontsentratsiooni vältimine

Stressi kontsentratsioon võib oluliselt mõjutada plasttoodete struktuurilist terviklikkust ja pikaealisust. Nõuetekohased projekteerimistehnikad võivad neid probleeme leevendada.

Teravate nurkade vältimise tähtsus:

• Vähenenud osa tugevus

• Suurenenud pragude initsiatsioonirisk

• Enneaegse ebaõnnestumise potentsiaal

Meetmed stressi kontsentratsiooni vähendamiseks:

1. Šamps

2. Ümardatud nurgad

3. Õrnad nõlvad üleminekuteks

4. Sissepoole õõnestamine teravates nurkades

tehnika	kirjeldus	eelis
Šamps	Kaldus servad	Järkjärguline stressijaotus
Ümardatud nurgad	Kõverdatud üleminekud	Kõrvaldab teravad stressipunktid
Õrnad nõlvad	Järkjärgulise paksuse muutused	Isegi stressijaotus
Sissepoole õõnestamine	Materjali eemaldamine nurkades	Lokaliseeritud stressi vähendamine

Sobivate mustandite kavandamine

Vormide edukaks väljutamiseks on olulised mustade nurgad. Need mõjutavad märkimisväärselt osa kvaliteeti ja tootmise tõhusust.

Nurkade eelnõude määramise põhimõtted:

1. Kasutage täisarvu nurki (nt 0,5 °, 1 °, 1,5 °)

2. Välisnurgad> sisenurgad

3. Maksimeerida nurki ilma välimust kahjustamata

Nurga eelnõu suurust mõjutavad tegurid:

• Osa sügavus

• Pinnaviimistlus

• Materiaalse kokkutõmbumise määr

• Tekstuuri sügavus

Erinevate materjalide nurga kujunduspunktid:

Materiaalne	soovitatud eelnõu nurgavahemik
Abs	0,5 ° - 1 °
Arvutis	1 ° - 1,5 °
Lk	0,5 ° - 1 °
PS	0,5 ° - 1 °
Lemmikloom	1 ° - 1,5 °

Konstruktsiooni kujundus hallituse struktuuri vaatenurgast

Hallituse tõhus disain on eduka plastist osa tootmisel ülioluline. Mõelge neile aspektidele nii osa kui ka hallituse kujundamise optimeerimiseks.

Keeruliste struktuuride vältimine:

• Lihtsustage osa geomeetriat

• Vähendage alalõikeid

• Minimeerige kõrvaltoimingud

Sisemise lõikestruktuuri vältimine:

• Kõrvaldage funktsioonid, mis nõuavad keerulisi südamiku tõmbeid

• Jagatud ligipääsetavuse kujundus

Arvestades külgmise vabastamise nõudeid:

• Võimaldage liuguri liikumiseks piisavalt ruumi

• Kujundage sobivad väljalülituspinnad

• Optimeerige osa orientatsioon hallituses

Plasti mitteisotroopsete omaduste kavandamine

Paljudel plastidel on mitteisotroopsed omadused, mis nõuavad jõudluse maksimeerimiseks spetsiaalseid disaini kaalutlusi.

Materjali voolavuse suuna joondamine koormuse kandva suunaga:

• Orienteeruv väravad soodsate voolumustrite edendamiseks

• Mõelge tugevdatud plastide kiudude orientatsioonile

Jõudude suund võrreldes termotuumasünteesiga:

• Kujundus, mis on risti või keevisliinidega nurga all

• Vältige nõrkuse vältimiseks paralleelseid jõude termotuumasünteesini

Konstruktsiooni kujundus montaaži vaatenurgast

Tõhus montaažikujundus tagab toote funktsionaalsuse, pikaealisuse ja valmistamise lihtsuse.

Vältige väikeste tolerantsidega suurte suuruste vältimine:

• Jagage suured osad väiksemateks komponentideks

• Kasutage sobivaid tolerantsi virnasid

Ühendamise liidese kujundus:

• Tähtsustage nihkejõud pinge rebenemise üle

• Suurendage sideme pindala

• Mõelge liimide keemilisele ühilduvusele

Plastiosade poltide ühenduse kaalutlused:

• Kasutage kõrgpingeühenduste jaoks sisendeid

• Kujundage sobivad bossistruktuurid

• Mõelge soojus laienemise erinevustele

Kokkuvõte

Plastist toote kujunduses on vastupidavuse ja jõudluse tagamiseks hädavajalikud peamised konstruktsioonilised tegurid, nagu seina paksus, tugevdavad ribid ja süvitusnurgad. Kogu protsessi vältel on ülioluline kaaluda materjali omadusi, hallituse struktuuri ja montaaživajadusi. Nõuetekohane konstruktsioonidisain mitte ainult ei suurenda toote funktsionaalsust, vaid vähendab ka puudusi ja tootmiskulusid. Keskendudes neile kujunduselementidele, saavad tootjad tagada kvaliteetseid, kulutõhusaid plastiosasid, mis vastavad nii funktsionaalsetele kui ka esteetilistele nõuetele.