طراحی ساختاری محصولات پلاستیکی

محصولات پلاستیکی در همه جا هستند ، اما طراحی آنها ساده نیست. مهندسان چگونه قدرت ، هزینه و کارآیی تولید را متعادل می کنند؟ در این مقاله از پیچیدگی های طراحی ساختاری محصولات پلاستیکی کشف می شود. شما عوامل کلیدی مانند ضخامت دیوار ، دنده های تقویت کننده و موارد دیگر را یاد خواهید گرفت که قطعات پلاستیکی با دوام و مقرون به صرفه را ایجاد می کنند.

خصوصیات و روشهای طراحی ساختاری قسمت پلاستیکی

مواد پلاستیکی خواص منحصر به فرد و گزینه های شکل دهی همه کاره را ارائه می دهند و آنها را از مواد مهندسی معمولی مانند فولاد ، مس ، آلومینیوم و چوب جدا می کنند. این ترکیب متمایز از ترکیب مواد و کمک هزینه های تشکیل دهنده پلاستیک درجه بالاتری از انعطاف پذیری طراحی در مقایسه با همتایان خود.

ترکیب مواد منحصر به فرد و اشکال همه کاره

طیف متنوعی از مواد پلاستیکی ، هر کدام دارای خواص خاص خود ، به طراحان این امکان را می دهد تا مطابق نیاز محصول ، انتخاب خود را تنظیم کنند. این تنوع ، همراه با امکان شکل گیری پلاستیک به شکل های پیچیده ، امکان ایجاد هندسه های پیچیده و ویژگی های عملکردی را فراهم می کند که با سایر مواد چالش برانگیز یا غیر عملی است.

روش کلی برای طراحی قسمت پلاستیکی

برای بهره برداری از مزایای پلاستیک و اطمینان از طراحی ساختاری بهینه ، پیروی از یک رویکرد سیستماتیک ضروری است. روش کلی برای طراحی قسمت پلاستیکی شامل چندین مرحله کلیدی است:

1. نیازهای عملکردی و ظاهر محصول را تعیین کنید:

• استفاده در نظر گرفته شده محصول و عملکردهای لازم را مشخص کنید

• جذابیت زیبایی شناسی مورد نظر و خصوصیات بصری را تعریف کنید

2. نقشه های طراحی اولیه را ترسیم کنید:

• طرح های اولیه و مدل های CAD را بر اساس نیازهای عملکردی و زیبایی شناسی ایجاد کنید

• خصوصیات مواد پلاستیکی منتخب را در طی فرآیند طراحی در نظر بگیرید

3. نمونه سازی:

• با استفاده از روش هایی مانند چاپ سه بعدی ، نمونه های اولیه فیزیکی را تولید کنید ماشینکاری CNC

• عملکرد ، ارگونومی و طراحی کلی نمونه اولیه را ارزیابی کنید

4. آزمایش محصول:

• انجام آزمایشات دقیق برای ارزیابی عملکرد محصول در شرایط مختلف

• تأیید کنید که آیا این طرح با الزامات عملکردی مشخص و استانداردهای ایمنی مشخص شده است

5. طراحی مجدد و تجدید نظر در طراحی:

• نتایج آزمون را تجزیه و تحلیل کرده و زمینه هایی را برای بهبود شناسایی کنید

• برای افزایش عملکرد ، قابلیت اطمینان یا تولید ، تنظیمات لازم را انجام دهید

6. مشخصات مهم را تهیه کنید:

• مشخصات مفصلی برای محصول نهایی ، از جمله ابعاد ، تحمل ها و درجه مواد ایجاد کنید

• اطمینان حاصل کنید که مشخصات با فرآیند تولید و استانداردهای کنترل کیفیت مطابقت دارد

7. تولید قالب باز:

• طراحی و ساخت قالب تزریق بر اساس مشخصات نهایی محصول

• طراحی قالب را برای جریان کارآمد ، خنک کننده و بیرون زدگی بهینه کنید

8. کنترل کیفیت:

• یک سیستم کنترل کیفیت قوی برای نظارت و حفظ سازگاری محصول ایجاد کنید

• به طور مرتب قطعات تولیدی را بازرسی کنید تا اطمینان حاصل شود که آنها نیازهای مشخص شده را برآورده می کنند

عوامل اساسی در طراحی ساختاری محصول پلاستیکی

ضخامت دیواری

ضخامت دیوار نقش مهمی در طراحی محصول پلاستیکی دارد. ضخامت مناسب عملکرد بهینه ، تولید و مقرون به صرفه را تضمین می کند.

مقادیر ضخامت دیواره توصیه شده

مواد پلاستیکی (میلی متر)	حداقل	قطعات کوچک (میلی متر)	قطعات متوسط ​​(میلی متر)	قطعات بزرگ (میلی متر)
نایلون	0.45	0.76	1.5	2.4-3.2
پستان	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
پی وی سی	1.2	1.6	1.8	3.2-5.8
PP	0.85	1.54	1.75	2.4-3.2
کامپیوتر	0.95	1.8	2.3	3-4.5
پوم	0.8	1.4	1.6	3.2-5.4
غضب	0.8	1	2.3	3.2-6

عوامل مؤثر بر انتخاب ضخامت دیوار

1. خاصیت مواد پلاستیکی

• میزان انقباض

• سیالیت هنگام قالب تزریق

2. نیروهای خارجی تحمل کردند

• نیروهای بیشتر به دیوارهای ضخیم تری احتیاج دارند

• برای موارد خاص قطعات فلزی یا چک های قدرت را در نظر بگیرید

3. مقررات ایمنی

• مقاومت در برابر فشار

• استانداردهای قابل اشتعال

دنده های تقویت کننده

تقویت کننده دنده ها بدون افزایش ضخامت کلی دیواره ، جلوگیری از تغییر شکل محصول و بهبود یکپارچگی ساختاری ، قدرت را افزایش می دهد.

دستورالعمل های طراحی برای تقویت کننده دنده ها

• ضخامت: 0.5-0.75 برابر ضخامت کلی دیواره (توصیه می شود: <0.6 بار)

• ارتفاع: کمتر از 3 برابر ضخامت دیوار

• فاصله: بیش از 4 برابر ضخامت دیوار

جنبه های طراحی تقویت نیاز به توجه

1. از تجمع مواد در تقاطع دنده خودداری کنید

2. عمود بر دیوارهای بیرونی حفظ کنید

3. دنده های تقویت کننده را در دامنه های شیب دار به حداقل برسانید

4. تأثیر ظاهر علائم سینک را در نظر بگیرید

زاویه های پیش نویس

زاویه های پیش نویس ، حذف قسمت آسان از قالب ها ، اطمینان از تولید صاف و قطعات با کیفیت بالا را تسهیل می کنند.

زاویه های پیش نویس توصیه شده برای مواد مختلف

حفره	قالب هسته	قالب
غضب	35'-1 درجه	40'-1 ° 20 '
PS	30'-1 درجه	35'-1 ° 30 '
کامپیوتر	30'-50 '	35'-1 درجه
PP	25'-50 '	30'-1 درجه
پستان	20'-45 '	25'-45 '
PMMA	30'-1 درجه	35'-1 ° 30 '
پوم	30'-1 درجه	35'-1 ° 30 '
پا	20'-40 '	25'-40 '
HPVC	50'-1 ° 45 '	50'-2 درجه
SPV	25'-50 '	30'-1 درجه
CP	20'-45 '	25'-45 '

جنبه های انتخاب زاویه پیش نویس نیاز به توجه

1. زوایای کوچکتر را برای سطوح براق و قطعات با دقت بالا انتخاب کنید

2. از زوایای بزرگتر برای قطعات با نرخ انقباض زیاد استفاده کنید

3. برای جلوگیری از خراش ، پیش نویس را برای قطعات شفاف افزایش دهید

4. زاویه را بر اساس عمق بافت برای سطوح بافت تنظیم کنید

گوشه های R (گوشه های گرد)

گوشه های گرد باعث کاهش غلظت استرس ، تسهیل جریان پلاستیک و سهولت در حال کاهش می شوند.

دستورالعمل های طراحی برای گوشه های R

• شعاع گوشه داخلی: 0.50 تا 1.50 برابر ضخامت مواد

• حداقل شعاع: 0.30 میلی متر

• هنگام طراحی گوشه های گرد ، ضخامت دیوار یکنواخت را حفظ کنید

• از گوشه های گرد در سطوح فراق قالب خودداری کنید

• برای جلوگیری از خراشیدن از حداقل شعاع 0.30 میلی متر برای لبه ها استفاده کنید

سوراخ

سوراخ ها عملکردهای مختلفی را در محصولات پلاستیکی ارائه می دهند و نیاز به بررسی دقیق طراحی دارند.

الزامات طراحی برای سوراخ ها

• فاصله بین سوراخ ها (a): ≥ d (قطر سوراخ) اگر d <3.00mm ؛ ≥ 0.70d اگر d> 3.00mm

• فاصله از سوراخ به لبه (B): ≥ D

رابطه بین قطر سوراخ و عمق

• عمق سوراخ کور (A): 5D ≤ (توصیه شده A <2d)

• عمق سوراخ (B): 10d ≤

ملاحظات طراحی برای انواع سوراخ های خاص

1. سوراخ های مرحله: از چندین سوراخ متصل به قطرهای مختلف استفاده کنید

2. سوراخ های زاویه دار: در صورت امکان محور را با جهت باز کردن قالب تراز کنید

3. سوراخ های جانبی و تورفتگی ها: ساختارهای کشش هسته یا پیشرفت های طراحی را در نظر بگیرید

روسای

کارفرمایان نقاط مونتاژ را ارائه می دهند ، از سایر قسمت ها پشتیبانی می کنند و یکپارچگی ساختاری را تقویت می کنند.

دستورالعمل های اصلی طراحی برای کارفرمایان

• قد: 2.5 برابر قطر رئیس

• در صورت امکان از دنده های تقویت شده استفاده کرده یا در صورت امکان به دیواره های بیرونی وصل کنید

• طراحی برای جریان پلاستیکی صاف و demolding آسان

نقاط طراحی برای مواد مختلف

• ABS: قطر بیرونی ≈ 2 برابر قطر داخلی ؛ برای تقویت از دنده های beveled استفاده کنید

• PBT: طراحی پایه در مفهوم دنده ؛ در صورت امکان به پیاده روها وصل شوید

• رایانه شخصی: کارفرمایان جانبی با دنده ؛ برای مونتاژ و پشتیبانی استفاده کنید

• PS: برای تقویت دنده ها اضافه کنید. هنگام نزدیکی به راه های جانبی وصل شوید

• PSU: قطر بیرونی 2 قطر داخلی ؛ ارتفاع 2 برابر قطر بیرونی

درج

درج ها عملکرد را تقویت می کنند ، عناصر تزئینی را ارائه می دهند و گزینه های مونتاژ را در قسمت های پلاستیکی بهبود می بخشند.

شکل و الزامات ساختاری درج

1. قابلیت تولید: سازگار با فرآیندهای برش یا تمبر

2. قدرت مکانیکی: مواد و ابعاد کافی

3. استحکام پیوند: ویژگی های سطح کافی برای اتصال ایمن

4. موقعیت یابی: بخشهای گسترده استوانه ای برای قرار دادن قالب آسان

5. پیشگیری از فلش: شامل ساختارهای رئیس جمهور در آب بندی

6. پس از پردازش: طراحی برای عملیات ثانویه (نخ ، برش ، فلنج)

ملاحظات را هنگام استفاده از درج ها طراحی کنید

• از موقعیت دقیق در قالب ها اطمینان حاصل کنید

• اتصالات محکم با قطعات قالب دار ایجاد کنید

• از نشت پلاستیک در اطراف درج جلوگیری کنید

• تفاوت های انبساط حرارتی بین درج و مواد پلاستیکی را در نظر بگیرید

بافت سطح محصول و طراحی متن/الگوی

بافت های سطحی برای محصولات پلاستیکی

سطوح محصول پلاستیکی را می توان با بافت های مختلفی برای تقویت زیبایی شناسی ، کارایی و تجربه کاربر طراحی کرد. بافت های سطح متداول شامل موارد زیر است:

1. صاف

2. جرقه ای

3. الگوی الگوی

4. حکاکی شده

سطوح صاف

سطوح صاف ناشی از سطوح قالب جلا است. آنها ارائه می دهند:

• ظاهر تمیز و براق

• بیرون کشیدن قسمت آسانتر از قالب

• الزامات زاویه پیش نویس پایین

سطوح جرقه ای

ایجاد شده از طریق پردازش مس EDM از حفره قالب ، سطوح جرقه ای را فراهم می کند:

• بافت منحصر به فرد و ظریف

• گرفتن بهبود یافته

• کاهش دید نواقص سطح

سطوح اچ شده با طرح

این سطوح دارای الگوهای مختلفی هستند که در حفره قالب قرار دارند و ارائه می دهند:

• طرح های قابل تنظیم

• تمایز محصول پیشرفته

• خصوصیات لمسی بهبود یافته

سطوح حکاکی شده

سطوح حکاکی شده توسط الگوهای ماشینکاری مستقیم در قالب ایجاد می شوند و این امکان را می دهند:

• بافت های عمیق و متمایز

• طرح های پیچیده

• دوام ویژگی های سطح

پیش نویس ملاحظات زاویه ای برای سطوح بافت

هنگام طراحی سطوح بافت ، افزایش زاویه های پیش نویس را برای تسهیل در خارج کردن قسمت در نظر بگیرید:

عمق بافت	توصیه می شود زاویه اضافی اضافی
0.025 میلی متر	1 درجه
0.050 میلی متر	2 درجه
0.075 میلی متر	3 درجه
> 0.100 میلی متر	4-5 درجه

طراحی متن و الگوی

محصولات پلاستیکی اغلب شامل متن و الگوهای مربوط به برندسازی ، دستورالعمل ها یا اهداف تزئینی هستند. این عناصر را می توان پرورش داد یا از بین برد.

سطح در مقابل سطوح فرو رفته

توصیه: در صورت امکان از سطوح بلند شده برای متن و الگوهای استفاده کنید.

مزایای سطوح بلند شده:

• پردازش قالب ساده

• تعمیر و نگهداری قالب آسان تر

• خوانایی پیشرفته

برای طرح هایی که به ویژگی های فلاش یا فروپاشی نیاز دارند:

1. یک منطقه متلاشی ایجاد کنید

2. متن یا الگوی درون شکاف را بالا ببرید

3. ضمن ساده کردن طراحی قالب ، ظاهر کلی را حفظ کنید

ابعاد متن و الگوی

ابعاد	توصیه شده
قد/عمق	0.15 - 0.30 میلی متر (مطرح شده)
	0.15 - 0.25 میلی متر (ارسال شده)

مشخصات اندازه متن

این دستورالعمل ها را برای طراحی بهینه متن دنبال کنید:

• عرض سکته مغزی (A): 0.25 میلی متر

• فاصله بین شخصیت ها (B): 0.40 میلی متر

• فاصله از کاراکترها به لبه (C ، D): 0.60 میلی متر

ملاحظات طراحی متن/الگوی اضافی

1. از زوایای تیز در متن یا الگوهای خودداری کنید

2. اطمینان حاصل کنید که اندازه برای فرآیند قالب بندی مساعد است

3. تأثیر متن/الگوی را بر قدرت کلی قسمت در نظر بگیرید

4. تأثیر متن/الگوی بر جریان مواد در هنگام قالب بندی را ارزیابی کنید

ملاحظات طراحی ساختاری اضافی

اصول طراحی ساختار تقویت

ساختارهای تقویت کننده نقش مهمی در تقویت عملکرد کلی محصولات پلاستیکی دارند. آنها به طور قابل توجهی قدرت ، سفتی و ثبات بعدی را بهبود می بخشند.

اهداف اصلی طراحی تقویت:

1. تقویت قدرت

2. سفتی

3. پیشگیری از پیچش

4. کاهش تغییر شکل

موقعیت مناسب و اندازه آرماتورها:

• ضخامت دیوار: 0.4-0.6 برابر ضخامت اصلی بدن

• فاصله:> 4 برابر ضخامت اصلی بدن

• قد: <3 برابر ضخامت اصلی بدن

• تقویت ستون پیچ: حداقل 1.0 میلی متر زیر سطح ستون

• تقویت عمومی: حداقل 1.0 میلی متر زیر سطح قسمت یا خط فراق

تکنیک های تقویت کننده پیشرفته:

1. میله های تقویت شده نادرست برای جلوگیری از ساخت مواد

2. ساختارهای توخالی در تقاطع های تقویت

3. طرح های مبتنی بر تنش برای تقویت های باریک

جلوگیری از غلظت استرس

غلظت استرس می تواند به طور قابل توجهی بر یکپارچگی ساختاری و ماندگاری محصولات پلاستیکی تأثیر بگذارد. تکنیک های طراحی مناسب می توانند این مسائل را کاهش دهند.

اهمیت اجتناب از گوشه های تیز:

• کاهش قدرت قسمت

• افزایش خطر ابتلا به ترک

• پتانسیل برای خرابی زودرس

اقدامات برای کاهش غلظت استرس:

1. محفظه

2. گوشه های گرد

3. دامنه های ملایم برای انتقال

4. توخالی درونی در گوشه های تیز

تکنیک	توضیحات	سود
محفظه	لبه های بی پروا	توزیع استرس تدریجی
گوشه های گرد	انتقال خمیده	نقاط استرس شدید را از بین می برد
دامنه های ملایم	ضخامت تدریجی تغییر می کند	حتی توزیع استرس
توخالی درونی	حذف مواد در گوشه ها	کاهش استرس موضعی

طراحی زاویه های پیش نویس مناسب

زاویه های پیش نویس برای بیرون کشیدن قسمت موفقیت آمیز از قالب ها ضروری است. آنها به طور قابل توجهی بر کیفیت بخش و کارآیی تولید تأثیر می گذارند.

اصول تعیین زاویه پیش نویس:

1. از زوایای تعداد کامل استفاده کنید (به عنوان مثال ، 0.5 درجه ، 1 درجه ، 1.5 درجه)

2. زاویه های بیرونی> زاویه های داخلی

3. زاویه ها را بدون به خطر انداختن ظاهر حداکثر کنید

عوامل مؤثر بر اندازه زاویه پیش نویس:

• عمق قسمت

• پایان سطح

• میزان انقباض مواد

• عمق بافت

پیش نویس نقاط طراحی زاویه برای مواد مختلف:

مواد	توصیه شده پیش نویس زاویه
غضب	0.5 درجه - 1 درجه
کامپیوتر	1 درجه - 1.5 درجه
PP	0.5 درجه - 1 درجه
PS	0.5 درجه - 1 درجه
حیوان خانگی	1 درجه - 1.5 درجه

طراحی ساختاری از دیدگاه ساختار قالب

طراحی قالب کارآمد برای تولید موفقیت آمیز قسمت پلاستیکی بسیار مهم است. این جنبه ها را برای بهینه سازی هر دو بخش و طراحی قالب در نظر بگیرید.

اجتناب از ساختارهای پیچیده:

• هندسه قسمت را ساده کنید

• زیر بغل را کاهش دهید

• اقدامات جانبی را به حداقل برسانید

جلوگیری از ساختارهای برش داخلی:

• ویژگی هایی را که نیاز به کشش هسته پیچیده دارند از بین ببرید

• طراحی برای دسترسی به خط تقسیم

با توجه به نیازهای آزادی جانبی:

• فضای کافی برای حرکت کشویی را فراهم کنید

• طراحی سطوح خاموش مناسب

• جهت گیری قسمت را در قالب بهینه کنید

طراحی برای خصوصیات غیر ایزوتروپیک پلاستیک

بسیاری از پلاستیک ها دارای خواص غیر آیزوتروپیک هستند و برای به حداکثر رساندن عملکرد نیاز به ملاحظات طراحی ویژه دارند.

تراز کردن جهت جریان مواد با جهت تحمل بار:

• دروازه های قالب شرقی برای ترویج الگوهای جریان مطلوب

• جهت گیری فیبر را در پلاستیک های تقویت شده در نظر بگیرید

جهت نیرو نسبت به خطوط فیوژن:

• طراحی برای نیروهای عمود یا زاویه دار در خطوط جوش

• برای جلوگیری از ضعف از نیروهای موازی به خطوط همجوشی خودداری کنید

طراحی ساختاری از دیدگاه مونتاژ

طراحی مونتاژ مؤثر ، عملکرد محصول ، طول عمر و سهولت تولید را تضمین می کند.

اجتناب از اندازه های بزرگ با تحمل های کوچک:

• قطعات بزرگ را به اجزای کوچکتر بشکنید

• از پشته های تحمل مناسب استفاده کنید

طراحی رابط پیوند:

• اولویت بندی نیروی برشی بیش از تنش تنش

• مساحت سطح پیوند را افزایش دهید

• سازگاری شیمیایی چسب ها را در نظر بگیرید

ملاحظات اتصال پیچ برای قطعات پلاستیکی:

• برای اتصالات استرس بالا از درج استفاده کنید

• ساختارهای مناسب رئیس را طراحی کنید

• تفاوت های انبساط حرارتی را در نظر بگیرید

خلاصه

در طراحی محصول پلاستیکی ، عوامل اصلی ساختاری مانند ضخامت دیوار ، دنده های تقویت کننده و زاویه های پیش نویس برای دوام و عملکرد ضروری است. در نظر گرفتن خصوصیات مواد ، ساختار قالب و نیازهای مونتاژ در طی فرآیند بسیار مهم است. طراحی ساختاری مناسب نه تنها عملکرد محصول را افزایش می دهد بلکه نقص و هزینه های تولید را نیز کاهش می دهد. با تمرکز بر روی این عناصر طراحی ، تولید کنندگان می توانند قطعات پلاستیکی با کیفیت بالا و مقرون به صرفه را که نیازهای عملکردی و زیبایی شناسی را برآورده می کنند ، تضمین کنند.