Muovituotteiden rakennesuunnittelu

Muovituotteita on kaikkialla, mutta niiden suunnittelu ei ole yksinkertaista. Kuinka insinöörit tasapainottavat voimaa, kustannuksia ja tuotannon tehokkuutta? Tämä artikkeli paljastaa muovituotteiden rakenteellisen suunnittelun taustalla olevat monimutkaisuudet. Opit keskeiset tekijät, kuten seinämän paksuus, vahvistuvat kylkiluut ja muut, jotka tekevät kestäviä, kustannustehokkaita muovisia osia.

Muovisen osan rakenteellisen suunnittelun ominaisuudet ja menettelyt

Muovimateriaalit tarjoavat ainutlaatuisia ominaisuuksia ja monipuolisia muotoiluvaihtoehtoja, jotka erottavat ne tavanomaisista tekniikan materiaaleista, kuten teräksestä, kuparista, alumiinista ja puusta. Tämä erottuva yhdistelmä materiaalikoostumusta ja muovattavuutta myöntää muoville korkeamman suunnittelun joustavuuden verrattuna heidän vastaaviinsa.

Ainutlaatuinen materiaalikoostumus ja monipuoliset muodot

Muovimateriaalien monipuolinen valikoima, jokaisella on erityiset ominaisuudet, antaa suunnittelijoille räätälöidä valintansa tuotteen vaatimusten mukaisesti. Tämä lajike yhdistettynä kykyyn muovata muoveja monimutkaisiksi muodoiksi, mahdollistaa monimutkaisten geometrioiden ja toiminnallisten piirteiden luomisen, jotka olisivat haastavia tai epäkäytännöllisiä muiden materiaalien kanssa.

Yleinen menettely muoviosasuunnitteluun

Muovien etujen hyödyntämiseksi ja optimaalisen rakennesuunnittelun varmistamiseksi on välttämätöntä noudattaa systemaattista lähestymistapaa. Muoviosasuunnittelun yleinen menettely sisältää useita avainvaiheita:

1. Määritä tuotteen toiminnalliset vaatimukset ja ulkonäkö:

• Tunnista tuotteen aiottu käyttö ja tarvittavat toiminnot

• Määritä haluttu esteettinen vetoomus ja visuaaliset ominaisuudet

2. Piirrä alustavat suunnittelupiirrokset:

• Luo alkuperäisiä luonnoksia ja CAD -malleja funktionaalisten ja esteettisten vaatimusten perusteella

• Harkitse valitun muovimateriaalin ominaisuuksia suunnitteluprosessin aikana

3. Prototyyppien esittäminen:

• Tuottaa fyysisiä prototyyppejä käyttämällä menetelmiä, kuten 3D -tulostaminen tai CNC -koneistus

• Arvioi prototyypin toiminnallisuus, ergonomia ja yleinen suunnittelu

4. Tuotetestaus:

• Suorita tiukat testit tuotteen suorituskyvyn arvioimiseksi erilaisissa olosuhteissa

• Varmista, vastaako malli määritettyjä toiminnallisia vaatimuksia ja turvallisuusstandardeja

5. Suunnittele uudelleenkalibrointi ja tarkistus:

• Analysoi testitulokset ja tunnista parannusalueet

• Tee tarvittavat suunnittelumuutokset parantaaksesi suorituskykyä, luotettavuutta tai valmistettavuutta

6. Kehitä tärkeitä eritelmiä:

• Luo lopputuotteen yksityiskohtaisia ​​eritelmiä, mukaan lukien mitat, toleranssit ja materiaaliluokka

• Varmista, että tekniset tiedot ovat yhdenmukaisia ​​valmistusprosessin ja laadunvalvontastandardien kanssa

7. Avoin muotin tuotanto:

• Suunnittele ja valmistaa injektiomuotti viimeisteltyjen tuotteiden eritelmien perusteella

• Optimoi muotin suunnittelu tehokkaan materiaalin virtauksen, jäähdytyksen ja poistoa varten

8. Laadunvalvonta:

• Luo vankka laadunvalvontajärjestelmä tuotteiden johdonmukaisuuden seuraamiseksi ja ylläpitämiseksi

• Tarkasta säännöllisesti valmistetut osat varmistaaksesi, että ne täyttävät määriteltyjä vaatimuksia

Muovituotteiden rakenteellisen suunnittelun perustavanlaatuiset tekijät

Seinämän paksuus

Seinän paksuudella on ratkaiseva rooli muovituotteiden suunnittelussa. Oikea paksuus varmistaa optimaalisen suorituskyvyn, valmistettavuuden ja kustannustehokkuuden.

Suositellut seinämän paksuusarvot

Muovimateriaalin	minimimateriaali (mm)	pienet osat (mm)	keskiosat (mm)	suuret osat (mm)
Nylon	0.45	0.76	1.5	2,4-3,2
PE -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
Tietokone	0.95	1.8	2.3	3-4,5
Pommi	0.8	1.4	1.6	3,2-5,4
Abs -abs	0.8	1	2.3	3.2-6

Seinämän paksuuden valintaan vaikuttavat tekijät

1. Muovimateriaalin ominaisuudet

• Kutistumisnopeus

• Sumutuksen suvattavuus

2. Ulkoiset voimat kärsivät

• Suuremmat voimat vaativat paksummat seinät

• Harkitse erityiskoteloiden metalliosia tai lujuustarkastuksia

3. Turvallisuusmääräykset

• Paineenkestävyysvaatimukset

• Syttyvyysstandardit

Kylkiluiden vahvistaminen

Vähennät kylkiluut lisäävät lujuutta lisäämättä yleistä seinämän paksuutta, estävät tuotteiden muodonmuutoksia ja parantamatta rakenteellista eheyttä.

Suunnitteluohjeet kylkiluiden vahvistamiseksi

• Paksuus: 0,5-0,75-kertainen seinämän paksuus (suositus: <0,6 kertaa)

• Korkeus: Alle 3 -kertainen seinämän paksuus

• Etäisyys: yli 4 -kertainen seinämän paksuus

Vahvistussuunnitelman näkökohdat tarvitsevat huomiota

1. Vältä materiaalin kertymistä kylkiluun risteyksissä

2. Pidä kohtisuorisuus ulkoseiniin

3. Minimoi kylkiluiden vahvistaminen jyrkillä rinteillä

4. Harkitse pesuallasmerkkien ulkonäköä

Luonnoskulmat

Luonnoskulmat helpottavat helppoa osien poistamista muotista, varmistaen sileän tuotannon ja korkealaatuiset osat.

Suositellut luonnoskulmat erilaisille materiaaleille

Materiaalimuoti	-ydinmuotin	ontelo
Abs -abs	35'-1 °	40'-1 ° 20 '
Ps	30'-1 °	35'-1 ° 30 '
Tietokone	30'-50 '	35'-1 °
Pp	25'-50 '	30'-1 °
PE -PE	20'-45 '	25'-45 '
PMMA	30'-1 °	35'-1 ° 30 '
Pommi	30'-1 °	35'-1 ° 30 '
Paa	20'-40 '	25'-40 '
HPVC	50'-1 ° 45 '	50'-2 °
SPV	25'-50 '	30'-1 °
CP	20'-45 '	25'-45 '

Luonnoksen kulman valinnan näkökohdat tarvitsevat huomiota

1. Valitse pienemmät kulmat kiiltäville pinnoille ja tarkkaan osille

2. Käytä suurempia kulmia osiin, joiden kutistumisnopeus on korkea

3. Lisää läpinäkyvien osien luonnosta naarmujen estämiseksi

4. Säädä kulma perustuen tekstuurisyvyyteen teksturoiduille pinnoille

R kulmat (pyöristetyt kulmat)

Pyöristetyt kulmat vähentävät stressipitoisuutta, helpottavat muovivirtausta ja helpottavat demoldingia.

R -kulmien suunnitteluohjeet

• Sisäkulman säde: 0,50 - 1,50 -kertainen materiaalin paksuus

• Vähimmäis säde: 0,30 mm

• Pidä tasainen seinämän paksuus suunnitellessasi pyöristettyjä kulmia

• Vältä pyöristettyjä kulmia muotinjakojen pinnoilla

• Käytä reunojen vähintään 0,30 mm: n sädettä naarmuuntumisen estämiseksi

Reiät

Reiät palvelevat muovituotteiden erilaisia ​​toimintoja ja vaativat huolellista suunnittelua.

Reikien suunnitteluvaatimukset

• Etäisyys reikien (a) välillä: ≥ D (reiän halkaisija), jos d <3,00 mm; ≥ 0,70d, jos d> 3,00 mm

• Etäisyys reikästä reunaan (b): ≥ D

Reiän halkaisijan ja syvyyden välinen suhde

• Sokean reiän syvyys (a): ≤ 5d (suositeltu A <2d)

• Reiän syvyys (b): ≤ 10d

Suunnittelu näkökohdat erityisreiän tyypeille

1. Askelreiät: Käytä useita koaksiaalisesti kytkettyjä reikiä, joiden halkaisija on

2. Kulmaiset reiät: Kohdista akseli muotin avaamissuuntaan mahdollisuuksien mukaan

3. Sivureiät ja sisennykset: Harkitse ytimen vetorakenteita tai suunnittelun parannuksia

Pomot

Pomot tarjoavat kokoonpanopisteitä, tukevat muita osia ja parantavat rakenteellista eheyttä.

Perussuunnitteluohjeet pomoille

• Korkeus: ≤ 2,5 -kertainen pomo -halkaisija

• Käytä vahvistus kylkiluita tai kiinnitä ulkoseiniin mahdollisuuksien mukaan

• Suunnittelu sileälle muovivirtaukselle ja helpolle demoldingille

Eri materiaalien suunnittelupisteet

• ABS: Ulomman halkaisija ≈ 2x sisähalkaisija; Käytä viistettyjä kylkiluita vahvistamiseen

• PBT: perussuunnittelu RIB -konseptille; Yhdistä sivuseinämiin mahdollisuuksien mukaan

• PC: LUKKON SIIRJAPOMAT KILMÄT; Käyttö kokoonpanoon ja tukeen

• PS: Lisää kylkiluut vahvistukseen; Yhdistä sivuseinämiin lähellä

• PSU: ulomman halkaisijan ≈ 2x sisähalkaisija; Korkeus ≤ 2x ulompi halkaisija

Lisäys

Insertit parantavat toiminnallisuutta, tarjoavat koristeellisia elementtejä ja parantavat muoviosien kokoonpanovaihtoehtoja.

Inserttien muoto ja rakenteelliset vaatimukset

1. Valmistettavuus: yhteensopiva leikkaus- tai leimausprosessien kanssa

2. Mekaaninen lujuus: riittävä materiaali ja mitat

3. Sidoslujuus: riittävät pintaominaisuudet turvalliselle kiinnitystä varten

4. Paikannus: Sylinterimäiset pidentävät annokset helpon homeen sijoittamisen saavuttamiseksi

5. Flashin ehkäisy: Sisällytä tiivistys pomo -rakenteet

6. Jälkikäsittely: Toissijaisten toimintojen suunnittelu (lanka, leikkaaminen, laippa)

Suunnittelu näkökohdat, kun käytetään inserttejä

• Varmista tarkka sijainti muotissa

• Luo vahvoja yhteyksiä valetuilla osilla

• Estä muovivuoto inserttien ympärille

• Tarkastellaan lämmön laajennuseroja insertin ja muovimateriaalin välillä

Tuotteen pinnan rakenne ja tekstin/kuvion suunnittelu

Pintakuvio muovitersioille

Muovituotepinnat voidaan suunnitella erilaisilla tekstuureilla estetiikan, toiminnallisuuden ja käyttökokemuksen parantamiseksi. Yleisiä pintakuvioita ovat:

1. Sileä

2. Kipinä-

3. Kuvioitu syövytetty

4. Kaiverrettu

Sileät pinnat

Sileät pinnat johtuvat kiillotetuista muottipinnoista. He tarjoavat:

• Puhdas, tyylikäs ulkonäkö

• Helpompi osien poisto muotista

• Pienempi luonnoskulmavaatimukset

Kipinöitä

Luotu muotin ontelon kuparin EDM-prosessoimalla, kipinöitä koskevat pinnat tarjoavat:

• Ainutlaatuinen, hienovarainen rakenne

• Parannettu ote

• Pinnan epätäydellisyyksien vähentynyt näkyvyys

Kuvioidut etsatut pinnat

Nämä pinnat sisältävät erilaisia ​​kuvioita, jotka on syövytetty muotin onteloon, tarjoamalla:

• Muokattavat mallit

• Parantunut tuotteiden erottelu

• Parannetut tuntoominaisuudet

Kaiverretut pinnat

Kaiverretut pinnat luodaan suoraan koneistuskuvioilla muottiin, mikä mahdollistaa:

• Syvät, erilliset tekstuurit

• Monimutkaiset mallit

• Pintaominaisuuksien kestävyys

Luonnoskulma näkökohdat teksturoiduille pinnoille

Kun suunnittelet teksturoidut pinnat, harkitse luonnoskulmien kasvattamista osan poistumisen helpottamiseksi:

tekstuurin syvyys	Suositeltava lisäluonnoskulma
0,025 mm	1 °
0,050 mm	2 °
0,075 mm	3 °
> 0,100 mm	4-5 °

Tekstin ja kuvion suunnittelu

Muovituotteet sisältävät usein tekstiä ja kuvioita tuotemerkkiin, ohjeita tai koristeellisia tarkoituksia varten. Nämä elementit voidaan joko nostaa tai upottaa.

Nostetut vs. upotetut pinnat

Suositus: Käytä korotettuja pintoja tekstiin ja kuvioihin mahdollisuuksien mukaan.

Korotettujen pintojen edut:

• Yksinkertaistettu muotinkäsittely

• Helpompi muotin ylläpito

• Parannettu luettavuus

Suunnittelulle, jotka vaativat huuhtelua tai upotettuja ominaisuuksia:

1. Luo upotettu alue

2. Nosta tekstiä tai kuviota syvennyksessä

3. Ylläpidä yleistä huuhtelua yksinkertaistaen samalla muotin suunnittelua

Teksti- ja kuvion mitat

sisältävät	suositeltavan ulottuvuuden
Syvyys	0,15 - 0,30 mm (korotettu)
	0,15 - 0,25 mm (upotettu)

Tekstin koon tekniset tiedot

Noudata näitä ohjeita optimaalisen tekstisuunnittelun suhteen:

• Iskun leveys (a): ≥ 0,25 mm

• Merkkien välinen etäisyys (b): ≥ 0,40 mm

• Etäisyys merkeistä reunaan (c, d): ≥ 0,60 mm

Lisätekstin/kuvion suunnittelun näkökohdat

1. Vältä teräviä kulmia tekstissä tai kuvioissa

2. Varmista, että koko edistää muovausprosessia

3. Harkitse tekstin/kuvion vaikutusta kokonaislujuuteen

4. Arvioi tekstin/kuvion vaikutus materiaalin virtaukseen muovauksen aikana

Ylimääräiset rakennesuunnittelun näkökohdat

Vahvistusrakenteen suunnitteluperiaatteet

Vahvistusrakenteilla on ratkaiseva rooli muovituotteiden yleisen suorituskyvyn parantamisessa. Ne parantavat merkittävästi lujuutta, jäykkyyttä ja ulottuvuutta.

Vahvistussuunnittelun keskeiset tavoitteet:

1. Voimakkuus

2. Jäykkyyden parantaminen

3. Vääntymisen ehkäisy

4. Muodonmuutos

Vahvikkeiden oikea sijoittaminen ja koon kokoaminen:

• Seinän paksuus: 0,4-0,6-kertainen pääkappaleen paksuus

• Etäisyys:> 4 -kertainen pääkappaleen paksuus

• Korkeus: <3 -kertainen pääkappaleen paksuus

• Ruuvin pylväsvahvistus: vähintään 1,0 mm pylvään pinnan alapuolella

• Yleinen vahvistus: vähintään 1,0 mm Osapinta- tai erotuslinjan alapuolella

Edistyneet vahvistustekniikat:

1. Väärin kohdistettu vahvistuspalkit materiaalin muodostumisen estämiseksi

2. Ontot rakenteet vahvistusretkillä

3. Jännityspohjaiset mallit hoikkavahvikkeille

Stressipitoisuuden välttäminen

Stressipitoisuus voi vaikuttaa merkittävästi muovituotteiden rakenteelliseen eheyteen ja pitkäikäisyyteen. Oikeat suunnittelutekniikat voivat lieventää näitä ongelmia.

Terävien kulmien välttämisen merkitys:

• Vähentynyt osan lujuus

• Lisääntynyt halkeamien aloittamisen riski

• Ennenaikaisen epäonnistumisen potentiaali

Stressipitoisuuden vähentämisen toimenpiteet:

1. Viisarat

2. Pyöristetyt kulmat

3. Lempeät rinteet siirtymiin

4. Sisäänpäin ontto teräviin kulmiin

Tekniikan	kuvaus	hyöty
Viisarat	Reunat	Asteittainen stressin jakautuminen
Pyöristetyt kulmat	Kaarevat muutokset	Eliminoi terävät stressipisteet
Lempeät rinteet	Asteittainen paksuus muuttuu	Jopa stressin jakautuminen
Syöttö	Materiaalin poistaminen kulmissa	Paikallinen stressin vähentäminen

Suunnittelu sopivien luonnoskulmien suunnittelu

Luonnoskulmat ovat välttämättömiä muottien onnistuneelle poistoon. Ne vaikuttavat merkittävästi osan laatuun ja tuotannon tehokkuuteen.

Periaatteet luonnoskulmien määrittämiseksi:

1. Käytä kokonaislukukulmia (esim. 0,5 °, 1 °, 1,5 °)

2. Ulkokulmat> Sisustuskulmat

3. Maksimoi kulmat vaarantamatta ulkonäköä

Luonnoksen kulmakokoon vaikuttavat tekijät:

• Osien syvyys

• Pintapinta

• Materiaalin kutistumisnopeus

• Tekstuurin syvyys

Luonnoksen kulman suunnittelupisteet eri materiaaleille:

Materiaali	Suositeltu luonnoskulma -alue
Abs -abs	0,5 ° - 1 °
Tietokone	1 ° - 1,5 °
Pp	0,5 ° - 1 °
Ps	0,5 ° - 1 °
LEMMIKKI	1 ° - 1,5 °

Rakennesuunnittelu muotirakenteen näkökulmasta

Tehokas muotisuunnittelu on ratkaisevan tärkeää muoviosan onnistuneelle tuotannolle. Harkitse näitä näkökohtia sekä osa- että muotin suunnittelun optimoimiseksi.

Monimutkaisten rakenteiden välttäminen:

• Yksinkertaista osan geometria

• Vähennä alijäämiä

• Minimoi sivutoimet

Sisäisten leikkausrakenteiden välttäminen:

• Poista ominaisuudet, jotka vaativat monimutkaisia ​​ydinvetoja

• Suunnittelu jaetun linjan saavutettavuudelle

Sivuttaisjulkaisuvaatimusten huomioon ottaminen:

• Anna riittävästi tilaa liukusäätimelle

• Suunnittele sopivat sulkeutumispinnat

• Optimoi osien suunta muotissa

Suunnittelu muovien ei-isotrooppisille ominaisuuksille

Monilla muoveilla on ei-isotrooppisia ominaisuuksia, jotka vaativat erityisiä suunnittelun näkökohtia suorituskyvyn maksimoimiseksi.

Kohdista materiaalin virtaussuunta kuormitussuuntaan:

• Orient -muottiportit edistämään suotuisia virtauskuvioita

• Harkitse kuidun suuntautumista vahvistetussa muovissa

Voiman suunta suhteessa fuusiolinjoihin:

• Suunnittelu voimille kohtisuorassa tai kulma hitsauslinjoihin

• Vältä rinnakkaisia ​​voimia fuusiolinjoista heikkouden estämiseksi

Rakennesuunnittelu kokoonpanon näkökulmasta

Tehokas kokoonpanosuunnittelu varmistaa tuotteen toiminnallisuuden, pitkäikäisyyden ja valmistuksen helppouden.

Vältä suuria kokoja pienellä toleranssilla:

• Jaota suuret osat pienempiin komponentteihin

• Käytä sopivia toleranssipinoja

Sitoutumisrajapinnan suunnittelu:

• Priorisoi leikkausvoiman repimisen jännityksen yli

• Lisää sidospinta -ala

• Harkitse liimojen kemiallista yhteensopivuutta

Pultin liitännät muoviosille:

• Käytä inserttejä korkean stressiyhteyksiin

• Suunnittele sopivat pomo -rakenteet

• Harkitse lämpölaajennuseroja

Yhteenveto

Muovisten tuotteiden suunnittelussa keskeiset rakenteelliset tekijät, kuten seinämän paksuus, vahvistus kylkiluut ja luonnoskulmat, ovat välttämättömiä kestävyyden ja suorituskyvyn kannalta. On tärkeää harkita materiaalien ominaisuuksia, muotirakennetta ja kokoonpanoa tarpeita koko prosessin ajan. Oikea rakennesuunnittelu ei vain lisää tuotteiden toimintoja, vaan myös vähentää vikoja ja valmistuskustannuksia. Keskittymällä näihin suunnitteluelementteihin valmistajat voivat varmistaa korkealaatuiset, kustannustehokkaat muoviset osat, jotka täyttävät sekä toiminnalliset että esteettiset vaatimukset.