플라스틱 제품의 구조 설계

플라스틱 제품은 어디에나 있지만 디자인하는 것은 간단하지 않습니다. 엔지니어는 강도, 비용 및 생산 효율성의 균형을 어떻게 유지합니까? 이 기사는 플라스틱 제품의 구조적 설계의 복잡성을 발견 할 것입니다. 벽 두께, 강화 갈비뼈 등과 같은 주요 요인을 배우면 내구성이 뛰어나고 비용 효율적인 플라스틱 부품을 만듭니다.

플라스틱 부분 구조 설계의 특성 및 절차

플라스틱 재료는 독특한 특성과 다목적 성형 옵션을 제공하여 강철, 구리, 알루미늄 및 목재와 같은 기존의 엔지니어링 재료와 구별됩니다. 재료 조성과 형성성 의이 독특한 조합은 플라스틱을 대응하는 것과 비교하여 더 높은 수준의 설계 유연성을 부여합니다.

독특한 재료 구성 및 다목적 모양

각각 특정 특성을 갖는 다양한 플라스틱 재료를 통해 설계자는 제품의 요구 사항에 따라 선택을 조정할 수 있습니다. 이 다양성은 플라스틱을 복잡한 모양으로 만들 수있는 능력과 함께 복잡한 형상 및 기능적 특징을 생성 할 수 있으며 다른 재료와 도전적이거나 실용적이지 않습니다.

플라스틱 부품 설계에 대한 일반적인 절차

플라스틱의 장점을 활용하고 최적의 구조 설계를 보장하려면 체계적인 접근 방식을 따라야합니다. 플라스틱 부품 설계의 일반적인 절차에는 몇 가지 주요 단계가 포함됩니다.

1. 제품의 기능 요구 사항 및 모양을 결정하십시오.

• 제품의 의도 된 사용 및 필요한 기능을 식별하십시오

• 원하는 미적 매력과 시각적 특성을 정의하십시오

2. 예비 디자인 도면 그리기 :

• 기능적 및 미학적 요구 사항을 기반으로 초기 스케치 및 CAD 모델 작성

• 설계 과정에서 선택한 플라스틱 재료의 특성을 고려하십시오.

3. 프로토 타이핑 :

• 3D 프린팅 또는와 같은 방법을 사용하여 물리적 프로토 타입을 생성합니다 CNC 가공

• 프로토 타입의 기능, 인체 공학 및 전반적인 디자인을 평가하십시오

4. 제품 테스트 :

• 다양한 조건에서 제품의 성능을 평가하기 위해 엄격한 테스트를 수행합니다.

• 설계가 지정된 기능 요구 사항 및 안전 표준을 충족하는지 확인하십시오.

5. 설계 재 보정 및 개정 :

• 테스트 결과를 분석하고 개선을위한 영역을 식별하십시오

• 성능, 신뢰성 또는 제조 가능성을 향상시키기 위해 필요한 설계 조정을합니다.

6. 중요한 사양 개발 :

• 치수, 공차 및 재료 등급을 포함하여 최종 제품에 대한 자세한 사양을 만듭니다.

• 사양이 제조 공정 및 품질 관리 표준에 맞는지 확인하십시오.

7. 개방형 금형 생산 :

• 최종 제품 사양에 따라 사출 금형을 설계하고 제작하십시오.

• 효율적인 재료 흐름, 냉각 및 배출을 위해 금형 설계 최적화

8. 품질 관리 :

• 제품 일관성을 모니터링하고 유지하기 위해 강력한 품질 관리 시스템을 설정하십시오.

• 정기적으로 제조 된 부품이 지정된 요구 사항을 충족하는지 확인하십시오.

플라스틱 제품 구조 설계의 기본 요소

벽 두께

벽 두께는 플라스틱 제품 설계에서 중요한 역할을합니다. 적절한 두께는 최적의 성능, 제조 가능성 및 비용 효율성을 보장합니다.

권장 벽 두께 값

플라스틱 재료	최소 (mm)	작은 부품 (mm)	중간 부품 (mm)	큰 부품 (mm)
나일론	0.45	0.76	1.5	2.4-3.2
PE	0.6	1.25	1.6	2.4-3.2
추신	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

벽 두께 선택에 영향을 미치는 요인

1. 플라스틱 재료 특성

• 수축률

• 주입 성형 중 유동성

2. 외부 세력이 견뎌냈습니다

• 더 큰 힘은 더 두꺼운 벽을 필요로합니다

• 특별한 경우 금속 부품 또는 강도 검사를 고려하십시오

3. 안전 규정

• 압력 저항 요구 사항

• 가연성 표준

강화 갈비

강화 갈비뼈는 전체 벽 두께를 증가시키지 않고 강도를 향상시키고, 제품 변형을 방지하며, 구조적 무결성을 향상시킵니다.

갈비뼈 강화를위한 설계 지침

• 두께 : 전체 벽 두께 0.5-0.75 배 (권장 : <0.6 배)

• 높이 : 벽 두께 3 배 미만

• 간격 : 벽 두께 4 배 이상

주의가 필요한 강화 설계의 측면

1. 갈비뼈 교차로에서 재료 축적을 피하십시오

2. 외벽에 수직을 유지하십시오

3. 가파른 슬로프의 강화 갈비뼈를 최소화하십시오

4. 싱크 자국의 외관 영향을 고려하십시오

초안 각도

드래프트 각도는 금형에서 쉽게 제거하여 부드러운 생산 및 고품질 부품을 보장합니다.

다른 재료 대한 권장 드래프트 각도

재료	금형 코어	몰드 캐비티에
ABS	35'-1 °	40'-1 ° 20 '
추신	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 '
아빠	20'-40 '	25'-40 '
HPVC	50'-1 ° 45 '	50'-2 °
SPV	25'-50 '	30'-1 °
CP	20'-45 '	25'-45 '

주의가 필요한 초안 각도 선택의 측면

1. 광택 표면과 고정밀 부품에 대한 작은 각도를 선택하십시오

2. 수축률이 높은 부품에는 더 큰 각도를 사용하십시오

3. 흠집을 방지하기 위해 투명 부품의 초안을 늘리십시오

4. 텍스처 표면의 텍스처 깊이에 따라 각도를 조정하십시오

r 코너 (둥근 모서리)

둥근 모서리는 응력 농도를 줄이고 플라스틱 흐름을 용이하게하며 데 몰딩을 용이하게합니다.

R 코너에 대한 설계 지침

• 내부 코너 반경 : 재료 두께 0.50 ~ 1.50 배

• 최소 반경 : 0.30mm

• 둥근 모서리를 설계 할 때 균일 한 벽 두께를 유지하십시오

• 곰팡이 이별 표면의 둥근 모서리를 피하십시오

• 가장자리에는 최소 0.30mm 반경을 사용하여 긁힘을 방지하십시오

구멍

구멍은 플라스틱 제품의 다양한 기능을 제공하며 신중한 설계 고려가 필요합니다.

구멍에 대한 설계 요구 사항

• 구멍 사이의 거리 (a) : d <3.00mm 인 경우 ≥ d (구멍 직경); d> 3.00mm 인 경우 ≥ 0.70d

• 구멍에서 가장자리까지의 거리 (b) : ≥ d

구멍 직경과 깊이의 관계

• 블라인드 홀 깊이 (A) : ≤ 5D (권장 A <2d)

• 통과 구멍 깊이 (b) : ≤ 10d

특수 구멍 유형에 대한 설계 고려 사항

1. 스텝 홀 : 다른 직경의 다중 동축 연결된 구멍 사용

2. 앵글 홀 : 가능한 경우 곰팡이 개구 방향으로 축을 정렬

3. 사이드 홀 및 들여 쓰기 : 핵심 당기 구조 또는 설계 개선을 고려하십시오.

보스

보스는 조립 지점을 제공하고, 다른 부품을 지원하며, 구조적 무결성을 향상시킵니다.

보스를위한 기본 디자인 지침

• 높이 : ≤ 2.5 배 보스 직경

• 보강재를 사용하거나 가능하면 외벽에 부착하십시오.

• 부드러운 플라스틱 흐름과 쉬운 데 몰딩을위한 디자인

다른 재료에 대한 설계 포인트

• ABS : 외경 ≈ 2 배 내 직경; 강화를 위해 경사 갈비뼈를 사용하십시오

• PBT : 리브 개념에 대한 기본 디자인; 가능하면 측벽에 연결하십시오

• PC : 갈비뼈가있는 인터록 사이드 보스; 조립 및 지원에 사용합니다

• 추신 : 강화를 위해 갈비뼈를 추가하십시오. 근처에있을 때는 측벽에 연결합니다

• PSU : 외경 ≈ 2x 내 직경; 높이 ≤ 2x 외경

삽입

인서트는 기능을 향상시키고 장식 요소를 제공하며 플라스틱 부품의 조립 옵션을 개선합니다.

인서트에 대한 모양 및 구조 요구 사항

1. 제조 가능성 : 절단 또는 스탬핑 프로세스와 호환됩니다

2. 기계적 강도 : 충분한 재료 및 치수

3. 본딩 강도 : 안전한 부착을위한 적절한 표면 기능

4. 포지셔닝 : 손쉬운 금형 배치를위한 원통형 확장 부분

5. 플래시 예방 : 밀봉 보스 구조를 포함하십시오

6. 후 처리 : 보조 작업 설계 (스레딩, 절단, 플랜지)

인서트를 사용할 때 설계 고려 사항

• 금형 내에서 정확한 위치를 보장하십시오

• 성형 부품과 강력한 연결을 만듭니다

• 인서트 주변의 플라스틱 누출을 방지합니다

• 인서트와 플라스틱 재료의 열 팽창 차이를 고려하십시오

제품 표면 질감 및 텍스트/패턴 설계

플라스틱 제품의 표면 질감

플라스틱 제품 표면은 미학, 기능 및 사용자 경험을 향상시키기 위해 다양한 텍스처로 설계 할 수 있습니다. 일반적인 표면 텍스처는 다음과 같습니다.

1. 매끄러운

2. 스파크 에칭

3. 패턴 에칭

4. 새겨 져 있습니다

매끄러운 표면

매끄러운 표면은 세련된 금형 표면에서 발생합니다. 그들은 제공합니다 :

• 깨끗하고 매끄러운 외관

• 곰팡이에서 더 쉬운 부분 배출

• 드래프트 각도 요구 사항

스파크 에칭 표면

몰드 캐비티의 구리 EDM 처리를 통해 생성 된 스파크 에칭 표면은 다음을 제공합니다.

• 독특하고 미묘한 질감

• 그립이 향상되었습니다

• 표면 결함의 가시성 감소

패턴 에칭 된 표면

이 표면은 금형 공동으로 에칭 된 다양한 패턴을 특징으로하며 다음을 제공합니다.

• 사용자 정의 가능한 디자인

• 향상된 제품 차별화

• 개선 된 촉각 특성

새겨진 표면

새겨진 표면은 금형에 패턴을 직접 가공하여 다음을 허용하여 생성됩니다.

• 깊고 뚜렷한 질감

• 복잡한 디자인

• 표면 특징의 내구성

텍스처 표면에 대한 초안 각도 고려 사항

텍스처 표면을 설계 할 때, 부품 배출을 용이하게하기 위해 초안 각도를 높이는 것을 고려하십시오 :

텍스처 깊이	권장 추가 초안 각도
0.025 mm	1 °
0.050 mm	2 °
0.075 mm	3 °
> 0.100 mm	4-5 °

텍스트 및 패턴 디자인

플라스틱 제품은 종종 브랜딩, 지침 또는 장식 목적을위한 텍스트와 패턴을 통합합니다. 이러한 요소는 올리거나 오목할 수 있습니다.

상승 대 오목한 표면

권장 사항 : 가능한 경우 텍스트와 패턴에 올린 표면을 사용하십시오.

표면의 이점 :

• 단순화 된 금형 처리

• 더 쉬운 곰팡이 유지 보수

• 가독성 향상

플러시 또는 오목한 기능이 필요한 설계의 경우 :

1. 오목한 영역을 만듭니다

2. 쉬는 시간 내에서 텍스트 나 패턴을 올리십시오

3. 금형 설계를 단순화하면서 전체 플러시 모양을 유지하십시오

텍스트 및 패턴 치수

기능	권장 치수 기능
높이/깊이	0.15-0.30 mm (제기)
	0.15-0.25 mm (오목함)

텍스트 크기 사양

최적의 텍스트 설계에 대한이 지침을 따르십시오.

• 뇌졸중 너비 (A) : ≥ 0.25 mm

• 문자 간 간격 (b) : ≥ 0.40 mm

• 문자에서 가장자리까지의 거리 (C, D) : ≥ 0.60 mm

추가 텍스트/패턴 설계 고려 사항

1. 텍스트 나 패턴의 날카로운 각도를 피하십시오

2. 크기가 성형 공정에 도움이되는지 확인하십시오

3. 전반적인 부분 강도에 대한 텍스트/패턴의 영향을 고려하십시오

4. 성형 중 재료 흐름에 대한 텍스트/패턴의 영향 평가

추가 구조 설계 고려 사항

강화 구조 설계 원칙

강화 구조는 플라스틱 제품의 전반적인 성능을 향상시키는 데 중요한 역할을합니다. 그들은 강도, 강성 및 치수 안정성을 크게 향상시킵니다.

강화 설계의 주요 목표 :

1. 강도 향상

2. 강성 개선

3. 뒤틀림 방지

4. 변형 감소

적절한 포지셔닝 및 강화 크기 :

• 벽 두께 : 본체 두께 0.4-0.6 배

• 간격 :> 본체 두께 4 배

• 높이 : <본체 두께 3 배

• 스크류 컬럼 보강 : 기둥 표면에서 최소 1.0mm 이상

• 일반 강화 : 부품 표면 또는 이별 라인 아래 최소 1.0mm

고급 강화 기술 :

1. 재료 축적을 방지하기 위해 잘못 정렬 된 강화 막대

2. 강화 교차점에서 중공 구조

3. 날씬한 강화를위한 긴장 기반 설계

스트레스 농도를 피합니다

스트레스 농도는 플라스틱 제품의 구조적 무결성과 수명에 크게 영향을 줄 수 있습니다. 적절한 설계 기술은 이러한 문제를 완화 할 수 있습니다.

날카로운 코너를 피하는 것의 중요성 :

• 부품 강도 감소

• 균열 시작 위험 증가

• 조기 실패 가능성

스트레스 집중력을 줄이기위한 측정 :

1. chamfers

2. 둥근 모서리

3. 전환을위한 부드러운 경사

4. 날카로운 모서리에서 내부 중공

기술	설명	혜택
chamfers	경사 가장자리	점진적인 스트레스 분포
둥근 모서리	곡선 전환	날카로운 응력 지점을 제거합니다
부드러운 경사	점진적인 두께 변화	스트레스 분포조차도
내부 중공	모서리에서의 재료 제거	현지화 된 스트레스 감소

적절한 초안 각도 설계

드래프트 각도는 금형에서 성공적인 부품 배출에 필수적입니다. 그들은 부품 품질과 생산 효율성에 크게 영향을 미칩니다.

초안 각도를 결정하기위한 원리 :

1. 정수 각도를 사용하십시오 (예 : 0.5 °, 1 °, 1.5 °).

2. 외부 각도> 내부 각도

3. 외관을 손상시키지 않고도 각도를 최대화합니다

초안 각도 크기에 영향을 미치는 요인 :

• 부분 깊이

• 표면 마감

• 재료 수축률

• 텍스처 깊이

다른 재료의 초안 각도 설계 지점 :

재료	권장 초안 각도 범위
ABS	0.5 ° -1 °
PC	1 ° -1.5 °
pp	0.5 ° -1 °
추신	0.5 ° -1 °
애완 동물	1 ° -1.5 °

금형 구조 관점에서 구조 설계

효율적인 금형 설계는 성공적인 플라스틱 부품 생산에 중요합니다. 이러한 측면을 고려하여 부품 및 곰팡이 설계를 모두 최적화하십시오.

복잡한 구조 방지 :

• 부품 형상을 단순화하십시오

• 언더컷을 줄입니다

• 측면 조치를 최소화합니다

내부 절단 구조 방지 :

• 복잡한 코어 풀이 필요한 기능을 제거하십시오

• 분할 라인 접근성을위한 설계

측면 릴리스 요구 사항 고려 :

• 슬라이더 이동을위한 충분한 공간을 허용하십시오

• 적절한 차단 표면을 설계하십시오

• 금형의 부분 방향을 최적화하십시오

플라스틱의 비 모성 특성을위한 설계

많은 플라스틱은 비 동방성 특성을 나타내므로 성능을 극대화하기 위해 특별한 설계 고려 사항이 필요합니다.

자재 흐름 방향 정렬로드 베어링 방향 :

• 유리한 흐름 패턴을 촉진하기 위해 방향 금형 게이트

• 강화 플라스틱에서 섬유 방향을 고려하십시오

융합 라인에 대한 힘 방향 :

• 수직 또는 용접 라인에 각도가 지정되는 힘을위한 설계

• 약점을 방지하기 위해 융합 라인에 평행 한 힘을 피하십시오

어셈블리 관점에서 구조 설계

효과적인 어셈블리 설계는 제품 기능, 수명 및 제조 용이성을 보장합니다.

공차가 작은 크기를 피하기 :

• 큰 부품을 작은 구성 요소로 분해하십시오

• 적절한 공차 스택을 사용하십시오

본딩 인터페이스 설계 :

• 찢는 장력보다 전단력을 우선시합니다

• 결합 표면적을 증가시킵니다

• 접착제의 화학적 호환성을 고려하십시오

플라스틱 부품의 볼트 연결 고려 사항 :

• 스트레스가 많은 연결에 인서트를 사용하십시오

• 적절한 보스 구조를 설계하십시오

• 열 팽창 차이를 고려하십시오

요약

플라스틱 제품 설계에서 벽 두께, 강화 갈비뼈 및 초안 각도와 같은 주요 구조적 요인은 내구성과 성능에 필수적입니다. 공정 전반에 걸쳐 재료 특성, 곰팡이 구조 및 어셈블리 요구를 고려하는 것이 중요합니다. 적절한 구조 설계는 제품 기능을 향상시킬뿐만 아니라 결함과 제조 비용을 줄입니다. 이러한 설계 요소에 중점을 두어 제조업체는 기능적 및 미적 요구 사항을 모두 충족하는 고품질의 비용 효율적인 플라스틱 부품을 보장 할 수 있습니다.