Konstrukcinis plastikinių gaminių dizainas

Plastikiniai produktai yra visur, tačiau jų projektavimas nėra paprastas. Kaip inžinieriai subalansuoja jėgą, kainą ir gamybos efektyvumą? Šis straipsnis atskleis plastikinių gaminių struktūrinio dizaino sudėtingumą. Sužinosite pagrindinius veiksnius, tokius kaip sienos storis, armatūriniai šonkauliai ir dar daugiau, kurie daro patvarias, ekonomiškai efektyvias plastikines dalis.

Plastikinės dalies konstrukcijos dizaino charakteristikos ir procedūros

Plastikinės medžiagos siūlo unikalias savybes ir universalias formavimo galimybes, jas atskirti nuo įprastų inžinerinių medžiagų, tokių kaip plienas, varis, aliuminis ir mediena. Šis išskirtinis materialios kompozicijos ir formatuojamumo derinys plastikai suteikia didesnį dizaino lankstumo laipsnį, palyginti su jų kolegomis.

Unikali medžiagos kompozicija ir universalios formos

Įvairių plastikinių medžiagų asortimentas, kiekviena su savo specifinėmis savybėmis, leidžia dizaineriams pritaikyti savo pasirinkimą pagal produkto reikalavimus. Ši veislė, kartu su gebėjimu plastikais formuoti į sudėtingas formas, leidžia sukurti sudėtingas geometrijas ir funkcines savybes, kurios būtų sudėtingos ar nepraktiškos su kitomis medžiagomis.

Bendra plastiko dalies projektavimo procedūra

Norint panaudoti plastikų pranašumus ir užtikrinti optimalų konstrukcinį dizainą, būtina laikytis sistemingo požiūrio. Bendra plastikinių dalių projektavimo procedūra apima keletą pagrindinių etapų:

1. Nustatykite produkto funkcinius reikalavimus ir išvaizdą:

• Nustatykite numatytą produkto naudojimą ir būtinas funkcijas

• Apibrėžkite norimą estetinį patrauklumą ir vaizdines savybes

2. Nubrėžkite preliminarius dizaino brėžinius:

• Sukurkite pradinius eskizus ir CAD modelius, remdamiesi funkciniais ir estetiniais reikalavimais

• Apsvarstykite pasirinktą plastikinės medžiagos savybes projektavimo proceso metu

3. Prototipų kūrimas:

• Gaminkite fizinius prototipus, naudodami tokius metodus kaip 3D spausdinimas arba CNC apdirbimas

• Įvertinkite prototipo funkcionalumą, ergonomiką ir bendrą dizainą

4. Produkto testavimas:

• Atlikite griežtus testus, kad įvertintumėte produkto veikimą įvairiomis sąlygomis

• Patikrinkite, ar dizainas atitinka nurodytus funkcinius reikalavimus ir saugos standartus

5. Dizaino perkalibravimas ir peržiūra:

• Išanalizuokite testo rezultatus ir nustatykite tobulinimo sritis

• Atlikite būtinus projektavimo pakeitimus, kad padidintumėte našumą, patikimumą ar gaminamą

6. Sukurti svarbias specifikacijas:

• Sukurkite išsamias galutinio produkto specifikacijas, įskaitant matmenis, nuokrypius ir medžiagos laipsnį

• Įsitikinkite, kad specifikacijos atitinka gamybos procesą ir kokybės kontrolės standartus

7. Atviros pelėsių gamyba:

• Suprojektuokite ir pagaminkite injekcijos formą pagal baigtas produkto specifikacijas

• Optimizuokite pelėsių dizainą, skirtą efektyviam medžiagų srautui, aušinimui ir išmetimui

8. Kokybės kontrolė:

• Sukurkite patikimą kokybės kontrolės sistemą, skirtą stebėti ir palaikyti produkto nuoseklumą

• Reguliariai apžiūrėkite pagamintas dalis, kad įsitikintumėte, jog jos atitinka nurodytus reikalavimus

Pagrindiniai plastiko produktų konstrukcijos projekto veiksniai

Sienos storis

Sienų storis vaidina lemiamą vaidmenį kuriant plastikinį produktą. Tinkamas storis užtikrina optimalų našumą, gamintoją ir ekonominį efektyvumą.

storio vertės

Plastikinė	Mažiausiai	sienos	Rekomenduojamos	medžiaga
Nailonas	0.45	0.76	1.5	2.4-3.2
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
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

Veiksniai, turintys įtakos sienų storio pasirinkimui

1. Plastikinės medžiagos savybės

• Susitraukimo greitis

• Sklandumas liejimo metu

2. Išorinės jėgos ištvėrė

• Didesnėms jėgoms reikia storesnių sienų

• Apsvarstykite metalines dalis arba stiprumo patikrinimus, kad gautumėte specialius atvejus

3. Saugos taisyklės

• Atsparumo slėgiui reikalavimai

• Degumo standartai

Armatūriniai šonkauliai

Armatūriniai šonkauliai padidina stiprumą, nepadidindami bendrojo sienos storio, užkirsmdami kelią produkto deformacijai ir pagerinkite struktūrinį vientisumą.

Šonkaulių sutvirtinimų projektavimo gairės

• Storis: 0,5–0,75 kartus

• Aukštis: Mažiau nei 3 kartus sienos storis

• Tarpai: daugiau nei 4 kartus didesnis nei sienos storis

Stiprinimo dizaino aspektai, kuriems reikia dėmesio

1. Venkite medžiagų kaupimosi šonkaulių sankryžose

2. Išorinių sienų statmenas

3. Sumažinkite armatūrinius šonkaulius ant stačių šlaitų

4. Apsvarstykite kriauklių žymių išvaizdą

GRUPTAS KAMPLAI

Grafas kampas palengvina lengvai pašalinimą iš formų, užtikrinant sklandų gamybos ir aukštos kokybės dalių užtikrinimą.

Rekomenduojami skirtingų medžiagų

medžiagų	pelėsio pelėsio ertmės	grimzlės kampai
Abs	35'-1 °	40'-1 ° 20 '
Ps	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 '
Pa	20'-40 '	25'-40 '
HPVC	50'-1 ° 45 '	50'-2 °
Spv	25'-50 '	30'-1 °
CP	20'-45 '	25'-45 '

Juodraščio kampo atrankos aspektai, kuriems reikia dėmesio

1. Pasirinkite mažesnius kampus blizgantiems paviršiams ir aukšto tikslumo dalims

2. Naudokite didesnius kampus dalims su dideliu susitraukimo greičiu

3. Padidinkite skaidrių dalių grimzlę, kad būtų išvengta įbrėžimų

4. Sureguliuokite kampą pagal tekstūros paviršių tekstūros gylį

R kampai (suapvalinti kampai)

Suapvalinti kampai sumažina streso koncentraciją, palengvina plastikinį srautą ir palengvina silpną.

R kampų projektavimo gairės

• Vidinis kampo spindulys: nuo 0,50 iki 1,50 kartų

• Minimalus spindulys: 0,30 mm

• Projektuodami suapvalintus kampus palaikykite vienodą sienos storis

• Venkite suapvalintų pelėsių atsisveikinimo paviršių kampų

• Norėdami išvengti subraižymo, naudokite mažiausiai 0,30 mm spindulio kraštus

Skylės

Skylės atlieka įvairias plastikinių gaminių funkcijas ir reikalauja atidžiai apsvarstyti projektavimą.

Skylių projektavimo reikalavimai

• Atstumas tarp skylių (a): ≥ D (skylės skersmuo), jei D <3,00 mm; ≥ 0,70d, jei d> 3,00 mm

• Atstumas nuo skylės iki krašto (B): ≥ D

Santykis tarp skylės skersmens ir gylio

• Aklųjų skylių gylis (A): ≤ 5D (rekomenduojama A <2d)

• Per skylę gylis (b): ≤ 10d

Specialių skylių tipų projektavimo aspektai

1. Žingsnių skylės: naudokite kelias bendraašiškai sujungtas skirtingų skersmens skylutes

2. Kampinės skylės: Jei įmanoma, išlyginkite ašį su pelėsio atidarymo kryptimi

3. Šoninės skylės ir įdubimai: apsvarstykite šerdies traukimo struktūras ar dizaino patobulinimus

Bosai

Bosai teikia surinkimo taškus, palaiko kitas dalis ir sustiprina konstrukcinį vientisumą.

Pagrindinės viršininkų projektavimo gairės

• Aukštis: ≤ 2,5 karto viršininko skersmuo

• Jei įmanoma, naudokite armatūros šonkaulius arba pritvirtinkite prie išorinių sienų

• Sklandaus plastiko srauto ir lengvai pritaikymo dizainas

Skirtingų medžiagų projektavimo taškai

• ABS: išorinis skersmuo ≈ 2x vidinis skersmuo; Norėdami sustiprinti

• PBT: bazinis dizainas ant šonkaulio koncepcijos; Jei įmanoma, prisijunkite prie šoninių sienelių

• PC: „Tarplokuoti šoninius“ viršininkus su šonkauliais; Naudokite surinkimą ir palaikymą

• PS: pridėkite šonkaulius stiprinti; Prisijunkite prie šoninių sienelių, kai netoliese

• PSU: išorinis skersmuo ≈ 2x vidinis skersmuo; Aukštis ≤ 2x išorinis skersmuo

Įdėklai

Įterpimai pagerina funkcionalumą, pateikia dekoratyvinius elementus ir pagerina surinkimo galimybes plastikinėse dalyse.

Įdėklų forma ir struktūriniai reikalavimai

1. Gaminimas: suderinamas su pjovimo ar štampavimo procesais

2. Mechaninis stiprumas: pakankama medžiaga ir matmenys

3. Susijimo stiprumas: tinkamos paviršiaus ypatybės, skirtos saugiam priedui

4. Padėties nustatymas: cilindrinės prailginimo porcijos, kad būtų lengviau išdėstyti pelėsį

5. „Flash Prevention“: įtraukite boso struktūras

6. Post apdorojimas: antrinių operacijų dizainas (sriegimas, pjaustymas, flanšimas)

Projektavimo aspektai, kai naudojami įdėklai

• Užtikrinkite tikslią padėtį formose

• Sukurkite tvirtus ryšius su suformuotomis dalimis

• Neleiskite plastiko nuotėkį aplink įdėklus

• Apsvarstykite šiluminio išsiplėtimo skirtumus tarp įdėklo ir plastikinės medžiagos

Produkto paviršiaus tekstūra ir teksto/modelio dizainas

Paviršinės plastikinių produktų tekstūros

Plastikinių produktų paviršiai gali būti suprojektuoti naudojant įvairias faktūras, kad būtų padidintas estetika, funkcionalumas ir vartotojo patirtis. Įprastos paviršiaus tekstūros apima:

1. Lygus

2. Kibirkštis

3. Modeliuotas išgraviruotas

4. Išgraviruotas

Lygūs paviršiai

Lygus paviršius atsiranda dėl poliruotų pelėsių paviršių. Jie siūlo:

• Švarus, aptakus išvaizda

• Lengvesnis dalies išmetimas iš pelėsio

• Mažesni juodraščių kampo reikalavimai

Kibirkščių paviršiai

Sukurtas vario EDM apdorojant pelėsių ertmę, kibirkštiniai paviršiai suteikia:

• Unikali, subtili tekstūra

• Patobulintas sukibimas

• Sumažėjęs paviršiaus trūkumų matomumas

Modeliuoti išgraviruoti paviršiai

Šie paviršiai pasižymi įvairiais modeliais, išgraviruotais į pelėsio ertmę, siūlant:

• Pritaikomi dizainai

• Patobulinta produkto diferenciacija

• Patobulintos lytėjimo savybės

Graviruoti paviršiai

Graviruoti paviršiai yra sukurti tiesiogiai apdirbimo modeliais į formą, leidžiant:

• Gilios, skirtingos tekstūros

• Sudėtingi dizainai

• Paviršiaus savybių patvarumas

Tekstūruotų paviršių kampo svarstymai

Projektuojant tekstūruotus paviršius, apsvarstykite galimybę padidinti grimzlės kampus, kad palengvintumėte dalių išstūmimą:

Tekstūros gylis	Rekomenduojamas papildomas grimzlės kampas
0,025 mm	1 °
0,050 mm	2 °
0,075 mm	3 °
> 0,100 mm	4-5 °

Teksto ir modelio dizainas

Plastikiniuose produktuose dažnai yra prekės ženklo, instrukcijų ar dekoratyvinių tikslų teksto ir modelių. Šie elementai gali būti pakelti arba įdubę.

Pakeltas ir įdubęs paviršius

Rekomendacija: Jei įmanoma, naudokite iškeltus paviršius tekstui ir modeliams.

Pakeltų paviršių pranašumai:

• Supaprastintas pelėsių apdorojimas

• Lengvesnė pelėsių priežiūra

• Sustiprintas įskaitomumas

Dizainui, kuriam reikalinga praplovimo ar įdubimo funkcijos:

1. Sukurkite įdubimą

2. Padidinkite tekstą ar modelį pertraukoje

3. Išlaikykite bendrą praplovimo išvaizdą, kartu supaprastindami pelėsių dizainą

Teksto ir modelio matmenys

Rekomenduojamas	matmenys
Aukštis/gylis	0,15 - 0,30 mm (pakelta)
	0,15 - 0,25 mm (įleidžiama)

Teksto dydžio specifikacijos

Vykdykite šias optimalaus teksto dizaino gaires:

• Insulto plotis (A): ≥ 0,25 mm

• Tarpai tarp simbolių (B): ≥ 0,40 mm

• Atstumas nuo simbolių iki krašto (C, D): ≥ 0,60 mm

Papildomi teksto/modelio dizaino aspektai

1. Venkite aštrių teksto ar modelių kampų

2. Įsitikinkite, kad dydis yra tinkamas liejimo procesui

3. Apsvarstykite teksto/modelio poveikį bendrai dalies stiprumui

4. Įvertinkite teksto/modelio poveikį medžiagų srautui formavimo metu

Papildomi struktūrinio projektavimo aspektai

Stiprinimo struktūros projektavimo principai

Stiprinimo struktūros vaidina lemiamą vaidmenį gerinant bendrą plastikinių produktų našumą. Jie žymiai pagerina stiprumą, standumą ir matmenų stabilumą.

Pagrindiniai armatūros dizaino tikslai:

1. Stiprumo stiprinimas

2. Standumo gerinimas

3. Deformacijos prevencija

4. Deformacijos sumažinimas

Tinkamas sutvirtinimo nustatymas ir dydis:

• Sienų storis: 0,4–0,6 karto pagrindinis kūno storis

• Tarpai:> 4 kartus pagrindinis kūno storis

• Aukštis: <3 kartus pagrindinis kūno storis

• Sraigtinio kolonėlės armatūra: mažiausiai 1,0 mm žemiau stulpelio paviršiaus

• Bendras armatūra: mažiausiai 1,0 mm žemiau dalies paviršiaus arba atsisveikinimo linija

Pažangios armatūros būdai:

1. Netinkamai suderintos armatūros strypai, siekiant išvengti medžiagų kaupimosi

2. Tuščiavidurės struktūros armatūros sankryžose

3. Įtempimo dizainai, skirti liekniems sutvirtinimams

Vengiant streso koncentracijos

Streso koncentracija gali turėti didelę įtaką plastikinių produktų struktūriniam vientisumui ir ilgaamžiškumui. Tinkami projektavimo metodai gali sušvelninti šias problemas.

Svarbus aštrių kampų vengimas:

• Sumažinta dalies stiprumas

• Padidėjusi įtrūkimo inicijavimo rizika

• Priešlaikinio nesėkmės potencialas

Streso koncentracijos mažinimo priemonės:

1. Chamferiai

2. Suapvalinti kampai

3. Švelnūs šlaitai perėjimams

4. Į vidų tuščiaviduris aštriuose kampuose

technikos	aprašymo	nauda
Chamferiai	Plaktiniai kraštai	Laipsniškas streso pasiskirstymas
Suapvalinti kampai	Išlenkti perėjimai	Pašalina aštrius streso taškus
Švelnūs šlaitai	Laipsniško storio pokyčiai	Net streso pasiskirstymas
Į vidų tuščiaviduris	Medžiagos pašalinimas kampuose	Lokalus streso sumažinimas

Tinkamų grimzlės kampų projektavimas

Kampo projektai yra būtini sėkmingam dalių išmetimui iš pelėsių. Jie daro didelę įtaką dalių kokybei ir gamybos efektyvumui.

Kampų projekto nustatymo principai:

1. Naudokite viso skaičiaus kampus (pvz., 0,5 °, 1 °, 1,5 °)

2. Išoriniai kampai> Vidaus kampai

3. Maksimaliai padidinkite kampus nepakenkiant išvaizdai

Veiksniai, darantys įtaką kampo projekto dydžiui:

• Dalies gylis

• Paviršiaus apdaila

• Medžiagos susitraukimo greitis

• Tekstūros gylis

Skirtingų medžiagų projektavimo

taškai	grimzlės
Abs	0,5 ° - 1 °
PC	1 ° - 1,5 °
Pp	0,5 ° - 1 °
Ps	0,5 ° - 1 °
PET	1 ° - 1,5 °

Konstrukcinis dizainas iš pelėsio struktūros perspektyvos

Efektyvus pelėsių dizainas yra labai svarbus sėkmingai gaminant plastikines dalis. Apsvarstykite šiuos aspektus, kad optimizuotumėte tiek dalies, tiek pelėsių dizainą.

Vengiant sudėtingų struktūrų:

• Supaprastinkite dalių geometriją

• Sumažinkite apatinius

• Sumažinkite šalutinius veiksmus

Vengiant vidinių pjovimo struktūrų:

• Pašalinkite funkcijas, kurioms reikalingas sudėtingas šerdies traukimas

• „Split-Line“ prieinamumo dizainas

Atsižvelgiant į šoninio išleidimo reikalavimus:

• Leiskite pakankamai vietos slankiklio judėjimui

• Suprojektuokite tinkamus išjungimo paviršius

• Optimizuokite dalies orientaciją pelėsyje

Projektuoti ne izotropines plastikų savybes

Daugelyje plastikų pasižymi ne izotropinės savybės, todėl norint maksimaliai padidinti našumą, reikia specialių projektavimo aspektų.

Medžiagos srauto kryptis su apkrovos laikymo kryptimi:

• „Orient Folm“ vartai, skatinantys palankius srauto modelius

• Apsvarstykite pluošto orientaciją sustiprintame plastikuose

Jėgos kryptis, palyginti su sintezės linijomis:

• Jėgų, statmenų ar kampų suvirinimo linijomis, dizainas

• Venkite lygiagrečių jėgų su sintezės linijomis, kad išvengtumėte silpnumo

Konstrukcinis dizainas iš surinkimo perspektyvos

Efektyvus surinkimo dizainas užtikrina produkto funkcionalumą, ilgaamžiškumą ir gamybos lengvumą.

Venkite didelių dydžių su mažais nuokrypiais:

• Suskirstykite dideles dalis į mažesnius komponentus

• Naudokite tinkamus tolerancijos krūvas

Suskyrimo sąsajos dizainas:

• Pirmenybė teikiama šlyti

• Padidinkite rišamąjį paviršiaus plotą

• Apsvarstykite klijų cheminį suderinamumą

Varžtų ryšio aspektai plastikinėms dalims:

• Naudokite įdėklus didelio streso jungtims

• Projektuokite tinkamas boso struktūras

• Apsvarstykite šiluminio išsiplėtimo skirtumus

Santrauka

Projektuojant plastikinius produktus, pagrindiniai konstrukciniai veiksniai, tokie kaip sienos storis, armatūriniai šonkauliai ir grimzlės kampai, yra būtini patvarumui ir našumui. Visame procese labai svarbu atsižvelgti į medžiagų savybes, pelėsių struktūrą ir surinkimo poreikius. Tinkamas konstrukcinis dizainas ne tik padidina produkto funkcionalumą, bet ir sumažina trūkumus bei gamybos sąnaudas. Sutelkdami dėmesį į šiuos projektavimo elementus, gamintojai gali užtikrinti aukštos kokybės, ekonomiškai efektyvias plastikines dalis, kurios atitinka tiek funkcinius, tiek estetinius reikalavimus.