Plastmasas izstrādājumu konstrukcijas dizains

Plastmasas produkti ir visur, bet to izstrāde nav vienkārša. Kā inženieri līdzsvaro stiprumu, izmaksas un ražošanas efektivitāti? Šis raksts atklās sarežģītības plastmasas izstrādājumu konstrukcijas dizainu. Jūs iemācīsities galvenos faktorus, piemēram, sienas biezumu, pastiprinošas ribas un daudz ko citu, kas padara izturīgas, rentablas plastmasas detaļas.

Plastmasas daļu konstrukcijas dizaina raksturlielumi un procedūras

Plastmasas materiāli piedāvā unikālas īpašības un daudzpusīgas formēšanas iespējas, atdalot tās no parastajiem inženiertehniskajiem materiāliem, piemēram, tērauda, ​​vara, alumīnija un koka. Šī atšķirīgā materiāla sastāva un formablitātes kombinācija plastmasai piešķir augstāku dizaina elastības pakāpi, salīdzinot ar to kolēģiem.

Unikāla materiāla sastāvs un daudzpusīgas formas

Daudzveidīgais plastmasas materiālu klāsts, katrs ar īpašām īpašībām, ļauj dizaineriem pielāgot savu izvēli atbilstoši produkta prasībām. Šī šķirne, apvienojumā ar spēju veidot plastmasu sarežģītās formās, ļauj izveidot sarežģītas ģeometrijas un funkcionālās pazīmes, kas būtu izaicinošas vai nepraktiskas ar citiem materiāliem.

Vispārīga procedūra plastmasas detaļu projektēšanai

Lai izmantotu plastmasas priekšrocības un nodrošinātu optimālu strukturālo dizainu, ir svarīgi ievērot sistemātisku pieeju. Plastmasas detaļu vispārējā procedūra ietver vairākus galvenos posmus:

1. Nosakiet produkta funkcionālās prasības un izskatu:

• Nosakiet produkta paredzēto izmantošanu un nepieciešamās funkcijas

• Definējiet vēlamo estētisko pievilcību un vizuālās īpašības

2. Uzzīmējiet provizoriskus dizaina rasējumus:

• Izveidojiet sākotnējās skices un CAD modeļus, pamatojoties uz funkcionālajām un estētiskajām prasībām

• Apsveriet izvēlēto plastmasas materiāla īpašības projektēšanas procesā

3. Prototipēšana:

• Izgatavojiet fiziskus prototipus, izmantojot tādas metodes kā 3D drukāšana vai CNC apstrāde

• Novērtējiet prototipa funkcionalitāti, ergonomiku un vispārējo dizainu

4. Produkta pārbaude:

• Veiciet stingrus testus, lai novērtētu produkta veiktspēju dažādos apstākļos

• Pārbaudiet, vai dizains atbilst norādītajām funkcionālajām prasībām un drošības standartiem

5. Dizaina atkārtota kalibrēšana un pārskatīšana:

• Analizēt testa rezultātus un identificēt uzlabojumu jomas

• Veiciet nepieciešamās dizaina korekcijas, lai uzlabotu veiktspēju, uzticamību vai ražojamību

6. Izstrādāt svarīgas specifikācijas:

• Izveidojiet detalizētas galaprodukta specifikācijas, ieskaitot izmērus, pielaides un materiāla pakāpi

• Pārliecinieties, ka specifikācijas atbilst ražošanas procesam un kvalitātes kontroles standartiem

7. Atvērta pelējuma ražošana:

• Izstrādājiet un izgatavojiet iesmidzināšanas veidni, pamatojoties uz pabeigto produktu specifikācijām

• Optimizējiet pelējuma dizainu efektīvai materiālu plūsmai, dzesēšanai un izmešanai

8. Kvalitātes kontrole:

• Izveidojiet stabilu kvalitātes kontroles sistēmu, lai uzraudzītu un uzturētu produktu konsekvenci

• Regulāri pārbaudiet ražotās detaļas, lai pārliecinātos, ka tās atbilst norādītajām prasībām

Pamatfaktori plastmasas produktu konstrukcijas dizainā

Sienas biezums

Sienas biezumam ir izšķiroša loma plastmasas izstrādājumu dizainā. Pareizs biezums nodrošina optimālu veiktspēju, ražojamību un rentabilitāti.

Ieteicamās sienas biezuma vērtības

plastmasas materiāla	minimālā (mm)	Mazas daļas (mm)	Vidējas daļas (mm)	Lielas daļas (mm)
Neilons	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
Dators	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

Faktori, kas ietekmē sienas biezuma izvēli

1. Plastmasas materiāla īpašības

• Saraušanās ātrums

• Plūstamība injekcijas liešanas laikā

2. Ārējie spēki izturēja

• Lielākiem spēkiem ir vajadzīgas biezākas sienas

• Apsveriet metāla detaļas vai stiprības pārbaudi īpašiem gadījumiem

3. Drošības noteikumi

• Spiediena pretestības prasības

• Uzliesmojamības standarti

Ribu pastiprināšana

Ribu pastiprināšanas pastiprina izturību, nepalielinot kopējo sienas biezumu, novēršot produkta deformāciju un uzlabojot strukturālo integritāti.

Dizaina vadlīnijas ribu pastiprināšanai

• Biezums: 0,5-0,75 reizes kopējais sienas biezums (ieteicams: <0,6 reizes)

• Augstums: mazāk nekā 3 reizes sienas biezums

• Atstarpe: lielāks par 4 reizes sienas biezumu

Pastiprināšanas dizaina aspekti, kuriem nepieciešama uzmanība

1. Izvairieties no materiāla uzkrāšanās ribu krustojumos

2. Uzturiet perpendikulitāti ārējām sienām

3. Samaziniet pastiprinošās ribas uz stāvām nogāzēm

4. Apsveriet izlietnes zīmju izskata ietekmi

Melnrakstu leņķi

Melnraksta leņķi atvieglo viegli noņemšanu no veidnēm, nodrošinot vienmērīgu ražošanu un augstas kvalitātes detaļas.

Ieteicamie melnrakstu leņķi dažādiem materiāliem

Materiālu	pelējuma pamatnes	dobumam
Abs	35'-1 °	40'-1 ° 20 '
Ps	30'-1 °	35'-1 ° 30 '
Dators	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 °
Spvs	25'-50 '	30'-1 °
CP	20'-45 '	25'-45 '

Leņķa izvēles aspekti, kuriem nepieciešama uzmanība

1. Izvēlieties mazākus leņķus spīdīgām virsmām un augstas precizitātes detaļām

2. Izmantojiet lielākus leņķus detaļām ar lielu saraušanās ātrumu

3. Palieliniet caurspīdīgu detaļu iegrimi, lai novērstu skrāpējumus

4. Pielāgojiet leņķi, pamatojoties uz faktūras dziļumu teksturētām virsmām

R stūri (noapaļoti stūri)

Noapaļoti stūri samazina stresa koncentrāciju, atvieglo plastmasas plūsmu un atvieglo pazemināšanu.

Projektēšanas vadlīnijas R stūriem

• Iekšējais stūra rādiuss: no 0,50 līdz 1,50 reizes materiāla biezums

• Minimālais rādiuss: 0,30 mm

• Uzturiet vienmērīgu sienas biezumu, projektējot noapaļotus stūrus

• Izvairieties no noapaļotiem stūriem uz pelējuma atdalīšanas virsmām

• Izmantojiet malām minimālo 0,30 mm rādiusu, lai novērstu skrāpējumus

Caurums

Caurumi kalpo dažādas funkcijas plastmasas izstrādājumos un prasa rūpīgu dizaina apsvērumu.

Projektēšanas prasības caurumiem

• Attālums starp caurumiem (a): ≥ d (cauruma diametrs), ja d <3,00 mm; ≥ 0,70d, ja d> 3,00 mm

• Attālums no cauruma līdz malai (b): ≥ D

Saikne starp cauruma diametru un dziļumu

• Aklā cauruma dziļums (a): ≤ 5d (ieteicams a <2d)

• Caur caurumu dziļums (b): ≤ 10d

Projektēšanas apsvērumi īpašiem caurumu veidiem

1. Solis caurumi: izmantojiet vairākus koaksiāli savienotus caurumus ar dažādiem diametriem

2. Leņķiski caurumi: pēc iespējas izlīdziniet asi ar pelējuma atveres virzienu

3. Sānu caurumi un iegriezumi: apsveriet pamata vilkšanas struktūras vai dizaina uzlabojumus

Priekšnieki

Priekšnieki nodrošina montāžas punktus, atbalsta citas daļas un uzlabo strukturālo integritāti.

Pamata dizaina vadlīnijas priekšniekiem

• Augstums: ≤ 2,5 reizes

• Izmantojiet armatūras ribas vai, ja iespējams, pievienojiet pie ārējām sienām

• Dizains gludai plastmasas plūsmai un ērta demolding

Dažādu materiālu projektēšanas punkti

• ABS: ārējais diametrs ≈ 2x iekšējais diametrs; Izmantojiet slīpas ribas, lai stiprinātu

• PBT: ribu koncepcijas bāzes dizains; Ja iespējams, izveidojiet savienojumu ar sāniem

• PC: bloķēšanas sānu priekšnieki ar ribām; Izmantojiet montāžai un atbalstam

• PS: pievienojiet ribas stiprināšanai; Pievienojieties blakus sienām, kad tuvumā

• PSU: ārējais diametrs ≈ 2x iekšējais diametrs; augstums ≤ 2x ārējais diametrs

Ieliktnis

INSERTS uzlabo funkcionalitāti, nodrošina dekoratīvus elementus un uzlabo montāžas iespējas plastmasas daļās.

Formas un strukturālās prasības ieliktņiem

1. RAŽOŠANA: Saderīgs ar griešanas vai apzīmogošanas procesiem

2. Mehāniskā izturība: pietiekams materiāls un izmēri

3. Saistīšanas stiprība: atbilstošas ​​virsmas īpašības drošai piestiprināšanai

4. Pozicionēšana: cilindriskas pagarināšanas porcijas ērtai pelējuma izvietošanai

5. Zibspuldzes profilakse: iekļaujiet priekšnieka struktūru blīvēšanu

6. Pēcapstrāde: sekundāro operāciju projektēšana (vītne, griešana, atlocīšana)

Dizaina apsvērumi, lietojot ieliktņus

• Nodrošiniet precīzu novietojumu veidnēs

• Izveidojiet spēcīgus savienojumus ar veidotām detaļām

• Novērst plastmasas noplūdi ap ieliktņiem

• Apsveriet siltuma izplešanās atšķirības starp ieliktni un plastmasu

Produkta virsmas tekstūra un teksta/modeļa dizains

Plastmasas produktu virsmas faktūras

Plastmasas produktu virsmas var izveidot ar dažādām faktūrām, lai uzlabotu estētiku, funkcionalitāti un lietotāju pieredzi. Parastās virsmas faktūras ietver:

1. Izlīdzināt

2. Dzirksteles

3. Ar rakstainu iegravētu

4. Iegravēts

Gludas virsmas

Gludas virsmas rodas no pulētām pelējuma virsmām. Viņi piedāvā:

• Tīrs, gluds izskats

• Vieglāka daļas izmešana no pelējuma

• Zemākas leņķa prasības

Dzirksteles iegrieztas virsmas

Izveidots, izmantojot vara EDM apstrādi pelējuma dobumā, dzirksteles iegremdētās virsmas nodrošina:

• Unikāla, smalka tekstūra

• Uzlabota saķere

• Samazināta virsmas nepilnību redzamība

Rakstainas iegravētas virsmas

Šīm virsmām ir dažādi modeļi, kas iegravēti pelējuma dobumā, piedāvājot:

• Pielāgojami dizainparaugi

• Uzlabota produktu diferenciācija

• Uzlabotas taustes īpašības

Iegravētas virsmas

Iegravētas virsmas tiek izveidotas, tieši apstrādājot veidni veidnē, ļaujot:

• Dziļas, atšķirīgas faktūras

• Sarežģīti dizainparaugi

• Virsmas pazīmju izturība

Maklera leņķa apsvērumi attiecībā uz teksturētām virsmām

Izstrādājot teksturētas virsmas, apsveriet iespēju palielināt melnrakstu leņķus, lai atvieglotu daļas izgrūšanu:

Tekstūras dziļums	ieteicams papildu melnraksta leņķis
0,025 mm	1 °
0,050 mm	2 °
0,075 mm	3 °
> 0,100 mm	4-5 °

Teksta un modeļa dizains

Plastmasas izstrādājumos bieži ir teksts un zīmola veidošanas, instrukciju vai dekoratīvu mērķu modeļi. Šos elementus var pacelt vai padziļināt.

Paceltas un padziļinājumā esošās virsmas

Ieteikums: pēc iespējas tekstam un modeļiem izmantojiet paaugstinātas virsmas.

Paaugstinātu virsmu priekšrocības:

• Vienkāršota pelējuma apstrāde

• Vieglāka pelējuma uzturēšana

• Pastiprināta salasāmība

Dizainiem, kuriem nepieciešama flush vai padziļinājuma funkcija:

1. Izveidojiet padziļinājumu apgabalu

2. Paaugstināt tekstu vai modeli padziļinājumā

3. Uzturiet kopējo flush izskatu, vienlaikus vienkāršojot pelējuma dizainu

Teksta un modeļa izmēri

ir	ieteicama dimensija
Augstums/dziļums	0,15 - 0,30 mm (paaugstināts)
	0,15 - 0,25 mm (padziļinājums)

Teksta lieluma specifikācijas

Izpildiet šīs optimālā teksta dizaina vadlīnijas:

• Insulta platums (a): ≥ 0,25 mm

• Atstarpe starp rakstzīmēm (b): ≥ 0,40 mm

• Attālums no rakstzīmēm līdz malai (c, d): ≥ 0,60 mm

Papildu teksta/modeļa dizaina apsvērumi

1. Izvairieties no asiem leņķiem tekstā vai modeļos

2. Pārliecinieties, ka lielums veicina liešanas procesu

3. Apsveriet teksta/modeļa ietekmi uz kopējo daļu izturību

4. Novērtējiet teksta/modeļa ietekmi uz materiāla plūsmu liešanas laikā

Papildu konstrukcijas dizaina apsvērumi

Pastiprināšanas struktūras projektēšanas principi

Pastiprināšanas struktūrām ir izšķiroša loma plastmasas produktu kopējās veiktspējas uzlabošanā. Tie ievērojami uzlabo izturību, stingrību un izmēru stabilitāti.

Pastiprināšanas dizaina galvenie mērķi:

1. Izturības uzlabošana

2. Stīvuma uzlabošana

3. Deformācijas novēršana

4. Deformācijas samazināšana

Pareiza pastiprinājumu izvietošana un lielums:

• Sienas biezums: 0,4-0,6 reizes lielais ķermeņa biezums

• Atstatums:> 4 reizes galvenais ķermeņa biezums

• Augstums: <3 reizes lielais ķermeņa biezums

• Skrūvju kolonnas pastiprināšana: vismaz 1,0 mm zem kolonnas virsmas

• Vispārējā pastiprināšana: minimālais 1,0 mm zem daļas virsmas vai atdalīšanas līnijas

Uzlabotas pastiprināšanas metodes:

1. Nepareizi izlīdzinātas pastiprināšanas joslas, lai novērstu materiālu uzkrāšanos

2. Dobas struktūras pastiprināšanas krustojumos

3. Uz spriedzi balstīti plāni izstrādājumi, kas balstīti uz spriedzi

Izvairoties no stresa koncentrācijas

Stresa koncentrācija var ievērojami ietekmēt plastmasas produktu strukturālo integritāti un ilgmūžību. Pareizas projektēšanas metodes var mazināt šos jautājumus.

Izvairīšanās no asiem stūriem:

• Samazināta daļas stiprums

• Paaugstināts plaisas iniciācijas risks

• Priekšlaicīgas neveiksmes potenciāls

Stresa koncentrācijas samazināšanas pasākumi:

1. Chamfers

2. Noapaļoti stūri

3. Maigas nogāzes pārejām

4. Uz iekšu dobi asos stūros

tehnikas	apraksts	ieguvums
Chamfers	Slīpas malas	Pakāpenisks stresa sadalījums
Noapaļoti stūri	Izliektas pārejas	Novērš asus stresa punktus
Maigas nogāzes	Pakāpeniski biezums mainās	Pat stresa sadalījums
Iekšēja doba	Materiāla noņemšana stūros	Lokalizēts stresa samazinājums

Piemērotu melnrakstu leņķu projektēšana

Melnraksta leņķi ir nepieciešami veiksmīgai daļas izmešanai no veidnēm. Tie būtiski ietekmē daļu kvalitāti un ražošanas efektivitāti.

Principi leņķu noteikšanai:

1. Izmantojiet veselus skaitļa leņķus (piemēram, 0,5 °, 1 °, 1,5 °)

2. Ārējie leņķi> interjera leņķi

3. Maksimizēt leņķus, neapdraudot izskatu

Faktori, kas ietekmē iegrimes leņķa lielumu:

• Daļēji dziļums

• Virsmas apdare

• Materiāla saraušanās ātrums

• Tekstūras dziļums

Dažādu materiālu melnraksta dizaina punkti:

Materiāls	ieteicamais melnraksta leņķa diapazons
Abs	0,5 ° - 1 °
Dators	1 ° - 1,5 °
PP	0,5 ° - 1 °
Ps	0,5 ° - 1 °
Zeķēt	1 ° - 1,5 °

Konstrukcijas dizains no pelējuma struktūras viedokļa

Efektīvai pelējuma dizainam ir izšķiroša nozīme veiksmīgai plastmasas daļu ražošanai. Apsveriet šos aspektus, lai optimizētu gan daļu, gan pelējuma dizainu.

Izvairoties no sarežģītām struktūrām:

• Vienkāršojiet daļu ģeometriju

• Samaziniet apakšējā mērci

• Samazināt blakus darbības

Izvairoties no iekšējām griešanas struktūrām:

• Novērst funkcijas, kurām nepieciešama sarežģīta kodola vilkšana

• Dizains sadalītās līnijas piekļuvei

Ņemot vērā sānu izlaišanas prasības:

• Ļaujiet pietiekami daudz vietas slīdņa kustībai

• Izstrādājiet atbilstošas ​​izslēgšanas virsmas

• Optimizējiet daļas orientāciju pelējumā

Plastmasas izotropisko īpašību projektēšana

Daudzām plastmasām ir izotropiskas īpašības, kurām ir nepieciešami īpaši dizaina apsvērumi, lai palielinātu veiktspēju.

Materiāla plūsmas virziena izlīdzināšana ar slodzes nesošo virzienu:

• Orient pelējuma vārti, lai veicinātu labvēlīgus plūsmas modeļus

• Apsveriet šķiedru orientāciju pastiprinātā plastmasā

Spēka virziens attiecībā pret saplūšanas līnijām:

• Perpendikulāra vai leņķa līniju leņķa projektēšana

• Izvairieties no paralēliem spēkiem saplūšanas līnijām, lai novērstu vājumu

Konstrukcijas dizains no montāžas viedokļa

Efektīva montāžas dizains nodrošina produkta funkcionalitāti, ilgmūžību un ražošanas vienkāršību.

Izvairīšanās no lieliem izmēriem ar mazām pielaidēm:

• Salauziet lielas daļas mazākās sastāvdaļās

• Izmantojiet atbilstošas ​​tolerances kaudzes

Saistīšanas interfeisa dizains:

• Prioritāri piešķiriet bīdes spēku pār asarošanas spriedzi

• Palieliniet savienojošo virsmas laukumu

• Apsveriet līmju ķīmisko savietojamību

Skrūvju savienojuma apsvērumi par plastmasas detaļām:

• Izmantojiet ieliktņus augstas stresa savienojumiem

• Izstrādājiet atbilstošas ​​priekšnieku struktūras

• Apsveriet termiskās izplešanās atšķirības

Kopsavilkums

Plastmasas izstrādājumu dizainā galvenie strukturālie faktori, piemēram, sienas biezums, pastiprināšanas ribas un iegrimes leņķi, ir nepieciešami izturībai un veiktspējai. Visā procesā ir svarīgi apsvērt materiālu īpašības, pelējuma struktūru un montāžas vajadzības. Pareizs konstrukcijas dizains ne tikai uzlabo produkta funkcionalitāti, bet arī samazina defektus un ražošanas izmaksas. Koncentrējoties uz šiem dizaina elementiem, ražotāji var nodrošināt augstas kvalitātes, rentablas plastmasas detaļas, kas atbilst gan funkcionālajām, gan estētiskajām prasībām.