Пластичните делови се 'рбет на современото производство, кои се наоѓаат во безброј производи што ги користиме секој ден. Дизајнирањето на овие делови бара внимателно разгледување за да се обезбеди ефикасност и квалитет. Оваа статија дава детален водич за процесот на дизајнирање на пластични делови, од избор на материјал до конечно производство. Во овој пост, ќе научите како да ги дефинирате барањата, да изберете материјали и да ги оптимизирате дизајни за производство.
Преглед на процесот на дизајнирање на пластични делови
Важноста на пластичниот дел дизајн за производство
Ефективниот дизајн на пластични делови е од суштинско значење за да се обезбеди производство, квалитет и економичност. Добро оптимизираниот дизајн го минимизира материјалниот отпад и времето на производство, што доведува до поголема профитабилност. Производителите мора внимателно да размислат за фактори како што се избор на материјал, димензионална точност и методи на производство за да постигнат оптимални резултати.
Акцент на процесите за обликување на инјектирање
Обидот за вбризгување е најчесто користен процес за производство на пластично дело, како резултат на неговата приспособливост и прецизност. Овој метод овозможува масовно производство на комплексни делови, додека одржува тесни толеранции и намалување на отпадот. Правилниот дизајн за обликување на инјектирање вклучува внимание на дебелината на wallидот, нацрт -аглите и поставувањето на ребрата за да се спречат дефекти како што се искривени или знаци на мијалник.
Клучни фази во работниот тек дизајн до производство
Процесот на дизајнирање на пластични делови вклучува неколку меѓусебно поврзани фази:
Дефиниција за барање
Скицирање на концепти
Избор на материјал
Детален дизајн
Структурна анализа
Конечен избор на материјал
Изменување на дизајнот за производство (DFM)
Прототипирање
Алатки и производство
Овој работен тек обезбедува систематски пристап кон развојот на пластичните делови. Ја балансира функционалноста, производството и економичноста.
Чекор 1: Дефинирање на барањата
Важноста на квантифицирање на барањата
Квантификациските барања го формираат камен -темелникот на успешниот дизајн на пластични делови. Обезбедува:
Дизајнерите треба да избегнуваат нејасни термини како 'силни ' или 'транспарентен '. Наместо тоа, тие мора да се стремат кон специфични, мерливи метрика.
Фактори што треба да се земат предвид
Структурно оптеретување
Структурната анализа на оптоварување обезбедува делови да издржат наменета употреба и потенцијална злоупотреба:
Видови: статичко, динамично, влијание
Оценка: бавно, умерено, брзо
Фреквенција: континуирана, наизменична, повремена
Размислувањата се протегаат надвор од крајната употреба:
Стрес на склопување
Вибрации за испорака
Услови за складирање
Сценари во најлош случај
Услови на животната средина
Факторите на животната средина значително влијаат врз својствата на пластичните материјали:
| факторот | размислувања за |
| Температура | Оперативен опсег, термички велосипедизам |
| Влажност | Апсорпција на влага, димензионална стабилност |
| Хемиска изложеност | Отпорност на растворувачи, масла, средства за чистење |
| Зрачење | УВ стабилност, толеранција на зрачење на гама |
Планирање на сценарио со најлош случај помага да се обезбеди сигурност на производот во екстремни услови.
Димензионални барања и толеранции
Прецизни димензионални спецификации се клучни:
Балансирањето на тесните толеранции со трошоците за производство е неопходно. Премногу строги толеранции можат значително да ги зголемат трошоците за производство.
Стандарди и регулаторни барања
Придржувањето кон релевантните стандарди обезбедува усогласеност на производот:
Дизајнерите мора да ги идентификуваат применливите стандарди рано во процесот. Овој пристап спречува скапи редизајн подоцна.
Маркетинг и економски ограничувања
Економски размислувања Одлуки за дизајн на формата:
Овие фактори влијаат врз изборот на материјали, производните процеси и сложеноста на дизајнот.
Чекор 2: Создавање прелиминарна скица за концепти
Развивање на почетни скици за концепти
Скицирање на концепти иницира визуелна претстава на идеи за дизајн. Тој служи како клучен мост помеѓу барањата и материјалните решенија.
Клучни аспекти на ефективно скицирање на концепти:
Брза идеја: Генерирајте повеќе концепти за дизајн брзо.
Фокус на функционалност: Приоретизирајте ги основните карактеристики во текот на естетските детали.
Прилагодливост: Овозможете лесни измени како што се развива дизајнот.
Истакнување на клучните области на загриженост
Дизајнерите мора да ги потенцираат критичните региони во нивните скици:
Овој пристап ја олеснува раната идентификација на проблемот и насочени подобрувања во дизајнот.
Идентификување на фиксни наспроти променливи функции
Разликувањето помеѓу фиксните и променливите функции е клучно:
| фиксни функции | променливи функции |
| Димензии на стандардно управување | Естетски елементи |
| Карактеристики на критични перформанси | Несуштинска геометрија |
| Компоненти поврзани со безбедноста | Прилагодливи карактеристики |
Признавањето на овие разлики им овозможува на дизајнерите да ги насочат своите креативни напори на области со поголема флексибилност во дизајнот.
Соработка со индустриски дизајнери
Партнерството со индустриските дизајнери ја подобрува фазата на скицирање на концептот:
Носи естетска експертиза до функционални дизајни
Обезбедува производство на визуелно привлечни концепти
Го олеснува развојот на холистичкиот производ
Создавање на 3Д скици или рендери
Современото скицирање на концепти често вклучува 3Д визуелизација:
Алатките за дигитално скицирање овозможуваат брзо создавање на 3Д концепти.
3Д -пренасочувањата им овозможуваат на засегнатите страни појасен дизајн за дизајн.
Раните 3Д модели ја олеснуваат неспокојната транзиција кон развојот на CAD.
Чекор 3: Почетна избор на материјал
Споредба на материјалните својства со барањата
Првичниот избор на материјал вклучува систематска споредба на материјалните својства против дефинирани барања. Овој процес обезбедува оптимални избори за материјали за специфични апликации.
Клучни чекори во оваа споредба:
Идентификувајте ги параметрите за критични перформанси
Оценете ги материјалите за податоци
Ранг материјали засновани на исполнување на барањата
Елиминирање на несоодветни материјални семејства
Ефикасниот избор на материјали често започнува со елиминација:
Идентификувајте ги својствата на договорот
Отстранете ги целиот материјален семејства кои не ги исполнуваат критичните барања
Тесен фокус на ветувачки кандидати
Овој пристап го насочува процесот на селекција, заштедува време и ресурси.
Карактеристики на материјални материјали што не се дизајнирани
Одредени материјални својства не можат да се подобрат преку модификации на дизајнот:
| на имотот | Важноста |
| Коефициент на термичка експанзија | Влијае на димензионалната стабилност |
| Транспарентност | Критично за оптички апликации |
| Хемиски отпор | Ја одредува компатибилноста со околината |
| Омекнување на температурата | Ги ограничува условите за работа |
| Одобрување на агенцијата | Обезбедува регулаторна усогласеност |
Овие својства служат како примарни критериуми за скрининг при изборот на материјали.
Влијание на адитиви и технологии
Комплексноста на избор на материјали се зголемува со:
Обложувања: Подобрете ги својствата на површината
Адитиви: Изменете ги карактеристиките на најголемиот дел од материјалот
Технологија за ко-инјекција: Комбинира повеќе материјали
Овие фактори ги прошируваат можностите за дизајн, но бараат внимателно разгледување на нивните ефекти врз вкупните перформанси на дел.
Улогата на комбинирање и топење мешање
Комплекс и топење на мешање нуди можности за подобрување на имотот:
Механички својства за прилагодување
Подобрување на термичките карактеристики
Подобрување на хемиската отпорност
Оптимизирање на преработување
Овие техники им овозможуваат на дизајнерите да се прилагодат на материјалните својства, потенцијално создавање сопствени решенија за специфични апликации.
Чекор 4: Дизајн на делот според избраните материјали
Дизајнирање на делумна геометрија според материјалните карактеристики
Материјалните својства значително влијаат врз геометријата на дел. Дизајнерите мора да го прилагодат својот пристап врз основа на уникатните атрибути на избраниот материјал.
Клучни размислувања:
Модул на еластичност
Јачина на принос
Отпорност на лази
Хемиска компатибилност
Прилагодување на геометријата за различни услови
Различни материјали бараат специфични геометриски адаптации:
Статички оптоварувања: зајакнување на области со висок стрес
Изложеност на растворувач: Зголемете ја дебелината на wallидот во ранливите региони
Термичка експанзија: Дизајн соодветни дозволи и толеранции
Примери за дизајн специфични
| материјалот | за |
| Полиетилен со висока густина | Големи нацрт -агли, дебели делови за ригидност |
| Полипропилен | Униформа дебелина на wallидот, дарежлива радија |
| Најлон 6/6 | Рибување за вкочанетост, додатоци за апсорпција на влага |
Чекор 5: Структурна анализа
Користејќи го софтверот CAE за анализа
Софтверот за инженерство со помош на компјутер (CAE) игра клучна улога во современиот дизајн на пластични делови. Им овозможува на дизајнерите да:
Симулираат услови во реалниот свет
Предвидете го однесувањето на делот под различни оптоварувања
Идентификувајте ги потенцијалните режими на неуспех
Популарните алатки CAE вклучуваат ANSYS, SolidWorks Simulation и Abaqus.
Тестирање под сценарија во најлош случај
Ригорозната анализа вклучува поднесување виртуелни модели во екстремни услови:
Максимални случаи на оптоварување
Температурни екстреми
Сценарија за влијание и замор
Симулации на хемиска изложеност
Овие тестови помагаат во откривање на потенцијалните слабости пред да започне физичкото прототипирање.
Дизајн оптимизација заснована врз резултатите од анализата
Резултати од анализата Упатство за итеративни подобрувања во дизајнот:
| на исход од анализата | Одговор на дизајн |
| Високи концентрации на стрес | Додадете филети или густини |
| Прекумерна девијација | Зголемете ја дебелината на wallидот или додадете ребра |
| Термички жаришта | Изменете ја геометријата за подобра дисипација на топлина |
Овој процес продолжува сè додека дизајнот не ги исполни сите критериуми за изведба, додека ја минимизира употребата на материјалот и сложеноста.
Обезбедувањето модифициран дизајн ги исполнува барањата
По оптимизацијата, дизајнерите мора да потврдат:
Стандардите за перформанси на крајната употреба сè уште се исполнети
Производството на изводливоста останува недопрена
Се постигнуваат цели на трошоците
Билансот помеѓу овие фактори често бара размена и креативно решавање на проблеми.
Клучни размислувања:
Функционални барања
Естетски стандарди
Регулаторна усогласеност
Ефикасност на производството
Чекор 6: Конечен избор на материјал
Подавање на примарен материјал
Во оваа фаза, дизајнерите мора да изберат примарен материјал за пластичниот дел. Оваа одлука треба да се заснова на:
Избраниот материјал станува фокус за последователни рафинирања на дизајнот и планирање на производството.
Одржување на опции за резервна копија
Додека се посветува на примарен материјал, претпазливо е да се чуваат алтернативни материјали во резерва. Овие резервни копии служат како:
Планови за вонредни состојби за непредвидени проблеми
Опции за идните повторувања на производи
Потенцијални алтернативи за заштеда на трошоците
Дизајнерите треба да одржуваат детални информации за овие алтернативи во текот на целиот процес на развој.
Економски и размислувања за перформанси
Конечниот избор на материјал ги балансира економските фактори со перформансите на крајната употреба:
| на економските фактори | својства на ефикасноста |
| Цена на суровини | Механичка сила |
| Трошоци за обработка | Хемиски отпор |
| Волумен на производство | Термичка стабилност |
| Трошоци за животниот циклус | Естетски квалитети |
Дизајнерите мора да ги мерат овие фактори едни против други за да го најдат оптималното материјално решение.
Полу-квантитативен метод на бодување
За објективно проценка на материјалите, полу-квантитативниот систем на бодување докажува непроценливо:
Идентификувајте ги критериумите за избор на клучеви
Додели пондери на секој критериум
Оценете ги материјалите на нумеричка скала за секој критериум
Пресметајте пондерирани резултати
Споредете ги вкупните оценки за да го одредите најдобриот генерален изведувач
Овој метод обезбедува пристап управувано со податоци за избор на материјали, минимизирајќи ја субјективната пристрасност.
Пример критериуми за бодување:
Јачина на затегнување: 0-10 поени
Цена по единица: 0-10 поени
Обработка на леснотија: 0-10 поени
Влијание на животната средина: 0-10 поени
Чекор 7: Изменување на дизајнот за производство (DFM)
Размислувања за обликување на инјектирање
Обликувањето со инјектирање вклучува пет критични фази:
Пополнување на мувла
Пакување
Држење
Ладење
Исфрлање
Секоја фаза бара специфични модификации на дизајнот за да се обезбеди обличност:
Нацрт -агли: олеснете го отстранувањето на делот
RADII: Подобрување на протокот на материјал и намалете ги концентрациите на стресот
Површинска текстура: Подобрете ги несовршеностите на изгледот и маската
Клучни елементи за дизајн за обликување со инјектирање
Дебелина на wallидот
Униформата дебелина на wallидот е клучна за спречување на дефекти:
Избегнувајте дебели делови: тие можат да доведат до знаци на мијалник и искривување
Одржувајте конзистентност: Обично во рок од 10% од номиналната дебелина
Следете ги упатствата специфични за смола: обично се движат од 0,04 'до 0,150' '
Засилување на ребрата
Ребрата ги зајакнуваат деловите без да се зголеми целокупната дебелина:
| упатства | препорака за |
| Висина | ≤ 3x Дебелина на wallидот |
| Дебелина | ≤ 0,5-0,75x Дебелина на wallидот |
| Сместување | Нормална на главната насока на стрес |
Поставување на портата
Правилната локација на портата обезбедува оптимален проток на материјал и го минимизира намалувањето:
Поставување на игла за ејектор
Раното планирање на локациите за пинови за отфрлање е од суштинско значење:
Избегнувајте видливи површини
Ставете на рамни или ребрести области
Размислете за делот геометрија и материјалните својства
Знаци на мијалник
Обраќање ознаки за мијалник вклучува:
Оптимизирање на дизајнот на каналот за ладење
Прилагодување на притисокот на пакувањето и времето
Спроведување на техники за инјектирање со помош на гас или пена
Линии за разделување
Соработувајте со Modlers за да го оптимизирате поставувањето на линијата за разделување:
Размислете за дел геометрија и естетика
Минимизирајте ги линиите на блиц и сведоци
Обезбедете правилно впуштање
Специјални карактеристики
Размислувања за дизајн за сложени карактеристики:
Потколеници: користете склопувачки јадра или странични активности
Дупки: Вклучете соодветни стапки на аспекти и локации
Странични дејства: Комплексност на рамнотежа со импликации на трошоците
Чекор 8: Прототипирање
Важноста на прототипирањето за верификација на дизајнот
Прототипирањето игра клучна улога во потврдувањето на дизајнот пред целосното производство. Им дозволува на дизајнерите и производителите да идентификуваат потенцијални проблеми што можат да се појават за време на процесот на производство или во перформансите на производот. Со создавање прототип, тимовите можат да го визуелизираат производот и да ја проценат неговата функционалност во услови на реалниот свет.
Идентификување на проблеми со производството и перформансите
Прототипирањето помага во откривање на дефекти како што се димензионални неточности, слаб проток на материјал или области склони кон неуспех. Раната идентификација на овие проблеми гарантира дека тие можат да се корегираат пред да се создаде скапи алатки. Некои вообичаени теми прототипи помагаат да се идентификуваат вклучуваат:
Линии на заварување
Warpage
Знаци на мијалник
Структурни слабости
Методи на прототипирање
Постојат два главни методи за прототипирање на пластични делови:
3Д печатење
Овој метод обезбедува брз, економичен начин за производство на прототипови. Идеално е за визуелизирање на дизајнот и тестирање на основната функционалност.
Обликување на инјектирање со низок волумен
Овој метод тесно го симулира конечниот процес на производство. Се користи за да се провери производството и перформансите на дизајнот во реални услови.
Тестирање на прототипови за вообичаени дефекти
Прототипите мора да бидат тестирани за разни проблеми за да се обезбеди дизајнот да биде подготвен за производство. Тестирањето помага да се идентификуваат:
Линии на заварување - Точки каде што се среќаваат различни текови на пластика за време на обликување, потенцијално слабеење на структурата.
Warpage - нерамномерно ладење што предизвикува нарушување.
Ознаки за мијалник - депресии формирани во подебели области заради неконзистентно ладење.
Јачина и издржливост - Обезбедување на делот ги исполнува барањата за перформанси под оптоварување.
Рано откривање на прашања за минимизирање на преработката на алатки
Со идентификување и решавање на проблемите за време на фазата на прототипирање, тимовите можат значително да ја намалат потребата за скапа преработка на алатки. Фаќањето проблеми рано помага во рационализирање на производството и гарантира дека финалниот производ ги исполнува сите спецификации за дизајн и перформанси.
Чекор 9: Алатки и производство
Градење алатки за пред-производство и производство
Транзицијата од дизајн во производство зависи од создавање висококвалитетни калапи за инјектирање. Овој процес вклучува:
Дизајн на алатки: Превод на геометрија на дел во компоненти на мувла
Избор на материјал: Избор на соодветни челици со алатки за издржливост
Измислица: прецизно обработка на калапи од шуплини и јадра
Собрание: Интегрирање на канали за ладење, системи за исфрлање и порти
Производителите на мувла честопати започнуваат со основна работа на алатки за производство рано за да заштедат време.
Алатки за дебагирање
Ригорозно тестирање и рафинирање на калапи обезбедуваат оптимални перформанси:
Судски работи: Идентификувајте ги и адресирајте ги прашањата во формирањето на делот
Димензионална анализа: Потврдете го придржувањето кон спецификациите за дизајнот
Евалуација на завршна површина: Проценка и подобрување на естетиката на дел
Итеративните прилагодувања може да вклучуваат:
| издавање | потенцијално решение |
| Блиц | Прилагодете ја линијата за разделување или зголемете ја силата на стегачот |
| Кратки снимки | Оптимизирајте го дизајнот на портата или зголемете го притисокот на инјектирање |
| Warpage | Распоред на рафинирајте го изгледот на системот за ладење |
Иницирање на процес на производство
Откако ќе се дебагираат алатките, производството може да започне:
Оптимизација на параметарот на процесот
Воспоставување процедури за контрола на квалитетот
Планирање на рампа за производство
Клучни размислувања за време на првичното производство:
Оптимизација на времето на циклус
Минимизирање на стапката на отпад
Обезбедување на квалитет на постојан дел
Најдобри практики за дизајн на пластичен дел
Колаборативен пристап
Ангажирање на калапи за инјектирање и инженери рано во процесот на дизајнирање дава значителни придобивки:
Технологија за искористување
Користете напредни софтверски алатки за оптимизирање на дизајни:
CAD софтвер: Создадете прецизни 3Д модели
Анализа на проток на мувла: Симулирајте процес на обликување на инјектирање
Алатки за FEA: Оценете ги структурните перформанси
Овие технологии им овозможуваат на дизајнерите да ги идентификуваат и решаваат проблемите пред физичкото прототипирање.
Разгледување на крајна употреба
Приоретизирајте ја наменетата апликација на производот во текот на целиот процес на дизајнирање:
| на аспекти | Разгледување |
| Услови на животната средина | Температура, хемиска изложеност, УВ зрачење |
| Сценари за вчитување | Статички, динамични, сили на влијанието |
| Регулаторни барања | Стандарди специфични за индустријата, безбедносни регулативи |
Дизајнирањето со крајна употреба во умот обезбедува оптимални перформанси и долговечност.
Балансирање на клучните фактори
Успешниот дизајн на пластичен дел бара нежен биланс:
Цена: Избор на материјали, сложеност на алатки
Перформанси: Механички својства, издржливост
Производство: Леснотија на производство, време на циклус
Се стремат кон оптималниот пресек на овие фактори за создавање одржливи производи.
Рано прототипирање
Спроведување на прототипирање рано во циклусот на дизајн:
Ги потврдува концептите за дизајн
Ги идентификува потенцијалните проблеми
Ги намалува скапите измени во доцната фаза
Техники за брзо прототипирање
Потврда на напредни методи за прототипирање за забрзување на развојот:
3Д печатење: Брз пресврт за сложени геометрии
Машинска обработка на ЦПУ: Точно претставување на конечните материјали
Силиконски обликување: економично за производство на мало серија
Овие техники овозможуваат побрзи повторувања на дизајнот и валидација на пазарот.
Заклучок
Процесот на дизајнирање на пластични делови вклучува неколку клучни чекори. Од дефинирање на барањата до конечното производство, секоја фаза е од витално значење.
Систематски пристап обезбедува оптимални резултати. Ефективно ги балансира перформансите, трошоците и производството.
Добро дизајнираните пластични делови нудат бројни придобивки:
Вардијата на прототипот и испитувањата за мали серии се неопходни. Тие помагаат во откривање на проблемите рано, заштедувајќи време и ресурси.
Ги охрабруваме читателите да го применат ова знаење во нивните проекти. Следејќи ги овие чекори, можете да создадете успешни пластични делови.
