Proiectarea structurală a produselor din plastic

Produsele din plastic sunt peste tot, dar proiectarea lor nu este simplă. Cum echilibrează inginerii rezistența, costul și eficiența producției? Acest articol va descoperi complexitățile din spatele proiectării structurale a produselor din plastic. Veți învăța factori cheie, cum ar fi grosimea peretelui, coaste de armare și multe altele, care fac piese din plastic durabile, rentabile.

Caracteristici și proceduri ale designului structural al părții din plastic

Materialele din plastic oferă proprietăți unice și opțiuni de modelare versatile, diferențiați de materialele de inginerie convenționale precum oțel, cupru, aluminiu și lemn. Această combinație distinctivă de compoziție materială și formabilitate acordă materiale plastice un grad mai mare de flexibilitate a proiectării în comparație cu omologii lor.

Compoziție materială unică și forme versatile

Gama diversă de materiale plastice, fiecare cu proprietățile sale specifice, permite proiectanților să -și adapteze alegerea în funcție de cerințele produsului. Acest soi, însoțit de capacitatea de a modela materialele plastice în forme complexe, permite crearea de geometrii complexe și caracteristici funcționale care ar fi provocatoare sau nepracticale cu alte materiale.

Procedură generală pentru proiectarea pieselor din plastic

Pentru a valorifica avantajele materialelor plastice și pentru a asigura un design structural optim, este esențial să urmați o abordare sistematică. Procedura generală pentru proiectarea pieselor din plastic implică mai multe etape cheie:

1. Determinați cerințele funcționale și aspectul produsului:

• Identificați utilizarea și funcțiile necesare ale produsului

• Definiți apelurile estetice dorite și caracteristicile vizuale

2. Desenați desene preliminare de design:

• Creați schițe inițiale și modele CAD pe baza cerințelor funcționale și estetice

• Luați în considerare proprietățile materialului din plastic ales în timpul procesului de proiectare

3. Prototipare:

• Produce prototipuri fizice folosind metode precum imprimarea 3D sau Prelucrare CNC

• Evaluează funcționalitatea prototipului, ergonomia și designul general

4. Testarea produsului:

• Efectuați teste riguroase pentru a evalua performanța produsului în diferite condiții

• Verificați dacă proiectarea îndeplinește cerințele funcționale specificate și standardele de siguranță

5. Recalibrare și revizuire a proiectării:

• Analizați rezultatele testelor și identificați zonele pentru îmbunătățire

• Efectuați ajustările de proiectare necesare pentru a îmbunătăți performanța, fiabilitatea sau producția

6. Dezvoltați specificații importante:

• Creați specificații detaliate pentru produsul final, inclusiv dimensiuni, toleranțe și gradul de materiale

• Asigurați -vă că specificațiile se aliniază procesului de fabricație și standardelor de control al calității calității

7. Producție de mucegai deschisă:

• Proiectați și fabricați matrița de injecție pe baza specificațiilor produsului finalizat

• Optimizați designul matriței pentru fluxul eficient, răcirea și ejectarea materialelor

8. Controlul calității:

• Stabiliți un sistem robust de control al calității pentru a monitoriza și menține consistența produsului

• Inspectați regulat piesele fabricate pentru a se asigura că îndeplinesc cerințele specificate

Factori fundamentali în proiectarea structurală a produsului plastic

Grosimea peretelui

Grosimea peretelui joacă un rol crucial în proiectarea produsului din plastic. Grosimea corespunzătoare asigură performanțe optime, producție și rentabilitate.

Valori recomandate de grosime a peretelui

Material plastic Material	Minim (mm)	Piese mici (mm)	Piese medii (mm)	Piese mari (mm)
Nailon	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

Factori care afectează selecția grosimii peretelui

1. Proprietăți din material plastic

• Rata de contracție

• Fluiditate în timpul modelării prin injecție

2. Forțele externe au îndurat

• Forțele mai mari necesită pereți mai groși

• Luați în considerare piesele metalice sau verificările de rezistență pentru cazuri speciale

3. Reglementări de siguranță

• Cerințe de rezistență la presiune

• Standarde de inflamabilitate

CONTRURI DE ARUNCARE

Costurile de consolidare sporesc rezistența fără a crește grosimea totală a peretelui, previne deformarea produsului și îmbunătățește integritatea structurală.

Ghiduri de proiectare pentru consolidarea coastelor

• Grosime: 0,5-0,75 ori Grosimea în general a peretelui (recomandat: <0,6 ori)

• Înălțime: mai puțin de 3 ori grosimea peretelui

• Distanță: mai mare de 4 ori grosimea peretelui

Aspecte ale proiectării de armare care au nevoie de atenție

1. Evitați acumularea de materiale la intersecțiile de coaste

2. Mențineți perpendicularitatea pe pereții exteriori

3. Minimizați coastele de armare pe pantele abrupte

4. Luați în considerare impactul aspectului mărcilor de chiuvetă

Unghiuri de proiect

Unghiurile de proiect facilitează îndepărtarea ușoară a părților din matrițe, asigurând o producție lină și piese de înaltă calitate.

Unghiuri de redactare recomandate pentru diferite materiale

material	mucegai	Cavitate de mucegai
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 '

Aspecte ale selecției unghiului de proiect care au nevoie de atenție

1. Alegeți unghiuri mai mici pentru suprafețe lucioase și piese de înaltă precizie

2. Utilizați unghiuri mai mari pentru piese cu rate mari de contracție

3. Creșteți proiectul pentru piese transparente pentru a preveni zgârieturile

4. Reglați unghiul pe baza adâncimii texturii pentru suprafețele texturate

R. Colțuri (colțuri rotunjite)

Colțurile rotunjite reduc concentrația de stres, facilitează fluxul de plastic și facilitează deminerea.

Ghiduri de proiectare pentru R.

• Raza de colț intern: 0,50 până la 1,50 ori grosimea materialului

• Raza minimă: 0,30mm

• Mențineți grosimea uniformă a peretelui atunci când proiectați colțuri rotunjite

• Evitați colțurile rotunjite pe suprafețele de despărțire a matriței

• Utilizați raza minimă de 0,30 mm pentru margini pentru a preveni zgârierea

Găuri

Găurile servesc diverse funcții în produsele din plastic și necesită o atenție atentă la proiectare.

Cerințe de proiectare pentru găuri

• Distanța dintre găuri (a): ≥ d (diametrul găurii) dacă d <3,00mm; ≥ 0,70D dacă d> 3,00mm

• Distanța de la gaură la margine (b): ≥ d

Relația dintre diametrul găurii și adâncimea

• Adâncimea găurii orb (a): ≤ 5d (recomandat a <2d)

• Adâncimea prin gaură (b): ≤ 10d

Considerații de proiectare pentru tipuri speciale de găuri

1. Găuri de pas: Utilizați mai multe găuri conectate coaxial cu diametre diferite

2. Găuri în unghi: Aliniați axa cu direcția de deschidere a matriței atunci când este posibil

3. Găuri laterale și indentări: Luați în considerare structurile de tragere de bază sau îmbunătățirile proiectării

Șefi

Șefii oferă puncte de asamblare, susțin alte părți și îmbunătățesc integritatea structurală.

Ghiduri de bază pentru proiectare pentru șefi

• Înălțime: ≤ 2,5 ori diametrul șefului

• Folosiți coaste de armare sau atașați -vă la pereții exteriori atunci când este posibil

• Proiectare pentru un flux de plastic neted și demoding ușor

Puncte de proiectare pentru diferite materiale

• Abs: diametrul exterior ≈ 2x diametru interior; Folosiți coaste teșite pentru întărire

• PBT: design de bază pe conceptul RIB; Conectați -vă la pereții laterali atunci când este posibil

• PC: șefii de interblocare cu coaste; Utilizați pentru asamblare și asistență

• PS: Adăugați coaste pentru întărire; Conectați -vă la pereții laterali când este în apropiere

• PSU: diametrul exterior ≈ 2x diametru interior; înălțime ≤ 2x diametrul exterior

Inserții

Inserțiile îmbunătățesc funcționalitatea, oferă elemente decorative și îmbunătățesc opțiunile de asamblare în piese din plastic.

Forme și cerințe structurale pentru inserții

1. Fabricabilitate: compatibil cu procesele de tăiere sau ștampilare

2. Rezistență mecanică: material și dimensiuni suficiente

3. Rezistența la lipire: caracteristici adecvate de suprafață pentru atașare sigură

4. Poziționare: porțiuni cilindrice pentru extindere pentru plasarea ușoară a matriței

5. Prevenirea flash: includeți structurile de etanșare a șefului

6. Post-procesare: design pentru operațiuni secundare (filetare, tăiere, flancare)

Considerații de proiectare atunci când utilizați inserții

• Asigurați poziționarea precisă în mucegaiuri

• Creați conexiuni puternice cu piese modelate

• Preveniți scurgerea de plastic în jurul inserțiilor

• Luați în considerare diferențele de expansiune termică între materialul de inserție și plastic

Textura suprafeței produsului și proiectarea textului/modelului

Texturi de suprafață pentru produse din plastic

Suprafețele produsului din plastic pot fi proiectate cu diverse texturi pentru a îmbunătăți estetica, funcționalitatea și experiența utilizatorului. Texturile comune de suprafață includ:

1. Netezi

2. Scânteie gravată

3. Modelat gravat

4. Gravat

Suprafețe netede

Suprafețele netede rezultă din suprafețe de mucegai lustruite. Oferă:

• Aspect curat, elegant

• Ejecție mai ușoară a părții din matriță

• Cerințe mai mici ale unghiului de proiect

Suprafețe gravate cu scânteie

Creat prin procesarea EDM de cupru a cavității mucegaiului, suprafețele gravate cu scânteie oferă:

• Textura unică, subtilă

• Strângere îmbunătățită

• Vizibilitatea redusă a imperfecțiunilor de suprafață

Suprafețe gravate modelate

Aceste suprafețe prezintă diverse modele gravate în cavitatea matriței, oferind:

• Designuri personalizabile

• Diferențierea îmbunătățită a produsului

• Proprietăți tactile îmbunătățite

Suprafețe gravate

Suprafețele gravate sunt create prin prelucrarea directă a modelelor în matriță, permițând:

• Texturi profunde, distincte

• Designuri complexe

• Durabilitatea caracteristicilor de suprafață

Considerații privind unghiul de proiectare pentru suprafețele texturate

Când proiectați suprafețe texturate, luați în considerare creșterea unghiurilor de proiect pentru a facilita ejectarea pieselor:

Adâncimea texturii	recomandat unghiul suplimentar de proiect
0,025 mm	1 °
0,050 mm	2 °
0,075 mm	3 °
> 0,100 mm	4-5 °

Proiectare text și model

Produsele din plastic includ adesea text și modele pentru branding, instrucțiuni sau scopuri decorative. Aceste elemente pot fi crescute sau încastrate.

Suprafețe ridicate vs.

Recomandare: Utilizați suprafețe ridicate pentru text și modele atunci când este posibil.

Beneficiile suprafețelor ridicate:

• Prelucrarea simplificată a mucegaiului

• Întreținerea mai ușoară a matriței

• Lizibilitate sporită

Pentru proiectele care necesită caracteristici de spălare sau încastrate:

1. Creați o zonă încastrată

2. Ridicați textul sau modelul în cadrul adâncirii

3. Mențineți aspectul global de spălare în timp ce simplificați designul mucegaiului

Textul și dimensiunile modelului

prezintă	dimensiunea recomandată
Înălțime/adâncime	0,15 - 0,30 mm (crescut)
	0,15 - 0,25 mm (încastrat)

Specificații de mărime a textului

Urmați aceste orientări pentru proiectarea optimă a textului:

• Lățimea accidentului vascular cerebral (a): ≥ 0,25 mm

• Distanțarea între caractere (b): ≥ 0,40 mm

• Distanța de la caractere la margine (C, D): ≥ 0,60 mm

Considerații suplimentare de proiectare a textului/modelului

1. Evitați unghiurile ascuțite în text sau modele

2. Asigurați -vă că dimensiunea este favorabilă procesului de modelare

3. Luați în considerare impactul textului/modelului asupra puterii generale a părții

4. Evaluează efectul textului/modelului asupra fluxului de material în timpul modelării

Considerații suplimentare de proiectare structurală

Principiile de proiectare a structurii de armare

Structurile de armare joacă un rol crucial în îmbunătățirea performanței generale a produselor din plastic. Ele îmbunătățesc semnificativ rezistența, rigiditatea și stabilitatea dimensională.

Obiectivele cheie ale proiectării de armare:

1. Îmbunătățirea forței

2. Îmbunătățirea rigidității

3. Prevenirea deformării

4. Reducerea deformării

Poziționarea corectă și dimensionarea întăririi:

• Grosimea peretelui: 0,4-0,6 ori grosimea corpului principal

• Distanță:> de 4 ori grosimea corpului principal

• Înălțime: <de 3 ori grosimea corpului principal

• Armarea coloanei cu șurub: cel puțin 1,0 mm sub suprafața coloanei

• Armare generală: minim 1,0mm sub suprafață sau linie de despărțire

Tehnici avansate de întărire:

1. Bare de întărire nealiniate pentru a preveni acumularea de materiale

2. Structuri goale la intersecțiile de întărire

3. Proiecte bazate pe tensiune pentru întăriri zvelte

Evitarea concentrației de stres

Concentrația de stres poate avea un impact semnificativ asupra integrității structurale și longevității produselor din plastic. Tehnici de proiectare corecte pot atenua aceste probleme.

Importanța evitării colțurilor ascuțite:

• Redus puterea părții

• Risc crescut de inițiere a fisurilor

• Potențial pentru eșec prematur

Măsuri pentru reducerea concentrației de stres:

1. Chamfers

2. Colțuri rotunjite

3. Pante blânde pentru tranziții

4. Scobind în interior la colțurile ascuțite

tehnicii	Descrierea	Beneficiu
Chamfers	Margini teșite	Distribuția treptată a stresului
Colțuri rotunjite	Tranziții curbate	Elimină punctele de stres ascuțite
Pante blânde	Modificări treptate ale grosimii	Chiar și distribuția stresului
Scobirea interioară	Îndepărtarea materialelor la colțuri	Reducerea stresului localizat

Proiectarea unghiurilor de proiect adecvate

Unghiurile de proiect sunt esențiale pentru ejectarea piesei de succes din mucegaiuri. Acestea au un impact semnificativ asupra calității părților și a eficienței producției.

Principiile pentru determinarea unghiurilor de proiect:

1. Utilizați unghiuri întregi (de exemplu, 0,5 °, 1 °, 1,5 °)

2. Unghiuri exterioare> unghiuri interioare

3. Maximizați unghiurile fără a compromite aspectul

Factorii care influențează dimensiunea unghiului de proiect:

• Adâncimea părții

• Finisaj de suprafață

• Rata de contracție a materialului

• Adâncimea texturii

Puncte de proiectare a unghiului de proiect pentru diferite materiale:

Material	recomandat Gama unghiului de proiect recomandat
Abs	0,5 ° - 1 °
PC	1 ° - 1,5 °
Pp	0,5 ° - 1 °
PS	0,5 ° - 1 °
Animal de companie	1 ° - 1,5 °

Proiectare structurală din perspectiva structurii mucegaiului

Proiectarea eficientă a matriței este crucială pentru producția de succes din plastic. Luați în considerare aceste aspecte pentru a optimiza atât proiectarea piesei, cât și a mucegaiului.

Evitarea structurilor complexe:

• Simplificați geometria părții

• Reduceți scăderile

• Minimizați acțiunile secundare

Evitarea structurilor de tăiere internă:

• Eliminați caracteristicile care necesită trageri de bază complexe

• Proiectare pentru accesibilitate cu linie împărțită

Având în vedere cerințele de eliberare laterală:

• Permiteți suficient spațiu pentru mișcarea glisorului

• Proiectați suprafețe de închidere adecvate

• Optimizați orientarea părților în matriță

Proiectarea pentru caracteristicile non-izotrope ale materialelor plastice

Multe materiale plastice prezintă proprietăți non-izotrope, necesitând considerente speciale de proiectare pentru a maximiza performanța.

Alinierea direcției de curgere a materialului cu direcția purtătoare de sarcină:

• Orientați porțile mucegaiului pentru a promova modele de flux favorabile

• Luați în considerare orientarea fibrelor în materiale plastice armate

Direcția forței în raport cu liniile de fuziune:

• Proiectare pentru forțe perpendiculare sau înclinate la liniile de sudură

• Evitați forțele paralele la liniile de fuziune pentru a preveni slăbiciunea

Proiectare structurală din perspectiva asamblării

Proiectarea eficientă a asamblării asigură funcționalitatea produsului, longevitatea și ușurința de fabricație.

Evitarea dimensiunilor mari cu toleranțe mici:

• Sparge părți mari în componente mai mici

• Folosiți stive adecvate de toleranță

Proiectarea interfeței de legătură:

• Prioritizează forța de forfecare pentru ruperea tensiunii

• Creșterea suprafeței de legătură

• Luați în considerare compatibilitatea chimică a adezivilor

Considerații de conectare la șuruburi pentru piese din plastic:

• Folosiți inserții pentru conexiuni cu stres ridicat

• Proiectați structuri șef adecvate

• Luați în considerare diferențele de expansiune termică

Rezumat

În proiectarea produsului plastic, factorii structurali cheie precum grosimea peretelui, coastele de armare și unghiurile de tiraj sunt esențiali pentru durabilitate și performanță. Este crucial să luăm în considerare proprietățile materialului, structura mucegaiului și nevoile de asamblare pe parcursul întregului proces. Proiectarea structurală corectă nu numai că îmbunătățește funcționalitatea produsului, dar reduce și defectele și costurile de fabricație. Concentrându-se pe aceste elemente de proiectare, producătorii pot asigura piese din plastic de înaltă calitate, rentabile, care îndeplinesc atât cerințele funcționale, cât și cele estetice.