Konstrukcijska zasnova plastičnih izdelkov

Plastični izdelki so povsod, vendar jih oblikovanje ni preprosto. Kako inženirji uravnotežijo trdnost, stroške in učinkovitost proizvodnje? Ta članek bo razkril zapletenosti konstrukcijske zasnove plastičnih izdelkov. Naučili se boste ključnih dejavnikov, kot so debelina stene, ojačitvena rebra in še več, ki naredijo trajne, stroškovno učinkovite plastične dele.

Značilnosti in postopki konstrukcijskega oblikovanja plastičnega dela

Plastični materiali ponujajo edinstvene lastnosti in vsestranske možnosti oblikovanja, ki jih ločijo od običajnih inženirskih materialov, kot so jeklo, baker, aluminij in les. Ta značilna kombinacija materialne sestave in oblikovanja daje plastiko večjo stopnjo prožnosti oblikovanja v primerjavi s svojimi kolegi.

Edinstvena materialna sestava in vsestranske oblike

Različna paleta plastičnih materialov, vsak s svojimi posebnimi lastnostmi, omogoča oblikovalcem, da prilagodijo svojo izbiro glede na zahteve izdelka. Ta sorta, skupaj s sposobnostjo oblikovanja plastike v zapletene oblike, omogoča ustvarjanje zapletenih geometrij in funkcionalnih značilnosti, ki bi bile z drugimi materiali zahtevne ali nepraktične.

Splošni postopek za oblikovanje plastičnih delov

Če želite izkoristiti prednosti plastike in zagotoviti optimalno strukturno zasnovo, je bistvenega pomena slediti sistematičnemu pristopu. Splošni postopek za oblikovanje plastičnih delov vključuje več ključnih stopenj:

1. Določite funkcionalne zahteve in videz izdelka:

• Določite predvideno uporabo in potrebne funkcije izdelka

• Določite želeno estetsko privlačnost in vizualne značilnosti

2. Narišite predhodne oblikovalske risbe:

• Ustvarite začetne skice in modele CAD na podlagi funkcionalnih in estetskih zahtev

• Razmislite o lastnostih izbranega plastičnega materiala med postopkom načrtovanja

3. Prototipizacija:

• Proizvajajo fizične prototipe po metodah, kot so 3D tiskanje oz CNC obdelava

• Ocenite funkcionalnost, ergonomijo in celotno zasnovo prototipa

4. Testiranje izdelka:

• Izvedite stroge teste za oceno uspešnosti izdelka v različnih pogojih

• Preverite, ali zasnova izpolnjuje določene funkcionalne zahteve in varnostne standarde

5. Oblikovanje in revizija oblikovanja:

• Analizirajte rezultate testov in določite področja za izboljšanje

• Izvedite potrebne prilagoditve oblikovanja za izboljšanje zmogljivosti, zanesljivosti ali proizvodnje

6. Razviti pomembne specifikacije:

• Ustvarite podrobne specifikacije za končni izdelek, vključno z dimenzijami, tolerancami in materialno stopnjo

• Zagotovite, da se specifikacije uskladijo s proizvodnim postopkom in standardi nadzora kakovosti

7. Proizvodnja odprte plesni:

• Oblikovanje in izdelavo injekcijskega kalupa na podlagi dokončanih specifikacij izdelka

• Optimizirajte zasnovo plesni za učinkovit pretok materiala, hlajenje in izmet

8. Nadzor kakovosti:

• Vzpostavite močan sistem za nadzor kakovosti za spremljanje in vzdrževanje doslednosti izdelka

• Redno pregledujte izdelane dele, da zagotovite, da izpolnjujejo določene zahteve

Temeljni dejavniki v strukturni zasnovi plastičnega izdelka

Debelina stene

Debelina stene igra ključno vlogo pri oblikovanju plastičnih izdelkov. Pravilna debelina zagotavlja optimalno zmogljivost, izdelavo in stroškovno učinkovitost.

Priporočene vrednosti debeline stene

plastični material	minimalni (mm)	majhni deli (mm)	srednji deli (mm)	veliki deli (mm)
Najlon	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

Dejavniki, ki vplivajo na izbiro debeline stene

1. Plastične lastnosti materiala

• Stopnja krčenja

• Tekočnost med oblikovanjem injiciranja

2. Zunanje sile so zdržale

• Večje sile zahtevajo debelejše stene

• Razmislite o kovinskih delih ali pregledih moči za posebne primere

3. Varnostni predpisi

• Zahteve za odpornost na tlak

• Standardi vnetljivosti

Okrepitvena rebra

Okrepila rebra povečujejo moč, ne da bi povečali skupno debelino stene, preprečili deformacijo izdelka in izboljšali strukturno celovitost.

Smernice oblikovanja za ojačitve rebra

• Debelina: 0,5-0,75-krat večja debelina stene (priporočljivo: <0,6-krat)

• Višina: manj kot 3 -krat debelina stene

• Razmik: večja od 4 -krat debeline stene

Vidiki oblikovanja okrepitve, ki potrebujejo pozornost

1. Izogibajte se kopičenju materiala na križiščih

2. Ohranite pravokotnost na zunanjih stenah

3. Zmanjšajte ojačitvena rebra na strmih pobočjih

4. Razmislite o vplivu videza korita

Osnutek kotov

Osnutek kotov olajšuje enostavno odstranjevanje delov iz kalupov, kar zagotavlja gladko proizvodnjo in kakovostne dele.

Priporočeni osnutek kotov za različne materiale

materiala	plesen	jedrna votlina
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 '

Vidiki izbire osnutka kota, ki potrebujejo pozornost

1. Izberite manjše kote za sijajne površine in visoko natančne dele

2. Uporabite večje kote za dele z visokimi stopnjami krčenja

3. Povečajte osnutek za prozorne dele, da preprečite praske

4. Prilagodite kot na podlagi globine teksture za teksturirane površine

R vogali (zaobljeni vogali)

Zaobljeni vogali zmanjšujejo koncentracijo napetosti, olajšajo pretok plastike in olajšajo demoldacijo.

Oblikovalske smernice za R kotičke

• Notranji kotiček polmera: 0,50 do 1,50 -krat debelina materiala

• Najmanjši polmer: 0,30 mm

• Ohranite enakomerno debelino stene pri oblikovanju zaobljenih vogalov

• Izogibajte se zaokroženim vogalom na površinah, ki se ločijo

• Za robove uporabite najmanj 0,30 mm polmera, da preprečite praskanje

Luknje

Luknje služijo različnim funkcijam v plastičnih izdelkih in zahtevajo natančno upoštevanje oblikovanja.

Oblikovne zahteve za luknje

• Razdalja med luknjami (a): ≥ d (premer luknje), če je d <3,00 mm; ≥ 0,70D, če d> 3,00 mm

• Oddaljenost od luknje do roba (b): ≥ d

Razmerje med premerom luknje in globino

• Globina slepe luknje (a): ≤ 5D (priporočljivo a <2D)

• Globina skozi luknjo (b): ≤ 10d

Oblikovanje za posebne vrste lukenj

1. Krčne luknje: Uporabite več koaksialno povezanih lukenj različnih premerov

2. Kotne luknje: Osi poravnajte s smerjo odpiranja plesni, kadar je to mogoče

3. Stranske luknje in vdolbine: razmislite o strukturi za vlečenje jedra ali izboljšave oblikovanja

Šefe

Šefi zagotavljajo montažne točke, podpirajo druge dele in povečujejo strukturno celovitost.

Osnovne oblikovalske smernice za šefe

• Višina: ≤ 2,5 -krat premer šefa

• Kadar je mogoče, uporabite ojačitvena rebra ali pritrdite na zunanje stene

• Zasnovo za gladek plastični tok in enostavno demontažo

Oblikovalne točke za različne materiale

• ABS: zunanji premer ≈ 2x notranji premer; za krepitev uporabite poševna rebra

• PBT: Osnovna zasnova na konceptu rebra; Ko je mogoče, se povežite s stranskimi stenami

• PC: Stranski šefi z rebri; Uporaba za montažo in podporo

• PS: Dodajte rebra za krepitev; Ko se v bližini priključite na stranske stene

• PSU: zunanji premer ≈ 2x notranji premer; višina ≤ 2x zunanji premer

Vstavki

Vstavi izboljšanje funkcionalnosti, zagotavlja dekorativne elemente in izboljšati možnosti montaže v plastičnih delih.

Oblika in strukturne zahteve za vložke

1. Izdelava: združljiva s postopki rezanja ali žigosanja

2. Mehanska trdnost: dovolj materiala in dimenzije

3. Moč vezanja: ustrezne površinske značilnosti za varno pritrditev

4. Pozicioniranje: cilindrični podaljški deli za enostavno namestitev plesni

5. Preprečevanje bliskavice: vključite tesnilne konstrukcije šefov

6. Post-obdelava: Zasnova za sekundarne operacije (navoj, rezanje, prirobnica)

Oblikovanje pri uporabi vložkov

• Zagotoviti natančno pozicioniranje znotraj kalupov

• Ustvari močne povezave z oblikovanimi deli

• Preprečite uhajanje plastike okoli vložkov

• Razmislite o toplotni ekspanzijski razliki med vložkom in plastičnim materialom

Površinska tekstura in oblikovanje besedila/vzorca

Površinske teksture za plastične izdelke

Plastične površine izdelkov so lahko zasnovane z različnimi teksturami za izboljšanje estetike, funkcionalnosti in uporabniške izkušnje. Skupne površinske teksture vključujejo:

1. Gladka

2. Iskrico

3. Vzorno jedkan

4. Vgravirano

Gladke površine

Gladke površine so posledica poliranih površin plesni. Ponujajo:

• Čist, eleganten videz

• Lažji del izliva iz kalupa

• Zahteve nižjega osnutka

Površine z iskrico

Ustvarjena z bakreno obdelavo EDM v votlini plesni, ki jih ponujajo iskrene površine:

• Edinstvena, subtilna tekstura

• Izboljšan oprijem

• Zmanjšana vidljivost površinskih nepopolnosti

Vzorne površine

Te površine imajo različne vzorce, vrezane v plesni votlino in ponujajo:

• Prilagodljivi modeli

• Izboljšana diferenciacija izdelkov

• Izboljšane taktilne lastnosti

Vgravirane površine

Vgravirane površine se ustvarijo z neposredno obdelavo vzorcev v kalup, kar omogoča:

• Globoke, različne teksture

• Zapleteni modeli

• Trajnost površinskih značilnosti

Osnutek kotov za teksturirane površine

Pri oblikovanju teksturiranih površin razmislite o povečanju osnutkov kotov, da olajšate izmet dela:

Globina teksture	priporoča dodatni kot osnutek kot
0,025 mm	1 °
0,050 mm	2 °
0,075 mm	3 °
> 0,100 mm	4-5 °

Oblikovanje besedila in vzorcev

Plastični izdelki pogosto vključujejo besedilo in vzorce za blagovno znamko, navodila ali dekorativne namene. Ti elementi so lahko dvignjeni ali vstavljeni.

Dvignjene v primerjavi z vgradnimi površinami

Priporočilo: Uporabite dvignjene površine za besedilo in vzorce, kadar je to mogoče.

Prednosti dvignjenih površin:

• Poenostavljena obdelava plesni

• Lažje vzdrževanje plesni

• Izboljšana čitljivost

Za modele, ki zahtevajo flush ali vdolbine:

1. Ustvarite vgradno območje

2. Dvig besedila ali vzorca v vdolbini

3. Ohranite celoten videz izplaka, hkrati pa poenostavite zasnovo plesni

besedila in vzorcev

Dimenzija	Priporočena dimenzija
Višina/globina	0,15 - 0,30 mm (dvignjeno)
	0,15 - 0,25 mm (vdolbino)

Specifikacije velikosti besedila

Sledite tem smernicam za optimalno oblikovanje besedila:

• Širina možganske kapi (a): ≥ 0,25 mm

• Razmik med znaki (b): ≥ 0,40 mm

• Razdalja od znakov do roba (C, D): ≥ 0,60 mm

Dodatni predvidenji besedila/vzorca

1. Izogibajte se ostrim kotom v besedilu ali vzorcih

2. Prepričajte se, da je velikost naklonjena postopku oblikovanja

3. Razmislite o vplivu besedila/vzorca na skupno moč dela

4. Ocenite učinek besedila/vzorca na pretok materiala med oblikovanjem

Dodatni konstrukcijski oblikovni premisleki

Načela oblikovanja okrepitve

Okrepitvene strukture igrajo ključno vlogo pri povečanju splošne zmogljivosti plastičnih izdelkov. Pomembno izboljšajo moč, togost in dimenzijsko stabilnost.

Ključni cilji oblikovanja okrepitve:

1. Povečanje moči

2. Izboljšanje togosti

3. Preprečevanje z upogibanjem

4. Zmanjšanje deformacije

Pravilno pozicioniranje in velikost ojačitve:

• Debelina stene: 0,4-0,6-krat glavna debelina telesa

• Razmik:> 4 -krat glavna debelina telesa

• Višina: <3 -krat glavna debelina telesa

• Ojak vijaka: vsaj 1,0 mm pod površino stolpca

• Splošna ojačitev: najmanj 1,0 mm pod površino dela ali linije

Napredne tehnike okrepitve:

1. Neskladne ojačitvene palice za preprečevanje nastajanja materiala

2. Votle strukture na križiščih ojačitve

3. Napenjalni modeli za vitke ojačitve

Izogibanje koncentraciji stresa

Koncentracija stresa lahko znatno vpliva na strukturno celovitost in dolgo življenjsko dobo plastičnih izdelkov. Pravilne tehnike oblikovanja lahko ublažijo te težave.

Pomen izogibanja ostrim vogalom:

• Zmanjšana moč dela

• Povečano tveganje za začetek razpok

• Potencial za prezgodnjo odpoved

Ukrepi za zmanjšanje koncentracije stresa:

1. Chamfers

2. Zaobljene vogale

3. Nežni pobočji za prehode

4. Navznoter v ostrih vogalih

Tehnika	Opis	koristi
Chamfers	Poševni robovi	Postopna porazdelitev stresa
Zaobljene vogale	Ukrivljeni prehodi	Odpravlja ostre stresne točke
Nežni pobočji	Postopne spremembe debeline	Celo porazdelitev napetosti
Navznoter votel	Odstranjevanje materiala na vogalih	Lokalizirano zmanjšanje stresa

Oblikovanje primernih osnutkov kotov

Osnutek kotov je bistvenega pomena za uspešen del izmenkov iz kalupov. Pomembno vplivajo na kakovost dela in učinkovitost proizvodnje.

Načela za določanje osnutka kotov:

1. Uporabite celotne kote (npr. 0,5 °, 1 °, 1,5 °)

2. Zunanji koti> notranji koti

3. Maksimirajte kote, ne da bi pri tem ogrožali videz

Dejavniki, ki vplivajo na velikost osnutka kota:

• Del globina

• Površinski zaključek

• Materialno krčenje

• Globina teksture

Osnutek kota oblikovalske točke za različne materiale:

material	priporočljiv razpon kota osnutka
Abs	0,5 ° - 1 °
PC	1 ° - 1,5 °
Pp	0,5 ° - 1 °
Ps	0,5 ° - 1 °
Ljubljenček	1 ° - 1,5 °

Konstrukcijska zasnova z vidika plesni

Učinkovita zasnova plesni je ključnega pomena za uspešno proizvodnjo plastičnih delov. Razmislite o teh vidikih, da optimizirate tako delno kot plesni.

Izogibanje kompleksnih strukturah:

• Poenostavite geometrijo dela

• Zmanjšajte podrezanje

• Zmanjšati stranska dejanja

Izogibanje notranjim rezalnim strukturam:

• Odpravite funkcije, ki zahtevajo zapletene jedra

• Zasnovo za dostopnost z deljenjem

Glede na zahteve za bočno izdajo:

• Omogočite dovolj prostora za gibanje drsnega drsnika

• Oblikujte ustrezne zaprte površine

• Optimizirajte orientacijo dela v kalupu

Oblikovanje za neizotropne značilnosti plastike

Številna plastika ima neizotropne lastnosti, ki zahtevajo posebne zasnove za povečanje zmogljivosti.

Poravnava smer pretoka materiala s smerjo obremenitve:

• Orientalna vrata za spodbujanje ugodnih vzorcev pretoka

• Razmislite o orientaciji vlaken v ojačani plastiki

Smer sile glede na fuzijske črte:

• Zasnova za sile, pravokotne ali pod kotom do zvara

• Izogibajte se vzporednim silam do fuzijskih linij, da preprečite šibkost

Konstrukcijska zasnova z vidika montaže

Učinkovita zasnova montaže zagotavlja funkcionalnost izdelka, dolgo življenjsko dobo in enostavnost izdelave.

Izogibanje velikih velikosti z majhnimi tolerancami:

• Razložite velike dele na manjše komponente

• Uporabite ustrezne tolerance

Oblikovanje vmesnika za vezavo:

• Prednostno strižno silo nad napetostjo raztrganja

• Povečajte površino vezi

• Razmislite o kemični združljivosti lepil

Upoštevanje priključkov za plastike za plastične dele:

• Uporabite vložke za priključke z visokim stresom

• Oblikovanje ustreznih konstrukcij šefov

• Razmislite o toplotni razdalji

Povzetek

Pri oblikovanju plastičnih izdelkov so ključni konstrukcijski dejavniki, kot so debelina stene, ojačitvena rebra in osnutki kotov, bistveni za trajnost in zmogljivost. Ključnega pomena je upoštevati lastnosti materiala, strukturo plesni in potrebe po montaži v celotnem postopku. Pravilna konstrukcijska zasnova ne samo poveča funkcionalnost izdelka, ampak tudi zmanjšuje napake in stroške proizvodnje. Z osredotočanjem na te oblikovalske elemente lahko proizvajalci zagotovijo kakovostne, stroškovno učinkovite plastične dele, ki ustrezajo tako funkcionalnim kot estetskim zahtevam.