Plastik ürünler her yerdedir, ancak onları tasarlamak basit değildir. Mühendisler gücü, maliyet ve üretim verimliliğini nasıl dengeliyor? Bu makale, plastik ürünlerin yapısal tasarımının arkasındaki karmaşıklıkları ortaya çıkaracaktır. Dayanık, uygun maliyetli plastik parçalar yapan duvar kalınlığı, güçlendirici kaburgalar ve daha fazlası gibi temel faktörleri öğreneceksiniz.
Plastik parça yapısal tasarımının özellikleri ve prosedürleri
Plastik malzemeler benzersiz özellikler ve çok yönlü şekillendirme seçenekleri sunar ve bunları çelik, bakır, alüminyum ve ahşap gibi geleneksel mühendislik malzemelerinden ayırır. Malzeme bileşimi ve biçimlendirilebilirliğin bu ayırt edici kombinasyonu, plastiklere meslektaşlarına kıyasla daha yüksek bir tasarım esnekliği verir.
Benzersiz malzeme bileşimi ve çok yönlü şekiller
Her biri özel özelliklerine sahip çeşitli plastik malzemeler yelpazesi, tasarımcıların seçimlerini ürünün gereksinimlerine göre uyarlamalarını sağlar. Bu çeşit, plastikleri karmaşık şekillere dönüştürme yeteneği ile birleştiğinde, karmaşık geometrilerin ve diğer malzemelerle zorlayıcı veya pratik olmayan fonksiyonel özelliklerin oluşturulmasını sağlar.
Plastik parça tasarımı için genel prosedür
Plastiklerin avantajlarından yararlanmak ve optimal yapısal tasarım sağlamak için sistematik bir yaklaşım izlemek önemlidir. Plastik parça tasarımı için genel prosedür birkaç temel aşamayı içerir:
Ürünün işlevsel gereksinimlerini ve görünümünü belirleyin:
Ön tasarım çizimleri çizin:
Prototipleme:
Ürün Testi:
Tasarım yeniden kalibrasyonu ve revizyon:
Test sonuçlarını analiz edin ve iyileştirme alanlarını belirleyin
Performansı, güvenilirliği veya üretilebilirliği artırmak için gerekli tasarım ayarlamalarını yapın
Önemli özellikler geliştirin:
Boyutlar, toleranslar ve malzeme sınıfı dahil olmak üzere nihai ürün için ayrıntılı özellikler oluşturun
Spesifikasyonların üretim süreci ve kalite kontrol standartlarıyla uyumlu olduğundan emin olun
Açık Kalıp Üretimi:
Sonlandırılmış ürün özelliklerine göre enjeksiyon kalıbını tasarlayın ve üretin
Verimli malzeme akışı, soğutma ve ejeksiyon için kalıp tasarımını optimize edin
Kalite Kontrolü:
Plastik ürün yapısal tasarımında temel faktörler
Duvar kalınlığı
Duvar kalınlığı plastik ürün tasarımında önemli bir rol oynar. Uygun kalınlık, optimum performans, üretilebilirlik ve maliyet etkinliği sağlar.
Önerilen Duvar Kalınlığı Değerleri
| Plastik Malzeme | Minimum (mm) | Küçük Parçalar (mm) | Orta Parçalar (mm) | Büyük Parçalar (mm) |
| Naylon | 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 |
| Karams | 0.8 | 1 | 2.3 | 3.2-6 |
Duvar kalınlığı seçimini etkileyen faktörler
Plastik Malzeme Özellikleri
Dış güçler katlandı
Güvenlik düzenlemeleri
Takviye kaburgaları
Kaburgaların güçlendirilmesi, genel duvar kalınlığını artırmadan, ürün deformasyonunu önlemeden ve yapısal bütünlüğü iyileştirmeden mukavemeti artırır.
Kaburgaları güçlendirmek için tasarım yönergeleri
Kalınlık: 0,5-0.75 Kır Toplam Duvar Kalınlığı (Önerilen: <0.6 Kez)
Yükseklik: 3 kattan az duvar kalınlığı
Aralık: 4 kattan fazla duvar kalınlığı
Dikkat gerektiren takviye tasarımının yönleri
Kaburga kavşaklarında malzeme birikiminden kaçının
Dış duvarlara dik tutun
Dik yamaçlarda takviye kaburgalarını en aza indirin
Lavabo işaretlerinin görünüm etkisini düşünün
Taslak açılar
Taslak açılar, düzgün üretim ve yüksek kaliteli parçalar sağlayarak kalıplardan kolay parçanın kaldırılmasını kolaylaştırır.
Farklı malzemeler için önerilen taslak açılar
| malzeme | kalıp | kalıp boşluğu |
| Karams | 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 ' |
Dikkat gerektiren taslak açı seçiminin yönleri
Parlak yüzeyler ve yüksek hassasiyetli parçalar için daha küçük açılar seçin
Yüksek büzülme oranlarına sahip parçalar için daha büyük açılar kullanın
Çizilmeleri önlemek için şeffaf parçalar için taslağı artırın
Dokulu yüzeyler için açıyı doku derinliğine göre ayarlayın
R Köşeler (Yuvarlak Köşeler)
Yuvarlak köşeler stres konsantrasyonunu azaltır, plastik akışını kolaylaştırır ve demoldlemeyi kolaylaştırır.
R köşeleri için tasarım yönergeleri
İç köşe yarıçapı: 0,50 ila 1,50 kat malzeme kalınlığı
Minimum yarıçap: 0.30 mm
Yuvarlak köşeler tasarlarken tek tip duvar kalınlığını koruyun
Kalıp ayrımı yüzeylerinde yuvarlak köşelerden kaçının
Çizilmeyi önlemek için kenarlar için minimum 0.30 mm yarıçap kullanın
Delik
Delikler plastik ürünlerde çeşitli işlevlere hizmet eder ve dikkatli bir tasarım değerlendirmesi gerektirir.
Delikler için tasarım gereksinimleri
Delik çapı ve derinlik arasındaki ilişki
Özel delik türleri için tasarım hususları
Adım Delikleri: Farklı çaplı koaksiyel bağlı çoklu delikler kullanın
Açılı delikler: Mümkün olduğunda ekseni kalıp açma yönüyle hizalayın
Yan delikler ve girintiler: Çekirdek çekme yapılarını veya tasarım iyileştirmelerini düşünün
Patronlar
Patronlar montaj noktaları sağlar, diğer parçaları destekler ve yapısal bütünlüğü geliştirir.
Patronlar için Temel Tasarım Yönergeleri
Yükseklik: ≤ 2,5 kat patron çapı
Takviye kaburgaları kullanın veya mümkün olduğunda dış duvarlara takın
Pürüzsüz plastik akış ve kolay demolding için tasarım
Farklı malzemeler için tasarım noktaları
ABS: dış çap ≈ 2x iç çap; Güçlendirme için eğimli kaburgalar kullanın
PBT: Kaburga konseptinde temel tasarım; Mümkün olduğunda yan duvarlara bağlanın
PC: Kaburgalı Kilit Yan Patronlar; montaj ve destek için kullanın
Not: Güçlendirme için kaburga ekleyin; Yakınken yan duvarlara bağlanın
PSU: dış çap ≈ 2x iç çap; Yükseklik ≤ 2x dış çap
Ekler
Ekler, işlevselliği geliştirir, dekoratif elemanlar sağlar ve plastik parçalarda montaj seçeneklerini geliştirir.
Ekler için şekil ve yapısal gereksinimler
Üretilebilirlik: kesme veya damgalama işlemleri ile uyumlu
Mekanik Güç: Yeterli Malzeme ve Boyutlar
Bağlama mukavemeti: Güvenli bağlanma için yeterli yüzey özellikleri
Konumlandırma: Kolay Kalıp Yerleştirme İçin Silindirik Genişletme Porsiyonları
Flaş Önleme: Sızdırmazlık patron yapılarını ekleyin
İşleme sonrası: İkincil işlemler için tasarım (dişleme, kesme, flanş)
Ekler kullanırken hususları tasarlayın
Kalıplar içinde kesin konumlandırmayı sağlayın
Kalıplı parçalarla güçlü bağlantılar oluşturun
Ekler etrafında plastik sızıntıyı önleyin
Ekleme ve plastik malzeme arasındaki termal genişleme farklılıklarını düşünün
Ürün Yüzeyi Dokusu ve Metin/Desen Tasarımı
Plastik ürünler için yüzey dokuları
Plastik ürün yüzeyleri, estetiği, işlevselliği ve kullanıcı deneyimini geliştirmek için çeşitli dokularla tasarlanabilir. Yaygın yüzey dokuları şunları içerir:
Düz
Kıvılcimli
Desenli kazınmış
Oyulmuş
Pürüzsüz yüzeyler
Pürüzsüz yüzeyler cilalı küf yüzeylerinden kaynaklanır. Sunuyorlar:
Kıvılcım
Kalıp boşluğunun bakır EDM işlenmesi yoluyla oluşturulan kıvılcım, yüzeyler şunları sağlar:
Desenli kazınmış yüzeyler
Bu yüzeyler, kalıp boşluğuna kazınmış çeşitli desenlere sahiptir:
Özelleştirilebilir Tasarımlar
Geliştirilmiş ürün farklılaşması
Geliştirilmiş dokunsal özellikler
Oyulmuş yüzeyler
Oyulmuş yüzeyler, kalıpta doğrudan işleme ile oluşturulur ve aşağıdakilere izin verir:
Dokulu yüzeyler için taslak açı hususları
Dokulu yüzeyler tasarlarken, parça ejeksiyonunu kolaylaştırmak için taslak açıları artırmayı düşünün:
| Doku derinliği | önerilen ek taslak açı |
| 0.025 mm | 1 ° |
| 0.050 mm | 2 ° |
| 0.075 mm | 3 ° |
| > 0.100 mm | 4-5 ° |
Metin ve Desen Tasarımı
Plastik ürünler genellikle marka, talimatlar veya dekoratif amaçlar için metin ve desenler içerir. Bu unsurlar yetiştirilebilir veya gömülebilir.
Yükseltilmiş ve gömme yüzeyler
Öneri: Mümkün olduğunda metin ve desenler için yükseltilmiş yüzeyleri kullanın.
Yükseltilmiş Yüzeylerin Faydaları:
Floş veya gömme özellikler gerektiren tasarımlar için:
Gömülü bir alan yaratın
Teneffüs içindeki metin veya deseni yükseltmek
Kalıp tasarımını basitleştirirken genel sifon görünümünü koruyun
Metin ve Desen Boyutları
| Özelliği | Önerilen Boyut |
| Yükseklik/derinlik | 0.15 - 0.30 mm (yükseltilmiş) |
| 0.15 - 0.25 mm (gömme) |
Metin Boyutu Özellikleri
Optimum metin tasarımı için bu yönergeleri izleyin:
İnme genişliği (a): ≥ 0.25 mm
(B) karakterleri arasındaki boşluk: ≥ 0.40 mm
Karakterlerden Kenara Mesafe (C, D): ≥ 0.60 mm
Ek metin/desen tasarımı hususları
Metin veya desenlerde keskin açılardan kaçının
Boyutun kalıplama işlemine elverişli olduğundan emin olun
Metin/modelin genel parça gücü üzerindeki etkisini düşünün
Metin/paternin kalıplama sırasında malzeme akışı üzerindeki etkisini değerlendirin
Ek yapısal tasarım hususları
Takviye Yapısı Tasarım İlkeleri
Takviye yapıları, plastik ürünlerin genel performansının arttırılmasında önemli bir rol oynamaktadır. Güç, sertliği ve boyutsal stabiliteyi önemli ölçüde iyileştirirler.
Takviye tasarımının temel hedefleri:
Güç artışı
Sertlik iyileştirme
Çarpma Önleme
Deformasyon azaltma
Takviyelerin uygun konumlandırılması ve boyutlandırılması:
Duvar kalınlığı: 0.4-0.6 kat ana gövde kalınlığı
Aralık:> 4 kat ana vücut kalınlığı
Yükseklik: <3 kat ana vücut kalınlığı
Vidalı sütun takviyesi: sütun yüzeyinin en az 1.0 mm altında
Genel Takviye: Parça yüzeyinin veya ayrılma çizgisinin minimum 1.0 mm altında
Gelişmiş Takviye Teknikleri:
Malzeme birikmesini önlemek için yanlış hizalanmış takviye çubukları
Takviye kavşaklarında içi boş yapılar
İnce takviyeler için gerilim tabanlı tasarımlar
Stres konsantrasyonundan kaçınmak
Stres konsantrasyonu, plastik ürünlerin yapısal bütünlüğünü ve uzun ömürlülüğünü önemli ölçüde etkileyebilir. Uygun tasarım teknikleri bu sorunları azaltabilir.
Keskin köşelerden kaçınmanın önemi:
Azaltılmış parça mukavemeti
Artan çatlak başlatma riski
Erken başarısızlık potansiyeli
Stres konsantrasyonunu azaltma önlemleri:
Şamlar
Yuvarlak köşeler
Geçişler için nazik eğimler
Keskin köşelerde içten oyma
| Teknik | Açıklama | Yardımı |
| Şamlar | Eğimli kenarlar | Kademeli stres dağılımı |
| Yuvarlak köşeler | Kavisli geçişler | Keskin stres noktalarını ortadan kaldırır |
| Nazik eğimler | Kademeli kalınlık değişiklikleri | Stres dağılımı bile |
| İç içi boş | Köşelerde Malzeme Çıkarma | Yerel stres azaltma |
Uygun taslak açıların tasarlanması
Taslak açılar, kalıplardan başarılı bir parça ejeksiyonu için gereklidir. Parça kalitesini ve üretim verimliliğini önemli ölçüde etkilerler.
Taslak açıları belirlemek için ilkeler:
Tam sayı açıları kullanın (örn., 0.5 °, 1 °, 1.5 °)
Dış açılar> iç açılar
Görünüşten ödün vermeden açıları en üst düzeye çıkarın
Taslak açı boyutunu etkileyen faktörler:
Parça derinliği
Yüzey kaplaması
Malzeme büzülme oranı
Doku derinliği
Farklı Malzemeler İçin Taslak Açılı Tasarım Noktaları:
| Malzeme | Tavsiye Edilen Taslak Açısı Aralığı |
| Karams | 0.5 ° - 1 ° |
| Pc | 1 ° - 1.5 ° |
| PP | 0.5 ° - 1 ° |
| Ps | 0.5 ° - 1 ° |
| Evcil hayvan | 1 ° - 1.5 ° |
Kalıp yapısı perspektifinden yapısal tasarım
Başarılı plastik parça üretimi için verimli kalıp tasarımı çok önemlidir. Hem parça hem de küf tasarımını optimize etmek için bu yönleri düşünün.
Karmaşık yapılardan kaçınmak:
Dahili kesme yapılarından kaçınmak:
Yanal serbest bırakma gereksinimleri göz önüne alındığında:
Kaydırıcı hareketi için yeterli alana izin verin
Uygun kapatma yüzeyleri tasarlayın
Kalıptaki parça yönünü optimize et
Plastiklerin izotropik olmayan özellikleri için tasarım
Birçok plastik, performansı en üst düzeye çıkarmak için özel tasarım hususları gerektiren izotropik olmayan özellikler sergiler.
Malzeme akış yönünü yük taşıma yönüyle hizalamak:
Füzyon çizgilerine göre kuvvet yönü:
Montaj perspektifinden yapısal tasarım
Etkili montaj tasarımı, ürün işlevselliğini, uzun ömürlülüğünü ve üretim kolaylığını sağlar.
Küçük toleranslarla büyük boyutlardan kaçınmak:
Bağlama Arayüz Tasarımı:
Kesme kuvvetini yırtma gerginliğine öncelik verin
Bağlama yüzey alanını artırın
Yapıştırıcıların kimyasal uyumluluğunu düşünün
Plastik parçalar için cıvata bağlantısı hususları:
Yüksek stresli bağlantılar için ekler kullanın
Uygun patron yapılarını tasarlayın
Termal genişleme farklılıklarını düşünün
Özet
Plastik ürün tasarımında, duvar kalınlığı, takviye kaburgaları ve taslak açılar gibi temel yapısal faktörler dayanıklılık ve performans için gereklidir. Süreç boyunca malzeme özelliklerini, küf yapısını ve montaj ihtiyaçlarını dikkate almak çok önemlidir. Uygun yapısal tasarım sadece ürün işlevselliğini arttırmakla kalmaz, aynı zamanda kusurları ve üretim maliyetlerini de azaltır. Bu tasarım öğelerine odaklanarak, üreticiler hem fonksiyonel hem de estetik gereksinimleri karşılayan yüksek kaliteli, uygun maliyetli plastik parçalar sağlayabilir.
