Comment concevoir des pièces moulées en plastique ?

La conception de pièces moulées en plastique dans notre usine implique un processus précis d’ingénierie et d’artisanat, garantissant que chaque pièce répond à des normes strictes de qualité et de performance.

Bien que cette introduction présente les éléments essentiels de la conception des pièces en plastique, un examen plus approfondi de chaque composant permet d’améliorer les résultats de la fabrication. Découvrez comment la sélection des matériaux et les techniques avancées de conception des moules améliorent la qualité des pièces et l’efficacité de la production.

Qu’est-ce que la conception structurelle et dimensionnelle des pièces moulées en plastique ?

La conception structurelle et dimensionnelle est cruciale dans le moulage des pièces en plastique, car elle influence leur fonction, leur longévité et leur fabricabilité dans diverses applications.

Conception de la structure

• **Dimensions du moule :**Lors de la définition des dimensions du moule, vous devez tenir compte des dimensions requises du produit et du taux de retrait de la matière plastique. En règle générale, le moule doit être plus grand que le produit moulé final. Les taux de retrait varient selon les matières plastiques, généralement entre 0.1% et 2%.

• **Méthode de fractionnement des moules¹:**Choisissez la méthode de séparation du moule appropriée en fonction de la forme et des exigences du produit. Les méthodes courantes comprennent le moule supérieur fixe et le moule inférieur mobile, le moule supérieur mobile et le moule inférieur fixe, la séparation gauche-droite, etc. La méthode doit tenir compte de la forme du produit, de la difficulté de fabrication, de la structure du moule, du coût et d’autres facteurs, tout en visant une séparation fluide et une efficacité de production élevée.

• **Système de refroidissement²:**Le système de refroidissement du moule influence fortement la qualité des produits et la productivité. La disposition et la taille des circuits d’eau doivent être correctement conçues. Les canaux doivent suivre au plus près le contour de la pièce pour améliorer le refroidissement, tout en évitant les déformations dues aux écarts thermiques, en raccourcissant le cycle et en augmentant le rendement.

• **Système d’évacuation:**Lors de la conception d’un moule, il faut tenir compte des gaz générés pendant le remplissage et le refroidissement de la matière plastique et prévoir leur évacuation. Le système doit éviter autant que possible les bulles, les manques et autres défauts, et améliorer la qualité du produit.

• **Conception de la trémie :**La trémie doit être conçue rationnellement, et la trémie comme la buse positionnées de façon à assurer un écoulement uniforme de la matière plastique, sans blocage ni bulles à la buse. Tenez aussi compte de la liaison entre la trémie et le moule afin de faciliter le démontage et le nettoyage.

Conception des dimensions

• **Conception de l’épaisseur de paroi :**L’épaisseur de la paroi du produit influe directement sur la qualité et les performances du produit moulé. Une paroi trop épaisse provoquera retrait et déformation au moulage, tandis qu’une paroi trop mince entraînera un manque de résistance du produit. Lors de la conception, l’épaisseur de paroi doit être raisonnablement maîtrisée selon l’usage et les exigences du produit afin d’en améliorer la qualité.

• **Conception de la force de serrage³:**La force de fermeture est la force nécessaire pour séparer le moule ; elle doit être déterminée selon la taille et la structure du produit, ainsi que la nature du matériau. Trop élevée, elle accroît la charge de l’équipement. Trop faible, le moule ne se sépare pas complètement.

• **Conception de pièces coulissantes⁴:**Pour mouler des pièces comportant une structure coulissante, il faut concevoir correctement la position et la forme du coulisseau. Celui-ci pourra ainsi se déplacer sans se coincer ni s’endommager pendant l’utilisation. Lors de la conception du moule, il faut également surveiller les dimensions des pièces coulissantes et du moule afin de garantir une ouverture et une fermeture fluides.

• **Conception de la traction⁵:**Pour éviter que la tige de traction ne se plie ou ne casse lorsque vous étirez un élément à forte résistance à la traction, vous devez la placer correctement et lui donner une forme adaptée. Vous devez également veiller à ce que la tige d’étirage et le moule soient aux bonnes dimensions afin d’effectuer correctement l’étirage.

Quel est le processus de conception et de développement des pièces moulées en plastique ?

La conception et le développement de pièces moulées en plastique impliquent une approche systématique pour garantir l’efficacité, la fonctionnalité et la qualité de la production dans diverses industries.

Déterminer la demande

Tout d’abord, vous devez savoir à quoi sert cette pièce en plastique. S’agit-il d’une pièce de jouet ou d’une pièce de voiture ? Une fois que vous saurez à quoi elle sert, vous connaîtrez les exigences de performance auxquelles vous devez répondre. Doit-elle être solide ? Doit-il être résistant à l’usure ? Doit-il être résistant aux produits chimiques ? Et ainsi de suite. Parallèlement, nous devons également réfléchir aux exigences particulières du client ou du marché pour cette pièce en plastique. Doit-elle être esthétique ? Doit-elle être d’une certaine couleur ? Doit-elle être bon marché ? Et ainsi de suite.

Commencer à dessiner

Sur la base de ce que m’a dit le concepteur, j’esquisse une pièce plastique simple sur papier ou à l’aide d’un logiciel. Je montrerais la forme et la taille approximative de la pièce. Je ne me soucierais pas d’être trop précis à ce stade. Je veux juste faire passer l’idée générale. Je veux voir si cela semble fonctionner. Par exemple, s’il y a des endroits où la forme est vraiment bizarre et qu’elle ne peut pas être fabriquée, ou si la taille ne semble pas convenir à l’usage qui en sera fait.

Conception détaillée

Les esquisses sont ensuite affinées et le modèle 3D de la pièce en plastique est dessiné avec précision à l’aide de logiciel de conception spécialisé⁶ (p. ex. CAD, ProE, etc.). Ce processus exige de déterminer les dimensions précises de la pièce plastique, la géométrie détaillée de chaque partie, l’épaisseur de paroi appropriée, etc. Il faut également étudier l’assemblage de la pièce plastique avec les autres pièces, par exemple son alignement avec des trous de vis ou son raccordement à d’autres éléments.

En même temps, il faut choisir le bon matériau plastique. Les différents matériaux plastiques ont des caractéristiques différentes. Certaines sont très dures, d’autres très souples. Certaines sont transparentes, d’autres opaques. Le choix se fait en fonction de l’utilisation des pièces en plastique et des exigences de performance.

Analyser et vérifier

Effectuez un certain nombre de tests sur les pièces en plastique que vous avez conçues pour voir si elles fonctionneront réellement. Par exemple, utilisez un logiciel sophistiqué pour voir si la pièce en plastique se déforme ou se casse lorsque vous appuyez dessus, vérifiez sa température, la fluidité du plastique dans le moule, etc. Si vous trouvez des problèmes, vous devez revenir en arrière et modifier votre conception jusqu’à ce que tous les tests soient concluants.

Fabrication du moule

Une fois la pièce plastique conçue, vous devez fabriquer un moule pour la production en série. Le concepteur définit la structure du moule à partir du plan de la pièce plastique, notamment la cavité (où se forme la pièce), le seuil (par lequel la matière plastique fondue entre dans le moule), le système de refroidissement (qui permet au plastique de refroidir rapidement pour le moulage), etc. Vous trouvez ensuite une usine qui usinera et fabriquera le moule à partir de la dessin de conception du moule[^7]. Ce processus exige une grande précision, car la qualité du moule influe directement sur la qualité de la pièce en plastique.

Moule d’essai

Une fois le moule prêt, la première chose à faire est de le tester sur la machine de moulage par injection. Vous chauffez la matière plastique, vous la faites fondre, vous l’injectez dans la cavité du moule par l’intermédiaire de la machine de moulage par injection, puis vous ouvrez le moule une fois que le plastique a refroidi et s’est solidifié, et vous en retirez les pièces en plastique.

On vérifie que les pièces en plastique sont conformes à la conception, qu’il n’y a pas de défauts, par exemple que la surface n’est pas lisse, qu’il y a des bulles, que la taille n’est pas exacte, etc. S’il y a un problème, vous devez ajuster le moule ou les paramètres du processus d’injection (température, pression, vitesse d’injection, etc.), puis vous essayez à nouveau le moule, jusqu’à ce que vous obteniez une pièce en plastique satisfaisante.

Production de masse

Une fois que vous avez testé votre moule avec succès, vous pouvez commencer à produire des pièces en plastique en série. Pendant la production, vous devez contrôler strictement la qualité de la production et vérifier régulièrement la taille, l’apparence et les performances des pièces en plastique pour vous assurer que chaque produit répond aux exigences.

Inspection et amélioration de la qualité

Les tests de qualité sont nécessaires pour les pièces en plastique. Utilisez différentes méthodes (mesure des dimensions, test de résistance, contrôle de l’aspect, etc.) pour déterminer les produits qui ne répondent pas aux normes. Soyez également attentif au retour d’information des clients et aux problèmes qui surviennent au cours de la production. Améliorez la conception ou le processus de production des pièces en plastique pour que la qualité continue de s’améliorer.

Quels sont les points clés de la conception des pièces moulées en plastique ?

La conception de pièces moulées en plastique nécessite un équilibre entre la fonctionnalité, la fabricabilité, la sélection des matériaux et la rentabilité afin de garantir une production et des performances de haute qualité.

Trou

Les trous doivent être aussi simples que possible, généralement ronds. Le trou doit être dans le même sens que le sens d’ouverture du moule, ce qui permet d’éviter l’arrachement du noyau. Lorsque le rapport longueur/diamètre du trou est supérieur à 2, la pente de démoulage doit être définie.

À ce stade, le diamètre du trou doit être calculé en fonction de la taille du petit diamètre (la taille du plus grand solide). Le rapport L/D des trous borgnes ne dépasse généralement pas 4. La distance entre le trou et le bord du produit est généralement supérieure à la taille du trou.

Coins arrondis

Si les coins arrondis sont trop petits, le produit peut se fissurer en raison d’une concentration de contraintes. Si les coins arrondis sont trop petits, la cavité du moule peut se fissurer en raison de la concentration des contraintes. La définition d’un angle arrondi raisonnable peut également améliorer la qualité du produit.

Des angles arrondis différents peuvent entraîner un déplacement des plans de joint, et des angles arrondis ou nettoyés différents doivent être sélectionnés en fonction de la situation réelle. Marquage

Le marquage du produit est généralement placé sur la surface intérieure du produit qui est relativement plate, et la forme en relief, choisir la direction normale et la règle de direction de moulage peut être cohérent avec la face du marquage, vous pouvez éviter la contrainte.

Précision des pièces moulées par injection ; en raison de la non-uniformité et de l’incertitude du retrait pendant le moulage par injection, la précision des pièces moulées par injection est évidemment inférieure à celle des pièces métalliques, et les exigences de tolérance appropriées doivent être sélectionnées conformément à la norme (OSJ1372-1978).

Inserts

Il est possible d’insérer des inserts dans les pièces moulées par injection pour les rendre plus solides, plus dures, plus précises et pour y insérer de petits trous filetés (bossages) pour n’importe quelle raison. Cela rend également la pièce plus chère. Les inserts sont généralement en laiton, mais ils peuvent être fabriqués dans d’autres métaux ou en plastique. Les inserts qui sont moulés dans la pièce en plastique doivent être conçus de manière à ne pas tourner ou s’arracher.

Par exemple : molettes, trous, contre-dépouilles, méplats, épaulements, etc. Les inserts qui entourent le plastique doivent être plus épais afin que le plastique ne se fissure pas. Lorsque vous concevez un insert, vous devez penser à la manière dont il sera maintenu dans le moule (trous, épingles, aimants, etc.).

Démoulage Inclinaison

Une bonne pente de démoulage permet d’éviter l’arrachage des cheveux du produit. La pente de démoulage doit être supérieure à 0,5 degré pour les surfaces lisses, supérieure à 1 degré pour les surfaces à texture fine et supérieure à 1,5 degré pour les surfaces à texture grossière. Une bonne pente de démoulage permet d’éviter les blessures au sommet du produit.

Lors de la conception de produits à structure à cavité profonde, la pente de la surface extérieure doit être inférieure à la pente de la surface intérieure afin de garantir que le noyau du moule ne dévie pas lors du moulage par injection, d’obtenir une épaisseur de paroi uniforme du produit et de garantir la résistance de la densité du matériau de la partie ouverte du produit.

Épaisseur de la paroi

Les différents plastiques ont une certaine épaisseur de paroi, généralement de 0,5 à 4 mm. Lorsque l’épaisseur de la paroi est supérieure à 4 mm, le temps de refroidissement est excessif, ce qui entraîne un rétrécissement et d’autres problèmes. Vous devriez envisager de modifier la structure du produit. Une épaisseur de paroi inégale entraîne une indentation de la surface. Une épaisseur de paroi inégale provoque des trous d’air et des marques de fusion.

Renforcement

L’utilisation correcte des renforts peut rendre le produit plus rigide et réduire les déformations. L’épaisseur du renfort doit être inférieure à 1/3 de l’épaisseur de la paroi du produit, faute de quoi il provoquera une indentation de la surface. L’inclinaison d’un côté de la barre de renforcement doit être supérieure à 1,5° pour éviter les blessures au sommet.

Charnière en une pièce

En utilisant la résistance du matériau PP, la charnière peut être conçue pour être intégrée au produit. La taille du film utilisé comme charnière doit être inférieure à 0,5 mm et rester uniforme. Lors du moulage par injection d’une charnière en une seule pièce, la porte ne peut être conçue que sur un seul côté de la charnière.

Moulage par injection de l’assistance gazeuse

Le moulage par injection assistée par gaz peut accroître la rigidité des produits et réduire leur risque de déformation. Il permet également d’éviter le retrait. L’utilisation de moulage par injection assisté par gaz⁷ peut économiser des matières premières et réduire le temps de refroidissement.

Direction de l’ouverture du moule et plan de joint

Lors de la conception d’un produit moulé par injection, le sens d’ouverture du moule et le plan de joint doivent être déterminés dès le début du processus de conception. Cela permettra de minimiser le besoin de mécanismes complexes de traction du noyau et d’éliminer tout impact négatif sur l’apparence du produit causé par le plan de joint.

Une fois que vous savez dans quel sens le moule s’ouvre, vous pouvez concevoir les renforts, les clips, les nervures et autres caractéristiques en fonction du sens d’ouverture du moule, dans la mesure du possible. Cela vous permettra d’éviter les contre-dépouilles, de réduire les lignes de tricotage et de prolonger la durée de vie du moule. Par exemple, si le moule s’ouvre dans le sens X pour la pièce et que vous concevez un élément qui s’ouvre dans le sens Y, vous devez l’indiquer sur le dessin. Une fois que vous savez dans quel sens le moule s’ouvre, vous pouvez choisir le meilleur plan de joint pour que la pièce ait le meilleur aspect et fonctionne le mieux possible.

Mécanisme d’extraction du noyau du moule d’injection et évitement

Lorsque la pièce moulée ne peut pas être démoulée facilement dans le sens de moulage, le mécanisme d’extraction des noyaux⁸ doit être conçu. Le mécanisme de tirage de noyau permet de mouler des structures complexes, mais peut provoquer lignes de raccord, retrait et autres défauts, tout en augmentant le coût et en réduisant la durée de vie du moule.

La conception des produits moulés par injection, en l’absence d’exigences particulières, s’efforce d’éviter la structure du noyau. Par exemple, la direction du trou axial et du tendon par rapport à la direction du moule, l’utilisation du noyau de la cavité, le toucher à travers et d’autres méthodes.

Soudage (soudage à la plaque chauffante, soudage par ultrasons, soudage par vibration)

Le soudage renforce les connexions. Le soudage peut faciliter la conception des produits.

Prise en compte raisonnable de la contradiction entre les performances du processus et celles du produit

Lors de la conception de produits moulés par injection, il faut penser à l’aspect du produit, à son fonctionnement et à sa fabrication. Il faut parfois renoncer à certains aspects de la fabrication pour obtenir une apparence ou des performances optimales.

Quelles sont les erreurs courantes dans la conception des pièces moulées en plastique ?

La conception de pièces moulées en plastique nécessite de prêter attention aux détails afin d’éviter les erreurs susceptibles d’avoir un impact sur la fonctionnalité et la fabricabilité.

Choisir le mauvais matériau

Un autre point sur lequel je vois des gens se tromper est le choix du bon matériau. Vous devez choisir le matériau en fonction de l’endroit où la pièce sera utilisée. Si elle est destinée à être utilisée à l’extérieur, il faut y ajouter des stabilisateurs d’UV pour qu’elle ne se fissure pas. S’il s’agit d’une pièce porteuse, il faut y ajouter des charges comme la fibre de verre pour la rendre plus résistante. S’il s’agit d’une pièce qui doit glisser sur quelque chose, il faut y ajouter des additifs tels que des lubrifiants.

Epaisseur inégale de la paroi

Les différentes sections transversales des parois sont courantes dans la conception des pièces et peuvent conduire à des caractéristiques inattendues lors du moulage. Il est difficile pour les matières plastiques de s’écouler et de passer d’une épaisseur de paroi à l’autre.

Les sections transversales des parois épaisses produisent un retrait variable, ce qui peut entraîner une déformation de la pièce. Essayez de rendre les parois plus épaisses au moins dans la zone de la porte et plus minces à la fin du remplissage. Visez une épaisseur de paroi de 0,080-0,120 pouces et utilisez les caractéristiques des nervures et des plaques de renfort d’angle dans la conception de la pièce.

Absence d’ajout de la pente de traction des moules

Vous avez besoin d’un cône d’extraction dans votre moule pour démouler la pièce en plastique. Le plastique se rétracte généralement vers le milieu de la pièce. Si vous n’avez pas de cône d’extraction, la pièce restera collée dans le moule et ne sortira pas correctement. Si vous le pouvez, ajoutez un cône d’extraction de 1° de chaque côté. N’importe quel cône d’extraction aidera à faire sortir la pièce.

Dépressions inutiles

En raison de la complexité des pièces conçues aujourd’hui, les dépressions sont prévues, mais souvent négligées. Les dépressions dans le moule doivent être traitées avant que la pièce ne soit libérée, sous peine de l’endommager. Il existe de nombreuses façons de traiter les dépressions dans le moule : conception à travers le noyau, glissières, noyaux ou élévateurs. Une règle simple pour la conception : bosses + moules complexes = coût plus élevé.

Hors rayons d’angle

Les gens oublient souvent les rayons d’angle lorsqu’ils conçoivent des pièces. Ils sont pourtant importants, car ils renforcent la pièce. Un rayon réduit les concentrations de contraintes et les fractures dans les pièces en plastique. Il améliore également l’aspect de la pièce et réduit le risque de blessure lorsque vous la manipulez.

Conclusion

La conception de pièces moulées en plastique nécessite de prendre en compte à la fois la structure et les dimensions. En ce qui concerne la structure, vous devez réfléchir à la taille du moule, à la façon dont vous allez séparer les pièces, à la façon dont vous allez refroidir le moule, à la façon dont vous allez évacuer l’air du moule et à la façon dont vous allez introduire le plastique dans le moule. Tous ces éléments sont importants pour garantir l’efficacité du moulage et la qualité de la pièce.

Concernant les dimensions, vous devez tenir compte de la épaisseur de la paroi⁹Il s’agit de savoir quelle force vous allez utiliser pour serrer le moule, comment vous allez faire glisser les pièces et comment vous allez vous assurer que la pièce ne se casse pas. Tous ces éléments sont importants pour s’assurer que la pièce ne se déforme pas et qu’elle est bonne.

Le processus de conception comprend l’analyse des exigences, l’esquisse, la conception détaillée, la fabrication et l’essai du moule, puis la production de masse, avec une attention portée au contrôle qualité et à l’amélioration. Les erreurs courantes comprennent un choix de matière inadapté, une épaisseur de paroi irrégulière et l’absence de dépouille ; elles doivent être évitées pour réduire les coûts et améliorer la qualité des produits finis. Consultez notre Guide complet du moule d’injection pour une vue d’ensemble complète.

1. Comprendre les différentes méthodes de séparation du moule peut améliorer l’efficacité de votre conception et la qualité du produit. ↩

2. L’étude de l’incidence des systèmes de refroidissement peut vous aider à optimiser l’efficacité de la production et la qualité des produits. ↩

3. Comprendre la conception de la force de fermeture est essentiel pour garantir une séparation efficace du moule et prolonger la durée de vie de l’équipement. ↩

4. Comprendre les bonnes pratiques de conception des pièces coulissantes peut améliorer la fonctionnalité et la durabilité de vos composants en plastique. ↩

5. L’étude de stratégies efficaces de conception en traction permet d’éviter les défaillances et d’améliorer les performances de vos pièces plastiques sous contrainte. ↩

6. Découvrir le meilleur logiciel de conception peut rationaliser votre processus de conception et améliorer la précision lors de la création de pièces en plastique. ↩

7. Le moulage par injection assisté au gaz peut améliorer la qualité des produits et réduire les coûts. Découvrez ses avantages pour optimiser votre processus de fabrication. ↩

8. Découvrez les mécanismes d’extraction des noyaux afin d’éviter les écueils courants de la conception des moules et d’améliorer l’efficacité de la production. Ces connaissances sont essentielles à la réussite. ↩

9. Découvrez tout ce qu’il faut savoir sur le procédé de moulage par injection : le moulage par injection à parois minces est un procédé utilisé pour fabriquer des pièces en plastique minces. ↩

Obtenez des prix compétitifs, un retour DFM et un calendrier de production auprès de l’équipe d’ingénierie de ZetarMold.

Demandez un devis gratuit →