공장에서 플라스틱 성형 부품을 설계할 때는 정밀한 엔지니어링 및 장인 정신으로 각 부품이 엄격한 품질 및 성능 표준을 충족하는지 확인하는 과정을 거칩니다.

플라스틱 성형 부품 설계는 재료 선택, 부품 형상 및 금형 설계에 중점을 두어 내구성, 성능 및 비용 효율성을 높이는 동시에 재료 낭비를 최소화하고 제조 공정을 최적화합니다.

이 소개에서는 플라스틱 부품 설계의 필수 요소에 대해 간략하게 설명하지만, 각 부품을 자세히 살펴보면 제조 결과를 개선할 수 있는 인사이트를 얻을 수 있습니다. 재료 선택과 고급 금형 설계 기법이 부품 품질과 생산 효율성을 어떻게 향상시키는지 알아보세요.

플라스틱 성형 부품의 구조 및 치수 설계란 무엇인가요?

플라스틱 부품을 성형할 때 구조 및 치수 설계는 다양한 응용 분야에서 부품의 기능, 수명 및 제조 가능성에 영향을 미치는 매우 중요한 요소입니다.

플라스틱 성형 부품을 설계할 때는 효과적인 성능을 보장하기 위해 치수, 공차 및 구조적 무결성에 주의를 기울여야 합니다. 중요한 요소로는 강도와 성형 효율성을 높이기 위한 적절한 벽 두께, 리브 디자인, 구배 각도 등이 있습니다.

구조 설계

• 몰드 크기:금형 크기를 설계할 때는 제품의 크기 요구 사항과 플라스틱 소재의 수축률을 고려해야 합니다. 일반적으로 금형의 크기는 최종 성형 제품의 크기보다 커야 합니다. 플라스틱 소재마다 수축률이 다르며, 일반적으로 0.1%에서 2% 사이입니다.

• 금형 분할 방법¹:제품의 모양과 요구 사항에 따라 적절한 금형 분할 방법을 선택합니다. 일반적인 금형 분할 방법에는 고정 상부 금형, 이동식 하부 금형, 이동식 상부 금형, 고정 하부 금형, 좌우 금형 분할 등이 포함됩니다. 금형 분할 방법은 제품의 모양, 제조 난이도, 금형 구조, 비용 및 기타 요인을 고려하고 금형을 원활하게 분할하고 높은 생산 효율성을 갖기 위해 노력해야합니다.

• 냉각 시스템²:금형의 냉각 시스템은 플라스틱 제품의 품질과 생산 효율에 큰 영향을 미칩니다. 냉각수 배치와 크기를 합리적으로 설계해야 합니다. 냉각수 채널은 냉각 효과를 향상시키기 위해 제품 윤곽에 최대한 가깝게 배치해야 합니다. 동시에 고르지 않은 냉각으로 인한 변형을 방지하고 냉각 시간을 단축하며 생산 효율성을 향상시키기 위해주의를 기울여야합니다.

• 배기 시스템:금형을 설계할 때는 금형에 플라스틱 소재를 채우고 냉각하는 동안 발생하는 가스를 고려해야 합니다. 가스를 제거할 수 있는 방법이 있어야 합니다. 배기 시스템의 설계는 기포 및 쇼트 샷 및 기타 결함의 생성을 방지하고 제품의 품질을 향상시켜야합니다.

• 호퍼 디자인:호퍼 디자인은 플라스틱 재료가 호퍼로 고르게 흘러 들어가도록 호퍼와 노즐을 합리적으로 배치하여 재료 막힘과 노즐 거품을 방지해야 합니다. 동시에 호퍼와 금형 사이의 연결을 고려하여 분해 및 청소가 용이하도록 하세요.

치수 디자인

• 벽 두께 디자인:제품 벽의 두께는 성형 제품의 품질과 성능에 직접적인 영향을 미칩니다. 벽이 너무 두꺼우면 몰딩의 수축과 변형이 발생하고 벽이 너무 얇으면 제품의 강도가 부족해집니다. 설계 과정에서 제품의 품질을 향상시키기 위해 제품의 용도 및 요구 사항에 따라 벽 두께를 합리적으로 제어해야합니다.

• 클램핑 포스 설계³:클램핑력은 금형을 분리하는 데 필요한 힘으로, 제품의 크기, 제품의 구조 및 재료의 특성에 따라 결정해야 합니다. 클램핑 력이 너무 높으면 장비에 가해지는 부하가 증가합니다. 클램핑 력이 너무 낮으면 금형이 완전히 분리되지 않습니다.

• 슬라이딩 부품 설계⁴:슬라이딩 구조로 부품을 성형할 때는 슬라이더의 위치와 모양을 적절하게 설계해야 합니다. 이렇게 하면 슬라이더가 부드럽게 움직이고 사용 중에 끼이거나 손상되지 않습니다. 또한 금형을 디자인할 때 슬라이딩 부품과 금형의 치수에 주의를 기울여야 합니다. 이렇게 하면 몰드가 부드럽게 열리고 닫힙니다.

• 인장 설계⁵:인장 강도가 큰 물건을 늘릴 때 인장봉이 구부러지거나 부러지지 않도록 하려면 올바른 위치에 인장봉을 놓고 모양이 올바른지 확인해야 합니다. 또한 물건을 제대로 늘릴 수 있도록 스트레칭 봉과 몰드의 크기가 맞는지 확인해야 합니다.

플라스틱 성형 부품의 설계 및 개발 프로세스는 무엇인가요?

플라스틱 성형 부품을 설계하고 개발하려면 다양한 산업 분야에서 생산의 효율성, 기능성 및 품질을 보장하기 위한 체계적인 접근 방식이 필요합니다.

플라스틱 성형 부품 설계 프로세스에는 컨셉 생성, 재료 선택, 금형 설계, 프로토타이핑 및 테스트가 포함되며, 제조 가능성, 비용 효율성 및 특정 기계적 특성 달성에 중점을 둡니다.

수요 파악

먼저 이 플라스틱 부품의 용도를 알아야 합니다. 장난감 부품인가요, 아니면 자동차 부품인가요? 용도를 파악하면 어떤 성능 요구 사항을 충족해야 하는지 알 수 있습니다. 강도가 높아야 하나요? 내마모성이 있어야 하나요? 내화학성이 있어야 하나요? 등등. 이와 동시에 고객이나 시장이 이 플라스틱 부품에 대해 요구하는 특별한 요구 사항도 고려해야 합니다. 보기 좋아야 하나요? 특정 색상이어야 하는가? 저렴해야 하는가? 등등.

스케치 시작

디자이너가 알려준 내용을 바탕으로 종이나 컴퓨터 소프트웨어로 간단한 플라스틱 부품을 스케치합니다. 모양과 대략적인 크기를 표시합니다. 이 시점에서 너무 정확하게 그리는 것에 대해서는 걱정하지 않습니다. 그냥 대략적인 아이디어만 전달하고 싶어요. 작동할 것 같은지 확인하고 싶어요. 예를 들어 모양이 정말 이상해서 만들 수 없는 부분이 있거나 크기가 용도에 맞지 않는 것처럼 보이는 경우 등이 있습니다.

세부 디자인

스케치를 더욱 정교하게 다듬고 다음을 사용하여 플라스틱 부품의 3D 모델을 정확하게 그립니다. 전문 디자인 소프트웨어⁶ (예: CAD, ProE 등). 이 과정에서 플라스틱 부품의 구체적인 치수, 각 부품의 세부적인 모양, 적절한 벽 두께 등을 결정해야 합니다. 또한 플라스틱 부품이 다른 부품과 어떻게 맞을지, 예를 들어 나사 구멍과 일치하는지 또는 다른 부품과 함께 접합할지 여부도 고려해야 합니다.

동시에 올바른 플라스틱 소재를 선택하세요. 플라스틱 소재마다 특성이 다릅니다. 어떤 것은 매우 단단하고 어떤 것은 매우 부드럽습니다. 일부는 투명하고 일부는 불투명합니다. 플라스틱 부품의 사용 및 성능 요구 사항에 따라 선택하세요.

분석 및 확인

디자인한 플라스틱 부품이 실제로 작동하는지 확인하기 위해 여러 가지 테스트를 해보세요. 예를 들어, 멋진 소프트웨어를 사용하여 플라스틱 부품을 눌렀을 때 구부러지거나 부러지는지, 얼마나 뜨거워지는지, 플라스틱이 금형에 얼마나 잘 흘러 들어가는지 등을 확인합니다. 문제가 발견되면 다시 돌아가서 모든 테스트가 잘 나올 때까지 디자인을 변경해야 합니다.

몰드 만들기

플라스틱 부품을 설계한 후에는 대량 생산을 위한 금형을 만들어야 합니다. 금형 설계자는 플라스틱 부품의 설계 도면을 바탕으로 금형 캐비티(플라스틱 부품이 형성되는 곳), 게이트(플라스틱 용융물이 금형으로 들어가는 곳), 냉각 시스템(플라스틱을 빠르게 식혀서 성형할 수 있도록 하는) 등을 포함한 금형의 구조를 설계합니다. 그런 다음 이를 기반으로 금형을 가공하고 제조할 공장을 찾습니다. 금형 설계 도면[^7]. 이 공정은 금형의 품질이 플라스틱 부품의 품질에 직접적인 영향을 미치기 때문에 높은 정밀도가 필요합니다.

트라이얼 몰드

금형이 준비되면 가장 먼저 해야 할 일은 사출 성형기에서 금형을 테스트하는 것입니다. 플라스틱 재료를 가열하여 녹인 다음 사출 성형기를 통해 금형 캐비티에 주입한 다음 플라스틱이 식고 굳은 후 금형을 열고 플라스틱 부품을 꺼냅니다.

플라스틱 부품이 디자인과 동일한지, 표면이 매끄럽지 않거나 기포가 있거나 크기가 정확하지 않은 등의 결함이 없는지 등을 확인합니다. 문제가 있는 경우 금형 또는 사출 공정 매개 변수(온도, 압력, 사출 속도 등)를 조정한 다음 만족스러운 플라스틱 부품이 만들어질 때까지 금형을 다시 시도해야 합니다.

대량 생산

금형 테스트를 성공적으로 마치면 플라스틱 부품 대량 생산을 시작할 수 있습니다. 생산 중에는 생산 품질을 엄격하게 관리하고 플라스틱 부품의 크기, 외관 및 성능을 정기적으로 확인하여 각 제품이 요구 사항을 충족하는지 확인해야 합니다.

품질 검사 및 개선

플라스틱 부품에는 품질 테스트가 필요합니다. 다양한 방법(치수 측정, 강도 테스트, 외관 확인 등)을 사용하여 표준을 충족하지 못하는 제품을 찾아내세요. 또한 고객의 피드백과 생산 중 발생하는 문제에도 주의를 기울이세요. 플라스틱 부품의 디자인이나 생산 공정을 개선하여 품질이 계속 향상되도록 하세요.

플라스틱 성형 부품 설계의 핵심 포인트는 무엇인가요?

플라스틱 성형 부품을 설계하려면 고품질 생산과 성능을 보장하기 위해 기능, 제조 가능성, 재료 선택 및 비용 효율성 간의 균형이 필요합니다.

플라스틱 성형 부품을 설계하려면 재료 특성을 이해하고, 적절한 벽 두께를 확보하고, 구배 각도를 통합하고, 제품 성능, 내구성 및 비용 효율성을 향상시키기 위한 제조 가능성을 계획해야 합니다.

구멍

구멍은 가능한 한 단순하고 일반적으로 둥글어야 합니다. 구멍은 금형 개방 방향과 같은 방향이어야 코어가 당겨지는 것을 방지할 수 있습니다. 구멍의 길이 대 직경 비율이 2보다 크면 탈형 경사를 설정해야 합니다.

이때 구멍의 직경은 작은 직경 크기(가장 큰 솔리드 크기)에 따라 계산해야 합니다. 블라인드 홀의 L/D 비율은 일반적으로 4를 넘지 않습니다. 구멍과 제품 가장자리 사이의 거리는 일반적으로 구멍 크기보다 큽니다.

둥근 모서리

둥근 모서리가 너무 작으면 응력 집중으로 인해 제품이 깨질 수 있습니다. 둥근 모서리가 너무 작으면 응력 집중으로 인해 금형 캐비티에 균열이 생길 수 있습니다. 모서리를 적당히 둥글게 설정하면 다음과 같은 문제도 개선할 수 있습니다.

R 커터로 캐비티를 직접 밀링하여 비효율적 인 전기 가공을 피하는 등 금형의 가공 공정, 다른 둥근 모서리는 절단 선의 이동을 유발할 수 있으며 실제 상황에 따라 다른 둥근 모서리 또는 청소 된 모서리를 선택해야합니다. 마킹

제품 마킹은 일반적으로 제품의 내부 표면에 비교적 평평하게 설정되며, 돌출 된 형태는 정상 방향을 선택하고 성형 방향 눈금자가 마킹의면과 일치 할 수 있으므로 긴장을 피할 수 있습니다.

사출 성형 부품의 정밀도; 사출 성형 중 수축의 불균일성과 불확실성으로 인해 사출 성형 부품의 정밀도는 금속 부품보다 분명히 낮으며 표준에 따라 적절한 공차 요구 사항을 선택해야합니다 (OSJ1372-1978).

삽입

사출 성형 부품에 인서트를 넣어 더 강하고 단단하고 정확하게 만들 수 있으며, 원하는 이유에 따라 작은 나사 구멍(보스)을 넣을 수도 있습니다. 또한 부품을 더 비싸게 만들 수도 있습니다. 인서트는 일반적으로 황동으로 만들어지지만 다른 금속이나 플라스틱으로 만들 수도 있습니다. 플라스틱 부품에 성형된 인서트는 회전하거나 빠지지 않도록 설계해야 합니다.

예: 널링, 구멍, 언더컷, 평평한 부분, 어깨 등. 플라스틱 주위의 인서트는 플라스틱이 깨지지 않도록 더 두껍게 만들어야 합니다. 인서트를 디자인할 때는 몰드에 어떻게 고정할지(구멍, 핀, 자석 등) 고려해야 합니다.

금형 이형 틸트

이형 경사가 좋으면 제품 머리카락이 당겨지는 것을 방지할 수 있습니다. 이형 경사는 매끄러운 표면의 경우 0.5도 이상, 미세한 질감의 표면은 1도 이상, 거친 질감의 표면은 1.5도 이상이어야 합니다. 이형 경사가 좋으면 제품 상단 부상을 방지할 수 있습니다.

깊은 캐비티 구조 제품을 설계 할 때 사출 성형시 금형의 코어가 이탈하지 않도록 외부 표면의 경사가 내부 표면의 경사보다 작아야 제품의 벽 두께가 균일하고 제품의 열린 부분의 재료 밀도 강도를 보장 할 수 있습니다.

벽 두께

플라스틱마다 일정한 범위의 벽 두께(일반적으로 0.5 ~ 4mm)가 있습니다. 벽 두께가 4mm를 초과하면 과도한 냉각 시간이 발생하여 수축 및 기타 문제가 발생할 수 있습니다. 제품 구조 변경을 고려해야 합니다. 벽 두께가 고르지 않으면 표면 함몰이 발생합니다. 벽 두께가 고르지 않으면 에어홀과 융착 자국이 생길 수 있습니다.

강화

보강재를 적절히 사용하면 제품의 강성을 높이고 변형을 줄일 수 있습니다. 보강재의 두께는 제품 벽 두께의 1/3 미만이어야 하며, 그렇지 않으면 표면이 움푹 들어가게 됩니다. 보강 막대 한쪽의 경사는 1.5° 이상이어야 상단 부상을 방지할 수 있습니다.

일체형 힌지

PP 소재의 강인함을 이용하여 힌지를 제품과 일체형으로 디자인할 수 있습니다. 힌지로 사용되는 필름의 크기는 0.5mm 미만이어야 하며 균일하게 유지되어야 합니다. 일체형 힌지를 사출 성형하는 경우 힌지 한쪽에만 게이트를 디자인할 수 있습니다.

가스 보조 사출 성형

가스 보조 사출 성형은 제품을 더 단단하게 만들고 변형 가능성을 낮출 수 있습니다. 가스 보조 사출 성형을 사용하면 수축을 방지할 수 있습니다. 사용 가스 보조 사출 성형⁷ 원자재를 절약하고 냉각 시간을 단축할 수 있습니다.

금형 개방 방향 및 파팅 라인

사출 성형 제품을 설계할 때는 설계 프로세스 초기에 금형 개방 방향과 파팅 라인을 결정해야 합니다. 이렇게 하면 복잡한 코어 풀링 메커니즘의 필요성을 최소화하고 파팅 라인으로 인한 제품 외관에 미치는 부정적인 영향을 방지할 수 있습니다.

몰드가 열리는 방향을 알고 나면 보강재, 클립, 리브 및 기타 기능을 몰드 열림 방향과 최대한 일치하도록 디자인할 수 있습니다. 이렇게 하면 언더컷을 방지하고 니트 라인을 줄이며 몰드를 더 오래 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 부품에 대해 금형이 X 방향으로 열리는데 Y 방향으로 열리는 피처를 디자인하는 경우 도면에 이를 명시해야 합니다. 금형이 어느 방향으로 열리는지 알고 나면 부품의 모양과 작동을 가장 잘 만들어줄 최적의 절단선을 선택할 수 있습니다.

사출 금형의 코어 추출 메커니즘 및 회피

성형된 부품이 성형 방향에 따라 원활하게 탈형되지 않을 때 핵심 추출 메커니즘⁸ 설계해야 합니다. 코어 풀링 메커니즘은 복잡한 제품 구조를 성형 할 수 있지만 제품 스티칭 라인, 수축 및 기타 결함이 발생하기 쉽고 금형 비용이 증가하여 금형 수명이 단축됩니다.

특별한 요구 사항이 없는 사출 성형 제품의 설계는 코어 구조를 피하십시오. 구멍 축 방향 및 금형 방향에 대한 힘줄 방향, 캐비티 코어 터치 스루 사용 및 기타 방법과 같은.

용접(열판 용접, 초음파 용접, 진동 용접)

용접은 연결을 더 강하게 만듭니다. 용접은 제품 설계를 더 쉽게 만들 수 있습니다.

프로세스와 제품 성능 간의 모순에 대한 합리적인 고려

사출 성형 제품을 디자인할 때는 제품의 모양, 작동 방식, 제작 방식에 대해 고려해야 합니다. 때로는 정말 좋은 모양이나 정말 좋은 성능을 얻기 위해 제작 방식을 조금 포기해야 할 때도 있습니다.

플라스틱 성형 부품 설계에서 흔히 저지르는 실수는 무엇일까요?

플라스틱 성형 부품을 설계할 때는 기능 및 제조 가능성에 영향을 줄 수 있는 오류를 방지하기 위해 세부 사항에 주의를 기울여야 합니다.

플라스틱 성형에서 흔히 발생하는 설계 실수로는 벽 두께 부적절, 통풍각 불량, 재료 흐름 무시 등이 있으며, 이로 인해 결함, 비용 증가, 성능 저하가 발생합니다.

잘못된 소재 선택

사람들이 실수하는 또 다른 문제는 올바른 소재를 선택하는 것입니다. 부품이 사용될 위치에 따라 소재를 선택해야 합니다. 외부에 설치될 부품이라면 균열이 생기지 않도록 자외선 안정제를 넣어야 합니다. 하중을 견디는 부품이라면 유리섬유와 같은 필러를 넣어 더 튼튼하게 만들어야 합니다. 무언가에 미끄러져야 하는 부품이라면 윤활유와 같은 첨가제를 넣어야 합니다.

고르지 않은 벽 두께

부품 설계에서 다양한 벽 단면은 흔히 발생하며 성형 시 예기치 않은 부품 특성을 초래할 수 있습니다. 플라스틱이 고르지 않은 벽 두께 사이를 흐르고 전환하는 것은 어렵습니다.

벽 단면이 두꺼우면 다양한 수축이 발생하여 부품이 왜곡될 수 있습니다. 벽 두께를 적어도 게이트 영역에서는 두껍게, 채우기 끝 부분에서는 얇게 만드십시오. 0.080~0.120인치의 벽 두께를 목표로 하고 부품 설계에 리브 및 앵글 브레이스 플레이트 기능을 활용합니다.

몰드 풀 경사 추가 안 함

플라스틱 부품을 금형에서 꺼내려면 금형에 추출기 테이퍼가 필요합니다. 플라스틱은 일반적으로 부품의 중앙으로 갈수록 수축합니다. 추출기 테이퍼가 없으면 부품이 금형에 달라붙어 제대로 나오지 않습니다. 가능하면 양쪽에 1° 추출기 테이퍼를 배치합니다. 추출기 테이퍼는 부품을 꺼내는 데 도움이 됩니다.

불필요한 우울증

오늘날 부품 설계의 복잡성으로 인해 홈이 설계되어 있지만 간과되는 경우가 많습니다. 금형의 함몰은 부품이 출시되기 전에 처리해야 하며, 그렇지 않으면 부품이 손상될 수 있습니다. 관통 코어 설계, 슬라이드, 코어 또는 리프터를 처리하는 금형에서 함몰 부위를 처리하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 설계에 대한 간단한 규칙: 함몰 + 복잡한 금형 = 더 높은 비용.

필렛 반경 제외

사람들은 부품을 설계할 때 필렛 반경을 잊어버리는 경우가 많습니다. 하지만 부품을 더 강하게 만들기 때문에 중요합니다. 반경은 플라스틱 부품의 응력 집중과 파손을 줄여줍니다. 또한 부품의 외관을 개선하고 취급 시 부상 위험을 줄여줍니다.

결론

플라스틱 성형 부품을 디자인하려면 구조와 치수를 모두 고려해야 합니다. 구조와 관련해서는 금형의 크기, 부품을 분리하는 방법, 금형을 냉각하는 방법, 금형에서 공기를 빼내는 방법, 플라스틱을 금형에 공급하는 방법 등을 고려해야 합니다. 이러한 모든 사항은 부품을 효율적으로 성형하고 부품의 품질을 보장하는 데 중요합니다.

차원에 관해서는 다음과 같은 사항을 고려해야 합니다. 벽 두께⁹, 금형을 고정하는 데 사용할 힘의 양, 부품을 미끄러지게 하는 방법, 부품이 파손되지 않도록 하는 방법 등을 결정합니다. 이러한 모든 사항은 부품이 변형되지 않도록 하고 부품이 양호한지 확인하는 데 중요합니다.

설계 프로세스에는 요구사항 분석, 스케치, 상세 설계, 금형 제작, 금형 테스트 및 대량 생산이 포함되며 품질 검사 및 개선에 중점을 둡니다. 일반적인 설계 실수로는 불합리한 재료 선택, 고르지 않은 벽 두께, 인발 경사 부족 등이 있으며, 이는 비용을 절감하고 완제품의 품질을 개선하기 위해 피해야 합니다.