Jak projektować formowane części z tworzyw sztucznych?

Projektowanie części formowanych z tworzyw sztucznych w naszej fabryce obejmuje precyzyjny proces inżynierii i rzemiosła, zapewniając, że każdy element spełnia rygorystyczne standardy jakości i wydajności.

Podczas gdy niniejsze wprowadzenie nakreśla podstawy projektowania części z tworzyw sztucznych, zagłębienie się w każdy komponent oferuje wgląd w poprawę wyników produkcji. Dowiedz się, jak dobór materiałów i zaawansowane techniki projektowania form podnoszą jakość części i wydajność produkcji.

Czym jest projektowanie strukturalne i wymiarowe części formowanych z tworzyw sztucznych?

Projekt strukturalny i wymiarowy ma kluczowe znaczenie w formowaniu części z tworzyw sztucznych, wpływając na ich funkcjonalność, trwałość i możliwość produkcji w różnych zastosowaniach.

Projekt struktury

• **Wymiary formy:**Podczas projektowania wymiarów formy należy uwzględnić wymagane wymiary wyrobu i skurcz tworzywa. Zasadniczo wymiary formy powinny być większe od wymiarów gotowego wyrobu formowanego. Poszczególne tworzywa mają różne wartości skurczu, zwykle od 0.1% do 2%.

• **Metoda podziału formy¹:**Należy dobrać metodę podziału formy do kształtu i wymagań produktu. Typowe rozwiązania obejmują stałą formę górną i ruchomą dolną, ruchomą górną i stałą dolną oraz podział formy na lewą i prawą stronę. Wybór powinien uwzględniać kształt produktu, trudność wykonania, konstrukcję formy, koszt i inne czynniki, a także zapewniać płynne rozdzielanie formy i wysoką wydajność produkcji.

• **Układ chłodzenia²:**Układ chłodzenia formy ma duży wpływ na jakość wyrobów z tworzyw i wydajność produkcji. Rozmieszczenie i wymiary kanałów wody chłodzącej należy racjonalnie zaprojektować. Kanały powinny znajdować się możliwie blisko obrysu produktu, aby poprawić skuteczność chłodzenia. Trzeba jednocześnie zapobiegać odkształceniom wskutek nierównomiernego chłodzenia, skrócić czas chłodzenia i zwiększyć wydajność produkcji.

• **Układ odpowietrzania:**Podczas projektowania formy należy uwzględnić gazy powstające w trakcie wypełniania formy tworzywem i jego chłodzenia. Konieczne jest zapewnienie sposobu ich odprowadzenia. Konstrukcja układu odpowietrzania powinna ograniczać powstawanie pęcherzy, niedolewów i innych wad oraz poprawiać jakość produktu.

• **Konstrukcja leja:**Lej i dyszę należy rozmieścić tak, aby tworzywo płynęło równomiernie, bez zatorów i pęcherzy przy dyszy. Połączenie leja z formą powinno umożliwiać łatwy demontaż i czyszczenie.

Projektowanie wymiarów

• **Projekt grubości ścianki:**Grubość ścianki produktu bezpośrednio wpływa na jakość i właściwości wypraski. Zbyt gruba ścianka powoduje skurcz i odkształcenia, a zbyt cienka skutkuje niedostateczną wytrzymałością produktu. W procesie projektowania należy racjonalnie kontrolować grubość ścianki odpowiednio do zastosowania i wymagań produktu, aby poprawić jego jakość.

• **Projektowanie siły zamykania³:**Siłę zamykania należy określić na podstawie wymiarów i konstrukcji produktu oraz właściwości materiału. Zbyt duża siła zwiększa obciążenie urządzenia, a zbyt mała może uniemożliwić pełne rozdzielenie formy.

• **Projektowanie elementów ślizgowych⁴:**Podczas formowania części ze strukturą ślizgową należy prawidłowo zaprojektować położenie i kształt suwaka. Zapewnia to jego płynny ruch bez zacinania i uszkodzeń podczas pracy. Projektując formę, trzeba również zwrócić uwagę na wymiary elementów ślizgowych i formy, aby zapewnić jej płynne otwieranie i zamykanie.

• **Projektowanie układu rozciągającego⁵:**Aby pręt rozciągający nie zginał się ani nie pękał pod dużym obciążeniem rozciągającym, należy prawidłowo dobrać jego położenie i kształt. Trzeba też zapewnić właściwe wymiary pręta rozciągającego i formy, aby proces rozciągania przebiegał prawidłowo.

Jak wygląda proces projektowania i rozwoju części formowanych z tworzyw sztucznych?

Projektowanie i opracowywanie części formowanych z tworzyw sztucznych wymaga systematycznego podejścia w celu zapewnienia wydajności, funkcjonalności i jakości w produkcji w różnych branżach.

Określenie popytu

Po pierwsze, musisz wiedzieć, do czego służy ta plastikowa część. Czy jest to zabawka, czy część w samochodzie? Gdy już wiesz, do czego służy, będziesz wiedzieć, jakie wymagania dotyczące wydajności musisz spełnić. Czy musi być wytrzymały? Czy musi być odporna na zużycie? Czy musi być odporny chemicznie? I tak dalej. Jednocześnie musimy również pomyśleć o wszelkich specjalnych wymaganiach klienta lub rynku dotyczących tej części z tworzywa sztucznego. Czy musi dobrze wyglądać? Czy musi mieć określony kolor? Czy musi być tania? I tak dalej.

Rozpocznij szkicowanie

Na podstawie tego, co powiedział mi projektant, naszkicowałbym prostą plastikową część na papierze lub w oprogramowaniu komputerowym. Pokazałbym kształt i przybliżoną wielkość. Na tym etapie nie przejmowałbym się zbytnią dokładnością. Chcę tylko przedstawić ogólny pomysł. Chcę zobaczyć, czy wygląda na to, że będzie działać. Na przykład, jeśli są miejsca, w których kształt jest naprawdę dziwny i nie można go wykonać, lub jeśli rozmiar nie wygląda na odpowiedni do tego, do czego będzie używany.

Szczegółowy projekt

Szkice są dalej dopracowywane, a dokładny model 3D części z tworzywa powstaje przy użyciu specjalistycznego oprogramowania projektowego⁶ (np. CAD, ProE itp.). Na tym etapie trzeba określić dokładne wymiary części, szczegóły kształtu poszczególnych obszarów i odpowiednią grubość ścianek. Należy też rozważyć sposób połączenia części z innymi elementami, na przykład dopasowanie do otworów na śruby lub łączenie z innymi częściami.

Jednocześnie należy wybrać odpowiedni materiał plastikowy. Różne tworzywa sztuczne mają różne właściwości. Niektóre są bardzo twarde, inne bardzo miękkie. Niektóre są przezroczyste, inne nieprzezroczyste. W zależności od zastosowania części plastikowych i wymagań dotyczących wydajności, należy dokonać wyboru.

Analiza i kontrola

Wykonaj szereg testów zaprojektowanych przez siebie plastikowych części, aby sprawdzić, czy faktycznie będą działać. Na przykład, użyj jakiegoś wymyślnego oprogramowania, aby sprawdzić, czy plastikowa część będzie się wyginać lub łamać po naciśnięciu na nią, sprawdź, jak bardzo się nagrzewa, zobacz, jak dobrze plastik wpływa do formy i tak dalej. Jeśli znajdziesz jakieś problemy, musisz wrócić i zmienić projekt, aż wszystkie testy wypadną pomyślnie.

Tworzenie formy

Po zaprojektowaniu części z tworzywa trzeba wykonać formę do produkcji masowej. Konstruktor opracowuje strukturę formy na podstawie rysunku części, w tym gniazdo (w którym powstaje część), przewężkę (którą stopione tworzywo wpływa do formy), układ chłodzenia (umożliwiający szybkie schłodzenie tworzywa) i pozostałe elementy. Następnie zakład wykonuje formę na podstawie rysunku konstrukcyjnego formy[^7]. Proces wymaga wysokiej precyzji, ponieważ jakość formy bezpośrednio wpływa na jakość części z tworzywa.

Forma próbna

Gdy forma jest gotowa, pierwszą rzeczą, którą należy zrobić, jest przetestowanie formy na wtryskarce. Podgrzewasz tworzywo sztuczne, topisz je, wstrzykujesz do gniazda formy za pomocą wtryskarki, a następnie otwierasz formę po ostygnięciu i zestaleniu się tworzywa sztucznego i wyjmujesz plastikowe części.

Należy sprawdzić, czy plastikowe części są zgodne z projektem, czy nie ma wad, takich jak nierówna powierzchnia, pęcherzyki powietrza, niedokładny rozmiar itp. Jeśli występuje problem, należy wyregulować formę lub parametry procesu wtrysku (takie jak temperatura, ciśnienie, prędkość wtrysku itp.), a następnie ponownie wypróbować formę, aż do uzyskania zadowalającej części z tworzywa sztucznego.

Produkcja masowa

Po pomyślnym przetestowaniu formy można rozpocząć masową produkcję części z tworzyw sztucznych. Podczas produkcji należy ściśle kontrolować jakość produkcji i regularnie sprawdzać rozmiar, wygląd i wydajność plastikowych części, aby upewnić się, że każdy produkt spełnia wymagania.

Kontrola i poprawa jakości

Testowanie jakości jest niezbędne w przypadku części plastikowych. Używaj różnych metod (takich jak mierzenie wymiarów, testowanie wytrzymałości, sprawdzanie wyglądu itp. Zwracaj także uwagę na informacje zwrotne od klientów i problemy pojawiające się podczas produkcji. Ulepszaj projekt lub proces produkcji części z tworzyw sztucznych, aby jakość była coraz lepsza.

Jakie są kluczowe punkty projektowania części formowanych z tworzyw sztucznych?

Projektowanie części formowanych z tworzyw sztucznych wymaga równowagi między funkcjonalnością, możliwościami produkcyjnymi, doborem materiałów i opłacalnością, aby zapewnić wysoką jakość produkcji i wydajność.

Otwór

Otwory powinny być jak najprostsze, zazwyczaj okrągłe. Otwór powinien znajdować się w tym samym kierunku, co kierunek otwierania formy, co pozwala uniknąć ciągnięcia rdzenia. Gdy stosunek długości do średnicy otworu jest większy niż 2, należy ustawić nachylenie rozformowywania.

W tym momencie średnica otworu powinna być obliczona na podstawie małej średnicy (największego rozmiaru bryły). Stosunek L/D otworów nieprzelotowych nie przekracza zazwyczaj 4. Odległość między otworem a krawędzią produktu jest zazwyczaj większa niż rozmiar otworu.

Zaokrąglone narożniki

Jeśli zaokrąglone rogi są zbyt małe, produkt może pęknąć z powodu koncentracji naprężeń. Jeśli zaokrąglone rogi są zbyt małe, gniazdo formy może pęknąć z powodu koncentracji naprężeń. Ustawienie rozsądnego zaokrąglenia narożnika może również poprawić

proces obróbki formy, taki jak bezpośrednie frezowanie wnęki frezem R, unikając nieefektywnej obróbki elektrycznej Różne zaokrąglone rogi mogą powodować przesunięcie linii podziału, a różne zaokrąglone lub oczyszczone rogi powinny być wybierane w połączeniu z rzeczywistą sytuacją. Znakowanie

Oznakowanie produktu jest zwykle ustawione na wewnętrznej powierzchni produktu jest stosunkowo płaskie, a podniesiona forma, wybierz normalny kierunek i linijkę kierunku formowania może być zgodna z powierzchnią oznakowania, można uniknąć naprężeń.

Precyzja części formowanych wtryskowo; ze względu na niejednorodność i niepewność skurczu podczas formowania wtryskowego, precyzja części formowanych wtryskowo jest oczywiście niższa niż części metalowych, a odpowiednie wymagania dotyczące tolerancji powinny być wybrane zgodnie z normą (OSJ1372-1978).

Wkładki

W częściach formowanych wtryskowo można umieszczać wkładki, aby uczynić je mocniejszymi, twardszymi, dokładniejszymi i umieścić w nich małe gwintowane otwory (występy) z dowolnego powodu. Sprawia to również, że część jest droższa. Wkładki są zwykle wykonane z mosiądzu, ale mogą być wykonane z innych metali lub tworzyw sztucznych. Wkładki, które są formowane w plastikowej części, powinny być zaprojektowane tak, aby się nie obracały ani nie wyciągały.

Na przykład: radełka, otwory, podcięcia, płaskie powierzchnie, ramiona itp. Wstawki wokół plastiku powinny być grubsze, aby plastik nie pękał. Podczas projektowania wkładki należy zastanowić się, w jaki sposób będzie ona utrzymywana w formie (otwory, kołki, magnesy itp.).

Odchylenie zwalniania formy

Dobre nachylenie uwalniania z formy może zapobiec wyrywaniu włosów z produktu. Nachylenie uwalniania z formy powinno być większe niż 0,5 stopnia dla gładkich powierzchni, większe niż 1 stopień dla powierzchni o drobnej teksturze i większe niż 1,5 stopnia dla powierzchni o grubej teksturze. Dobre nachylenie uwalniania formy pozwala uniknąć obrażeń górnej części produktu.

Podczas projektowania produktów o strukturze głębokiej wnęki, nachylenie powierzchni zewnętrznej powinno być mniejsze niż nachylenie powierzchni wewnętrznej, aby zapewnić, że rdzeń formy nie odchyla się podczas formowania wtryskowego, aby uzyskać jednolitą grubość ścianki produktu i zapewnić wytrzymałość gęstości materiału otwartej części produktu.

Grubość ścianki

Różne tworzywa sztuczne mają pewien zakres grubości ścianek, zazwyczaj 0,5 ~ 4 mm. Gdy grubość ścianki jest większa niż 4 mm, spowoduje to zbyt długi czas chłodzenia, co spowoduje skurcz i inne problemy. Należy rozważyć zmianę struktury produktu. Nierówna grubość ścianki spowoduje wgniecenie powierzchni. Nierówna grubość ścianki spowoduje powstanie otworów powietrznych i śladów stapiania.

Wzmocnienie

Prawidłowe zastosowanie wzmocnienia może usztywnić produkt i zmniejszyć jego deformację. Grubość zbrojenia powinna być mniejsza niż 1/3 grubości ścianki produktu, w przeciwnym razie spowoduje to wgniecenie powierzchni. Nachylenie jednej strony pręta wzmacniającego powinno być większe niż 1,5°, aby uniknąć obrażeń górnej części.

Zawias jednoczęściowy

Wykorzystując wytrzymałość materiału PP, zawias można zaprojektować tak, aby był zintegrowany z produktem. Rozmiar folii używanej jako zawias powinien być mniejszy niż 0,5 mm i jednolity. Podczas formowania wtryskowego jednoczęściowego zawiasu, brama może być zaprojektowana tylko po jednej stronie zawiasu.

Formowanie wtryskowe ze wspomaganiem gazowym

Formowanie wtryskowe wspomagane gazem zwiększa sztywność wyrobów i ogranicza ich odkształcenia. Może też zapobiegać skurczowi. Zastosowanie formowania wtryskowego wspomaganego gazem⁷ pozwala oszczędzać surowce i skracać czas chłodzenia.

Kierunek otwierania formy i linia podziału

Podczas projektowania produktu formowanego wtryskowo, kierunek otwierania formy i linia podziału powinny być określone na początku procesu projektowania. Pomoże to zminimalizować potrzebę stosowania złożonych mechanizmów wyciągania rdzenia i wyeliminuje negatywny wpływ linii podziału na wygląd produktu.

Gdy już wiesz, w którą stronę otwiera się forma, możesz zaprojektować wzmocnienia, klipsy, żebra i inne elementy tak, aby w jak największym stopniu odpowiadały kierunkowi otwierania formy. Pomoże to uniknąć podcięć, zredukować linie dzianiny i wydłużyć żywotność formy. Na przykład, jeśli forma otwiera się w kierunku X dla części, a projektujesz element, który otwiera się w kierunku Y, musisz to zaznaczyć na rysunku. Gdy wiesz, w którą stronę otwiera się forma, możesz wybrać najlepszą linię podziału, aby część wyglądała i działała najlepiej.

Mechanizm ekstrakcji rdzenia formy wtryskowej i jego unikanie

Jeżeli uformowanej części nie można płynnie odformować w kierunku formowania, należy zaprojektować mechanizm wyciągania rdzenia⁸. Mechanizm ten umożliwia formowanie złożonych struktur produktu, ale może powodować linie łączenia, skurcz i inne wady, a także zwiększać koszt formy i skracać jej trwałość.

Projektowanie produktów formowanych wtryskowo, takich jak brak specjalnych wymagań, staraj się unikać struktury rdzenia. Takie jak kierunek otworu osiowego i ścięgna do kierunku formy, zastosowanie rdzenia wnęki dotykowej i innych metod.

Spawanie (spawanie gorącą płytą, spawanie ultradźwiękowe, spawanie wibracyjne)

Spawanie wzmacnia połączenia. Spawanie może ułatwić projektowanie produktów.

Rozsądne uwzględnienie sprzeczności między wydajnością procesu a wydajnością produktu

Projektując produkty formowane wtryskowo, trzeba myśleć o tym, jak produkt wygląda, jak działa i jak jest wykonany. Czasami trzeba trochę zrezygnować z tego, jak jest wykonany, aby uzyskać naprawdę dobry wygląd lub naprawdę dobrą wydajność.

Jakie są najczęstsze błędy w projektowaniu części formowanych z tworzyw sztucznych?

Projektowanie części formowanych z tworzyw sztucznych wymaga dbałości o szczegóły, aby uniknąć błędów, które mogą mieć wpływ na funkcjonalność i możliwości produkcyjne.

Wybór niewłaściwego materiału

Kolejną rzeczą, którą ludzie robią źle, jest wybór odpowiedniego materiału. Powinieneś wybrać materiał w oparciu o miejsce, w którym część będzie używana. Jeśli będzie ona znajdować się na zewnątrz, należy umieścić w niej stabilizatory UV, aby nie pękała. Jeśli będzie to część nośna, należy umieścić w niej wypełniacze, takie jak włókno szklane, aby ją wzmocnić. Jeśli ma to być część, która musi się po czymś ślizgać, należy umieścić w niej dodatki, takie jak smary.

Nierówna grubość ścianki

Różne przekroje ścianek są powszechne w projektowaniu części i mogą prowadzić do nieoczekiwanych właściwości części podczas formowania. Tworzywa sztuczne mają trudności z przepływem i przejściem między nierównymi grubościami ścianek.

Grube przekroje ścianek powodują różny skurcz, co może prowadzić do zniekształcenia części. Grubość ścianek powinna być większa przynajmniej w obszarze wlewu i mniejsza na końcu wypełnienia. Należy dążyć do grubości ścianki 0,080-0,120 cala i wykorzystywać żebra i kątowniki w projektowaniu części.

Nie dodawanie nachylenia wyciągnięcia formy

Do wyciągnięcia plastikowej części z formy potrzebny jest stożek wyciągowy. Plastik zwykle kurczy się w kierunku środka części. Jeśli nie masz stożka wyciągającego, część utknie w formie i nie wyjdzie prawidłowo. Jeśli możesz, umieść stożek wyciągający 1° z każdej strony. Każdy stożek wyciągu pomoże wyjąć część.

Niepotrzebne depresje

Ze względu na złożoność dzisiejszych projektów części, wgłębienia są projektowane, ale często pomijane. Wgłębieniom w formie należy zaradzić przed wypuszczeniem części, w przeciwnym razie zostanie ona uszkodzona. Istnieje wiele sposobów radzenia sobie z wgłębieniami w obsłudze formy poprzez konstrukcję rdzenia, prowadnice, rdzenie lub podnośniki. Prosta zasada projektowania: wgniecenia + złożone formy = wyższe koszty.

Z wyłączeniem promienia zaokrąglenia

Podczas projektowania części ludzie często zapominają o promieniach zaokrąglenia. Są one jednak ważne, ponieważ sprawiają, że część jest mocniejsza. Promień zmniejsza koncentrację naprężeń i pękanie plastikowych części. Sprawia również, że część wygląda lepiej i zmniejsza ryzyko obrażeń podczas jej obsługi.

Wnioski

Projektowanie części formowanych z tworzyw sztucznych wymaga uwzględnienia zarówno struktury, jak i wymiarów. Jeśli chodzi o strukturę, należy pomyśleć o rozmiarze formy, sposobie oddzielania części, sposobie chłodzenia formy, sposobie usuwania powietrza z formy i sposobie podawania plastiku do formy. Wszystkie te rzeczy są ważne, aby upewnić się, że można efektywnie uformować część i upewnić się, że jest ona dobra.

Przy ustalaniu wymiarów trzeba uwzględnić grubość ścianki⁹, siłę zamykania formy, sposób przesuwania części i zabezpieczenie wyrobu przed pęknięciem. Wszystkie te czynniki są ważne, aby zapobiec odkształceniom i zapewnić dobrą jakość części.

Proces projektowania obejmuje analizę wymagań, szkicowanie, projekt szczegółowy, wykonanie formy, próby formy i produkcję masową, ze szczególnym uwzględnieniem kontroli i doskonalenia jakości. Do częstych błędów projektowych należą niewłaściwy dobór materiału, nierówna grubość ścianek i brak pochylenia technologicznego. Należy ich unikać, aby obniżyć koszty i poprawić jakość gotowych wyrobów. Pełny przegląd zawiera nasz Kompletny przewodnik po formach wtryskowych.

1. Znajomość różnych metod podziału formy pomaga zwiększyć wydajność projektowania i jakość produktu. ↩

2. Analiza wpływu układów chłodzenia pomaga zoptymalizować wydajność produkcji i jakość produktów. ↩

3. Prawidłowe zaprojektowanie siły zamykania ma zasadnicze znaczenie dla skutecznego rozdzielania formy i trwałości urządzeń. ↩

4. Znajomość dobrych praktyk projektowania elementów ślizgowych pomaga zwiększyć funkcjonalność i trwałość części z tworzyw. ↩

5. Skuteczne strategie projektowania elementów poddawanych rozciąganiu zapobiegają awariom i poprawiają zachowanie części z tworzyw pod obciążeniem. ↩

6. Wybór najlepszego oprogramowania do projektowania może usprawnić proces projektowy i zwiększyć dokładność tworzenia części z tworzyw sztucznych. ↩

7. Formowanie wtryskowe wspomagane gazem może poprawić jakość produktów i obniżyć koszty. Poznaj jego zalety, aby zoptymalizować proces produkcji. ↩

8. Poznaj mechanizmy wyciągania rdzeni, aby uniknąć typowych błędów w projektowaniu form i zwiększyć wydajność produkcji. Ta wiedza jest niezbędna do osiągnięcia sukcesu. ↩

9. Dowiedz się wszystkiego, co trzeba wiedzieć o procesie formowania wtryskowego: proces formowania wtryskowego cienkościennego służy do wytwarzania cienkich części z tworzyw sztucznych. ↩

Uzyskaj konkurencyjną wycenę, informacje zwrotne DFM i harmonogram produkcji od zespołu inżynierskiego ZetarMold.

Poproś o bezpłatną wycenę →