Przewodnik po projektowaniu konstrukcyjnym części formowanych wtryskowo

Tworzywa sztuczne, wraz ze stalą, cementem i drewnem, znane są jako cztery główne materiały inżynieryjne. Wraz z postępem nauki i technologii, zastosowanie tworzyw sztucznych staje się coraz szersze. Inżynierowie i technicy zajmujący się projektowaniem mechanicznym powinni posiadać pewną wiedzę na temat projektowania komponentów z tworzyw sztucznych.

Ten blog podsumowuje kilka aspektów konstrukcji części z tworzyw sztucznych pod kątem cyklu formowania wtryskowego, przydatnych w projektowaniu powiązanych produktów.

Rozsądna grubość ścianki

Z punktu widzenia jakości formowania materiał wtryskiwany do formy przechodzi podczas chłodzenia ze stanu ciekłego do stałego. Zbyt grube ścianki elementu sprzyjają wadom takim jak zapadnięcia i skurcz; zbyt cienkie utrudniają doprowadzenie tworzywa i wypełnienie gniazda, powodując niedolewy.

Grubość ścianki części z tworzywa sztucznego powinna być jak najbardziej jednolita, może przybrać formę łagodnego przejścia, może również wykorzystywać strukturę lokalnego wydrążenia, tak aby grubość ścianki stała się jednolita, aby uniknąć deformacji wypaczenia i innych wad w procesie formowania.

Grubość ścianki

Grubość ścianki zależy od siły zewnętrznej, którą musi wytrzymać produkt, od tego, czy jest on używany jako podpora dla innych części, liczby pozycji słupków, liczby wystających części i wybranego tworzywa sztucznego.

Ogólnie rzecz biorąc, grubość ścianki tworzywa termoplastycznego powinna wynosić 4 mm. Z ekonomicznego punktu widzenia zbyt grube produkty nie tylko zwiększają koszt materiałów, ale także wydłużają cykl produkcyjny “czas chłodzenia, zwiększają koszty produkcji.

Z punktu widzenia projektowania produktu, grubszy produkt zwiększa możliwość powstawania ubytków i porowatości, co znacznie zmniejsza sztywność i wytrzymałość produktu.

Idealnym rozkładem grubości ścianki jest bez wątpienia jednolita grubość we wszystkich punktach cięcia, ale różnice w grubości ścianki w celu spełnienia wymagań funkcjonalnych są zawsze nieuniknione.

W takim przypadku przejście od grubej do cienkiej gumy powinno być tak płynne, jak to tylko możliwe. Zbyt gwałtowne przejście w grubości ścianki może prowadzić do niestabilności wymiarowej i problemów z powierzchnią z powodu różnych szybkości chłodzenia i turbulencji.

Ogólnie rzecz biorąc, w przypadku tworzyw termoplastycznych, gdy współczynnik skurczu (wynosi poniżej 0,01 mm / mm, produkt może pozwolić na zmianę grubości do; ale gdy współczynnik skurczu jest wyższy niż 0,01 mm / mm, zmiana grubości ścianki produktu nie powinna przekraczać).

W przypadku tworzyw termoutwardzalnych zbyt mała grubość produktu często prowadzi do przegrzania produktu podczas pracy, co skutkuje brakiem części. Ponadto tworzywa termoutwardzalne wypełnione włóknami mają tendencję do stosowania niewystarczającej ilości wypełniacza w zbyt cienkich miejscach.

Jednak niektóre łatwo płynące termoutwardzalne tworzywa sztuczne, takie jak epoksyepoksydy, mogą być tak cienkie jak 0,25 mm, jeśli grubość jest jednolita.

Ponadto, w przypadku stosowania metody produkcyjnej formowania utwardzającego, prowadnice, bramy i części powinny być zaprojektowane w taki sposób, aby tworzywo sztuczne przepływało z miejsca, w którym znajduje się gruba guma, do miejsca, w którym znajduje się cienka guma.

Pozwala to na uzyskanie odpowiedniego ciśnienia we wnęce w celu zmniejszenia skurczu w grubszych obszarach i uniknięcia niepełnego wypełnienia wnęki. Jeśli kierunek przepływu tworzywa sztucznego jest od cienkiej części do grubej części, należy zastosować produkcję pianki strukturalnej w celu zmniejszenia ciśnienia we wnęce.

Wytyczne dotyczące płaskości

W większości operacji topienia na gorąco, w tym wytłaczania i formowania utwardzającego, bardzo ważna jest jednolita grubość ścianki.

Grubsze kleje stygną wolniej niż cienkie kleje obok nich, a ślady skurczu pojawiają się na powierzchni złącza po zestaleniu się bramy.

Może to prowadzić do powstawania śladów skurczu, naprężeń termicznych, zniekształceń zgięcia oraz różnych kolorów lub przezroczystości.

Jeśli nie da się uniknąć stopniowej zmiany z grubego kleju na cienki, projekt powinien być jak najbardziej stopniowy i mieścić się w stosunku grubości ścianki 3:1. Poniższy schemat może służyć jako odniesienie.

Wytyczne dotyczące narożników

Ta sama zasada jednolitej grubości ścianki jest wymagana w narożnikach, aby uniknąć nierównomiernego czasu chłodzenia. Dłuższy czas chłodzenia spowoduje skurcz, co spowoduje zniekształcenie i wygięcie części.

Ponadto ostro zaokrąglone narożniki często prowadzą do defektów i koncentracji naprężeń w części, a ostre narożniki często powodują niepożądane nagromadzenie materiału po procesie powlekania.

Obszary skoncentrowanego naprężenia mogą pęknąć pod wpływem obciążenia lub uderzenia. Większe zaokrąglone narożniki stanowią rozwiązanie tej wady, nie tylko zmniejszając współczynnik koncentracji naprężeń, ale także umożliwiając płynniejszy przepływ tworzywa sztucznego i łatwiejsze uwalnianie gotowej części.

Wytyczne dotyczące projektowania narożników mają również zastosowanie do pozycji mocowania belki wystającej. Ponieważ ta metoda mocowania jest wymagana do zginania osadzonego ramienia wspornika, projekt pozycji narożnika ilustruje, że jeśli pozycja łuku narożnego R jest zbyt mała, doprowadzi to do zbyt dużego współczynnika koncentracji naprężeń (współczynnik koncentracji naprężeń), dlatego produkt zgina się, gdy łatwo go złamać, pozycja łuku R jest zbyt duża, a następnie łatwo pojawiają się skurczowe linie podziału i puste.

Dlatego położenie łuku i grubość ścianki mają określony stosunek. Ogólnie rzecz biorąc, idealna wartość wynosi około.

Ograniczenie grubości ścianki

Różne tworzywa sztuczne mają różną płynność. Jeśli poziom kleju jest zbyt gruby, nastąpi skurcz, a jeśli poziom kleju jest zbyt cienki, tworzywo sztuczne nie będzie łatwo przepływać. Oto kilka zalecanych grubości kleju w celach informacyjnych.

Projektowanie grubości ścianek z tworzyw termoutwardzalnych Większość grubszych przekrojów można wyeliminować przez zastosowanie żeber i zmianę kształtu przekroju poprzecznego.

Oprócz zmniejszenia ilości materiałów, a tym samym kosztów produkcji, wyeliminowana konstrukcja zachowuje podobną sztywność, wytrzymałość i funkcjonalność jak oryginalna konstrukcja.

Punkty projektowe dla grubości ścianek różnych materiałów

ABS a) Grubość ścianki Grubość ścianki jest pierwszym aspektem projektowania wyrobu i w przypadku formowania wtryskowego mieści się zwykle w zakresie od 1.5 mm (0.06 in) do 4.5 mm (0.18 in).

Grubości ścianek mniejsze niż ten zakres są stosowane do krótkich procesów obróbki plastycznej i małych części. Typowe grubości ścianek wynoszą około 2,5 mm (0,1 cala). Ogólnie rzecz biorąc, im większa część, tym większa grubość ścianki, co zwiększa wytrzymałość części i wypełnienie tworzywem sztucznym.

Grubości ścianek w zakresie od 3,8 mm (0,15 cala) do 6,4 mm (0,25 cala) są dostępne z piankami strukturalnymi.

b) Zaokrąglone naroża Zalecany minimalny promień zaokrąglenia wynosi 25% grubości tworzywa, a najodpowiedniejszy — 60%. Nawet niewielkie zwiększenie promienia może znacząco zmniejszyć naprężenia.

PC a) Grubość ścianki Grubość ścianki zależy głównie od wymagań obciążeniowych, naprężeń wewnętrznych, geometrii, kształtu zewnętrznego, płynięcia tworzywa, możliwości wtrysku i ekonomiki.

Zalecana maksymalna grubość ścianki dla komputera wynosi 9,5 mm (0,375 cala). Aby uzyskać dobre wyniki, grubość ścianki nie powinna przekraczać 3,1 mm (0,125 cala). Żebra i niektóre struktury wzmacniające mogą zapewnić ten sam rezultat, gdy wymagana jest większa grubość ścianki w celu zwiększenia wytrzymałości.

Minimalna grubość ścianki dla większości zastosowań PC wynosi około 0,75 mm (0,03 cala), z cieńszymi obszarami w zależności od geometrii i rozmiaru części. Krótkie procesy plastyczne są możliwe do grubości ścianki 0,3 mm (0,012 cala).

Przejście od grubszych do cieńszych ścianek jest tak płynne, jak to tylko możliwe. We wszystkich przypadkach tworzywo sztuczne wchodzi do wnęki z najgrubszej części, aby uniknąć skurczu i naprężeń wewnętrznych.

Jednolita grubość ścianki jest bardzo ważna. Ważne jest również spełnienie tego wymogu niezależnie od narożnika płaszczyzny, aby zmniejszyć problem deformacji po formowaniu.

LCP a) Grubość ścianki Ze względu na dużą płynność kopolimeru ciekłokrystalicznego przy wysokim ścinaniu ścianki mogą być cieńsze niż w przypadku innych tworzyw. Minimalna grubość wynosi 0.4mm, a typowa około 1.5mm.

PS a) Grubość ścianki Typowa projektowana grubość tworzywa nie powinna przekraczać 4mm, ponieważ zbyt gruba ścianka wydłuża cykl produkcyjny. Wymaga dłuższego chłodzenia, a skurcz tworzywa może powodować pustki i pogorszenie właściwości fizycznych części.

Jednolita grubość ścianki jest idealna do celów projektowych, ale gdy zachodzi potrzeba zmiany grubości, należy usunąć koncentrację naprężeń w strefie przejściowej. Jeśli współczynnik skurczu jest niższy, można zmienić grubość ścianki. Jeśli współczynnik skurczu jest wyższy, należy dokonać tylko zmiany.

b) Zaokrąglone naroża Część formowana wtryskowo musi wyjść z formy bez uszkodzeń i nadmiernego oporu. Dlatego ścianki od linii podziału powinny mieć pochylenie, a kątów prostych należy unikać.

Kąty proste są jak węzeł i mogą prowadzić do koncentracji naprężeń, które zmniejszają wytrzymałość na uderzenia. Promień zaokrąglonych narożników powinien wynosić od 25% do 75% grubości ścianki, ogólnie zaleca się około 50%.

PA a) Grubość ścianki Części z nylonu należy projektować z minimalną grubością wymaganą konstrukcyjnie, co zapewnia najbardziej ekonomiczne wykorzystanie materiału. Ścianki powinny być możliwie równomierne, aby wyeliminować odkształcenia po formowaniu. Przejście od grubej do cienkiej ścianki musi być stopniowe.

b) Zaokrąglone naroża Zalecany promień R wynosi co najmniej 0.5 mm (0.02 in), co jest zwykle wystarczające, lecz w miarę możliwości należy stosować większy. Wzrost stosunku R/T zmniejsza współczynnik koncentracji naprężeń o 50%, a najlepszy kąt zaokrąglenia określa stosunek R/T.

PSU a) Grubość ścianki Przy dużych częściach i długich drogach płynięcia minimalna grubość ścianki powinna wynosić 2.3mm (0.09in). Dla mniejszych części może wynosić 0.8 mm (0.03in), a droga płynięcia nie powinna przekraczać 76.2 mm (3 in).

PBT a) Grubość ścianki Utrzymanie równomiernej grubości ścianek wpływa na koszt wyrobu. Minimalna grubość zależy od właściwości danego tworzywa. Przed projektowaniem warto poznać ograniczenia długości płynięcia stosowanego materiału, aby określić grubość ścianek.

Wymagania dotyczące obciążenia często określają grubość ścianki, podczas gdy inne czynniki, takie jak naprężenia wewnętrzne, geometria części, niejednorodności i kształt. Typowe grubości ścianek wynoszą od 0,76 mm do 3,2 mm (0,125 cala).

Grubość ścianki musi być jednolita, a jeśli występuje gruby lub cienki obszar gumy, przejście od grubego do cienkiego obszaru jest stopniowe przy stosunku stożka do pręta 3:1.

b) Zaokrąglone naroża Najczęstszą przyczyną uszkodzeń części są ostre naroża; ich zaokrąglenie jest jednym ze sposobów wzmocnienia konstrukcji części z tworzywa. Gdy naprężenie zmniejsza się o 5% (z 3 do 3), stosunek promienia naroża do grubości ścianki wzrasta. Jest to zalecane optimum.

Kolumna ( Boss )

Podstawowe wytyczne projektowania słupków Słupki projektuje się jako występy ze ścianki tworzywa do montażu produktów, rozdzielania elementów i podpierania innych części. Puste słupki mogą służyć do osadzania części, dokręcania śrub itp. Muszą być wystarczająco wytrzymałe, aby przenosić nacisk bez pękania.

Rozpórki nie powinny być używane samodzielnie, ale powinny być przymocowane do zewnętrznej ściany lub używane ze wzmocnieniem w jak największym stopniu, aby wzmocnić rozpórkę i umożliwić płynny przepływ kleju.

Ponadto wysokość słupka nie powinna przekraczać dwuipółkrotności jego średnicy, ponieważ zbyt wysoki słupek może powodować uwięzienie powietrza podczas formowania części z tworzyw.

Oprócz zastosowania prętów zbrojeniowych, do wzmocnienia słupa powszechnie stosuje się również trójkątne płyty zbrojeniowe, szczególnie w przypadku słupów oddalonych od ściany zewnętrznej.

Dobrej jakości połączenie śruby ze słupkiem zależy od charakterystyki mechanicznej śruby i konstrukcji otworu w słupku.

Dlatego z punktu widzenia montażu konieczne jest częściowe zwiększenie grubości gumy. Może to jednak prowadzić do niepożądanych efektów, takich jak powstawanie śladów skurczu, zapadnięć, wgłębień lub zwiększonych naprężeń wewnętrznych.

Z tego powodu położenie otworów wprowadzających i perforacyjnych kolumny powinno być utrzymywane w pewnej odległości od zewnętrznej ściany produktu. To ostatnie nie tylko zwiększa wytrzymałość kolumny, aby wytrzymać większe siły skręcające i zginające, ale także pomaga wypełnić klej i zmniejszyć przypalanie z powodu uwięzienia powietrza.

Z tego samego powodu filary oddalone od ściany zewnętrznej powinny być również uzupełnione trójkątnymi blokami wzmacniającymi, które są szczególnie przydatne do poprawy przepływu kleju w cienkościennych filarach.

Punkty projektowe dla różnych filarów materiałowych

ABS Zwykle wystarcza słupek o średnicy zewnętrznej dwukrotnie większej od wewnętrznej. Czasami prowadzi to do grubości ścianki słupka równej lub większej od grubości ścianki części, co zwiększa masę materiału oraz powoduje zapadnięcia i duże naprężenia formierskie na powierzchni.

Ściśle mówiąc, grubość rozpórki powinna wynosić 50-70% grubości kleju. Jeśli zastosowana zostanie taka konstrukcja, rozpórka nie zapewni wystarczającej wytrzymałości, ale poprawi się skurcz powierzchni.

W celu wzmocnienia kolumny dostępne są ścięte kości, które mogą być przedłużone od najmniejszego wymiaru do 90% wysokości kolumny. Jeśli kolumna znajduje się blisko ściany bocznej, żebro może być użyte do połączenia ściany bocznej i kolumny w celu podparcia kolumny.

PBT Słupki są powszechnie stosowane do montażu za pomocą połączeń śrubowych, wciskowych i osadzanych. Słupek, którego średnica zewnętrzna jest dwukrotnie większa od średnicy otworu, ma wystarczającą wytrzymałość.

Konstrukcja filaru opiera się na koncepcji konstrukcji żebra. Zbyt grube wycięcie spowoduje zewnętrzne kurczenie się części i powstanie wewnętrznej próżni. Jeśli filar jest umieszczony obok ściany bocznej, żebro może być użyte do jego połączenia, a rozmiar otworu wewnętrznego można zwiększyć do maksimum.

PC Słupki służą głównie do montażu produktów, lecz czasami podpierają lub rozdzielają inne elementy. Nawet bardzo małe słupki bywają ostatecznie zgrzewane termicznie, aby utrzymać części wewnętrzne na miejscu.

Słupki boczne muszą być połączone żebrami, aby zwiększyć wytrzymałość słupka.

PS Słupki stosuje się zwykle do wciskania części, osadzania śrub, prowadzenia trzpieni, gwintowania lub połączeń ciasno pasowanych.

O ile to możliwe, należy unikać stosowania oddzielnej rozpórki bez żadnego wsparcia. Aby ją wzmocnić, należy dodać żebra. Jeśli kolumna nie znajduje się daleko od ściany bocznej, należy użyć żeber, aby połączyć kolumnę z bokiem.

PSU Słupek służy do łączenia dwóch części. Jego średnica zewnętrzna powinna być dwukrotnie większa od średnicy otworu, a wysokość nie powinna przekraczać dwukrotności średnicy zewnętrznej.

Zasady projektowania konstrukcji wzmacniającej

Ustawienie wzmocnienia na plastikowych częściach może poprawić wytrzymałość i sztywność plastikowych części oraz zapobiec wypaczaniu i deformacji plastikowych części. Wybór odpowiedniej pozycji wzmocnienia może poprawić przepływ stopionego tworzywa sztucznego.

Rozmiar wzmocnienia jest generalnie zgodny z następującymi zasadami:

1. grubość ścianki zbrojenia jest zazwyczaj 0,4 razy większa od grubości głównego korpusu t, maksymalna nie przekracza 0,6 razy;

2. odstęp między prętami jest większy niż 4 t, a wysokość prętów jest mniejsza niż 3 t;

3. Wzmocnienie kolumny śrubowej znajduje się co najmniej 1,0 mm poniżej powierzchni kolumny;

4. pręty zbrojeniowe powinny znajdować się co najmniej 1,0 mm poniżej powierzchni lub powierzchni podziału.

1. Niewspółosiowość wzmocnienia;

2. Zaprojektować przecięcie prętów zbrojeniowych jako pustą strukturę.

Smukłe wzmocnienie, takie jak siła, powinno starać się wytrzymać napięcie, aby uniknąć nadmiernego nacisku.

Ponieważ tworzywo sztuczne ma bardzo niski moduł sprężystości, łatwo o problemy z niestabilnością. Jest to sprzeczne z zasadą ciśnienia preferencyjnego, którą kierujemy się przy projektowaniu odlewów metalowych i wymaga szczególnej uwagi.

Unikanie koncentracji naprężeń

Projekt konstrukcyjny części z tworzyw sztucznych powinien zwracać szczególną uwagę na unikanie powstawania ostrych narożników. Przejście geometrii w narożnikach nie jest ciągłe, a w tym miejscu mogą wystąpić koncentracje naprężeń, które mogą prowadzić do pęknięć.

Wytrzymałość materiałów z tworzyw sztucznych jest zwykle bardzo niska, a koncentracje naprężeń są bardziej narażone na uszkodzenia. Głównym sposobem na uniknięcie koncentracji naprężeń jest poprawa kształtu ostrych narożników elementu. Na przykład dodanie faz i zaokrąglonych narożników lub zastąpienie ich łagodnie nachylonymi sekcjami przejściowymi w ostrych narożnikach.

Gdy fazowanie i zaokrąglanie nie może być dodane bezpośrednio ze względu na funkcję komponentu, koncentracja naprężeń może być zmniejszona poprzez zmniejszenie lokalnej wytrzymałości strukturalnej w ostrych narożnikach i wydrążenie zaokrąglonych narożników do wewnątrz, odnosząc się do ulepszonego schematu projektowania prowadnicy liniowej pokazanego na rysunku 1.

Kształt nici z tworzywa sztucznego powinien być najlepiej okrągły i trapezowy, unikając trójkątów i prostokątów, co może zmniejszyć efekt szczeliny i poprawić nośność nici.

Projektowanie odpowiedniego nachylenia matrycy

Nachylenie wyciągania formy, zwane również nachyleniem uwalniania formy, to kąt ustawiony w kierunku uwalniania formy, aby uniknąć przywierania i ocierania się plastikowych części o formę z powodu skurczu chłodzącego podczas uwalniania formy, powodując w ten sposób uszkodzenia i deformacje.

Produkty formowane wtryskowo projektuje się zwykle z pochyleniem wewnętrznych i zewnętrznych powierzchni krawędzi, aby umożliwić łatwe uwolnienie produktu z formy.

Jeśli produkt ma pionową ścianę zewnętrzną i znajduje się w tym samym kierunku co otwór formy, forma będzie wymagała dużej siły otwarcia po uformowaniu tworzywa sztucznego i może być trudno uwolnić produkt z formy po jej otwarciu.

Jeśli produkt został uformowany pod kątem wyjściowym, a wszystkie części formy mające kontakt z produktem zostały wypolerowane podczas procesu, uwolnienie produktu z formy będzie bardzo proste.

Dlatego też uwzględnienie kąta wyjścia jest niezbędne w procesie projektowania produktu.

Określenie nachylenia matrycy zasadniczo opiera się na 3 zasadach

1. Kąt ciągnięcia formy jest zwykle przyjmowany jako liczba całkowita, np. 0,5°, 1°, 1,5° itd. (z wyjątkiem matte i nibble);

2. Kąt nachylenia części z tworzywa sztucznego do formy jest większy niż kąt nachylenia ścianki wewnętrznej, co sprzyja formowaniu poza formą;

3. Większy kąt bez wpływu na wygląd formy. Niektóre materiały, takie jak PP, PE itp. mogą być zmuszone do uwolnienia formy, ilość wymuszonego uwalniania generalnie nie przekracza 5% maksymalnego obszaru przekroju poprzecznego rdzenia.

Rozmiar nachylenia matrycy

Nie ma określonych wytycznych dotyczących rozmiaru kąta wyjścia, jest on głównie określany na podstawie doświadczenia i głębokości produktu. Ponadto pod uwagę brane są również metoda formowania, grubość ścianki i wybór tworzywa sztucznego.

Ogólnie rzecz biorąc, kąt wyjścia 1/8 stopnia lub 1/4 stopnia może być stosowany do wysoce wypolerowanych ścian zewnętrznych. Produkty o głębokich lub tkanych wzorach wymagają odpowiedniego zwiększenia kąta wyjścia, zwykle o dodatkowy 1 stopień na każde 0,025 mm splotu.

Jako odniesienie można wykorzystać tabelę pokazującą zależność między kątem wyjścia a prześwitem pojedynczej krawędzi i głębokością krawędzi.

Ponadto, gdy produkt wymaga długich i głębokich żeber oraz małych kątów wyjścia, konstrukcja sworznia wypychacza musi zostać poddana specjalnej obróbce, patrz konstrukcja sworznia wypychacza dla głębokich i długich wzmocnień.

Punkty projektowe nachylenia ciągnięcia formy dla różnych materiałów

Generalnie, wystarczy zastosować kąt boczny od 1° do 1°. Czasami kąt wyjścia może być bliski zeru, ponieważ wzór polerowania jest w tym samym kierunku co wzór wyjścia.

W przypadku wzorzystych boków należy dodać 1° do kąta wyjścia na każde 0,025 mm (0,001 cala) głębokości. Prawidłowy kąt wyjścia można uzyskać od dostawcy wytrawiania.

Ze względu na wysoki moduł i niską plastyczność kopolimerów ciekłokrystalicznych, w projekcie należy unikać wyboczenia odwróconego.

Minimalny kąt wyjścia powinien być zapewniony na wszystkich żebrach, krawędziach ścian, filarach itp. powyżej wystającego poziomu kleju.

Jeśli krawędź ściany jest głęboka lub nie ma polerowanej powierzchni lub wytrawionego wzoru, wymagane są dodatkowe elementy powyżej.

Jeśli część ma dobre wykończenie powierzchni, wymagany jest minimalny kąt zwolnienia 1/2°.

Wytrawione powierzchnie wymagają dodatkowego kąta zwolnienia 1° na każde 0,03 mm (0,001 cala) głębokości.

Kąt uwalniania ma być obecny na dowolnej stronie lub występie części, w tym na górnym i dolnym obszarze formowania.

Ogólnie rzecz biorąc, błyszcząca powierzchnia o kącie od 2° do 2° jest wystarczająca, jednak wytrawione powierzchnie wymagają dodatkowego kąta uwalniania wynoszącego 1° na każde 0,25 mm (0,001 cala) głębokości.

Żebra produktów z tworzyw sztucznych, ściany słupów, ściany prowadnic itp., takie jak ich kąt uwalniania może osiągnąć 1 °, są wystarczające.

Kąt uwalniania PS jest bardzo drobny, a kąt uwalniania 1° jest standardową metodą; zbyt mały kąt uwalniania utrudnia uwalnianie części z gniazda formy.

W każdym przypadku jakikolwiek kąt wyzwalania jest lepszy niż jego brak. Jeśli część jest wytrawiona, na przykład na głębokość wzoru skóry, należy dodać 1° do kąta uwalniania na każde 0,025 mm głębokości.

Rozważ projekt strukturalny części z tworzyw sztucznych z perspektywy struktury formy.

1. Podczas projektowania części z tworzyw sztucznych należy unikać nadmiernie złożonych konstrukcji Oprzyrządowaniem procesowym produkcji wtryskowej jest forma, która odwzorowuje kształt części formowanej wtryskowo.

Złożona konstrukcja części z tworzywa wymaga złożonej konstrukcji formy, a niektórych struktur nie da się wykonać. Należy w pełni uwzględnić to podczas projektowania części i dążyć do maksymalnego uproszczenia formy wtryskowej przy zachowaniu wyglądu i funkcji, aby oszczędzić czas i koszty oraz poprawić jakość produktu.

Na przykład, istnieje wiele bocznych rowków i bocznych otworów na plastikowych częściach, które uniemożliwiają produktom opuszczenie formy w kierunku wyrzutu, więc generalnie powinniśmy przyjąć strukturę ekstrakcji rdzenia i nachylonej góry.

Jeśli wgłębienia i otwory boczne są zaprojektowane tak, aby były zgodne z kierunkiem wyrzutu lub zaprojektowane tak, aby dotykały struktury, znacznie uprości to strukturę formy pod założeniem osiągnięcia funkcji i zapewnienia wyglądu. Dlatego podczas projektowania struktury części z tworzyw sztucznych należy unikać zbyt wielu skomplikowanych struktur.

2. W projekcie części z tworzywa należy unikać podcięć wewnętrznych Części z podcięciami wewnętrznymi nie można bezpośrednio wyjąć z formy. Wymusza to zastosowanie rdzenia, mechanizmu ukrytego lub konstrukcji rozłącznej, co zwiększa złożoność wykonywania form, zmniejsza ich niezawodność, zwiększa ryzyko braków i podnosi koszty produkcji. Dlatego podczas projektowania konstrukcji należy w miarę możliwości unikać podcięć wewnętrznych.

3. Ze względu na wygląd lub wymagania montażowe projekt części z tworzywa czasem musi uwzględniać boczne uwalnianie W takim przypadku należy w pełni uwzględnić konstrukcję formy i jej wpływ na sam produkt.

a) Problem pochylonego blatu i suwaka: Ukośna góra i suwak, w kierunku oddzielenia formy i prostopadle do kierunku oddzielenia formy, mają ruch. Ukośny bit górny i liniowy w kierunku prostopadłym do matrycy rozdzielającej nie może mieć gumowego bitu blokującego ruch, aby mieć wystarczająco dużo miejsca na ruch.

b) Obróbka powierzchni pionowej: wygląd niektórych plastikowych części wymaga, aby nie było nachylenia, aby zapewnić, że ściana boczna jest pionowa, konieczne jest zaprojektowanie suwaka lub ukośnego blatu na powierzchni pionowej.

Suwak z okablowaniem, aby uniknąć oczywistego okablowania, generalnie należy umieścić okablowanie na przecięciu powierzchni czołowej i czołowej, a konstrukcja części z tworzywa sztucznego musi uwzględniać szczególne cechy tego miejsca.

Konstrukcja uwzględniająca nieizotropowe właściwości tworzyw sztucznych

Czasami tworzywa sztuczne nie są izotropowe jak metale i w takich przypadkach kierunek powinien być w tym samym kierunku, aby uniknąć niedociągnięć.

Na przykład, w przypadku niektórych tworzyw sztucznych z materiałami wzmacniającymi, kierunek przepływu kleju powinien być taki sam jak kierunek, w którym element przenosi większe obciążenie, ponieważ kierunek osi włókien wzmacniających płynących ze stopionym tworzywem sztucznym jest taki sam jak kierunek przepływu materiału.

Konstrukcja belkowa ze wzmocnieniem, która jest wykonana z tworzywa sztucznego z włóknami wzmacniającymi, ma główny kierunek przenoszenia obciążenia w kierunku długości wzmocnienia, więc prawidłowy kierunek podawania kleju powinien być również w kierunku długości.

Gdy element jest zasilany tworzywem w wielu punktach, kierunek działania siły nie powinien być równoległy do linii łączenia. W miejscu spotkania co najmniej dwóch strumieni spadek temperatury tworzywa obniża wytrzymałość połączenia i ułatwia pękanie. Prawidłowe projektowanie formowania wtryskowego tworzyw wymaga, aby kierunek siły był prostopadły do linii łączenia lub ustawiony do niej pod kątem.

Rozważ projekt konstrukcyjny części z tworzyw sztucznych z perspektywy montażu

Ze względu na mały moduł sprężystości tworzywa sztucznego, tj. materiał jest miękki, a proces formowania różni się od procesu formowania części metalowych, dokładność tolerancji części z tworzyw sztucznych jest na ogół znacznie niższa niż w przypadku części metalowych.

W związku z tym należy zwrócić uwagę na tę cechę podczas projektowania konstrukcji i unikać sytuacji dużego rozmiaru i małej tolerancji.

Im większy rozmiar, tym większa skumulowana deformacja elementu i tym większy wpływ na dokładność tolerancji. Klejenie jest jedną z powszechnych metod montażu części z tworzyw sztucznych.

Klejenia części z tworzyw sztucznych należy unikać, gdy interfejs klejenia nie powinien być poddawany naprężeniom rozrywającym, ze względu na jego słabą odporność na rozdarcie, właściwym podejściem jest poddanie interfejsu klejenia sile ścinającej.

W stanie dodatniego naprężenia siła wiązania nie jest tak silna jak w stanie siły wiązania ścinającego, ponieważ w stanie dodatniego naprężenia interfejs wiążący jest źródłem naprężenia rozrywającego; a w stanie ścinania obszar interfejsu wiążącego jest ogólnie większy niż obszar interfejsu wiążącego w stanie dodatniego naprężenia, więc odporność na rozdarcie jest silniejsza.

Połączenie śrubowe jest również jedną z powszechnych metod montażu części z tworzyw sztucznych. Ponieważ wytrzymałość plastiku jest bardzo niska, zwykle nie wystarcza do zgryzienia śruby, w przypadku dużych sił, nie jest ona bezpośrednio osadzona w plastikowych wkrętach samogwintujących.

Ponadto połączenia śrubowe lub nitowane z łbem płaskim powinny być wykonane z wkładką o większej powierzchni, aby zwiększyć obszar działania siły.

Wytyczne dotyczące projektowania struktury produktu - złącza zatrzaskowe

Podstawowe wytyczne projektowania połączeń zatrzaskowych Zatrzaski zapewniają wygodną i ekonomiczną metodę montażu, ponieważ ich współpracujące części powstają równocześnie z gotowym wyrobem, a montaż nie wymaga dodatkowych elementów złącznych, takich jak śruby czy siatki — wystarczy połączyć obie strony zatrzasku.

Chociaż konstrukcja zapięcia może mieć różne kształty geometryczne, zasada działania jest zasadniczo taka sama: gdy dwie części są zapięte, część w kształcie haczyka jednej części jest odpychana przez część kołnierza sąsiedniej części, aż część kołnierza zostanie zakończona.

Konstrukcję zapięcia można podzielić na dwa typy, stałe i zdejmowane, w zależności od funkcji. Typ stały jest łatwy do zainstalowania, ale niełatwy do usunięcia, podczas gdy typ odpinany jest łatwy do zainstalowania i usunięcia.

Zasadą jest, że część w kształcie haka odłączanego zapięcia jest wyposażona w odpowiednie kąty importu i eksportu, aby ułatwić mocowanie i odłączanie, a rozmiar kątów importu i eksportu bezpośrednio wpływa na wytrzymałość wymaganą do mocowania i odłączania.

Stały typ zapięcia ma tylko kąt wlotu, ale nie kąt wylotu, więc po zamocowaniu połączone części utworzą stan samoblokujący i nie będzie można ich łatwo usunąć. Należy zapoznać się ze schematami stałych i zdejmowanych zapięć.

Zasada zatrzasków stałych i rozłącznych Ze względu na kształt zatrzaski można ogólnie podzielić na pierścieniowe, jednostronne, kulowe itd.

Zatrzask kulowy (rozłączny) Konstrukcja zaczepu jest zazwyczaj oparta na belce wspornikowej, której odmianami są zatrzaski pierścieniowe i kulowe. Belka wspornikowa wykorzystuje zdolność tworzywa do ugięcia i sprężystego powrotu do pierwotnego kształtu.

Konstrukcja klamry wymaga obliczeń, takich jak montaż siły, a po montażu koncentracji naprężeń stopniowego zachowania, należy wziąć pod uwagę właściwości plastyczne.

Powszechnie stosowaną klamrą belki zawieszenia jest stałe cięcie, jeśli chcesz, aby deformacja belki zawieszenia była większa, możesz użyć stopniowego cięcia, grubość jednej strony może być stopniowo zmniejszana do połowy oryginału. Jego odkształcenie może być o ponad sześćdziesiąt procent większe niż w przypadku stałego przekroju.

Słabością urządzenia mocującego jest to, że dwie połączone części mocowania: część przedłużająca hak i część kołnierzowa są podatne na odkształcenia, a nawet pęknięcia po wielokrotnym użyciu, a pęknięte mocowanie jest trudne do naprawy.

Ponieważ klamra i produkt są formowane w tym samym czasie, uszkodzenie klamry jest również uszkodzeniem produktu. Środkiem zaradczym jest zaprojektowanie urządzenia klamrowego tak, aby współdzieliło wiele klamer w tym samym czasie, dzięki czemu całe urządzenie nie będzie w stanie działać z powodu uszkodzenia poszczególnych klamer, zwiększając w ten sposób jego żywotność.

Kolejną słabością urządzenia klamrowego jest to, że wymagania dotyczące tolerancji wymiarów związanych z klamrą są bardzo rygorystyczne, zbyt wiele pozycji klamry łatwo powoduje uszkodzenie klamry; wręcz przeciwnie, zbyt mało pozycji klamry jest trudnych do kontrolowania pozycji montażu lub kombinacji części pojawia się zjawisko zestawu narzędzi.

Wnioski

Niniejszy artykuł jest jedynie podsumowaniem problemów powszechnie napotykanych i łatwych do zignorowania podczas projektowania konstrukcji części z tworzyw sztucznych. Tylko studiując i podsumowując rzeczywistą pracę oraz gromadząc doświadczenie w praktyce, możemy zaprojektować plastikowe części o rozsądnej strukturze i doskonałej wydajności.

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

Poproś o bezpłatną wycenę → Zapoznaj się z naszym Kompletnym przewodnikiem po formach wtryskowych, aby uzyskać kompleksowy przegląd.