Como projetar peças plásticas moldadas?

A conceção de peças moldadas em plástico na nossa fábrica envolve um processo preciso de engenharia e artesanato, garantindo que cada peça cumpre rigorosos padrões de qualidade e desempenho.

Embora esta introdução descreva os elementos essenciais da conceção de peças de plástico, aprofundar cada componente oferece informações sobre como melhorar os resultados de fabrico. Descubra como a seleção de materiais e as técnicas avançadas de conceção de moldes elevam a qualidade das peças e a eficiência da produção.

O que é a conceção estrutural e dimensional de peças moldadas em plástico?

A conceção estrutural e dimensional é crucial na moldagem de peças de plástico, influenciando a sua função, longevidade e capacidade de fabrico em diversas aplicações.

Conceção da estrutura

• **Tamanho do molde:**Ao projetar o tamanho do molde, é necessário considerar os requisitos dimensionais do produto e a taxa de contração do material plástico. Em geral, o molde deve ser maior do que o produto moldado final. Os diferentes materiais plásticos apresentam taxas de contração distintas, geralmente entre 0.1% e 2%.

• **Método de separação do molde¹:** Escolha o método adequado de acordo com a forma e os requisitos do produto. Os métodos comuns incluem molde superior fixo e inferior móvel, superior móvel e inferior fixo, separação à esquerda e à direita, entre outros. O método deve considerar a forma do produto, a dificuldade de fabricação, a estrutura e o custo do molde, procurando garantir uma separação suave e alta eficiência de produção.

• **Sistema de arrefecimento²:** O sistema de arrefecimento do molde tem grande impacto na qualidade dos produtos plásticos e na eficiência da produção. A disposição e as dimensões da água de arrefecimento devem ser projetadas de forma racional. O canal deve ficar tão próximo quanto possível do contorno do produto para melhorar o efeito de arrefecimento. Ao mesmo tempo, deve evitar-se a deformação causada por arrefecimento desigual, reduzir o tempo de arrefecimento e aumentar a eficiência produtiva.

• **Sistema de ventilação:**Ao projetar um molde, é necessário considerar o gás gerado durante o enchimento e o arrefecimento do material plástico no molde. É necessário dispor de uma forma de eliminar o gás. O projeto do sistema de ventilação deve procurar evitar a formação de bolhas, enchimentos incompletos e outros defeitos, melhorando a qualidade do produto.

• **Conceção da tremonha:**A tremonha deve ser adequadamente concebida, com a tremonha e a ponteira posicionadas de modo a assegurar que o material plástico flui uniformemente para a tremonha, evitando bloqueios de material e bolhas na ponteira. Ao mesmo tempo, considere a ligação entre a tremonha e o molde, facilitando a desmontagem e a limpeza.

Projeto dimensional

• **Projeto da espessura da parede:**A espessura da parede do produto afeta diretamente a qualidade e o desempenho do produto moldado. Se a parede for demasiado espessa, provocará contração e deformação da moldagem; se for demasiado fina, fará com que o produto não tenha resistência suficiente. Durante o processo de projeto, a espessura da parede deve ser controlada de forma adequada de acordo com a utilização e os requisitos do produto, para melhorar a sua qualidade.

• **Projeto da força de fecho³:** A força de fecho é a força necessária para separar o molde e deve ser determinada com base nas dimensões e na estrutura do produto e nas propriedades do material. Se for demasiado alta, aumentará a carga do equipamento; se for demasiado baixa, o molde não se separará completamente.

• **Projeto de peças deslizantes⁴:** Ao moldar peças com uma estrutura deslizante, é necessário projetar corretamente a posição e a forma do cursor para garantir um movimento suave, sem bloqueios nem danos durante a utilização. Também é necessário considerar as dimensões das peças deslizantes e do molde para garantir que ele abre e fecha suavemente.

• **Projeto de tração⁵:** Para evitar que a haste de tração dobre ou parta ao esticar algo com elevada resistência à tração, é necessário posicioná-la corretamente e dar-lhe a forma adequada. Também é preciso garantir que a haste e o molde tenham as dimensões corretas para que a tração seja realizada adequadamente.

O que é o processo de conceção e desenvolvimento de peças moldadas em plástico?

A conceção e o desenvolvimento de peças moldadas em plástico implicam uma abordagem sistemática para garantir a eficiência, a funcionalidade e a qualidade da produção em vários sectores.

Determinar a procura

Em primeiro lugar, é necessário saber para que serve esta peça de plástico. É uma peça de brinquedo ou uma peça de um automóvel? Assim que souber para que serve, saberá quais os requisitos de desempenho que tem de cumprir. Precisa de ser forte? Tem de ser resistente ao desgaste? Precisa de ser resistente a químicos? E assim por diante. Ao mesmo tempo, também precisamos de pensar em quaisquer requisitos especiais que o cliente ou o mercado tenham para esta peça de plástico. Precisa de ter bom aspeto? Precisa de ter uma determinada cor? Tem de ser barata? E assim por diante.

Começar a desenhar

Com base no que o designer me disse, faço um esboço de uma peça de plástico simples em papel ou com software de computador. Mostraria a forma e o tamanho aproximado da peça. Nesta altura, não me preocuparia em ser demasiado exato. Só quero transmitir a ideia geral. Quero ver se parece que vai funcionar. Por exemplo, se há alguns sítios onde a forma é muito estranha e não pode ser feita, ou se o tamanho não parece funcionar para o fim a que se destina.

Projeto pormenorizado

Os esboços são aperfeiçoados e o modelo 3D da peça plástica é desenhado com precisão por meio de software de projeto especializado⁶ (por exemplo, CAD, ProE, etc.). Nesse processo, é necessário definir as dimensões específicas da peça, os detalhes da forma de cada parte, a espessura adequada das paredes e outros aspetos. Também é preciso considerar como a peça se encaixa noutras, por exemplo, se será combinada com furos roscados ou unida a outras peças.

Ao mesmo tempo, escolha o material plástico correto. Os diferentes materiais plásticos têm caraterísticas diferentes. Alguns são muito duros, outros são muito macios. Alguns são transparentes, outros são opacos. De acordo com a utilização das peças de plástico e os requisitos de desempenho, escolha.

Analisar e verificar

Faz uma série de testes às peças de plástico que criaste para ver se funcionam mesmo. Por exemplo, utiliza um software sofisticado para ver se a peça de plástico fica dobrada ou partida quando a pressionas, verifica a temperatura a que fica, vê se o plástico flui bem para o molde, etc. Se encontrar algum problema, tem de voltar atrás e alterar o seu projeto até que todos os testes sejam bons.

Fazer o molde

Depois de projetar uma peça plástica, é necessário fabricar um molde para a produção em massa. O projetista define a estrutura do molde com base no desenho da peça, incluindo a cavidade (onde a peça é formada), o ponto de injeção (por onde o plástico fundido entra), o sistema de arrefecimento (para permitir que o plástico arrefeça rapidamente) e assim por diante. Em seguida, procura-se uma fábrica para processar e fabricar o molde com base no desenho do molde[^7]. Este processo exige alta precisão, pois a qualidade do molde afeta diretamente a qualidade da peça plástica.

Molde de ensaio

Quando o molde estiver pronto, a primeira coisa a fazer é testar o molde na máquina de moldagem por injeção. Aquece-se o material plástico, derrete-o, injecta-se na cavidade do molde através da máquina de moldagem por injeção, abre-se o molde depois de o plástico arrefecer e solidificar e retiram-se as peças de plástico.

Verifica-se se as peças de plástico são iguais ao desenho, se não existem defeitos, como a superfície não ser lisa, existirem bolhas, o tamanho não ser exato, etc. Se houver algum problema, é necessário ajustar o molde ou os parâmetros do processo de injeção (como a temperatura, a pressão, a velocidade de injeção, etc.) e, em seguida, tentar novamente o molde, até obter uma peça de plástico satisfatória.

Produção em massa

Depois de ter testado com sucesso o seu molde, pode começar a produzir peças de plástico em massa. Durante a produção, é necessário controlar rigorosamente a qualidade da produção e verificar regularmente o tamanho, o aspeto e o desempenho das peças de plástico para garantir que cada produto cumpre os requisitos.

Inspeção e melhoria da qualidade

Os testes de qualidade são necessários para as peças de plástico. Utilize diferentes métodos (como medir as dimensões, testar a resistência, verificar o aspeto, etc.) para descobrir quais os produtos que não cumprem as normas. Além disso, preste atenção ao feedback dos clientes e aos problemas que surgem durante a produção. Melhore o design ou o processo de produção de peças de plástico para que a qualidade continue a melhorar.

Quais são os pontos-chave para a conceção de peças moldadas em plástico?

A conceção de peças moldadas em plástico requer um equilíbrio entre funcionalidade, capacidade de fabrico, seleção de materiais e rentabilidade para garantir uma produção e um desempenho de alta qualidade.

Buraco

Os furos devem ser tão simples quanto possível, geralmente redondos. O furo deve estar na mesma direção que a direção de abertura do molde, o que pode evitar a tração do núcleo. Quando a relação entre o comprimento e o diâmetro do furo é superior a 2, a inclinação de desmoldagem deve ser definida.

Nesta altura, o diâmetro do furo deve ser calculado de acordo com o tamanho do pequeno diâmetro (o maior tamanho sólido). O rácio L/D dos furos cegos não é geralmente superior a 4. A distância entre o furo e a borda do produto é geralmente maior do que o tamanho do furo.

Cantos arredondados

Se os cantos arredondados forem demasiado pequenos, o produto pode rachar devido à concentração de tensões. Se os cantos arredondados forem demasiado pequenos, a cavidade do molde pode rachar devido à concentração de tensões. A definição de um canto arredondado razoável também pode melhorar a

O processo de maquinação do molde, tal como a fresagem direta da cavidade com uma fresa R, evitando a maquinação eléctrica ineficaz. Diferentes cantos arredondados podem causar o deslocamento das linhas de separação, e diferentes cantos arredondados ou limpos devem ser selecionados em conjunto com a situação real. Marcação

A marcação do produto é geralmente definida na superfície interna do produto é relativamente plana, e a forma elevada, selecionar a direção normal e a régua de direção de moldagem pode ser consistente com a face da marcação, pode evitar o esforço.

Precisão das peças moldadas por injeção; devido à não uniformidade e incerteza da retração durante a moldagem por injeção, a precisão das peças moldadas por injeção é obviamente inferior à das peças metálicas, devendo os requisitos de tolerância adequados ser selecionados de acordo com a norma (OSJ1372-1978)

Inserções

É possível colocar inserções em peças moldadas por injeção para as tornar mais resistentes, mais duras, mais precisas e para colocar pequenos orifícios roscados (saliências) por qualquer razão que se queira. Também torna a peça mais cara. As pastilhas são normalmente feitas de latão, mas podem ser feitas de outros metais ou de plástico. Os insertos que são moldados na peça de plástico devem ser concebidos de forma a não rodarem ou saírem.

Por exemplo: serrilhas, orifícios, cortes inferiores, planos, ombros, etc. As inserções que estão à volta do plástico devem ser mais grossas para que o plástico não se parta. Quando desenha uma inserção, tem de pensar na forma como será fixada no molde (orifícios, pinos, ímanes, etc.).

Inclinação da libertação do molde

Uma boa inclinação de libertação do molde pode evitar que o produto seja puxado pelo cabelo. A inclinação da libertação do molde deve ser superior a 0,5 graus para superfícies lisas, superior a 1 grau para superfícies com textura fina e superior a 1,5 graus para superfícies com textura grosseira. Uma boa inclinação de libertação do molde pode evitar lesões na parte superior do produto.

Ao conceber produtos com estrutura de cavidade profunda, a inclinação da superfície exterior deve ser inferior à inclinação da superfície interior para garantir que o núcleo do molde não se desvia durante a moldagem por injeção, para obter uma espessura de parede uniforme do produto e para garantir a resistência da densidade do material da parte aberta do produto.

Espessura da parede

Os diferentes plásticos têm uma determinada gama de espessura de parede, geralmente 0,5 ~ 4 mm. Quando a espessura da parede é superior a 4 mm, provoca um tempo de arrefecimento excessivo, resultando em encolhimento e outros problemas. Deve considerar-se a possibilidade de alterar a estrutura do produto. Uma espessura de parede irregular provocará uma indentação da superfície. A espessura irregular da parede provoca orifícios de ar e marcas de fusão.

Reforço

A utilização correta do reforço pode tornar o produto mais rígido e reduzir a deformação. A espessura do reforço deve ser inferior a 1/3 da espessura da parede do produto, caso contrário, provocará a indentação da superfície. A inclinação de um dos lados da barra de reforço deve ser superior a 1,5° para evitar lesões na parte superior.

Dobradiça de uma peça

Ao utilizar a resistência do material PP, a dobradiça pode ser concebida para ser integrada no produto. O tamanho da película utilizada como dobradiça deve ser inferior a 0,5 mm e manter-se uniforme. Na moldagem por injeção de uma dobradiça de peça única, a porta só pode ser concebida num dos lados da dobradiça.

Moldagem por injeção com assistência de gás

Esta técnica pode tornar os produtos mais rígidos e menos propensos a deformações, além de evitar o rechupe. A moldagem por injeção assistida por gás⁷ permite poupar matéria-prima e reduzir o tempo de arrefecimento.

Direção de abertura do molde e linha de corte

Ao conceber um produto moldado por injeção, a direção de abertura do molde e a linha de separação devem ser determinadas no início do processo de conceção. Isto ajudará a minimizar a necessidade de mecanismos complexos de extração do núcleo e a eliminar qualquer impacto negativo na aparência do produto causado pela linha de separação.

Quando souber para que lado o molde abre, pode conceber os reforços, clipes, nervuras e outras caraterísticas para corresponder o mais possível à direção de abertura do molde. Isto ajudá-lo-á a evitar cortes inferiores, a reduzir as linhas de malha e a fazer com que o molde dure mais tempo. Por exemplo, se o molde abrir na direção X para a peça, e desenhar uma caraterística que abra na direção Y, é necessário indicar isso no desenho. Quando souber em que direção o molde abre, pode escolher a melhor linha de separação para que a peça tenha o melhor aspeto e funcione da melhor forma.

Mecanismo de extração do núcleo do molde de injeção e prevenção

Quando a peça moldada não pode ser desmoldada suavemente na direção de moldagem, deve ser projetado um mecanismo de extração do núcleo⁸. Esse mecanismo permite moldar estruturas complexas, mas pode causar linhas de união, rechupe e outros defeitos, além de aumentar o custo do molde e reduzir a sua vida útil.

A conceção de produtos moldados por injeção, como não há requisitos especiais, tenta evitar a estrutura do núcleo. Tal como a direção do orifício axial e do tendão em relação à direção do molde, a utilização do núcleo da cavidade é tocada através de outros métodos.

Soldadura (soldadura por placa quente, soldadura por ultra-sons, soldadura por vibração)

A soldadura torna as ligações mais fortes. A soldadura pode facilitar a conceção de produtos.

Consideração razoável da contradição entre o desempenho do processo e do produto

Ao conceber produtos moldados por injeção, é necessário pensar no aspeto do produto, no seu funcionamento e na forma como é fabricado. Por vezes, é necessário abdicar um pouco da forma como o produto é fabricado para obter um aspeto ou um desempenho realmente bom.

Quais são os erros mais comuns na conceção de peças moldadas em plástico?

A conceção de peças moldadas em plástico requer atenção aos pormenores para evitar erros que podem afetar a funcionalidade e a capacidade de fabrico.

Escolher o material errado

Outra coisa que vejo as pessoas cometerem erros é escolher o material correto. Deve escolher-se o material com base no local onde a peça vai ser colocada. Se vai estar no exterior, é necessário colocar estabilizadores de UV para não rachar. Se vai ser uma peça de suporte de carga, é necessário colocar enchimentos como fibra de vidro para a tornar mais forte. Se vai ser uma peça que tem de deslizar sobre algo, é necessário colocar aditivos como lubrificantes.

Espessura irregular da parede

As diferentes secções transversais das paredes são comuns na conceção de peças e podem conduzir a caraterísticas inesperadas das peças quando moldadas. É difícil para os plásticos fluírem e transitarem entre espessuras de parede desiguais.

As secções transversais de paredes espessas produzem retração variável, o que pode levar à distorção da peça. Tente tornar as espessuras das paredes mais espessas pelo menos na área da porta e mais finas no final do enchimento. Procure obter uma espessura de parede de 0,080-0,120 polegadas e utilize as caraterísticas das nervuras e das chapas de reforço angulares no design da peça.

Não adicionar inclinação de tração do molde

É necessário um cone de extração no molde para retirar a peça de plástico do molde. O plástico geralmente encolhe em direção ao meio da peça. Se não tiver um cone de extração, a peça ficará presa no molde e não sairá corretamente. Se puder, coloque um cone de extração de 1° em cada lado. Qualquer cone de extração ajudará a retirar a peça.

Depressões desnecessárias

Devido à complexidade dos actuais designs de peças, as depressões são concebidas, mas são frequentemente ignoradas. As depressões no molde têm de ser tratadas antes de a peça ser libertada, caso contrário, a peça será danificada. Há muitas maneiras de lidar com as depressões no molde, manuseando o design do núcleo, os slides, os núcleos ou os elevadores. Uma regra simples para o projeto: mossas + moldes complexos = custo mais elevado.

Excluindo os raios de filete

As pessoas esquecem-se frequentemente dos raios de filete quando estão a desenhar peças. Mas eles são importantes porque tornam a peça mais forte. Um raio reduz as concentrações de tensão e a fratura em peças de plástico. Também melhora o aspeto da peça e reduz o risco de ferimentos quando a manuseia.

Conclusão

A conceção de peças moldadas em plástico requer a consideração da estrutura e das dimensões. No que diz respeito à estrutura, é necessário pensar no tamanho do molde, como vai separar as peças, como vai arrefecer o molde, como vai retirar o ar do molde e como vai alimentar o plástico no molde. Todas estas coisas são importantes para garantir que se pode moldar a peça de forma eficiente e garantir que a peça é boa.

Quanto às dimensões, é necessário considerar a espessura da parede⁹, a força usada para fechar o molde, a forma como as peças deslizam e como evitar que a peça se parta. Todos estes fatores são importantes para evitar deformações e garantir a qualidade da peça.

O processo de projeto inclui análise de requisitos, esboços, projeto detalhado, fabricação do molde, testes do molde e produção em massa, com atenção à inspeção e melhoria da qualidade. Erros comuns incluem seleção inadequada do material, espessura de parede irregular e ausência de ângulo de desmoldagem; devem ser evitados para reduzir custos e melhorar a qualidade dos produtos acabados. Consulte o nosso Guia completo de moldes de injeção para uma visão abrangente.

1. Compreender os vários métodos de separação do molde pode melhorar a eficiência do projeto e a qualidade do produto. ↩

2. Explorar o impacto dos sistemas de arrefecimento pode ajudar a otimizar a eficiência da produção e a qualidade dos produtos. ↩

3. Conhecer o projeto da força de fecho é essencial para garantir a separação eficaz do molde e a longevidade do equipamento. ↩

4. Compreender as melhores práticas de projeto de peças deslizantes pode melhorar a funcionalidade e a durabilidade dos seus componentes plásticos. ↩

5. Explorar estratégias eficazes de projeto de tração pode evitar falhas e melhorar o desempenho das peças plásticas sob tensão. ↩

6. Descobrir o melhor software de projeto pode agilizar o processo de desenvolvimento e aumentar a precisão na criação de peças plásticas. ↩

7. A moldagem por injeção assistida por gás pode melhorar a qualidade dos produtos e reduzir custos. Descubra as suas vantagens para otimizar o processo de fabricação. ↩

8. Conheça os mecanismos de extração do núcleo para evitar erros comuns no projeto de moldes e melhorar a eficiência da produção. Este conhecimento é essencial para obter bons resultados. ↩

9. Saiba tudo o que precisa de saber sobre o processo de moldagem por injeção de paredes finas: trata-se de um processo utilizado para fabricar peças plásticas finas. ↩

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