Как проектировать литые пластиковые детали?

Проектирование пластиковых деталей на нашем заводе включает в себя точный процесс проектирования и ремесленного производства, гарантирующий соответствие каждой детали строгим стандартам качества и производительности.

Хотя в этом вступлении изложены основные принципы проектирования пластмассовых деталей, более глубокое изучение каждого компонента дает представление о том, как улучшить результаты производства. Узнайте, как выбор материала и передовые методы проектирования пресс-форм повышают качество деталей и эффективность производства.

Что такое структурное и размерное проектирование пластмассовых литых деталей?

Конструктивное и размерное исполнение имеет решающее значение при формовании пластмассовых деталей, влияя на их функциональность, долговечность и технологичность в различных областях применения.

Дизайн структуры

• **Размер пресс-формы:**При проектировании размеров пресс-формы необходимо учитывать требования к размерам изделия и коэффициент усадки пластика. Как правило, размеры пресс-формы должны быть больше размеров готового литого изделия. Разные пластики имеют разные коэффициенты усадки, обычно от 0.1% до 2%.

• **Способ разъема формы¹:**Выберите способ разъема в соответствии с формой и требованиями изделия. Распространенные варианты включают неподвижную верхнюю и подвижную нижнюю полуформу, подвижную верхнюю и неподвижную нижнюю полуформу, левую и правую полуформы и т. д. При выборе учитывают геометрию изделия, сложность изготовления, конструкцию и стоимость формы и другие факторы; размыкание должно быть плавным, а эффективность производства — высокой.

• **Система охлаждения²:**Система охлаждения формы значительно влияет на качество пластиковых изделий и эффективность производства. Расположение и размеры водяных контуров нужно рассчитывать надлежащим образом. Каналы следует размещать как можно ближе к контуру изделия, чтобы повысить эффективность охлаждения. Одновременно необходимо предотвращать деформацию из-за неравномерного охлаждения, сокращать время охлаждения и повышать производительность.

• **Система вентиляции:**При проектировании пресс-формы необходимо учитывать газ, образующийся при заполнении и охлаждении пластикового материала в форме, и предусмотреть его отвод. Конструкция системы вентиляции должна предотвращать образование пузырей, недолив и другие дефекты, повышая качество изделия.

• **Конструкция бункера:**Бункер следует компоновать рационально, располагая его и сопло так, чтобы пластмасса равномерно поступала в бункер без закупорки материала и образования пузырей в сопле. Одновременно учитывайте соединение бункера с формой, обеспечивая удобство разборки и очистки.

Габаритный дизайн

• **Проектирование толщины стенки:**Толщина стенки изделия напрямую влияет на качество и характеристики формованного изделия. Слишком толстая стенка вызывает усадку и деформацию отливки, а слишком тонкая приводит к недостаточной прочности изделия. При проектировании необходимо обоснованно задавать толщину стенки с учетом назначения и требований к изделию, чтобы повысить его качество.

• **Расчет усилия смыкания³:**Усилие смыкания — это сила, необходимая для разъема формы; его определяют по размерам и конструкции изделия, а также свойствам материала. Чрезмерное усилие увеличивает нагрузку на оборудование, а недостаточное не позволяет форме полностью разомкнуться.

• **Проектирование подвижных элементов⁴:**При формовании деталей со скользящей конструкцией необходимо правильно спроектировать положение и форму ползуна. Это обеспечит его плавное перемещение без заклинивания и повреждений при работе. При проектировании формы также нужно учитывать размеры подвижных элементов и самой формы, чтобы она плавно открывалась и закрывалась.

• **Проектирование тяги⁵:**Чтобы тяга не изгибалась и не ломалась при высокой растягивающей нагрузке, необходимо правильно выбрать ее положение и форму. Размеры тяги и формы также должны соответствовать друг другу, чтобы механизм работал корректно.

Что такое процесс проектирования и разработки пластиковых деталей?

Проектирование и разработка литых деталей из пластмассы подразумевает системный подход к обеспечению эффективности, функциональности и качества производства в различных отраслях промышленности.

Определите спрос

Прежде всего, вам нужно знать, для чего нужна эта пластиковая деталь. Это деталь для игрушки или для автомобиля? Узнав, для чего она нужна, вы поймете, каким требованиям должны соответствовать ее характеристики. Должна ли она быть прочной? Должна ли она быть износостойкой? Должна ли она быть химически стойкой? И т. д. В то же время необходимо продумать все особые требования, предъявляемые заказчиком или рынком к этой пластиковой детали. Должна ли она хорошо выглядеть? Должна ли она быть определенного цвета? Должна ли она быть дешевой? И так далее.

Начните делать наброски

Основываясь на том, что рассказал мне дизайнер, я набросаю эскиз простой пластиковой детали на бумаге или в компьютерной программе. Я бы показал форму и приблизительный размер. На этом этапе я бы не беспокоился о точности. Я просто хочу донести общую идею. Я хочу понять, будет ли это работать. Например, если есть места, где форма очень странная и ее нельзя сделать, или если размер не выглядит так, как будто он подходит для того, для чего он будет использоваться.

Детальный дизайн

Эскизы дорабатывают, а точную 3D-модель пластиковой детали создают в специализированном программном обеспечении⁶ (например, CAD, ProE и т. д.). На этом этапе определяют точные размеры детали, геометрию каждого элемента, подходящую толщину стенок и другие параметры. Также учитывают сопряжение с другими деталями: например, наличие резьбовых отверстий или соединение с соседними компонентами.

В то же время выберите правильный пластиковый материал. Различные пластиковые материалы имеют разные характеристики. Некоторые из них очень твердые, другие - очень мягкие. Некоторые прозрачные, некоторые непрозрачные. Выбирайте в зависимости от назначения пластиковых деталей и требований к производительности.

Анализ и проверка

Проведите множество тестов на разработанных вами пластиковых деталях, чтобы проверить, действительно ли они будут работать. Например, с помощью причудливого программного обеспечения проверьте, будет ли пластиковая деталь гнуться или ломаться при нажатии на нее, проверьте, насколько она нагревается, насколько хорошо пластик затекает в форму и так далее. Если вы обнаружите какие-либо проблемы, вам придется вернуться и изменить дизайн, пока все тесты не дадут положительных результатов.

Изготовление формы

После проектирования пластиковой детали необходимо изготовить пресс-форму для серийного производства. Конструктор разрабатывает ее по чертежу детали, включая полость, где формируется деталь, литник, через который расплав поступает в форму, систему охлаждения для быстрого охлаждения и формования пластика и другие узлы. Затем по чертежу пресс-формы[^7] выбирают предприятие для ее обработки и изготовления. Процесс требует высокой точности, поскольку качество формы напрямую определяет качество пластиковой детали.

Пробная форма

После того как пресс-форма готова, первое, что вы делаете, - это тестируете ее на термопластавтомате. Вы нагреваете пластиковый материал, расплавляете его, впрыскиваете в полость формы с помощью термопластавтомата, затем открываете форму после того, как пластик остынет и затвердеет, и извлекаете пластиковые детали.

Вы видите, соответствуют ли пластиковые детали дизайну, нет ли дефектов, например, поверхность не гладкая, есть пузырьки, размер не точный и т.д. Если есть проблема, нужно отрегулировать пресс-форму или параметры процесса впрыска (например, температуру, давление, скорость впрыска и т.д.), а затем снова попробовать пресс-форму, пока не получится удовлетворительная пластиковая деталь.

Массовое производство

После успешного тестирования пресс-формы можно приступать к серийному производству пластиковых деталей. В процессе производства необходимо строго контролировать качество продукции и регулярно проверять размеры, внешний вид и эксплуатационные характеристики пластиковых деталей, чтобы убедиться, что каждое изделие соответствует требованиям.

Проверка и улучшение качества

Проверка качества необходима для пластиковых деталей. Используйте различные методы (например, измерение размеров, проверка прочности, проверка внешнего вида и т. д.), чтобы выявить, какие изделия не соответствуют стандартам. Также обращайте внимание на отзывы клиентов и проблемы, возникающие в процессе производства. Улучшайте конструкцию или процесс производства пластиковых деталей, чтобы их качество постоянно повышалось.

Каковы ключевые моменты при проектировании пластиковых литых деталей?

Проектирование литых пластмассовых деталей требует баланса функциональности, технологичности, выбора материала и экономической эффективности для обеспечения высокого качества производства и производительности.

Отверстие

Отверстия должны быть как можно более простыми, обычно круглыми. Отверстие должно совпадать с направлением открытия формы, что позволяет избежать вытягивания стержня. Если отношение длины отверстия к его диаметру превышает 2, необходимо установить уклон для распалубки.

В это время диаметр отверстия должен быть рассчитан в соответствии с размером малого диаметра (наибольший твердый размер). Соотношение L/D глухих отверстий обычно не превышает 4. Расстояние между отверстием и краем изделия обычно больше, чем размер отверстия.

Скругленные углы

Если закругленные углы слишком малы, изделие может треснуть из-за концентрации напряжений. Если закругленные углы слишком малы, полость пресс-формы может треснуть из-за концентрации напряжений. Установка разумных закругленных углов также может улучшить

Процесс обработки пресс-формы, например, прямое фрезерование полости фрезой R, что позволяет избежать неэффективной электрической обработки. Различные закругленные углы могут вызвать смещение линий раздела, поэтому различные закругленные или очищенные углы следует выбирать в соответствии с реальной ситуацией. Маркировка

Маркировка изделия обычно наносится на внутреннюю поверхность изделия относительно плоской и рельефной формы, выберите нормальное направление и направление формовки, линейка может совпадать с лицом маркировки, вы можете избежать натяжения.

Точность литых под давлением деталей; из-за неравномерности и неопределенности усадки во время литья под давлением точность литых под давлением деталей явно ниже, чем точность металлических деталей, и соответствующие требования к допуску должны быть выбраны в соответствии со стандартом (OSJ1372-1978)

Вставки

В литые под давлением детали можно вставлять вставки, чтобы сделать их прочнее, тверже, точнее, а также для того, чтобы сделать в них небольшие резьбовые отверстия (бобышки) по любой причине. Это также делает деталь более дорогой. Вставки обычно изготавливаются из латуни, но могут быть сделаны из других металлов или пластика. Вставки, которые отливаются в пластиковую деталь, должны быть сконструированы так, чтобы они не вращались и не вытягивались.

Например: насечки, отверстия, подрезы, шляпки, заплечики и т. д. Вставки, которые находятся вокруг пластика, должны быть сделаны толще, чтобы пластик не треснул. При проектировании вставки необходимо продумать, как она будет держаться в форме (отверстия, штифты, магниты и т. д.).

Наклон для снятия формы

Хороший уклон разделителя формы позволяет избежать вытягивания волос продукта. Наклон разделителя формы должен быть более 0,5 градусов для гладких поверхностей, более 1 градуса для мелкотекстурных поверхностей и более 1,5 градусов для крупнотекстурных поверхностей. Хороший наклон формы позволяет избежать травм верхней части изделия.

При проектировании изделий с глубокой полостью наклон внешней поверхности должен быть меньше наклона внутренней поверхности, чтобы сердечник формы не отклонялся при литье под давлением, чтобы получить равномерную толщину стенок изделия и обеспечить прочность плотности материала открытой части изделия.

Толщина стенок

Различные пластики имеют определенный диапазон толщины стенок, как правило, 0,5 ~ 4 мм. Если толщина стенки превышает 4 мм, это приведет к чрезмерному времени охлаждения, что приведет к усадке и другим проблемам. Вам следует рассмотреть возможность изменения структуры изделия. Неравномерная толщина стенок приведет к образованию вмятин на поверхности. Неравномерная толщина стенок приведет к образованию воздушных отверстий и следов плавления.

Арматура

Правильное использование арматуры может сделать изделие более жестким и уменьшить деформацию. Толщина арматуры должна составлять менее 1/3 толщины стенки изделия, иначе это приведет к вмятинам на поверхности. Наклон одной стороны арматурного прута должен быть более 1,5°, чтобы избежать травм верха.

Цельная петля

Используя прочность полипропиленового материала, можно создать петлю, которая будет интегрирована в изделие. Размер пленки, используемой в качестве петли, должен составлять менее 0,5 мм и быть равномерным. При литье под давлением цельного шарнира ворота могут быть выполнены только на одной стороне шарнира.

Литье под давлением с газовым усилителем

Газовое литье под давлением повышает жесткость изделий и снижает вероятность деформации. Оно также предотвращает усадку. Применение газового литья под давлением⁷ позволяет экономить сырье и сокращать время охлаждения.

Направление открытия пресс-формы и линия раздела

При проектировании изделий, изготовленных методом литья под давлением, направление раскрытия пресс-формы и линия разъема должны быть определены в самом начале процесса проектирования. Это поможет свести к минимуму необходимость в сложных механизмах вытягивания стержня и устранить любое негативное влияние на внешний вид изделия, вызванное линией разделения.

Узнав, в какую сторону открывается форма, вы можете спроектировать усиления, зажимы, ребра и другие элементы так, чтобы они максимально соответствовали направлению открытия формы. Это поможет вам избежать подрезов, уменьшить количество вязаных линий и сделать пресс-форму более долговечной. Например, если пресс-форма открывается в направлении X для детали, а вы проектируете элемент, который открывается в направлении Y, вам нужно указать это на чертеже. Узнав, в какую сторону открывается пресс-форма, вы сможете выбрать оптимальную линию разделения, чтобы деталь выглядела и работала наилучшим образом.

Механизм извлечения сердцевины из литьевой формы и его предотвращение

Если литую деталь невозможно беспрепятственно извлечь в направлении размыкания формы, необходимо предусмотреть механизм извлечения сердечника⁸. Такой механизм позволяет формовать изделия сложной конструкции, но может приводить к появлению линий стыка, усадке и другим дефектам, а также повышает стоимость формы и сокращает срок ее службы.

При проектировании литьевых изделий, например, без особых требований, старайтесь избегать стержневой структуры. Например, направление отверстия осевое и сухожильное по направлению к пресс-форме, использование полости ядра насквозь и другие методы.

Сварка (сварка горячими пластинами, ультразвуковая сварка, вибрационная сварка)

Сварка делает соединения более прочными. Сварка может облегчить проектирование изделий.

Разумное рассмотрение противоречия между производительностью процесса и продукта

При проектировании изделий, изготовленных методом литья под давлением, вы должны думать о том, как изделие выглядит, как работает и как оно сделано. Иногда, чтобы получить действительно хороший внешний вид или действительно хорошие эксплуатационные характеристики, приходится немного отступать от того, как он сделан.

Какие ошибки часто встречаются при проектировании пластиковых деталей?

Проектирование литых пластмассовых деталей требует внимания к деталям, чтобы избежать ошибок, которые могут повлиять на функциональность и технологичность.

Выбор неправильного материала

Еще одна ошибка, которую я вижу, - это выбор правильного материала. Вы должны выбирать материал в зависимости от того, где будет находиться деталь. Если она будет находиться на улице, вам нужно добавить в нее УФ-стабилизаторы, чтобы она не растрескалась. Если это будет несущая деталь, то в нее нужно добавить наполнители, например стекловолокно, чтобы сделать ее более прочной. Если это будет деталь, которая должна скользить по чему-то, в нее нужно добавить присадки, например смазки.

Неравномерная толщина стенок

Различные сечения стенок часто встречаются в конструкции деталей и могут приводить к неожиданным характеристикам деталей при формовании. Пластмассам трудно течь и переходить между стенками разной толщины.

Толстые поперечные сечения стенок дают различную усадку, что может привести к деформации детали. Старайтесь делать толщину стенок толще, по крайней мере, в области затвора и тоньше в конце заполнения. Стремитесь к толщине стенок 0,080-0,120 дюйма и используйте в конструкции детали ребра и угловые пластины.

Не добавляя уклона для вытягивания формы

Чтобы извлечь пластиковую деталь из формы, вам понадобится конус для извлечения. Обычно пластик сжимается к середине детали. Если у вас нет конуса для извлечения, деталь застрянет в форме и не выйдет правильно. Если есть возможность, установите конусность экстрактора на 1° с каждой стороны. Любой конус поможет вытащить деталь.

Ненужные депрессии

Из-за сложности современных конструкций деталей впадины предусмотрены, но часто остаются без внимания. Углубления в пресс-форме необходимо устранять до выпуска детали, иначе она будет повреждена. Существует множество способов устранения вмятин в пресс-форме с помощью сквозной конструкции, направляющих, стержней или подъемников. Простое правило для проектирования: вмятины + сложные пресс-формы = более высокая стоимость.

Без учета радиусов филе

При проектировании деталей люди часто забывают о радиусах галтелей. Но они важны, потому что делают деталь прочнее. Радиус уменьшает концентрацию напряжений и разрушение пластиковых деталей. Кроме того, он улучшает внешний вид детали и снижает риск получения травмы при работе с ней.

Заключение

Проектирование пластмассовых деталей требует учета как структуры, так и размеров. Когда речь идет о структуре, необходимо продумать размер формы, способ разделения деталей, охлаждение формы, удаление воздуха из формы и подачу пластика в форму. Все это важно для того, чтобы обеспечить эффективное формование детали и гарантировать, что деталь получится качественной.

При назначении размеров необходимо учитывать толщину стенки⁹, усилие смыкания формы, перемещение подвижных элементов и меры, предотвращающие разрушение детали. Все эти факторы важны, чтобы избежать деформации и обеспечить надлежащее качество изделия.

Процесс проектирования включает анализ требований, создание эскизов, детальную разработку, изготовление и испытание пресс-формы и массовое производство с постоянным контролем и повышением качества. Следует избегать распространенных ошибок — необоснованного выбора материала, неравномерной толщины стенок, отсутствия уклонов извлечения и т. п., — чтобы снизить затраты и повысить качество готовых изделий. Полный обзор см. в нашем «Полном руководстве по пресс-формам для литья под давлением».

1. Знание различных способов разъема формы поможет повысить эффективность проектирования и качество продукции. ↩

2. Изучение влияния систем охлаждения поможет оптимизировать эффективность производства и качество продукции. ↩

3. Знание принципов расчета усилия смыкания необходимо для надежного размыкания формы и долгой службы оборудования. ↩

4. Применение передовых методов проектирования подвижных элементов поможет повысить функциональность и долговечность пластиковых компонентов. ↩

5. Изучение эффективных подходов к проектированию деталей, работающих на растяжение, поможет предотвращать отказы и повысить их рабочие характеристики под нагрузкой. ↩

6. Выбор лучшего программного обеспечения для проектирования поможет оптимизировать процесс разработки и повысить точность создания пластиковых деталей. ↩

7. Литьё под давлением с газом позволяет повысить качество изделий и снизить затраты. Узнайте о преимуществах этой технологии, чтобы оптимизировать производственный процесс. ↩

8. Изучите механизмы извлечения стержней, чтобы избежать распространённых ошибок при проектировании пресс-форм и повысить эффективность производства. Эти знания необходимы для успешной работы. ↩

9. Узнайте всё, что нужно знать о процессе литья под давлением тонкостенных изделий: это технология изготовления тонких пластиковых деталей. ↩

Получите конкурентную цену, рекомендации DFM и график производства от инженерной команды ZetarMold.

Запросить бесплатное предложение →