Руководство по проектированию пластиковых деталей методом литья под давлением

Литье под давлением является быстрым и эффективным методом производства пластиковых деталей в больших масштабах. Центральное место в этом процессе занимает Литьевая пресс-форма, состоящий из двух основных компонентов: ядра и полости. Эти половинки формы соединяются вместе, образуя закрытый инструмент, в который впрыскивается расплавленный пластик.

При охлаждении и затвердевании форма открывается, позволяя извлечь готовую деталь. В зависимости от конструкции формы и производственных потребностей этот цикл может повторяться десятки, сотни или тысячи раз.

В этом руководстве излагаются ключевые моменты и лучшие практики проектирования пластиковых деталей для литья под давлением.

Принципы дизайна

1. Толщина стенки

Толщина стенок является важнейшим фактором проектирования при литье под давлением, влияющим на прочность, стоимость и внешний вид отлитой детали. Поддерживайте одинаковую толщину стенок, чтобы предотвратить такие дефекты, как утяжины и коробление.

Важность одинаковой толщины стенок

Равномерная толщина стенки настоятельно рекомендуется для деталей, отлитых под давлением. Он способствует равномерному охлаждению во время процесса формования, что помогает минимизировать усадку и снижает вероятность появления таких дефектов, как коробление и вмятины. Когда стенки имеют разную толщину, они охлаждаются и затвердевают с разной скоростью, что приводит к неравномерности напряжений и потенциальных дефекты литья под давлением в заключительной части.

Номинальная толщина стенки

Номинальная толщина стенки относится к предполагаемой толщине всей конструкции детали. Хотя однородность идеальна, важно избегать слишком толстых или тонких стен:

• Слишком толстые стены требуется больше материала, что увеличивает материальные затраты и продлевает время цикла, что может привести к увеличению производственных затрат.
• Слишком тонкие стены может привести к недостаточному заполнению полости формы, что приведет к получению неполных деталей или «неполноценных снимков». Это происходит, когда расплавленный пластик не может полностью заполнить форму из-за недостаточного растекания в более тонкие секции.

Рекомендуемая толщина стенок для обычных пластиковых смол

Ниже приведены рекомендуемые диапазоны толщины стенок различных пластиков, обычно используемых при литье под давлением:

вдохновение	Рекомендуемая толщина стенки (дюймы)	Рекомендуемая толщина стенки (мм)
Полибутилентерефталат (PBT)	0.080-0.250	2.032-6.350
Полиэтилен (ПЭ)	0.030-0.200	0.76-5.08
Поликарбонат (PC)	0.040-0.150	1.02-3.81
Ацеталь (ПОМ)	0.030-0.120	0.76-3.05
Полиэфирный эфир кетон (PEEK)	0.020-0.200	0.508-5.080
Полипропилен (ПП)	0.040-0.150	1.02-3.81
Акрилонитрилбутадиенстирол (ABS)	0.045-0.140	1.14-3.56
Полифенилсульфон (ППСУ)	0.030-0.250	0.762-6.350
Термопластичный полиуретан (ТПУ)	0.025-0.125	0.64-3.18
Нейлон (ПА)	0.030-0.115	0.76-2.92
Полиэфиримид (ПЭИ)	0.080-0.120	2.032-3.048
Полистирол (ПС)	0.025-0.125	0.64-3.18
Акриловая (ПММА)	0.025-0.150	0.64-3.81
Термопластический эластомер (TPE)	0.025-0.125	0.64-3.18
Поливинилхлорид (ПВХ)	0.035-0.250	0.89-6.35
Полиэтилентерефталат (ПЭТ)	0.025-0.150	0.64-3.81

Советы по управлению разницей толщины стенок

Если единая толщина стенок невозможна по всей конструкции, рассмотрите возможность включения плавные переходы между секциями разной толщины. Такая стратегия проектирования помогает минимизировать концентрацию напряжений и улучшает общую структурную целостность отлитой детали.

2. Углы уклона

Угол уклона — это конусность, прикладываемая к вертикальным поверхностям отформованной детали для облегчения ее извлечения из формы. Этот небольшой угол, обычно от 1 до 5 градусов, обеспечивает плавное выталкивание деталей, снижая вероятность повреждения и минимизируя износ формы. Использование соответствующих углов уклона также может сократить время охлаждения, что помогает контролировать производственные затраты.

Ключевые соображения по указанию углов уклона

При определении подходящего угла уклона для вашей конструкции учитывайте следующие факторы:

• Тип материала: Различные смолы или материалы для литья под давлением требуют разных углов уклона из-за их уникальных свойств усадки и текучести. Например, более мягким пластикам может потребоваться большая тяга, чем более твердым пластикам, чтобы избежать прилипания.
• Отраслевые стандарты: различные отраслевые стандарты определяют необходимую величину вытяжки в зависимости от типа отделки и требуемой текстуры. Такие организации, как Общество промышленности пластмасс (SPI) и Общество немецких инженеров (VDI), предоставляют рекомендации по углам уклона, связанным с различными видами отделки.
• Чистота поверхности: Текстура и полировка поверхности формованной детали влияют на требуемый угол уклона. Для более гладкой отделки требуется меньшая осадка, а для более шероховатой и текстурированной отделки требуется большая осадка, чтобы предотвратить прилипание детали к форме.
• Дизайн пресс-форм: Конструкция и эксплуатация формы также влияют на требования к чертежу. Учитывайте направление отделения формы (вытяжку) и убедитесь, что углы уклона облегчают извлечение детали.

Рекомендации по углу уклона в зависимости от шероховатости поверхности

Необходимая величина вытяжки существенно зависит от желаемой чистоты поверхности детали:

• Гладкая отделка: Обычно требуется осадка от 1 до 2 градусов.
• Легкая текстура: Обычно требуется осадка около 3 градусов.
• Тяжелая текстура: Часто требуется осадка 5 градусов и более.

Как правило, для текстурированных поверхностей следует добавлять примерно 1.5° уклона на каждые 0.001 дюйма (0.025 мм) глубины текстуры. Справочные таблицы таких организаций, как SPI, VDI, Mold-Tech (MT) и Yick Sang (YS), могут предоставить конкретные рекомендации для различных текстур.

Практические соображения по изготовлению пресс-форм

Чтобы обеспечить эффективное формование и выталкивание, углы уклона должны совпадать с конструкцией формы и направлением вытяжки:

• Эжекторная система: Детали должны легко отделяться от половины формы, содержащей систему выталкивателя. Неправильно выровненные углы уклона могут привести к тому, что детали застрянут не в той секции, что затруднит извлечение.
• Чертеж функций: Вертикальные элементы, такие как сквозные отверстия, должны быть направлены к внутренней стороне формы, где расположена система выталкивателя. Например, в прямоугольной детали со сквозными отверстиями выдвижение отверстий в сторону полости может привести к проблемам с прилипанием, тогда как выдвижение их в сторону сердечника облегчает извлечение.

3. Ребра и выступы

Детали, отлитые под давлением, часто имеют тонкие стенки, что способствует ускорению производственных циклов и продлению срока службы пресс-формы. Используйте ребра в качестве опоры конструкции и бобышки в качестве точек крепления, соблюдайте достаточную толщину и радиусы скруглений, чтобы избежать концентрации напряжений. Однако этим тонкостенным деталям может не хватать достаточной прочности.

ребра

Ребра представляют собой вертикальные конструкции, которые обеспечивают дополнительную поддержку и повышают несущую способность деталей, отлитых под давлением. Однако неправильно спроектированные ребра могут привести к таким проблемам, как усадка и вмятины. Чтобы оптимизировать конструкцию ребер, примите во внимание следующие рекомендации:

• Толщина стенки: Убедитесь, что толщина стенки ребра составляет 50–60 % (0.5–0.6 T) от номинальной толщины стенки (T). Это помогает сохранить прочность, не вызывая чрезмерной усадки или вмятин на противоположной стороне ребра.
• Филе: добавьте скругления у основания ребер, чтобы уменьшить концентрацию напряжений. Радиус скругления должен составлять от 0.25 до 0.5 T, но не должен превышать 0.010 дюйма, чтобы не ухудшить качество отделки и структурную целостность детали.
• Высота: Ребра должны быть как можно короче и не превышать высоту 2.5T. Если требуется дополнительная высота, рассмотрите возможность использования нескольких более коротких ребер вместо одного высокого ребра, чтобы более эффективно распределить нагрузку.
• Углы уклона: Примените угол уклона к ребрам, обычно не менее 0.5 градуса с каждой стороны, чтобы облегчить извлечение детали из формы и предотвратить повреждение детали.

Боссы

Бобышки — это вертикальные конструкции, используемые для поддержки сборки и повышения структурной целостности деталей, отлитых под давлением. Они предназначены для крепления таких креплений, как винты, и могут использоваться в сочетании с другими элементами для повышения прочности. При разработке боссов примите во внимание следующие рекомендации:

• Локация: Размещайте бобышки в местах, где требуется дополнительная структурная целостность, например, рядом с пазами для винтов или точками крепления. Правильное размещение гарантирует, что деталь сможет выдержать усилия, приложенные во время сборки и использования.
• Диаметр: Не делайте отверстия слишком маленькими, так как они уменьшатся при охлаждении. Больший диаметр помогает сохранить заданный размер и подходит для крепежа или вставок.
• Толщина: Во избежание утоплений толщина бобышки не должна превышать 60 % от общей толщины стенки. Этот баланс сохраняет эстетику детали и структурную целостность.
• Крепление к стенам: убедитесь, что выступы правильно выровнены со стенами и другими элементами. Несоосность может привести к проблемам при сборке и снижению общей прочности детали.

Эти рекомендации помогают избежать распространенных проблем, таких как усадка, вмятины и смещение, обеспечивая высокое качество конечного продукта.

4.Оптимизация углов

Острые углы деталей, отлитых под давлением, могут существенно повлиять как на структурную целостность, так и на стоимость изготовления детали. Эти углы не только действуют как концентраторы напряжений, что приводит к потенциальному выходу детали из строя, но также требуют более сложных и дорогих методов изготовления пресс-форм, таких как электроэрозионная обработка (EDM).

Хотя острые углы иногда неизбежны и могут быть полезны для определения линий разъема, обычно предпочтительнее по возможности заменять их закругленными углами.

Преимущества закругленных углов

• Стресс сокращения: закругленные углы помогают более равномерно распределять нагрузку по детали, сводя к минимуму риск появления трещин и поломок под нагрузкой. Это особенно важно в условиях высоких нагрузок, где долговечность и надежность имеют решающее значение.
• Постоянная усадка: Закругленные углы уменьшают колебания скорости усадки во время охлаждения, что приводит к получению более стабильных по размерам деталей. Такая последовательность жизненно важна для соблюдения жестких допусков и получения высококачественной конечной продукции.
• Эффективность затрат: Использование закругленных углов может снизить затраты на инструмент. Пресс-формы с закругленными элементами проще и дешевле производить и обслуживать, что приводит к экономии затрат на протяжении всего жизненного цикла производства.
• Улучшенный поток: Закругленные углы способствуют лучшему течению расплавленного пластика внутри формы, уменьшая вероятность образования пустот и обеспечивая полное заполнение полости формы.

Рекомендации по применению закругленных углов

Чтобы максимально использовать преимущества закругленных углов, примите во внимание следующие рекомендации по проектированию:

• Внутренние радиусы: Убедитесь, что внутренний радиус составляет не менее 50 % толщины стены. Это помогает минимизировать концентрацию напряжений и способствует более плавному потоку материала.
• Внешние радиусы: Внешний радиус должен быть суммой внутреннего радиуса и толщины стенки. Это создает сбалансированный переход, который поддерживает структурную целостность детали.
• Равномерный переход: Начало внутренних и внешних угловых радиусов из одной и той же точки. Эта однородность помогает поддерживать постоянную толщину стенок и уменьшает потенциальные слабые места в детали.

Практические соображения

• Оснастка и производство: Включение этих рекомендаций в конструкцию детали не только повышает производительность детали, но и упрощает процесс оснастки. Пресс-формы с закругленными элементами менее подвержены износу, что продлевает срок их эксплуатации и снижает затраты на техническое обслуживание.
• Гибкость дизайна: Хотя закругленные углы, как правило, предпочтительнее, бывают случаи, когда острые края необходимы по функциональным или эстетическим соображениям. В таких случаях для устранения потенциальных недостатков необходимо тщательное рассмотрение распределения напряжений и технологий производства.

5. Достижение плавных переходов

Плавные переходы помогают равномерно распределить напряжение по детали, снижая риск выхода из строя из-за локализованных концентраций напряжений. Эта практика повышает общую структурную целостность и долговечность деталей, отлитых под давлением.

Методы достижения плавных переходов

Фаски и скругления

• Фаски: Фаски представляют собой угловые края, где встречаются две поверхности. Они эффективно облегчают переход между стенками разной толщины, сохраняя при этом структурную целостность. Фаски не только уменьшают концентрацию напряжений, но и облегчают освобождение формы в процессе выталкивания.
• Филе: Скругления — это закругленные углы или края, заменяющие острые углы. Они служат для более равномерного распределения напряжения по детали, сводя к минимуму возникновение напряжений, которые могут привести к образованию трещин или поломок под нагрузкой. Галтели особенно эффективны в областях, где происходят резкие изменения толщины, обеспечивая более плавное течение расплавленного пластика во время впрыска.

Дополнительные соображения

• Рекомендации по дизайну: Соблюдение рекомендаций по проектированию, определяющих минимальные радиусы фасок и галтелей, обеспечивает оптимальную производительность и технологичность деталей, отлитых под давлением.
• Совместимость материалов: При выборе размера и типа перехода учитывайте свойства материала и конструкцию пресс-формы. Разным пластикам может потребоваться разная степень перехода для достижения оптимальных механических свойств.
• Эстетические и функциональные преимущества: Помимо снижения напряжения, плавные переходы повышают эстетическую привлекательность деталей и улучшают функциональность за счет снижения вероятности деформации или деформации во время охлаждения.

Практическое применение

Реализация фаски и скругления Конструкция деталей не только улучшает механические характеристики, но также повышает общее качество и надежность изделий, полученных литьем под давлением. Эти переходы необходимы для соблюдения строгих допусков и требований к производительности в различных отраслях: от автомобильных компонентов до бытовой электроники.

6. Линии разъема

Одним из важнейших аспектов проектирования пресс-форм является линия разъема, который определяет, где форма открывается и закрывается во время цикла впрыска.

Традиционно дизайнеры склонны представлять линии разъема, делящие центр отформованной детали пополам, в первую очередь из-за простоты. Однако на самом деле такой подход не всегда практичен и эстетичен. Линия разъема стратегически расположена вдоль нижних краев кирпича, что позволяет ей оставаться скрытой при обычном использовании.

При рассмотрении вопроса о размещении линии разъема в игру вступают несколько факторов. Острые края, хотя и склонны к концентрации напряжений, удобны для линий разъема, поскольку упрощают конструкцию формы. Эта простота приводит к снижению затрат и ускорению производственных циклов. Однако крайне важно избегать скругленных поверхностей в качестве линий разъема.

Филеты требуют более жестких допусков при изготовлении формы, что приводит к увеличению затрат. Более того, они повышают риск вспышка, распространенный дефект литья под давлением, который возникает, когда половины формы не совпадают идеально.

Оптимальное размещение линии разъема предполагает тонкий баланс между конструктивными соображениями, технологичностью и эстетикой. Вот несколько ключевых моментов, которые следует учитывать:

1. эстетика: Линия разъема должна быть расположена таким образом, чтобы свести к минимуму ее видимость в конечном изделии. Часто это предполагает размещение его в менее заметных местах или вдоль краев, которые трудно заметить.
2. Функциональность системы: Линия разъема не должна мешать предполагаемому использованию или функциональности детали. Например, в случае с кирпичом LEGO® расположение линии разъема вдоль нижних краев гарантирует, что это не поставит под угрозу возможности соединения кирпича.
3. Технологичность: Простота является ключевым моментом при проектировании линии разъема. Отказ от сложной геометрии и жестких допусков может снизить затраты и повысить долговечность пресс-формы.
4. Существенные соображения: Выбор материала также влияет на размещение линии разъема. Для некоторых материалов может потребоваться особая конфигурация линии разъема, чтобы обеспечить надлежащий поток и охлаждение во время процесса впрыска.
5. Постобработка: Учитывайте влияние операций постобработки на линию разъема. Например, если деталь будет подвергаться окраске или покрытию, линии разъема может потребоваться особое внимание, чтобы обеспечить гладкую поверхность.

7. Выталкивающие штифты

Выталкивающие штифты играют решающую роль в процессе литья под давлением, выталкивая охлажденную деталь из формы. Этот шаг, хотя и кажется простым, требует тщательного рассмотрения, чтобы предотвратить повреждение детали и обеспечить плавный процесс извлечения.

Функция выталкивающих штифтов

Выталкивающие штифты обычно представляют собой цилиндрические стержни, помещенные в форму. Когда цикл формования завершен и пластиковая деталь затвердевает, форма открывается, и выталкивающие штифты выталкивают деталь из полости. Этот механизм необходим для подготовки формы к следующему циклу и поддержания эффективности производства.

Рекомендации по размещению выталкивателя

Чтобы гарантировать, что процесс выталкивания не повлияет на качество детали, следуйте следующим рекомендациям по размещению выталкивающего штифта:

1. Невидимые поверхности: Разместите выталкиватели на участках детали, которые не видны в конечном изделии. Это сводит к минимуму появление следов выталкивающих штифтов, которые могут снизить эстетическую привлекательность детали.
2. Равномерное распределение: Распределите силу выталкивания как можно более равномерно по детали. Это помогает предотвратить деформацию или коробление, которые могут возникнуть, если сила сконцентрирована в одной области.
3. Сильные области: Приложите силу выталкивания к частям конструкции, имеющим наибольшую прочность и жесткость. Это гарантирует, что сила не вызовет трещин или разрывов в более слабых участках.
4. Избегайте тонких срезов: Не размещайте выталкивающие штифты на тонких или деликатных участках детали. Эти области более подвержены повреждениям в процессе выброса.
5. Держитесь подальше от наклонных поверхностей: Избегайте размещения выталкивающих штифтов на наклонных поверхностях, так как это может привести к неравномерному приложению силы и потенциальной деформации детали.
6. Расстояние от направляющих: Размещайте выталкивающие штифты вдали от направляющих скольжения формы. Помехи на эти дорожки могут помешать бесперебойной работе пресс-формы и повлиять на качество детали.

Дополнительные соображения

Помимо базового размещения, существует несколько дополнительных факторов, которые дизайнеры и производители пресс-форм должны учитывать для оптимизации работы выталкивающего штифта:

1. Сила выталкивания: Используйте механизм выброса, обеспечивающий достаточную силу для извлечения детали без повреждения. Система также должна обладать достаточной износостойкостью, чтобы сохранять работоспособность в течение многих циклов.
2. Дизайн булавки: Конструкцию и материал выталкивающих штифтов следует выбирать исходя из конкретных требований к детали и пресс-форме. Булавки должны быть достаточно прочными, чтобы выдерживать многократное использование, не сгибаясь и не ломаясь.
3. Время охлаждения: Перед извлечением убедитесь, что деталь полностью остыла, чтобы снизить риск деформации. Недостаточное охлаждение может привести к тому, что детали станут слишком мягкими, чтобы выдержать силу выталкивания.
4. Чистота поверхности: Учитывайте отделку детали и то, как на нее могут повлиять следы выталкивателя. Для высокоточных или косметических деталей могут потребоваться дополнительные действия, чтобы свести к минимуму или устранить видимые следы.
5. Обслуживание: Регулярное техническое обслуживание механизма выталкивателя имеет решающее значение. Со временем штифты могут изнашиваться или смещаться, что приводит к проблемам с извлечением. Регулярные проверки и замены могут помочь поддерживать стабильное качество деталей.

BOYI является экспертом в области литья пластмасс под давлением и производства пресс-форм. Совершенствуя конструкцию детали, не забывайте загрузить свой дизайн и получите экспертную обратную связь DFM от BOYI, чтобы гарантировать, что все аспекты вашего проекта литья под давлением тщательно оценены и оптимизированы.

Геометрия детали

1. Подрезы

Подрезы при литье под давлением относятся к элементам, которые из-за своей геометрии предотвращают выброс детали из формы. Подрезы — это области детали, которые утоплены или выступают таким образом, что при использовании стандартного действия формы они могут захватить деталь в форме. Эти элементы могут быть внутренними или внешними и включать в себя резьбу, отверстия, канавки и выступы, перпендикулярные линии разъема формы.

Максимальные размеры бокового сердечника

Ширина (дюймы/мм)	Высота (дюймы/мм)	Тяга (дюймы/мм)
< 8.42 дюйма / 213.84 мм	< 2.38 дюйма / 60.38 мм	< 2.90 дюйма / 73.66 мм

Стратегии управления подрезами

1. Модификация конструкции

По возможности измените конструкцию детали, чтобы устранить или минимизировать подрезы. Этого можно достичь путем:

• Редизайн функций: откорректируйте конструкцию, чтобы избежать перпендикулярных элементов, которые создают подрезы. Например, по возможности замените внутреннюю резьбу на внешнюю.
• Использование сборки: разделить деталь на несколько частей, которые можно собрать после формования. Это может устранить необходимость в подрезах в форме.

2. Использование слайдов

Слайды — это компоненты пресс-формы, которые перемещаются вбок при открытии формы, позволяя высвободить деталь. Они используются для обработки побочных элементов, таких как отверстия или прорези.

• Механизм: направляющие обычно приводятся в действие кулачком. Когда форма открывается, кулачковый механизм отводит ползун от подрезки, освобождая деталь.
• Приложения: Идеально подходит для деталей с боковыми отверстиями, боковыми пазами и другими боковыми элементами.

3. Лифтеры

Подъемники используются для освобождения внутренних подрезов путем перемещения вверх и в сторону при открытии формы.

• Механизм: Подъемники часто имеют подпружиненный или гидравлический привод и перемещаются перпендикулярно линии разъема формы.
• Приложения: Подходит для внутренних элементов, таких как крючки, кнопки или фиксаторы.

4. Разборные ядра

Разборные стержни — это специализированные компоненты пресс-формы, которые могут складываться внутрь, освобождая сложные внутренние элементы, такие как резьба.

• Механизм: эти стержни обычно являются механическими и втягиваются в себя при открытии формы, что позволяет вытолкнуть деталь без повреждения внутренней геометрии.
• Приложения: в основном используется для деталей с внутренней резьбой или сложной внутренней геометрией.

Минимизируя или устраняя подрезы, где это возможно, а также используя направляющие, подъемники или складные стержни для изделий сложной геометрии, конструкторы могут оптимизировать процесс проектирования и производства пресс-форм, что приводит к созданию экономически эффективных и высококачественных деталей. По мере доработки вашей конструкции проконсультируйтесь со специалистами BOYI по литью под давлением, чтобы убедиться, что все аспекты управления подрезами оптимизированы для вашего конкретного применения.

2. Скругления и радиусы

Скругления — это закругленные переходы между двумя поверхностями, а радиусы — это кривизна на краях или углах детали. Правильное применение этих функций может существенно повлиять на производительность и технологичность формованных деталей.

До реализации

Деталь с острыми внутренними углами и без скруглений испытывала проблемы с неполным заполнением и высоким процентом брака из-за разрушения под напряжением.

После внедрения

Включив скругления радиусом 0.5 мм во внутренние углы и применив радиусы ко всем внешним краям, деталь продемонстрировала значительные улучшения:

• Полное заполнение формы: расплавленный пластик растекался более плавно, полностью заполняя полость формы.
• Уменьшение стрессовых переломов: Концентрация напряжений была сведена к минимуму, что привело к меньшему количеству отказов деталей.
• Более легкий выброс: Детали стало легче извлекать из формы, что сокращало время цикла и повышало общую эффективность.

3. Отделка поверхности

Указание желаемой отделки поверхности, часто руководствующееся отраслевыми стандартами, такими как SPI (Общество индустрии пластмасс), гарантирует, что детали будут соответствовать проектным требованиям и эффективно работать по назначению.

Стандарты отделки SPI

SPI представляет собой широко распространенный набор стандартов для определения качества поверхности при литье под давлением. Эти стандарты классифицируют отделку в зависимости от ее гладкости и текстуры, помогая дизайнерам и производителям добиваться стабильных результатов.

Общие классы отделки SPI

Класс	Описание
СПИ-А	Глянцевое покрытие, подходящее для оптических деталей или деталей, требующих высокой прозрачности.
СПИ-Б	Среднеглянцевая поверхность с минимальной текстурой, подходит для деталей, требующих хорошего внешнего вида.
СПИ-С	Тонкая матовая поверхность идеально подходит для деталей, где текстура приемлема, но внешний вид по-прежнему важен.
СПИ-Д	Матовая отделка, подходящая для деталей, где текстура не имеет решающего значения, а экономическая эффективность является приоритетом.

Выбор правильной отделки поверхности

1. Функциональные требования: Учитывайте функциональные требования к детали. Например, детали, требующие низкого трения, могут выиграть от более гладкой поверхности (например, SPI-A или SPI-B).
2. Эстетические требования: Определите желаемый внешний вид. Потребительские товары часто требуют более глянцевой отделки (SPI-A или SPI-B), тогда как для промышленных деталей может быть достаточно матовой отделки (SPI-C или SPI-D).
3. Соображения по поводу плесени: выберите отделку поверхности, соответствующую возможностям пресс-формы и производственному процессу. Для более тонкой отделки могут потребоваться более сложные методы полировки формы, что влияет на производственные затраты.

4. Допуски

При проектировании литых деталей для более крупных сборок решающее значение имеет достижение точных и стабильных размеров. Отклонения в размерах присущи любому производственному процессу, и определение допустимых отклонений, известных как допуски, имеет важное значение. Правильный расчет допусков гарантирует, что детали правильно соединяются друг с другом и функционируют так, как задумано при их конечном применении.

Типы допусков при литье под давлением

При литье под давлением используются два основных типа допусков:

Коммерческие допуски:

• Характеристики: Эти допуски менее строгие и обычно включают более дешевые формы и производственные процессы. Детали, изготовленные с коммерческими допусками, более экономичны, что делает их пригодными для применений, где предельная точность не имеет решающего значения.
• Приложения: Обычно используется в потребительских товарах и некритических приложениях, где незначительные изменения размеров не оказывают существенного влияния на производительность.

Точные допуски:

• Характеристики: Точные допуски требуют более высокой точности, что приводит к необходимости использования более дорогих форм и более строгого контроля производства. Детали, изготовленные с точными допусками, обычно стоят дороже, но обеспечивают превосходную точность и стабильность.
• Приложения: Идеально подходит для высокоточных применений, таких как медицинское оборудование, компоненты аэрокосмической отрасли и высокопроизводительные промышленные детали.

Наложение допусков в сборках

При проектировании сборок, состоящих из нескольких деталей, отлитых под давлением, крайне важно учитывать совокупность допусков. Сумма допусков относится к совокупному влиянию допусков отдельных деталей на сборку в целом. Правильное управление набором допусков гарантирует, что все компоненты подходят друг к другу так, как задумано, даже если каждая деталь находится в пределах заданного диапазона допуска.

Пример сложения допусков:

• Сценарий: Сборка состоит из трех частей, каждая из которых имеет отверстие для винта. Каждое отверстие находится в пределах допуска по отдельности, но выравнивание всех трех отверстий имеет решающее значение для прохождения винта.
• Решение: Тщательно контролируя допуски каждого отверстия и учитывая совокупный эффект, проектировщики могут обеспечить правильное совмещение отверстий, что обеспечивает правильную сборку.

Лучшие практики проектирования допусков

Чтобы добиться оптимального проектирования допусков при литье под давлением, следуйте следующим рекомендациям:

1. Выбор материала: Выбирайте смолу, подходящую для конкретного применения, учитывая ее свойства усадки и влияние на стабильность размеров.
2. Дизайн для технологичности (DFM): Сотрудничайте с разработчиками и производителями пресс-форм на ранних этапах процесса проектирования, чтобы обеспечить достижимые допуски и рентабельность.
3. Последовательное общение: Четко донести требования и ожидания допусков до всех заинтересованных сторон, включая проектировщиков, производителей пресс-форм и производителей.
4. Итеративное тестирование: Проводить итеративное тестирование и проверку деталей для выявления и устранения любых проблем, связанных с допусками, перед полномасштабным производством.

Выбор материала

Литье под давлением предлагает широкий спектр материалов, каждый из которых адаптирован для конкретных целей конечного использования, предлагая уникальные свойства и требования к обработке. Крайне важно выбрать подходящие материалы в соответствии с применением при проектировании литья под давлением.

Пластмасса	Характеристики
Полипропилен (ПП)	Отличная химическая стойкость, долговечность во влажной среде.
Поликарбонат (PC)	Исключительная ударопрочность, оптическая прозрачность, подходит для защитных очков и электронных компонентов.
Акрилонитрилбутадиенстирол (ABS)	Высокая прочность, ударопрочность, используется в электронике и автомобильных деталях.
Полиэтилен (ПЭ)	Различная плотность, химическая стойкость, широко используется в упаковке и трубах.
Полиэфирный эфир кетон (PEEK)	Отличные механические свойства, высокая термостойкость, химическая стабильность, применение в аэрокосмической и медицинской сферах.
Акриловая (ПММА)	Оптическая прозрачность, устойчивость к ультрафиолетовому излучению, устойчивость к царапинам, вывески и автомобильная промышленность.
Нейлон (ПА)	Прочность, высокая термостойкость, стойкость к истиранию, шестерням и конструктивным элементам.
Полифенилсульфон (ППСУ)	Высокая прочность, превосходная химическая стойкость, устойчивость к высоким температурам, медицинские инструменты и сантехника.
Полибутилентерефталат (PBT)	Сопротивление ползучести и усталости, электрические разъемы, автомобильные детали.
Полистирол (ПС)	Легкий, экономичный, используется в упаковке и изоляционных плитах.
Полиэфиримид (ПЭИ)	Жесткость, высокая термостойкость, огнестойкость, электроника и автомобильная промышленность.
Поливинилхлорид (ПВХ)	Отличная химическая стойкость, атмосферостойкость, применение в строительстве и медицине.
Термопластичный полиуретан (ТПУ)	Эластичность, стойкость к истиранию, обувь и салоны автомобилей.
Ацеталь (ПОМ)	Стабильность размеров, низкое трение, химическая стойкость, прецизионные механические детали и шестерни.
Термопластический эластомер (TPE)	Резиновые свойства, простота обработки пластика, автомобильные уплотнения и мягкие на ощупь ручки.
Полиэтилентерефталат (ПЭТ)	Чистота, прочность, возможность вторичной переработки, бутылки для напитков, упаковка для пищевых продуктов, текстильные волокна.

Соображения по выбору материала

• Механические свойства: Учитывайте прочность, ударную вязкость, гибкость и ударопрочность в зависимости от требований применения.
• Экологическая и химическая стойкость: Оцените устойчивость к теплу, химикатам, ультрафиолетовому излучению и влаге.
• Эстетика: Выбирайте материалы с оптической прозрачностью, способностью окрашиваться и подходящей отделкой поверхности.
• Требования к обработке: Обеспечьте совместимость с процессами литья под давлением, включая характеристики текучести расплава и степень усадки.
• Стоимость и доступность: Сбалансируйте стоимость материала с требованиями к производительности и доступностью различных марок (например, армированных волокнами).

Усовершенствованные марки материалов

• Усиленный стекловолокном: Повышает прочность, жесткость и стабильность размеров.
• Усиленный углеродным волокном: Обеспечивает превосходное соотношение прочности и веса, идеально подходит для легких и высокопроизводительных применений.
• Огнезащитный состав: Содержит добавки для повышения огнестойкости, что крайне важно для электроники и автомобилестроения.

Выбор подходящего материала для литья под давлением требует тщательного рассмотрения факторов производительности, обработки и стоимости. Понимая уникальные свойства каждой смолы и ее пригодность для различных применений, конструкторы могут оптимизировать конструкцию деталей и повысить эффективность производства.

Дизайн ворот

Ворота являются важнейшими компонентами процесса литья под давлением, служащими путями, по которым расплавленный пластик попадает в полость формы. Конструкция и размещение ворот существенно влияют на качество и характеристики отформованной детали. В этом руководстве рассматривается важность размера и расположения ворот, различные типы ворот, а также лучшие практики оптимизации конструкции ворот.

Важность размера ворот

Размер литника имеет решающее значение, поскольку он определяет объем и скорость попадания расплавленного пластика в форму. Для более крупных деталей требуются заслонки большего размера, чтобы обеспечить достаточный поток и быстро и эффективно заполнить полость. Если заслонка слишком мала, это может ограничить поток, что приведет к неполному заполнению, захвату воздуха и другим дефектам.

Важность расположения ворот

Расположение литника не менее важно, поскольку оно влияет на характер течения расплавленного пластика, что, в свою очередь, влияет на качество и внешний вид конечной детали. Неправильное размещение ворот может привести к таким проблемам, как:

• Искривление: Неравномерная скорость охлаждения из-за неправильного размещения литника может привести к деформации деталей.
• Линии сварки: Они образуются там, где встречаются два фронта потока, и могут ослабить деталь.
• Следы раковины: Эти углубления возникают при недостаточном давлении уплотнения возле шибера.
• пустоты: Захваченный воздух может создавать пустоты внутри детали.
• Остатки ворот: Избыток материала, выступающий из места литника, требует обрезки.

Особенности дизайна ворот

При проектировании ворот учитывайте следующие факторы, чтобы минимизировать дефекты и оптимизировать качество деталей:

• Поверхностные отметки: Размещайте ворота там, где следы, оставшиеся после обрезки, наименее заметны, часто вдоль линии разъема.
• Характеристики потока: Убедитесь, что затвор поддерживает плавный и равномерный поток в полость, чтобы уменьшить нагрузку и предотвратить дефекты.
• Требования к обрезке: выбирайте литники, которые сочетают простоту обрезки с конкретными потребностями детали, независимо от того, требуется ли ручная или автоматическая обрезка.

Типы ворот для литья под давлением

Ворота можно разделить на общие категории в зависимости от методов отделки: ворота с ручной отделкой и ворота с автоматической отделкой.

Ворота с отделкой вручную

1.Краевые или стандартные ворота:

• Описание: Прямоугольное поперечное сечение, часто сужающееся.
• Применение: Подходит для плоских деталей.
• Наши преимущества: Простой дизайн, легко реализовать.

2.Фан Ворота:

• Описание: Большое отверстие переменной толщины.
• Применение: Идеально подходит для крупных деталей и хрупких участков пресс-формы.
• Наши преимущества: Быстрое заполнение, равномерное распределение материала.

3.Вкладка Ворота:

• Описание: включает в себя элемент в виде выступа для ограничения касательных напряжений.
• Применение: Тонкие, плоские детали, требующие низких сдвиговых напряжений.
• Наши преимущества: Снижает концентрацию напряжений в детали.

4.Прямые или литниковые ворота:

• Описание: Подает материал непосредственно в полость.
• Применение: Крупные цилиндрические детали.
• Наши преимущества: Высокий объемный расход, простой дизайн.

5.Дисковые или мембранные ворота:

• Описание: Используется для круглых или цилиндрических деталей, требующих концентричности.
• Применение: Круглые или цилиндрические детали.
• Наши преимущества: Обеспечивает равномерный поток, хотя его трудно подрезать и удалить.

6.Кольцевые ворота:

• Описание: Позволяет материалу свободно течь перед входом в трубчатое расширение.
• Применение: Детали, требующие равномерного распределения материала.
• Наши преимущества: Равномерная заливка, подходит для сложных форм.

7.Говорили ворота:

• Описание: Круглые ворота с крестом посередине.
• Применение: Детали трубчатой ​​формы.
• Наши преимущества: Обеспечивает многоточечное впрыскивание, однако достижение идеальной концентричности является сложной задачей.

Автоматически обрезные ворота

1.Ворота с горячим наконечником:

• Описание: Поддерживает коническую или круглую форму с равномерным потоком.
• Применение: Горячеканальные системы.
• Наши преимущества: Сохраняет пластик расплавленным до тех пор, пока он не попадет в полость, сокращая количество отходов и время цикла.

2.Подводная лодка или подводные ворота:

• Описание: Конический канал, помогающий скрыть дефекты ворот.
• Применение: Области применения, требующие минимальных следов на поверхности.
• Наши преимущества: Уменьшает остатки ворот, подходит для высоких косметических требований.

3.Штыревые ворота:

• Описание: Используется с быстротекущими смолами.
• Применение: Детали, требующие высокого косметического качества.
• Наши преимущества: Минимизирует видимые следы, подходит для сложных деталей.

Лучшие практики проектирования ворот

Чтобы оптимизировать конструкцию ворот, следуйте этим рекомендациям:

1. Баланс потока: Убедитесь, что конструкция литника обеспечивает равномерный поток по всей полости формы, чтобы свести к минимуму напряжение и дефекты.
2. Оптимизировать местоположение: Размещайте ворота там, где влияние оставшихся меток сведено к минимуму и где структура потока будет способствовать производству высококачественных деталей.
3. Выберите подходящий тип: выберите тип литника, который лучше всего соответствует требованиям к геометрии, материалу и внешнему виду детали.
4. Рассмотрите возможность обрезки: Балансируйте простоту обрезки с необходимостью получения точных и чистых поверхностей деталей.

Эффективная конструкция литника при литье под давлением необходима для производства высококачественных деталей с минимальными дефектами. Тщательно продумывая размер, расположение и тип литника, конструкторы могут оптимизировать поток расплавленного пластика, снизить концентрацию напряжений и обеспечить стабильное качество деталей.

Рекомендации по инструментам

Литье под давлением во многом зависит от эффективной конструкции оснастки, обеспечивающей производство высококачественных пластиковых деталей. Ключевые аспекты проектирования оснастки включают выбор подходящих инструментальных сталей, разработку эффективных систем охлаждения и оптимизацию системы выброса.

Выбор инструментальной стали

Выбор правильной инструментальной стали имеет решающее значение и зависит от нескольких факторов, таких как объем производства, абразивность материала и ожидаемый срок службы инструмента. Например, P20 (1.2311) обычно используется для форм с меньшими объемами производства из-за его хорошей полируемости и обрабатываемости. Напротив, H13 (1.2344) предпочтителен для крупносерийного производства и форм, работающих с абразивными материалами, благодаря своей превосходной теплопроводности и износостойкости.

В средах, подверженных коррозии или высоким температурам, может потребоваться использование нержавеющих сталей или инструментальных сталей со специальными покрытиями для продления срока службы инструмента и поддержания качества деталей с течением времени.

Конструкция системы охлаждения

Эффективное охлаждение необходимо для контроля времени цикла и обеспечения равномерного охлаждения деталей, что напрямую влияет на качество деталей и стабильность размеров. Проектирование охлаждающих каналов, которые равномерно распределяют тепло по полости формы, помогает предотвратить деформацию и сократить время производственного цикла. Конформные конструкции охлаждения, соответствующие контурам пресс-формы, могут еще больше повысить эффективность охлаждения за счет оптимизации рассеивания тепла.

Для каналов охлаждения часто выбирают материалы с высокой теплопроводностью, такие как медные сплавы, чтобы максимизировать теплопередачу и минимизировать время охлаждения между циклами формования.

Оптимизация системы выброса

Система выталкивания отвечает за извлечение формованных деталей из формы после их охлаждения. Оптимизация этой системы включает в себя стратегическое размещение выталкивающих штифтов и рассмотрение альтернативных методов, таких как выброс воздуха, чтобы минимизировать повреждение деталей и сократить время цикла.

Правильно расположенные выталкивающие штифты должны избегать областей с тонкими стенками или сложной геометрией, чтобы предотвратить деформацию или прилипание детали. Применение соответствующих углов уклона к поверхностям формы помогает обеспечить плавный выброс без ущерба для целостности детали.

Интеграция и практический пример

Успешная интеграция этих инструментов была продемонстрирована в недавнем тематическом исследовании, когда производитель автомобильных компонентов стремился производить высокоточные детали со сложной геометрией и жесткими допусками. Выбрав инструментальную сталь H13 из-за ее износостойкости и теплопроводности, а также внедрив конформные каналы охлаждения, производитель добился сокращения времени цикла на 20 % при сохранении качества деталей.

Вывод

Проектирование пластиковых деталей для литья под давлением требует глубокого понимания свойств материалов, принципов проектирования пресс-форм и производственных процессов. Следуя этим рекомендациям и тесно сотрудничая с разработчиками и производителями пресс-форм, вы сможете оптимизировать конструкцию деталей для эффективного производства и получения высококачественных результатов.

BOYI специализируется на прецизионном литье под давлением и услугах по изготовлению пресс-форм, обеспечивая превосходство благодаря передовым технологиям и тщательному мастерству. Приверженность качеству и инновациям, BOYI превращает концепции в реальность, предлагая индивидуальные решения для разнообразных промышленных нужд.

Наше современное оборудование и квалифицированная команда обеспечивают точность на каждом этапе, от первоначального проектирования до конечного производства. Независимо от того, требуются ли вам сложные детали или сложные формы, опыт BOYI гарантирует надежность и эффективность. Мы уделяем приоритетное внимание удовлетворению потребностей клиентов, обеспечивая превосходные результаты, соответствующие строгим отраслевым стандартам.

Сотрудничайте с BOYI для удовлетворения ваших потребностей в литье под давлением и производстве пресс-форм и ощутите разницу в точном машиностроении и специализированном обслуживании. Доверьтесь BOYI, чтобы воплотить ваше видение в жизнь с точностью и надежностью.

FAQ

---

Каталог: Руководство по литью под давлением