Съображения за проектиране за шприцване на пластмаси

Защо даден производител изпитва безкрайни забавяния в производството, а други винаги произвеждат перфектни части? Решението е в дизайнерските решения, които се правят преди първоначалното изрязване на матрицата. Лошите проекти водят до части с деформирани елементи, бракувани части и скъпи промени в инструменталната екипировка, което не само поглъща бюджети и време.

Шприцването на пластмаси превръща суровината в прецизни части, които се прилагат във всички видове индустрии - от автомобилни табла до медицинско оборудване. Ключът към успеха се крие в познаването на взаимодействието между компонентите на дизайна и производствените процеси.

Защо дизайнът е важен за шприцване на пластмаси

Решенията за проектиране, взети по време на ранните етапи на разработка, определят дали производството ще протича гладко или ще се сблъсква с постоянни затруднения. Всяка характеристика – от дебелината на стената до местоположението на затвора – влияе върху потока на материалите, моделите на охлаждане и качеството на детайлите.

Фазата на проектиране предлага най-рентабилната възможност за справяне с производствените предизвикателства. Промените, направени по време на CAD прегледа, отнемат часове и струват минимални ресурси. Модификациите след изработката на матрицата изискват машинна обработка на закалена стомана, което добавя седмици към графиците и хиляди към бюджетите. Лошите дизайнерски решения се отразяват каскадно в производството, създавайки части, които залепват във матриците, деформират се по време на охлаждане или не успяват да преминат контрол на качеството.

Дебелина на стената при шприцване на пластмаси

Дебелината на стената на шприцваните части обикновено е между 1 мм и 5 мм. Уникалната дебелина елиминира дефектите и осигурява минимално време за цикъл и материали.

Частите с различна дебелина на стените се охлаждат неравномерно. Дебелите части се стопяват, а тънките се втвърдяват, образувайки вътрешни напрежения, които водят до деформация. Съседните стени не трябва да са по-малки от 40 до 60% от дебелината на съседната стена, за да се осигури целостта.

Прекомерната дебелина води до разхищение на материала, както и до увеличаване на времето за охлаждане - и двете значително повишават производствените разходи. От друга страна, стени с дебелина под 1 мм може да не успеят да се запълнят до степен, при която се получават къси впръсквания, тъй като разтопената пластмаса ще се втвърди, преди да покрие всички кухини.

Основни насоки за дебелина на стената:

• Поддържайте разстояние от 1,5-3,0 мм за повечето приложения

• Поддържайте минимални вариации между съседни секции

• Използвайте постепенни преходи, когато настъпят промени в дебелината

• Добавете ребра за здравина, вместо да увеличавате общата дебелина

Ъгли на наклон за шприцване на пластмаси

Наклонът е леко скосяване на вертикални повърхности, което обикновено се стреми към 1 градус дълбочина на кухината. Това скосяване осигурява свиване на материала в процеса на охлаждане и също така минимизира триенето в процеса на изхвърляне на детайлите.

Освен ако не са изработени правилно, частите остават затворени във формите. Силите на изхвърляне могат да надраскат повърхности, да напукат тънки елементи или да повредят скъпи инструменти. Тези проблеми се увеличават от текстурирани повърхности – дизайнерите обикновено въвеждат 1,5 градуса наклон на всеки 0,001 инча от дълбочината на текстурата.

Най-добри практики за ъгъл на наклон:

• Нанасяйте минимум 1-2 градуса върху гладки повърхности

• Увеличете до 3-5 градуса за текстурирани покрития

• Добавете допълнителен наклон за дълбоки кухини или високи елементи

• Поддържайте постоянни ъгли в цялата част

Избор на материал за шприцване на пластмаси

Изборът на смола влияе върху механичните характеристики, условията на обработка, честотата на циклите и крайните разходи. Инженерите трябва да постигнат правилния баланс между нуждите от производителност и производствените ограничения, както и бюджетните ограничения.

Обикновените термопласти включват ABS, който е устойчив на удар, поликарбонат, който е оптичен материал, полипропилен, който е химически устойчив материал, и найлон, който е издръжлив материал. Всички материали имат уникален модел на течене, свиване и температурни нужди.

Изборът на материал се извършва на началния етап, но влияе върху всички по-нататъшни решения. Стъклонапълнените смоли го правят по-здрав, но изискват по-големи ъгли на наклон и имат видими линии на потока. Биобазираните алтернативи са привлекателни за екологично загрижените пазари, но могат да изискват модификации на процеса.

Ребра и клинове при шприцване на пластмаси

Ребрата правят нещата по-здрави, а не по-обемисти. Това са характеристиките, подобни на стени, които не се огъват лесно и подобряват стабилността на размерите. Дебелината на ребрата не трябва да бъде повече от 60 процента от номиналната дебелина на стената, така че да не се появяват следи от потъване по противоположните повърхности.

Съществува и важно ограничение за височината. Съотношението на височината на ребрата към номиналната дебелина на стената не трябва да бъде по-голямо от 3 към 1; в противен случай разтопената пластмаса може да не се запълни. Фасонките, които служат за същата цел, свързват стените под ъгъл, обикновено укрепвайки ъгли или издатини.

Радиуси на ъглите и преходи

Острите ръбове ограничават движението на материала, концентрират напрежението и насърчават напукването от натоварване. Заоблените ъгли решават тези проблеми и също така улесняват производството на форми.

Минималният вътрешен радиус е 0,5 пъти дебелината на съседната стена. Външният радиус е вътрешният радиус плюс допълнителна дебелина на стената. Тази връзка запазва еднаква дебелина по ъглите, което осигурява постоянно охлаждане и механични характеристики.

Стратегия за поставяне на порти за шприцване на пластмаси

Вратата регулира потока на разтопена пластмаса към кухината на матрицата. Разположението ѝ влияе върху модела на запълване, образуването на заваръчната линия и видимите следи от вратата след подрязване.

Дългите пътища на потока водят до повишено налягане на инжектиране и могат да доведат до недостатъчно запълване. Няколко шибъра намаляват дължината на потока, но образуват заваръчни линии в точките на пресичане на материалния поток - линиите са едва видими на повърхността и могат да отслабят здравината.

Козметичните повърхности никога не трябва да имат места за гейтове, когато е възможно. Позиционирайте гейтовете върху повърхности, които не са видими, или очертайте части или области, които са отрязани при вторична операция.

Изисквания за толеранс при шприцване на пластмаси

Допуските при стандартното шприцване са около +/- 0,003-0,005 инча за повечето размери. Прекомерното определяне на допуски води до допълнителни разходи, но не подобрява производителността.

Свиването на материалите затруднява изчисляването на допустимите отклонения. Различните пластмаси се свиват с различна скорост - ненапълнената смола обикновено се свива между 0,4-0,7%, а пластмасата, напълнена със стъкло, може да се свие само с 0,1-0,3%. Свиването е различно и в отделните части в зависимост от дебелината на стената, позицията на затвора и моделите на охлаждане.

Елементите, формовани в една и съща половина на матрицата, имат по-близки взаимоотношения в сравнение с тези, които пресичат разделителната линия. В случаите, когато точността е важна, дизайнерите поставят ключовите размери изцяло от двете страни на разделянето на матрицата.

Модерни технологии в шприцването на пластмаси

Съвременното шприцване на пластмаси използва симулационен софтуер, който предвижда модели на запълване, идентифицира потенциални дефекти и оптимизира местоположението на отворите преди рязане на стомана. Тези виртуални тестове спестяват хиляди при повторения на прототипи.

Конформните охлаждащи канали, произведени чрез 3D печат, следват геометрията на детайлите, вместо да пробиват прави линии през блоковете на матрицата. Тази иновация намалява времето за цикъл чрез по-равномерно охлаждане на сложни форми.

IoT сензорите, вградени в производствените форми, проследяват налягането в кухината, температурата на материала и постоянството на цикъла. Мониторингът в реално време улавя отклоненията в процеса, преди да се произведат дефектни части.

GV Mold: Експертиза в проектирането на шприцформи

Превръщането на идеите в търговски стоки изисква задълбочено разбиране на принципите на дизайна и фактите на производството. GV Mold разполага както с десетилетия опит в шприцването на пластмаси, така и с усъвършенствани възможности в проектирането на матрици и производството на инструменти.

Екипът извършва подробен дизайн за преглед на производствените възможности, като определя всеки проблем, който може да възникне, преди той да се превърне в скъпоструващ проблем. Анализът на потока на матрицата се използва за прогнозиране на моделите на запълване и поведението на охлаждане, за да се оптимизират проектите, за да бъдат висококачествени и ефективни. Започвайки с изработката на прототипи и достигайки до масово производство на матрици, обширна инженерна поддръжка ръководи всеки етап от проекта.

Получаване на правилните части от първия път

Дизайнерските съображения за шприцване на пластмаси разделят успешните проекти от проблемните. Равномерността на дебелината на стените, правилните ъгли на наклон, стратегическото разположение на вратите и реалистичните допуски допринасят за надеждното формоване на части и отговарят на функционалните изисквания.

Инвестирането на време в преглед на дизайна преди изработката на инструменталната екипировка се отплаща по време на цялото производство. Откриването на проблеми по време на CAD прегледа струва часове; отстраняването им след изработката на матрицата струва хиляди. Успешното шприцване на пластмаси изисква партньорство между дизайнери и производители, които разбират тези принципи.

Започнете вашия проект за шприцване с експертна консултация по дизайн в GV Mold още днес .