A fröccsöntés a műanyaggyártás egyik legelterjedtebb technikája, amelynek során az alkatrészeket meghatározott méretű alkatrészek kialakítása érdekében "fröccsöntik" a formába. Ez a folyamat a műanyag alkatrész tervezési megfontolásoktól függ a teljesítménycélok teljesítésének hatékonysága, valamint ezen alkatrészek esztétikai és költségvonzatai elérése érdekében. Ez a cikk áttekinti a műanyag alkatrész alapvető tervezési jellemzőit, amelyeket a fröccsöntés során figyelembe kell venni, mint például a bordák, a domborulatok, a kapuk, a rugók, a tűrés és ezek hatásai, az anyagválasztás és a lekerekített sarkok.
Mi a műanyag fröccsöntés?
A műanyag alkatrészek tervezése magában foglalja a részegységek és a fröccsöntéssel készítendő alkatrészek jellemzőinek megrajzolását, amely az olvadt műanyagból történő alkatrészképzés folyamata. Ezt az jellemzi, hogy eljutunk a legjobb tervhez, amely az alkatrészeket erőssé, működőképessé és olcsón gyárthatóvá teszi.
A fröccsöntési folyamat alapjai
Mielőtt megértenénk a műanyag alkatrész tervezését, tekintsük át a műanyag fröccsöntés fontos folyamatait. Ezek közé tartozhatnak;
1. Olvadás
A műanyag granulátumot a fröccsöntőgépbe juttatják, majd addig melegítik, amíg el nem éri a csúcshőmérsékletét. Itt a pellet folyékony műanyaggá alakul át. Ezáltal a műanyag rugalmasabbá válik, és könnyen formálható különböző formákba.
2. Injektálás
A műanyag fröccsöntés során az olvadt műanyagot nagy nyomással fecskendezik a szerszámüregbe. A szerszámot úgy készítik el, hogy az egy bizonyos alkatrészt hozzon létre. Ezenkívül a nyomás biztosítja, hogy a műanyag a szerszám teljes formáját felvegye.
3. Hűtés
Miután a formát megtöltötték a műanyaggal, azt le kell hűteni, hogy megkeményedjen, majd hagyni kell eltávolítani. A hűtés történhet a szerszám hűtőlevegő vagy víz segítségével. Ez a folyamat a műanyagot elég kemény anyaggá teszi, és képes felvenni a szerszám alakját.
4. Kilövés
Van még egy művelet, amikor a megszilárdult műanyagot kinyomják a formából, ha a forma a hűtés során nyitva van. Az alkatrész eltávolítása annak roncsolása nélkül történik, kidobócsapok vagy más módszerek alkalmazásával. Ezután a szerszám bezáródik, hogy a következő műanyag alkatrészhez újrakezdhessük.
Kulcs Megfontolások a Műanyag alkatrésztervezés fröccsöntéshez
Amikor fröccsöntéssel dolgozik, az optimalizált műanyag alkatrésztervezés fontos a kiváló minőségű fröccsöntés és a versenyképes fröccsöntés érdekében. fröccsöntés költsége. Az alábbiakban megvitatjuk a műanyag alkatrész tervezésének fontos szempontjait a fröccsöntési folyamathoz;
1. Alkatrész geometria
Az alkatrészgeometria fontos szerepet játszik az alakzatok kezelésében. Beszéljük meg tehát a különböző megfontolásokat, amelyeket a fröccsöntési folyamat hatékonyságának növelése érdekében választhatunk.
I. Komplexitás:
A tervek meglehetősen egyszerűek vagy összetettek, ez azt jelenti, hogy a szerszám költsége az alkatrész összetettségétől és a szerszám kialakításától függ. Ráadásul a tervezés összetettsége nagyszámú alkatrészt eredményez. A lapos alkatrészek, mint például egy lapos panel olcsóbbak és könnyen önthetőek, mint egy sok alulvágással vagy funkcióval rendelkező alkatrész tervezése. Az iparág egyik realitása, hogy a bonyolult formatervezés bonyolult szerszámok kifejlesztését teszi szükségessé, ami viszont nagyobb költséget jelent.
II. Egyenletes falvastagság:
A tervezési munka során a szakaszok között egységesnek kell lennie, mert az egységesség kevesebb gyártási problémát eredményez. Ha egy alkatrésznek vékony és vastag falai vannak, annak oka általában az eltérő hűtési sebesség, amelyen az alkatrész az öntési folyamat során átesik. Az ilyen hűtés vetemedéshez vezethet. Ilyenkor az anyag meghajlik vagy eltorzul, illetve jeleket süllyeszt, amelyek horpadások a felületen, mert a vastag részeknek több idő kell a lehűléshez és a megszilárduláshoz, mint a vékony részeknek.
2. Tervezési szögek
A huzatszögek az alkatrész oldalainak enyhe emelkedései, amelyek lehetővé teszik az alkatrész könnyű leválasztását a szerszámról. A huzatszögek nélkül a műanyag alkatrész megrekedhet a szerszámban, amit mindig nehéz lesz eltávolítani anélkül, hogy az alkatrész szerkezeti integritása és a szerszám anyaga sérülne. A huzatszöget általában 1-3 fokos tartományban szokták beállítani, hogy az alkatrész könnyen, bizonyos problémák nélkül kiváltható legyen.
3. Tolerancia és méretpontosság
A tűrések viszont az alkatrész méretei tekintetében az eltérés elfogadható határai. Ezeknek a tűréshatároknak pontosnak kell lenniük ahhoz, hogy az alkatrész megfelelően illeszkedjen és megfelelően működjön. Természetesen vannak ezzel kapcsolatos korlátozások és követelmények, beleértve azt is, hogy szűkebb tűréshatárok, például kis eltérések is lehetségesek. Ezek elérése azonban költséges lesz, mivel a szerszámok és a minőségellenőrzés nagy tűréshatárral rendelkezik. Ezzel szemben az alacsonyabb tűréshatárokat sokkal könnyebb fenntartani, ugyanakkor valószínűleg befolyásolják az alkatrész teljesítményét vagy interferenciáját.
4. Bordák és főnökök
I. Bordák
A bordák olyan extra erősítő elemek, amelyeket az alkatrész belsejébe építenek be, hogy növeljék annak szilárdságát és merevségét, de kis mértékben növelik az alkatrész tömegét. Azért használják ily módon, hogy segítsenek elkerülni az alkatrész vetemedését azáltal, hogy az adott résznek extra alátámasztást adnak. A süllyedésnyomokat (ezek horpadások, ahol a borda a főfallal találkozik) úgy kell megelőzni, hogy a bordáknak a környező falak vastagságának felét kell elérniük. Ez a vastagsági egyensúly segíti a hűtést és csökkenti a feszültséget is, A bordák SS 304 minőségű anyagból készülnek, hogy minimalizálják a megereszkedést és a helyes feszültséget.
II. Főnökök
A fődarabok jellegzetes, kiemelkedő részek, amelyek elsősorban rögzítési pontként szolgálnak más alkatrészek rögzítéséhez. Meg kell merevíteni, leggyakrabban bordákkal, hogy a mechanikai terhelésnek repedés vagy alakváltozás nélkül ellenálljon. A fődarabokat is megfelelő vastagságúra kell húzni, hogy elég erősek legyenek ahhoz, hogy kiállják az idő próbáját.
5. Kapuk és rugók
I. Kapuk
Ezek azok a pontok, ahol az olvadt műanyag áramlik vagy belép a formába. A kapuk elhelyezése és kialakítása egy másik fontos kérdés, amelyet megfelelően figyelembe kell venni a szerszám kitöltésének biztosítása, és még inkább a hibák csökkentése érdekében. A tipikusan használt kapuk a peremkapuk, amelyek az alkatrész szélein helyezkednek el, a tűkapuk, amelyek egy adott helyen elhelyezett kis kapuk, és a tenger alatti kapuk, amelyek az alkatrész belsejében helyezkednek el. Így a kapu megfelelő kialakítása garantálja az anyagok egyenletes feltöltését, megelőzve a pazarlást és a hibák kialakulását.
II. Huzatok
Az öntőcső egy olyan futórendszer, amelyen keresztül az olvadt műanyagot a szerszám üregébe irányítják Az öntőcső általában vastagabb, mint a többi futócső, és gyakran külön öntik, hogy a szerszám összeszerelésekor könnyen szétválasztható legyen a szerszám többi részétől. Az egyszerű és hatékony sprue-mintázat megtervezése lehetővé teszi a felhasznált hulladékanyag mennyiségének csökkentését, amellett, hogy könnyen kivehető a szerszámból. Az öntőcsatornát úgy kell jól megtervezni, hogy az kedvezzen a műanyag áramlásának, és minimalizálja a formázás után levágandó műanyag mennyiségét.
6. Kilövő rendszerek
Funkció: Amikor az alkatrész a hűtés után megszilárdul, a kilökőcsapok segítségével kidobják az alkatrészt a formából. A kidobócsap tervezésekor fontos, hogy úgy fektessük körbe az alkatrészt, hogy az ne sértse az alkatrészt, és ne okozzon rossz megjelenést. A kidobócsapok jó elhelyezése jelentős szerepet játszik az alkatrészek könnyű és megfelelő kidobásában a szerszámból.
| Tervezési megfontolások | Irányelvek/fontos értékek | Magyarázat |
| Komplexitás | Egyszerűbb geometriák előnyben részesítve | Az összetett konstrukciók növelik a szerszámok költségeit és nehézségeit. |
| Egyenletes falvastagság | 1,5 mm - 4 mm | Az egyenletes vastagság megakadályozza a vetemedést és a süllyedési nyomokat. |
| Huzatszög | 1° - 3° | Lehetővé teszi a szerszámból való könnyű kilökődést. |
| Méretpontosság | ±0,1 mm - ±0,5 mm | Passzoljon a költséghatékony öntés érdekében a technológiai képességekhez. |
| Borda vastagság | 50% falvastagság | Segít megelőzni a süllyedési nyomokat és javítja a szerkezeti szilárdságot. |
| Főnök vastagsága | 60% - 80% névleges falvastagsággal | Biztosítja a mechanikai szilárdságot és a feszültségek kezelését. |
| Kapu helye | Vastag szelvények közelében, távol a látható felületektől | Biztosítja a megfelelő töltést és csökkenti a hibákat. |
| Átmérője az öntőcsőnek | 1,5 mm - 6 mm | Biztosítja az olvadt műanyag egyenletes áramlását. |
| Kilökőcsap helye | Távol a kozmetikai felületektől | Biztosítja az alkatrészek sima, felületi sérülések nélküli kidobását. |
7. Interferencia illesztések
Az interferenciaillesztéseket ott használják, ahol a furatokat és tengelyeket úgy kell összekötni, hogy azok képesek legyenek hatékonyan átadni a nyomatékot és másfajta erőket. Az interferenciaillesztéseknél a tűréseket és az üzemi hőmérsékletet jól meg kell fontolni, hogy az összeszerelés során sok erőfeszítés nélkül megbízhatóan lehessen csatlakoztatni.
Az interferencia szintjét pontos matematikai egyenletekkel lehet meghatározni, amelyek figyelembe veszik a tervezési feszültséget, a Poisson-számot, a rugalmassági modulust és a geometriai együtthatókat. Az interferenciaillesztésekhez szükséges szerelési erőt szintén ezekkel a számításokkal lehet megbecsülni.
8. Filézések és lekerekített sarkok a műanyag alkatrész tervezésben
Ez éles sarkok használata esetén feszültségkoncentrációt és hibákat okoz a műanyag alkatrészeken. A lekerekített sarkokat jelentő nagyobb filetméret értékek csökkentik a feszültségkoncentráció szintjét, ugyanakkor lehetővé teszik a műanyag szabad és könnyebb áramlását a formázási folyamat során. Az egyenletes falvastagság, valamint a zsugorodás problémáinak elkerülése érdekében döntő fontosságú a sarokrádiusz tervezési elveinek kialakítása.
9. Lyukak
I. Átmenő lyukak
Az alkatrész vastagságán áthaladó furatokat gyakrabban használják és könnyebb létrehozni, mint más típusú furatokat. Szerkezeti szempontból ezek a legkönnyebben ellenőrizhetők a szerszámtervezés során. Ezek úgy állíthatók elő, hogy a szerszám csúszó és álló részében is rögzített magokat alkalmaznak, vagy csak egy magot használnak a szerszám csúszó és álló részében is. Az előbbi két rövid karú konzolos gerendát képez az olvadt műanyag hatására, mégis elhanyagolható változáson megy keresztül.
Ez utóbbi egyszerűen alátámasztott gerendát képez, elhanyagolható alakváltozással. Ennek az állapotnak az elkerülése érdekében az egyik mag átmérőjének valamivel nagyobbnak, a másiknak pedig valamivel kisebbnek kell lennie, mint a másiknak, hogy minden illeszkedő felület a lehető legsimább legyen.
II. Vak lyukak
A vakfuratokat, azaz a nem az alkatrészen átfúrt furatokat nehezebb megformázni. Általában konzolos gerendamaggal készülnek, és a mag hajlamos meghajolni az olvadt műanyag hatására, ezáltal egyenetlen alakú lyukakat eredményezve. A vakfuratok olyan furatok, amelyek hirtelen végződnek, és általában a vakfurat mélysége nem lehet több, mint a furat átmérőjének kétszerese.
Az 1. átmérőjű vakfuratok esetében a vastagsága legfeljebb 5 mm lehet, míg a mélysége nem haladhatja meg az átmérőjét. A zsákfurat alsó falának vastagsága a zsugorodás megakadályozása érdekében legalább a furat átmérőjének egyhatoda legyen.
III. Oldalsó furatok
Az oldalsó lyukak az oldalsó magokon keresztül készülnek, és ez a szerszám költségeihez és a szerszám karbantartásához vezet, mivel az oldalsó magok hossza problémát jelenthet, mivel elszakadhatnak. Az ilyen kihívások megoldása érdekében a kialakítás hatékonyabbá tehető, ami a jelenlegi hatástalanságok, így a költségek korrigálására szolgál.
10. Snap-Fit csatlakozások a műanyag alkatrészek tervezésében
A pattintható szerelvények kímélik a zsebét, és környezetbarátok, mivel nincs szükség más kötőelemekre. Ezek egy kiálló rész beakasztása egy másik tag kifelé irányuló nyúlványán túl, ahol a részek rugalmas deformációja lehetővé teszi egy reteszelő kulcs kialakulását. A snap-fiteknek főként három típusa létezik, nevezetesen a konzolos, a gyűrűs és a gömb alakú.
A pattintható kialakítás két kritikus szöget foglal magában: a behúzási oldalt és a belépési oldalt. A behúzási oldalnak általában hosszabbnak kell lennie, mint a tömítés oldalának, hogy jobb rögzítési teljesítményt érjen el. A szerkezet megengedett alakváltozását az anyagállandók és a geometriai együtthatók felhasználásával adott snap-fitre vonatkozó speciális egyenletekkel lehet meghatározni.
11. Felületkikészítés és textúrák
A következő módok segíthetnek a végtermék hatékony felületkezelésének és textúrájának elérésében;
- A kívánt esztétika elérése: Az alkatrész felületi felülete nemcsak az alkatrész megjelenését határozza meg, hanem az alkatrész tapintását is. A tervező az esztétikai igényektől függően állítja be a textúrát vagy a felületet, például matt vagy fényes.
- A textúra hatása a penészképződésre: Látható, hogy a felületi textúra jellege fontos szerepet játszik annak meghatározásában, hogy az alkatrész milyen könnyen kioldható a formából. Az összetett formák bizonyos extra kihívásokat támaszthatnak, amelyeknek a könnyű szerszámból való könnyű kiválást elősegítő tervezésen kívül kellene lenniük.
- Felületkikészítési technikák: Az optimális befejezés érdekében további feldolgozási folyamatokat lehet alkalmazni, beleértve a polírozást, csiszolást vagy egy végső réteg felhordását.
12. Toleranciák és méretstabilitás
A következő megfontolások tehát szintén segítenek a műanyag alkatrésztervezés hatékonyságának növelésében.
- Tervezés szűk tűrésekhez: A szigorúbb tűréshatárokkal rendelkező alkatrészek kihívást jelentenek a szerszámtervezés számára, és a tényleges formázási folyamat fokozott ellenőrzési problémákat vetnek fel. Néhány fontos szempontot figyelembe kell venni az anyagáramlás és a hűtés különbségeinek figyelembevételéhez.
- Az anyag zsugorodásának elszámolása: Az anyag zsugorodásának szabályozásához a tervezőknek a szerszámüreg méretét kissé kisebbre kell állítaniuk. Ennek a formátumnak a használata segít abban, hogy a végleges alkatrész megfeleljen a szükséges, előírt méreteknek.
- Szerszámozási megfontolások: A szerszámnak ezért pontos méretekkel kell rendelkeznie, és jól karbantartottnak kell lennie, hogy növelje a formázott alkatrészek méretstabilitását.
13. Anyag kiválasztása
A felhasználókat ezért arra ösztönzik, hogy biztosítsák a megfelelő anyag kiválasztását, amely lehetővé teszi számukra az öntött alkatrészek kívánt teljesítményének elérését. Minden hőre lágyuló műanyagnak, beleértve az amorf és a félkristályos változatot is, megvannak a maga jellemzői. A tényezők közé tartozik a beépítendő anyagok mechanikai szilárdsága és kristályosodása, valamint higroszkópossága.
14. Formaáramlás-elemzés
A tervezési rész magában foglalja a szerszámáramlás elemzését is. Tehát a következő folyamat segítségével optimalizálhatjuk;
- Az anyagáramlás szimulációjának fontossága: A formaáramlási elemzés célja annak meghatározása, hogy az olvadt műanyag várhatóan hogyan fog áramlani a szerszámban. Így segíthet azonosítani a légcsapdás, a hegesztési vonalak és az egyenetlen áramlás területeit.
- A lehetséges problémák azonosítása: Bizonyítható, hogy a szimuláció még a gyártás előtt azonosíthat néhány problémát, amelyeket a tervezők korrigálhatnak a szerszámtervezés egy részénél.
- Az alkatrésztervezés optimalizálása a szerszámáramláshoz: A formaáramlás alapján elvégezhető változtatások segítenek javítani az alkatrész minőségét és minimalizálni a hibaarányt.
15. Prototípusgyártás és tesztelés
Íme tehát néhány prototípus- és tesztelési technika, amelyet a tervezési rész hatékonysága érdekében használhatunk.
- Gyors prototípusgyártási technikák használata: Az olyan technikák, mint a gyors prototípusgyártás, segítenek a tervezőknek a pótalkatrész prototípusainak elkészítésében, valamint a fizikai alkatrész tesztelésében és értékelésében, mielőtt azt gyártásra elfogadnák.
- Fizikai vizsgálatok elvégzése: Az ezen alkatrészt tartalmazó, tesztelésnek alávetett prototípusok lehetővé teszik az alkatrész teljesítményének, tartósságának és a tervezett funkció betöltésére való képességének értékelését. Ez további értéket képvisel, mivel képet ad a tervezésben elvégezhető fejlesztésekről.
- Tervek ismétlése a végső gyártás előtt: A vizsgálati eredmények alapján lehetőség van az alkatrész kialakításának módosítására, a problémák megoldására és a teljesítmény javítására.
Gyakori tervezési hibák és azok elkerülése a tervezés során
Íme néhány fontos hiba, amelyet el kell kerülnünk a műanyag alkatrészek tervezésekor.
- Rossz anyagválasztás: A nem megfelelő anyag kiválasztása meghiúsítja az alkatrész teljesítményét és gyárthatóságát. A megfelelő anyagokat kell kiválasztani, amelyek megfelelnek az alkatrész igényeinek.
- A tervezési szögek figyelmen kívül hagyása: Például a kis merülési szögek problémákat okozhatnak az alkatrész-kidobással és a szerszám kopásával. Győződjön meg róla, hogy a tervrajz tartalmazza a merülési szögeket.
- Az alkatrészgeometria túlbonyolítása: Az ilyen formák bonyolítják a szerszámot és annak gyártását, és növelik a szerszám költségeit. Csökkentse a minták bonyolultságát, amennyire csak lehetséges, hogy növelje azok gyárthatóságát.
- Nem megfelelő falvastagság: A porozitás, a vastagság következetlensége vagy a falvastagság eltérései hátrányosan befolyásolják a terméket, és olyan problémákat okoznak, mint a vetemedés és a süllyedés. Fontos, hogy az alkatrész falvastagságát állandó értéken tartsa, hogy elkerülje a falvastagságok eltéréseit.
Következtetés
Összefoglalva, számos tényezőt kell figyelembe venni a műanyag alkatrész fröccsöntéshez történő tervezése során, például a furattípusokat, a dudorokat, a snap-fit vagy interferencia illesztéseket, és sok mást, például a tűréseket, a szükséges anyagokat és a sarokrádiákat. Ezen elvek ismeretében a tervezők olyan fröccsöntött alkatrészeket tudnak kifejleszteni, amelyek jó minőségűek, hosszú élettartamúak és olcsón gyárthatók. A tervek tervezése a projekt jellemzőinek és a környezeti feltételeknek megfelelően garantálja a legjobb eredményeket és a stabilitást.
Gyakran Ismételt Kérdések
Q1. Miért fontos az alkatrésztervezés a fröccsöntésnél?
Ez segíteni fog nekünk az eljárási és működési hatékonyság megvalósításában. Mert a gyártástervezés olyan stratégiákat foglal magában, amelyek hatékonyan, nagy pontossággal, kevesebb hibával és csökkentett anyagfelhasználással képesek az alkatrészt előállítani.
Q2. Mik azok az átmenő lyukak?
Az átmenő lyukak azok a lyukak, amelyek egy egész alkatrészen áthaladnak, ezeket viszonylag könnyebb megformázni és ellenőrizni.
Q3. Mik azok a vak lyukak?
A vakfuratok nem nyúlnak át az alkatrészen, és nehezebben alakíthatók ki, mivel a furat meghajolhat és deformálódhat.
Q4. Mit jelentenek az oldalsó lyukak a fröccsöntésben?
Az oldalsó furatokat oldalsó magokkal készítik, ami növelheti a szerszám összetettségét, és ezáltal a fröccsöntőforma költsége.
Q5. Hogyan kell kialakítani a főnököket?
A csatlakozásoknál is kell filézni, és a megfelelő fröccsöntési falvastagság. Így segíthetnek ellenállni az alkatrész igénybevételének. Ezenkívül a főnököknek is szerepelniük kell az alkatrész szerkezetében.
Q6. Mit jelent a snap-fit csatlakozás?
A snap-fit csatlakozásnál az egyik alkatrész rugalmasan elhajlik, hogy illeszkedjen a másikhoz, így nem használnak közvetlen mechanikus rögzítőelemeket.
Q7. Hogyan számoljuk ki a szükséges beavatkozást?
Az interferenciát a tervezési feszültség, a Poisson-szám és a geometriai együtthatók alapján kapjuk.
Q8. Mik a tűréshatárok a műanyagok fröccsöntésénél?
A tűréshatárok általános, közepes és nagy pontosságú tűréseket foglalnak magukban, amelyek meghatározzák a minőséget és az árakat. fröccsöntés termékek.