사출 성형용 플라스틱 부품 설계

사출 성형은 부품을 금형에 '사출'하여 특정 치수의 부품을 형성한다는 점에서 플라스틱 제조에 사용되는 가장 일반적인 기술 중 하나입니다. 이 공정은 성능 목표를 효율적으로 달성하기 위한 플라스틱 부품 설계 고려 사항과 부품의 미관 및 비용에 따라 달라집니다. 이 문서에서는 리브, 보스, 게이트, 프라이스, 공차 및 그 효과, 재료 선택, 둥근 모서리 등 사출 성형 시 고려해야 하는 플라스틱 부품의 기본 설계 특징을 검토합니다.

플라스틱 사출 성형이란 무엇인가요?

플라스틱 부품의 설계에는 용융된 플라스틱으로 부품을 성형하는 공정인 사출 성형으로 만들 하위 어셈블리 및 부품의 특징을 그리는 작업이 수반됩니다. 이는 부품을 견고하고 작동하며 저렴하게 제조할 수 있는 최상의 설계에 도달하는 것으로 표시됩니다.

사출 성형 공정의 기초

디자인 플라스틱 부품을 이해하기 전에 플라스틱 사출 성형의 중요한 공정에 대한 개요를 살펴 보겠습니다. 여기에는 다음이 포함될 수 있습니다;

1. 녹기

플라스틱 펠릿을 사출 성형기에 공급한 다음 최고 온도에 도달할 때까지 가열합니다. 여기서 펠릿은 액체 형태의 플라스틱으로 변합니다. 이렇게 하면 플라스틱이 더 유연해지고 다양한 형태로 쉽게 모델링할 수 있습니다.

2. 주입

플라스틱 사출은 용융된 플라스틱을 고압을 사용하여 금형 캐비티에 주입하는 것입니다. 금형은 특정 부품을 만드는 방식으로 만들어집니다. 또한 압력은 플라스틱이 금형의 모든 형태를 차지하도록 합니다.

3. 냉각

몰드에 플라스틱 재료를 채운 후에는 식혀서 굳힌 다음 제거해야 합니다. 냉각은 금형에 냉각 공기 또는 물을 사용하여 수행할 수 있습니다. 이 과정을 통해 플라스틱은 충분히 단단한 재료로 변하고 금형의 모양을 취할 수 있습니다.

4. 배출

냉각 중에 금형이 열려 있는 경우 경화된 플라스틱을 금형 밖으로 밀어내는 작업이 한 번 더 있습니다. 이젝터 핀을 사용하거나 다른 방법을 사용하여 부품이 파괴되지 않고 제거됩니다. 그런 다음 금형을 닫고 다음 플라스틱 부품을 위해 다시 시작합니다.

키 다음 사항에 대한 고려 사항 사출 성형용 플라스틱 부품 설계

사출 성형 작업 시 고품질의 사출 성형과 경쟁력을 갖추기 위해서는 최적화된 플라스틱 부품 설계가 중요합니다. 사출 성형 비용. 아래에서는 사출 성형 공정에서 플라스틱 부품 설계 시 중요하게 고려해야 할 사항에 대해 설명합니다;

1. 부품 형상

부품 형상은 모양을 처리하는 데 중요한 역할을 합니다. 따라서 사출 성형 공정의 효율성을 높이기 위해 선택할 수 있는 다양한 고려 사항에 대해 논의해 보겠습니다.

I. 복잡성:

설계가 다소 단순하거나 복잡하다는 것은 부품의 복잡성과 금형 설계에 따라 금형 비용이 달라진다는 것을 의미합니다. 또한 설계가 복잡하면 부품 수가 많아집니다. 평면 패널과 같은 평면 부품은 언더컷이나 피처가 많은 부품을 설계하는 것에 비해 저렴하고 쉽게 성형할 수 있습니다. 복잡한 설계는 복잡한 금형을 개발해야 하고, 이는 곧 더 많은 비용을 초래한다는 것이 업계의 현실 중 하나입니다.

II. 균일한 벽 두께:

설계 작업에서 모든 섹션이 균일해야 제조 문제가 줄어들기 때문입니다. 부품의 벽이 얇은 벽과 두꺼운 벽이 있는 경우 일반적으로 성형 공정 중에 부품이 냉각되는 속도가 다르기 때문입니다. 이러한 냉각은 뒤틀림으로 이어질 수 있습니다. 두꺼운 부분이 얇은 부분보다 냉각되고 굳는 데 더 많은 시간이 걸리기 때문에 재료가 구부러지거나 뒤틀리거나 표면에 움푹 패인 자국이 생깁니다.

2. 초안 각도

구배 앵글은 부품을 금형에서 쉽게 분리할 수 있도록 부품의 측면에 약간 돌출된 부분입니다. 구배 각도가 없으면 플라스틱 부품이 금형에 박혀서 부품의 구조적 무결성과 금형의 재질을 손상시키지 않고 제거하기 어려울 수 있습니다. 일반적으로 부품이 특정 문제를 일으키지 않고 쉽게 배출될 수 있도록 1~3도 범위의 구배 각도를 설정하는 것이 일반적입니다.

3. 허용 오차 및 치수 정확도

반면 공차는 부품의 치수에 관한 한 허용되는 편차의 한계입니다. 이러한 공차는 부품에 적절하게 맞고 올바른 방식으로 작동하기 위해 정확해야 합니다. 물론 작은 편차와 같이 더 엄격한 허용 오차가 가능하다는 점을 포함하여 이와 관련된 몇 가지 제한 사항과 요구 사항이 있습니다. 그러나 금형 및 품질 관리의 공차가 높기 때문에 달성하는 데 비용이 많이 듭니다. 반대로 허용 오차 수준이 낮을수록 유지 관리가 훨씬 쉽지만 동시에 부품의 성능이나 간섭에 영향을 미칠 수 있습니다.

4. 갈비뼈와 보스

I. 갈비

리브는 부품의 강도와 강성을 높이기 위해 부품 내부에 통합되는 추가 보강 부재이지만 부품에 약간의 추가 질량을 추가합니다. 이러한 방식으로 특정 부분을 추가로 지지하여 파트의 뒤틀림을 방지하는 데 사용됩니다. 싱크 마크(리브가 주 벽과 만나는 부분의 움푹 들어간 부분)는 리브 두께가 주변 벽 두께의 절반이 되도록 하여 방지해야 합니다. 이 두께 균형은 냉각을 돕고 응력도 줄여주며, 리브는 SS 304 등급 소재로 만들어져 처짐을 최소화하고 응력을 교정합니다.

II. 보스

보스는 주로 다른 부품을 고정하기 위한 앵커 포인트 역할을 하는 특징적인 돌출 부품입니다. 보스는 균열이나 모양 변형 없이 기계적 하중을 견딜 수 있도록 대부분 리브를 사용하여 보강해야 합니다. 보스는 또한 시간의 시험을 견딜 수 있을 만큼 충분히 강할 수 있도록 적절한 두께로 그려야 합니다.

5. 게이트와 스프루스

I. Gates

게이트는 용융된 플라스틱이 금형 내부로 흘러 들어가거나 유입되는 지점입니다. 게이트 배치 및 설계는 금형 충진을 보장하고 결함을 줄이기 위해 적절히 고려해야 하는 또 다른 중요한 문제입니다. 일반적으로 사용되는 게이트는 부품의 가장자리에 배치되는 엣지 게이트, 특정 위치에 배치되는 작은 게이트인 핀 게이트, 부품 내부에 배치되는 서브마린 게이트입니다. 따라서 게이트를 적절히 설계하면 재료가 균일하게 채워져 낭비와 결함 발생을 방지할 수 있습니다.

II. 스프루스

스프 루는 용융된 플라스틱을 금형 캐비티로 보내는 러너 시스템으로, 일반적으로 다른 러너보다 두껍고 금형을 조립할 때 나머지 금형에서 쉽게 분리할 수 있도록 별도로 성형되는 경우가 많습니다. 간단하고 효율적인 스프 루 패턴을 설계하면 금형에서 쉽게 꺼낼 수있을뿐만 아니라 사용되는 폐기물의 양을 줄일 수 있습니다. 스프 루는 플라스틱의 흐름에 유리하도록 잘 설계되어야 하며 성형 후 잘라내야 하는 플라스틱의 양을 최소화해야 합니다.

6. 배출 시스템

기능: 냉각 후 부품이 고형화되면 이젝터 핀을 사용하여 금형에서 부품을 배출합니다. 이젝터 핀을 설계할 때는 부품을 손상시키거나 외관을 손상시키지 않도록 부품 주위에 배치하는 것이 중요합니다. 이젝터 핀의 올바른 위치는 금형에서 부품을 쉽고 적절하게 배출하는 데 중요한 역할을 합니다.

7. 간섭 맞춤

간섭 핏은 토크 및 기타 힘을 효율적으로 전달할 수 있도록 구멍과 샤프트를 연결해야 하는 경우에 사용됩니다. 간섭 핏에서는 공차와 작동 온도를 잘 고려하여 조립 시 많은 노력 없이도 안정적으로 연결할 수 있어야 합니다.

간섭 수준은 설계 응력, 푸아송 비율, 탄성 계수 및 기하학적 계수를 고려한 정밀한 수학 방정식에 의해 결정될 수 있습니다. 간섭 맞춤에 필요한 조립력도 이러한 계산을 통해 추정됩니다.

8. 플라스틱 부품 설계의 필렛 및 둥근 모서리

날카로운 모서리를 사용할 경우 플라스틱 부품에 장력 집중과 결함이 발생할 수 있습니다. 모서리가 둥글다는 의미의 필렛 크기가 클수록 응력 집중 수준이 낮아지는 동시에 성형 공정 중에 플라스틱 소재가 자유롭고 쉽게 흐르도록 합니다. 균일한 벽 두께와 수축 문제를 피하려면 모서리 반경의 설계 원칙을 만드는 것이 중요합니다.

9. 9. 구멍

I. 구멍을 통해

부품 두께를 바로 통과하는 홀은 다른 종류의 홀보다 더 많이 사용되고 더 쉽게 만들 수 있습니다. 구조적 관점에서 볼 때 금형 설계 시 제어하기가 가장 쉽습니다. 금형의 슬라이딩 부분과 고정 부분 모두에 고정 코어를 사용하거나 슬라이딩 부분과 고정 부분 모두에 코어를 하나만 사용하여 생산할 수 있습니다. 전자는 용융된 플라스틱의 영향을 받아 짧은 팔을 가진 두 개의 캔틸레버 빔을 형성하지만 변화는 미미합니다.

후자는 변형이 거의 없는 단순한 지지 빔을 형성합니다. 이 상태를 방지하려면 코어의 직경 중 하나는 약간 더 크고 다른 하나는 약간 더 작아야 모든 결합면이 가능한 한 매끄러워집니다.

II. 블라인드 홀

블라인드 홀, 즉 부품에 드릴로 뚫지 않은 구멍은 성형하기가 더 어렵습니다. 일반적으로 캔틸레버 빔 코어를 사용하여 제작되며, 용융된 플라스틱의 충격으로 코어가 구부러지는 경향이 있어 모양이 고르지 않은 구멍이 생성됩니다. 블라인드 홀은 갑자기 끝나는 구멍으로, 일반적으로 블라인드 홀의 깊이는 구멍 직경의 두 배를 넘지 않아야 합니다.

지름이 1과 같은 블라인드 홀의 경우 두께는 5mm 이하이고 깊이는 지름을 초과하지 않아야 합니다. 블라인드 구멍의 바닥 벽 두께는 수축을 방지하기 위해 구멍 직경의 6분의 1 이상이어야 합니다.

III. 측면 구멍

사이드 코어를 통해 측면 구멍을 만들면 측면 코어의 길이가 갈라질 수 있기 때문에 금형 비용과 금형 유지 관리가 문제가 될 수 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 현재의 비효율성을 개선하는 방법으로 설계를 효율적으로 개선하여 비용을 절감할 수 있습니다.

10. 플라스틱 부품 설계의 스냅핏 연결

스냅핏 어셈블리는 다른 패스너가 필요 없기 때문에 설치가 간편하고 환경 친화적입니다. 스냅핏은 부품의 탄성 변형이 연동 키를 형성할 수 있는 다른 부재의 바깥쪽 연장부를 넘어 돌출된 부분을 걸 수 있는 방식입니다. 스냅핏에는 주로 캔틸레버, 환형, 볼 형태의 세 가지 유형이 있습니다.

스냅 핏 설계에는 두 가지 중요한 각도가 있는데, 후퇴 측면과 입구 측면이 그것입니다. 일반적으로 리트랙션 측면은 개스킷 측면보다 길어야 더 나은 잠금 성능을 얻을 수 있습니다. 구조의 허용 처짐은 재료 상수와 기하학적 계수를 사용하여 주어진 스냅 핏에 대한 특정 방정식으로 찾을 수 있습니다.

11. 표면 마감 및 텍스처

다음과 같은 방법을 사용하면 최종 제품의 효율적인 표면 마감과 텍스처를 얻을 수 있습니다;

1. 원하는 미학 달성하기: 부품의 표면 마감은 부품의 외관을 결정할 뿐만 아니라 부품의 촉감도 결정합니다. 디자이너는 무광택 또는 광택과 같은 미적 요구 사항에 따라 텍스처 또는 마감을 설정합니다.
2. 텍스처가 몰드 릴리스에 미치는 영향: 표면 질감의 특성은 부품을 금형에서 쉽게 분리할 수 있는지를 결정하는 데 중요한 역할을 하는 것으로 나타났습니다. 복잡한 형상은 금형 이형을 용이하게 하기 위해 설계와 무관한 특정 추가 과제를 야기할 수 있습니다.
3. 표면 마감 기법: 최적의 마감을 위해 연마, 샌딩 또는 최종 코팅을 포함한 추가 가공을 사용할 수 있습니다.

12. 공차 및 치수 안정성

따라서 다음 고려 사항도 플라스틱 부품 설계의 효율성을 높이는 데 도움이 됩니다.

1. 엄격한 허용 오차를 위한 설계: 공차 수준이 더 엄격한 부품은 실제 성형 공정의 제어 문제가 증가하여 금형 설계에 까다로운 환경을 제공합니다. 재료 흐름과 냉각의 차이에 대비하기 위해 몇 가지 중요한 사항을 고려해야 합니다.
2. 머티리얼 수축에 대한 설명: 재료 수축을 제어하기 위해 설계자는 금형 캐비티의 크기를 약간 작게 설정해야 합니다. 이 형식을 사용하면 최종 부품이 필요한 치수를 충족하는지 확인하는 데 도움이 됩니다.
3. 툴링 고려 사항: 따라서 공구는 치수가 정확해야 하며 성형 부품의 치수 안정성을 높이기 위해 잘 관리되어야 합니다.

13. 재료 선택

따라서 사용자는 성형 부품에 필요한 성능을 달성할 수 있는 적절한 소재를 선택하는 것이 좋습니다. 비정질 및 반결정을 포함한 모든 열가소성 플라스틱에는 고유한 특성이 있습니다. 통합할 소재의 기계적 강도, 결정화 및 흡습성 등이 주요 요인으로 작용합니다.

14. 금형 흐름 분석

설계 부분에는 금형 흐름 분석도 포함됩니다. 따라서 다음 프로세스를 사용하여 최적화할 수 있습니다;

• 머티리얼 흐름 시뮬레이션의 중요성: 금형 흐름 분석은 용융된 플라스틱이 금형 내에서 어떻게 흐를 것으로 예상되는지 파악하는 것을 목표로 합니다. 따라서 에어 트랩, 용접 라인 및 고르지 않은 흐름 영역을 식별하는 데 도움이 될 수 있습니다.
• 잠재적 문제 식별: 시뮬레이션을 통해 제조 전에 몇 가지 문제를 파악하여 설계자가 금형 설계의 일부를 수정할 수 있다는 것을 입증할 수 있습니다.
• 금형 흐름에 맞는 부품 설계 최적화: 금형 흐름에 따라 변경할 수 있는 사항은 부품 품질을 개선하고 불량률을 최소화하는 데 도움이 됩니다.

15. 프로토타이핑 및 테스트

따라서 디자인 부분의 효율성을 위해 사용할 수 있는 몇 가지 프로토타이핑 및 테스트 기법을 소개합니다.

1. 신속한 프로토타이핑 기법 사용: 래피드 프로토타이핑과 같은 기술은 설계자가 예비 부품의 프로토타입을 제작하고 실제 부품을 제조에 채택하기 전에 테스트 및 평가하는 데 도움이 됩니다.
2. 물리적 테스트 수행: 이 부품이 포함된 프로토타입을 테스트하면 부품의 성능, 내구성 및 의도한 기능을 수행하는 부품의 능력을 평가할 수 있습니다. 또한 설계에서 개선할 수 있는 부분에 대한 아이디어를 얻을 수 있어 추가적인 가치를 제공합니다.
3. 최종 제작 전에 디자인 반복하기: 테스트 결과에 따라 부품 설계를 조정하고 문제점을 해결하고 성능을 개선할 수 있습니다.

일반적인 디자인 실수와 디자인 중 피하는 방법

다음은 플라스틱 부품을 디자인할 때 피해야 할 몇 가지 중요한 실수입니다.

1. 잘못된 재료 선택: 부적절한 소재를 선택하면 부품 성능과 해당 부품의 제조 가능성이 저하됩니다. 부품의 요구 사항을 충족하는 올바른 소재를 선택해야 합니다.
2. 드래프트 각도 무시: 예를 들어 구배 각도가 작으면 부품 배출 및 금형 마모에 문제가 발생할 수 있습니다. 구배 각도가 레이아웃에 포함되어 있는지 확인합니다.
3. 부품 지오메트리가 지나치게 복잡해집니다: 이러한 모양은 금형과 금형 제조를 복잡하게 만들고 금형 비용을 높입니다. 디자인의 복잡성을 최대한 줄여 제조 가능성을 높이세요.
4. 벽 두께가 부적절합니다: 다공성, 두께의 불일치 또는 벽 두께의 변화는 뒤틀림 및 싱크 자국과 같은 문제로 제품에 부정적인 영향을 미칩니다. 벽 두께의 변화를 피하기 위해 부품의 벽 두께를 일정하게 유지하는 것이 중요합니다.

결론

결론적으로 사출 성형용 플라스틱 부품을 설계할 때는 홀 유형, 보스, 스냅핏 또는 간섭핏, 공차, 필요한 재료, 모서리 반경 등 여러 가지 요소를 고려해야 합니다. 이러한 원칙을 이해하면 설계자는 품질이 우수하고 오래 지속되며 제조 비용이 저렴한 성형 부품을 개발할 수 있습니다. 프로젝트 특성과 환경 조건에 따라 디자인을 설계하면 최상의 결과물과 안정성을 보장할 수 있습니다.

자주 묻는 질문

Q1. 사출 성형에서 부품 설계가 중요한 이유는 무엇인가요?

이는 절차 및 운영 효율성을 실현하는 데 도움이 됩니다. 제조 설계에는 높은 정확도, 적은 결함, 재료 사용량 감소로 부품을 효과적으로 생산할 수 있는 전략이 통합되어 있기 때문입니다.

Q2. 관통 구멍이란 무엇인가요?

스루홀은 부품 전체를 관통하는 구멍으로, 성형 및 제어가 상대적으로 쉽습니다.

Q3. 블라인드 홀이란 무엇인가요?

블라인드 홀은 부품을 통해 확장되지 않으며 구멍이 구부러지거나 변형될 수 있으므로 성형이 더 어려울 수 있습니다.

Q4. 사출 성형에서 측면 구멍은 무엇을 의미하나요?

측면 구멍은 측면 코어로 만들어져 금형 복잡성을 증가시킬 수 있습니다. 사출 금형 비용.

Q5. 보스는 어떻게 디자인해야 하나요?

또한 연결부에 필렛이 있어야 하며 적절한 사출 성형 벽 두께. 따라서 부품의 스트레스를 견디는 데 도움이 될 수 있습니다. 또한 보스는 부품의 구조에 포함되어야 합니다.

Q6. 스냅핏 연결의 의미는 무엇인가요?

스냅핏 연결에서는 한 부품이 다른 부품에 맞도록 탄성적으로 휘어지므로 직접적인 기계식 패스너가 사용되지 않습니다.

Q7. 간섭이 발생해야 하는 경우 어떻게 계산하나요?

간섭은 설계 응력, 푸아송 비율, 기하학적 계수를 통해 얻을 수 있습니다.

Q8. 플라스틱 사출 성형의 공차 수준은 얼마입니까?

허용 오차 한계는 범용, 중간 및 고정밀 오차로 구성되며, 이는 품질과 가격을 결정합니다. 사출 성형 제품.