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案例研究

塑料零件设计技巧

当使用塑料进行设计时,目标是实现技术上准确的设计,功能良好,可以低成本制造。遵循这些基本技巧将有助于实现这些目标,并加快设计过程。

今天的高性能塑料给设计表带来了许多好处,而以前其他人认为只有金属才有这些好处。首先是耐用性。随着时间的推移,今天的高性能塑料已被证明在许多应用中比金属更坚固。从管道、医疗到航空航天,每一个可以想象到的行业现在都有数百种应用,将以前设计的金属部件转化为塑料。

塑料成型经验至关重要

用模压塑料组件和组件设计产品正成为一个更有吸引力的选择。ld乐动体育官方网站新的高性能塑料和创新的成型工艺使这成为可能。注塑成型塑料零件提供了重要的柔性,韧性和耐化学性的组合,成本效益高,在一系列应用的长期性能。然而,并不是每一个塑料零件设计都能有效地注射成型。因此,与一个具有多年高性能塑料和复杂项目经验的经验丰富的制模师合作是成功的重要结果。这样,您可以确保您的成型组件和组件都是功能性的,并在预算之内。ld乐动体育官方网站

今天的高性能塑料即使是最复杂的设计也能满足苛刻的性能要求。这种水控制阀,以前从黄铜铸造加工,被重新设计为注射成型组件。75 & # 37;在不牺牲流速的情况下实现了重量的降低。

了解塑料材料及其正确的选择

塑料材料有数百种,都有不同的性能特点。您需要了解哪种塑料最适合您的应用程序。你还应该了解会影响零件性能和寿命的应力。需要回答的关键问题是:局部压力会反复出现还是只会出现一次?一个移动的塑性零件的应力会经历一个持续的峰值载荷和松弛还是会在恒定的载荷下。哪些化学物质会接触到零件?有些塑料对特定的化学物质非常敏感,而有些则不然。塑料材料供应商和有经验的制模人员都将有助于为应用选择正确的材料。

汽车变速箱中的密封件和衬套是当今高性能塑料耐久性的一个很好的例子。这些组件采用PEEK材料成型,温度范围为-40°F至+264°F(-40°C至129°C)。多年来,它们能够承受干燥和润滑的摩擦接触,压力高达100 psi,速度高达8000英尺/分钟。

这种电子测试装置要求高容差元件。包括一个snap-together设计,具有隔离和保护电路的真空密封室,定位和保持电极和一个包含垫圈和弹簧的驱动系统。


零件均匀壁厚的重要性

均匀壁厚是注射成型零件设计的关键。不均匀的壁厚会导致尺寸控制问题、翘曲和其他零件完整性问题。

材料选择

有些材料可以通过薄壁截面,并给予适当的强度用于其应用。然而,有些材料不能自由移动或含有填料以提高所选材料的强度。这些类型的材料将需要更厚的最小厚度。

一个好的经验法则是把所有部分的横截面设计得尽可能薄而均匀。肋的使用是实现刚度和强度的有效方法,同时避免截面厚度。

力学特性

这些是零件完整性所需要的——零件的设计要求是什么?如果这部分是在恒定载荷下,它可能需要一个较厚的壁截面比一个部分,没有任何载荷。

壁厚由对零件的多个输入决定。这有助于将各部分截面设计得尽可能薄而均匀。

在不可能避免较厚的横截面的情况下,肋骨也可以帮助尽量减少可能发生的变形。极其复杂的形状,必须结合厚和薄截面应提前审查,以确定尺寸稳定性和公差变化将发生在成型过程和成型后。

材料收缩也会影响零件的完整性。热塑性材料在成型机的机筒内高温加热,并注入模具腔内。当零件在模具中冷却时,它会收缩。厚截面区域的冷却速度大大低于薄截面,冲压循环时间基于最厚截面的冷却速度。因此,只有一个相对厚的截面面积的零件将增加冲压循环时间,从而减少每小时零件的数量和增加每个零件的成本。

此外,这些厚截面和薄截面的冷却速度不均匀,很可能导致零件从模具中取出后的变形。这种变形往往严重到足以防止零件达到规格要求。粗大的横截面也可能在表面上造成一个凹陷,称为凹痕,特别是当横截面的宽度不同时。


塑料成型组件所需的壁锥

锥度量或“吃水”是指模压件垂直于分型线的锥度量。在塑料件设计过程中应尽早确定锥度。零件表面锥度的需要有助于零件从模具中弹出,特别是在高速、大批量生产应用中。


由于操作环境的高温和压力,长而脆弱的铁芯在连续使用下容易弯曲或断裂。

锥度的表面包括孔、腔、内槽以及外径。

节约成本的孔设计

通过在腔内插入芯针,在零件上形成一个孔或内径。与模具分型线成直角的孔相对容易生产,因为芯销平行于注射路径。然而,正常的收缩过程会导致零件在模具中冷却时粘在芯上。为了方便零件从模具中顶出,应沿孔的长度加入一个牵伸。

平行于模具分型线的孔需要使用滑芯,滑芯在模具打开时自动从零件上缩回。滑动岩心的使用增加了工具设计和制造的成本和复杂性。如果一个孔确实完全穿过一个零件,或者零件的一面有多个孔,模具必须设计成将零件固定在开模的某一面,以便于自动卸料。

由于工作环境的高温和压力,长而脆弱的铁芯在连续使用下容易弯曲或断裂。芯芯销的尺寸,以及孔的直径,因此应该尽可能地最大化,特别是在底部,以确保销的稳定性。设计零件孔时要记住的一个有用的经验法则是“2:1规则”:孔的高度不应超过其直径的两倍。


外部零件特征和分型线

作为一个经验法则,具有外部特征的零件需要被设计成能够跨越分型线的零件。在两个模子一起的地方需要一条见证线。因此,如果表面光洁度是装饰性的,就应该考虑到这一点。如果零件不能跨越分型线,就需要用滑片来产生特征。此外,拉的方向必须考虑在将与滑动钢拉的平面。


需要用滑动钢从工具上移除特征的零件需要分型线。


具有外部特征的零件应设计成能跨越分型线的零件。

预计部分弯曲

任何模塑塑料部件都可能出现翘曲。数量将根据所使用的热塑性材料的类型、浇口位置和零件的壁截面而变化。一个一致的部分墙截面通常会有最少的翘曲和提供最好的整体结果。

消除编织线

织线是材料流动的薄弱环节,当芯销阻塞熔融材料进入模具的正常路径时。这个弱点发生在引脚的“背面”,在那里材料一起流动。这些弱点可以通过适当地放置浇口或材料进入点来消除。在零件上指定不能容忍针织痕迹的位置是非常重要的。这将消除模具设计阶段的潜在问题。

适当的浇口位置可以避免织痕。指定零件上不允许有织痕的位置。

实现最佳成型零件转角

由于模具是用钢加工而成,所以加工半径比加工角钢更容易,成本也更低。只要有可能,从模具顶部看零件应该有圆角。从侧面看,零件边缘应该是方形的。

请注意,由于熔融塑料在成型过程中的流动特性,方角往往比圆角弱。为保证尺寸稳定性,最小半径为0.010英寸。建议为0.254 mm。

由于熔融塑料在成型过程中的流动特性,方形角往往比圆角弱。

选择零件表面光洁度

模压塑料部件可以设计成各种表面饰面,从高光泽到粗糙的纹理。表面光洁度的选择通常是基于外观的考虑。有光泽的表面可以增强零件的外观,而有纹理的表面可以帮助掩盖凹痕或分型线。

表面光洁度应指定,以使其不妨碍零件从模具中弹出。表面处理越光滑,零件就越容易从模具中弹出。极其粗糙的表面可能会阻碍从模具中弹出。粗糙的表面处理往往像一个外部尺寸的削弱,从而防止部分很容易滑出模具。

如果没有特别说明,应遵循塑料工程师协会和塑料工业协会的表面光洁度标准。

部分镶件成型

由钢、黄铜和铝组成的插入件通常在成型过程中或成型后插入塑料部件。金属部件上有滚花、棱纹或磨损的表面有助于确保金属和塑料之间牢固、永久的结合,从而使镶件保持锁定在模压部件中。塑料设计工程师可以为您提供更多的信息和帮助,设计您的插入物。

自1945年以来,明尼苏达橡胶和塑料公司在先进技术方面建立了世界声誉。

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