Проектирование пластиковых изделий: Производство изделий из пластмассы на заказ «Пластпроект»

Дизайн изделий из пластика SARATH BABU MADDUKURI

Обзор дизайна пластмассовых изделий Основы полимеров Этапы проектирования изделий из пластмасс Процесс выбора пластмассовых материалов Рекомендации по проектированию изделий из пластмасс Производство пластмасс Основы процесса Индекс пресс-формы для литья под давлением

Среда проектирования продукта

Этапы проектирования и разработки продукта • Требования к конечному использованию • a) Ожидаемые структурные требования • Нагрузки — Напряжения, которым будет подвергаться материал • Скорость нагрузки • Продолжительность нагрузки • Ударные силы • Вибрация • Прогнозируемое неправильное использование • b) Ожидаемая среда • Крайние температуры • c) Сборка и вспомогательные операции • d) Пределы затрат • e) Соответствие нормативным требованиям

Этапы проектирования и разработки продукта • Установлено ish Предварительный проект (предварительный концептуальный эскиз и разрезы) • Выберите материал (ожидаемые требования к конечному использованию, спецификации материалов) • a) Механические свойства, используемые для расчетов конструкции основных компонентов • b) Другие соответствующие свойства • 3 Изменить конструкцию в соответствии с результатами расчетов и желаемая функция • a) Особый баланс свойств выбранной марки • b) Ограничение обработки • c) Метод сборки • d) Стоимость модификации

Этапы проектирования и разработки продукта • CAD / CAE • Анализ расхода • Анализ напряжений • 5 Прототип и испытания • 6 Испытания конечного использования

Основы полимера

Основы полимера

Основы полимера

«Материалы для замены были рассмотрены как« Материалы для замены » Сегодняшний мир пластмасс — это незаменимые материалы на том же уровне, что и классические материалы: • В первую очередь из-за особого сочетания свойств (профилей и комбинаций материалов) • Пластмассы предлагают решения, которые невозможны с классическими материалами (электроника, медицина, автомобильная промышленность и т. Д.)) • Малый вес, допускает высокие ускорения и замедления. • Атмосферостойкость (коррозия) лучше, чем устойчивость металлических материалов. • Хорошие электроизоляционные свойства (корпуса электрических устройств) • Низкие производственные затраты, особенно при использовании технологии литья под давлением.

МАТЕРИАЛЫ Металлы (в виде руды) Высокомолекулярные (макромолекулярные) материалы Неорганические, например Очки Органические Натуральные например Древесина синтетическая соотв. Модифицированный материал Термопласты Термореактивные эластомеры Сшиваемые (вулканизуемые) эластомеры Сшитые: резина Термопластические эластомеры КЛАССИФИКАЦИЯ ПЛАСТИКОВ:

Термопласты: • Они представляют собой нитевидные молекулы (линейные и разветвленные) • Они всегда легко деформируются.• По мере увеличения степени полимеризации (длины молекулы) прочность и ударная вязкость возрастают, но снижается сыпучесть. • Они далее классифицируются как • Аморфные термопласты и • Кристаллические (частично кристаллические) термопласты

Аморфные термопласты: • Объемные нитевидные молекулы с неупорядоченными взаимосвязанными макромолекулярными структурами, подобными скрепкам в хлопковом тампоне. • Прозрачный (исключение): стирол — сополимеры с бутатином, например АБС.• Более низкая степень усадки и высокая точность могут быть достигнуты с меньшими затратами. • Высокие эластичные свойства в диапазоне температур плавления и замерзания (стеклования) позволяют производить его при низком удерживающем давлении, чтобы избежать проблем с извлечением из формы и высокого внутреннего напряжения. • Они более чувствительны к растворителям, и детали более подвержены растрескиванию под напряжением.Примеры: поликарбонат (PC), поливинилхлорид (PVC), акрилонитрил — бутадиен — стирол — сополимер (ABS) и т.д.

Акрилонитрил — бутадиен — стирол — сополимер (ABS) : • Структура: аморфная Плотность: 1, 03 — 1,07 г / см³ Модуль упругости: ~ 2400 Н / мм² • Свойства: • Высокая жесткость и ударная вязкость даже при низких температурах до — 40º C, • Высокая устойчивость к царапинам, Высокая ударопрочность, Высокая склонность к растрескиванию под напряжением • Температура Пределы: • Кратковременный ~ 100 ° C, долгосрочный ~ 85 ° C • Качество поверхности: • Может быть достигнута высокая глянцевая поверхность.• Естественный цвет: непрозрачный, непрозрачный. • Свойства, связанные с производством: • Низкая усадка и низкая склонность к наматыванию, • Хорошая окраска и гальваника. • Применения: • Автомобильные панели — (внутренние и внешние части) и т. Д.

Акрилонитрил — бутадиен — стирол — сополимер (АБС) : Применения

Поликарбонат (ПК): • Структура: аморфная Плотность : 1,20 — 1,24 г / см³ Модуль упругости: ~ 2200 Н / мм² • Свойства: • Высокая прочность и твердость, ударная вязкость при низких температурах.• Высокая ударопрочность, высокая вероятность растрескивания под напряжением • Температурные пределы: • Кратковременный ~ 135 ° C, долгосрочный ~ 100 ° C • Качество поверхности: • Может быть достигнута высокая глянцевая поверхность. • Естественный цвет: прозрачный. • Свойства, связанные с производством: • Низкая усадка и низкая склонность к наматыванию, • Хорошая окраска и гальваника. • Области применения: • Автомобильные панели — (внутренние и внешние части), фары, шлемы и т. Д.

Поликарбонат (ПК): Области применения

Поливинилхлорид (ПВХ): • Структура: аморфная Плотность: 1 , 38 — 1,55 г / см³ Модуль упругости: ~ 3000 Н / мм² • Свойства: • Высокая твердость и жесткость.• Высокая ударопрочность при низких температурах до -5 ° C, ниже этого повышается хрупкость. • Высокая вероятность разрушения надреза. • Температурные пределы: • Кратковременный ~ 70 ° C, долгосрочный ~ 60 ° C • Качество поверхности: • Может быть достигнута высокая глянцевая поверхность. • Естественный цвет: от прозрачного до непрозрачного • Свойства, связанные с производством: • Низкая усадка • Высокая химическая стойкость • Области применения: • Воздуховоды, вентиляционные каналы, трубки и т. Д.

Поливинилхлорид (ПВХ): Области применения

Кристаллический Термопласты: • Объемные нитевидные тонкие молекулы, которые связаны или друг с другом.• Непрозрачный (полупрозрачный), естественно окрашенный, хорошие свойства скольжения. • Более высокая степень усадки из-за более высокой упаковки молекул. • Менее сжимаемы, чем аморфные, при затвердевании и температурах ниже нуля, практически не вызывает проблем с извлечением из формы. • Из-за более высокой усадки при охлаждении могут образовываться пустоты. Примеры: полиэтилен (PE), полипропилен (PP), полиамид (PA), полиацеталь (POM) и т. Д.

Полиэтилен (PE): • Структура: полукристаллическая Плотность: 0.91 — 0,96 г / см³ Модуль упругости: ~ 1200 Н / мм² • Свойства: • Высокая жесткость и твердость. Хорошие эластичные свойства. • Практически не ломается, пластичен до -60 ° C • Температурные пределы: • Кратковременный ~ 135 ° C, долгосрочный ~ 80 ° C • Качество поверхности: • Может быть достигнута высокая глянцевая поверхность. • Естественный цвет: молочно-белый. • Свойства, связанные с производством: • Отсутствие водопоглощения, высокая усадка и склонность к короблению. • Высокая химическая стойкость.

Полиэтилен (PE): Области применения

Полипропилен (PP): • Структура: Полукристаллическая Плотность: 0,90 — 0,92 г / см³ Модуль упругости: ~ 1450 Н / мм² • Свойства: • Высокие жесткость и твердость. Стабильность выше, чем у PE. • Высокая усталостная прочность на изгиб. Низкая ударная вязкость при низких температурах. • Температурные пределы: • Кратковременный ~ 140 ° C, долгосрочный ~ 100 ° C • Качество поверхности: • Может быть достигнута высокая глянцевая поверхность.• Естественный цвет: бесцветное сияние насквозь • Свойства, связанные с производством: • Отсутствие водопоглощения, высокая усадка и склонность к короблению • Высокая химическая стойкость • Применения: • Автомобиль — Покрытие (внутренние и внешние) и т. Д.

Полипропилен (PP ): Области применения

Полиамид (PA): • Структура: полукристаллическая Плотность: 1,02 — 1,15 г / см³ Модуль упругости: ~ 1300 — 2800 Н / мм² • Свойства: • Высокая жесткость и ударная вязкость.• Хорошее трение и износостойкость. • Температурные пределы: • Кратковременный ~ 170 ° C, долгосрочный ~ 110 ° C • Качество поверхности: • Может быть достигнута высокая глянцевая поверхность. • Естественный цвет: полупрозрачный бело-желтый • Производственные свойства: • Хорошая текучесть и химическая стойкость, • Не очень хорошая усадка. Склонность к короблению. • Применения: • Автомобиль (внутренний, внешний), подшипники, зубчатые колеса и т. Д.

Полиамид (PA): Применения

Термореактивные элементы: Они тесно сшиты, поэтому являются нетермопласт.Они всегда недеформируемы — плавки — нерастворимы. Примеры: эпоксидная смола (EP), фенолформальдегид (PF) и т. Д.

Эластомеры: Они слабо сшиты, очень эластичны и обладают очень низкой пластической деформацией. Они очень деформируемы — неразрешимы. Примеры: натуральный каучук (NR), этилен-пропиленовый каучук (EOM, EPDM) и т. Д.

Рекомендации по проектированию ТРЕБОВАНИЕ (для чего?, Прочность, сборка) ВЫБОР МАТЕРИАЛА (стоимость, производство, температура, прочность , Безопасность) ДАННЫЕ ПО УПАКОВКЕ И КИНЕМАТИКА (от клиента) ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕСТО КРЕПЛЕНИЯ КЛАПАНОВ И ВИНТОВ (Блокировка 6 град.Of Freedom, DFA) НАПРАВЛЕНИЕ ФИКСИРОВКИ ИНСТРУМЕНТА (направление вытяжки, минимальные требования к силдеру и эстетические требования) (данные упаковки, требования к прочности) ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОКЛАДКИ, РАСПОЛОЖЕНИЯ И ГЕОМЕТРИИ УГЛОВ ОСНОВАНИЯ, ОТНОШЕНИЯ ТОЛЩИНЫ РЕЙКОВ (Согласно руководству по проектированию)

Рекомендации по проектированию (минимальная толщина сердечника, пространство для выброса ползуна, острые углы и т. Д.) ОСОБЕННОСТИ ИНСТРУМЕНТА АНАЛИЗ ПОВЕРХНОСТЕЙ A и B С УПАКОВКОЙ С ПОМОЩЬЮ УПЛОТНИТЕЛЯ И РЕБРА (вопросы допуска)

Рекомендации по выбору материалов: Большое разнообразие термопластов, пригодных для литья под давлением, часто затрудняет выбор материала.Факторы, определяющие выбор материала • Стоимость • Функциональность • Сборка (обычно при склеивании) • Температура • Прочность • Постановления правительства. • Обработка поверхности / эстетика и т. Д.

Рекомендации по проектированию Толщина стенки / Толщина основания: правильная толщина стенки определяет успех или гибель продукта. Как и металлы, пластмассы, полученные литьем под давлением, также имеют нормальный рабочий диапазон толщины стенок.Это можно учесть при выборе толщины стенки. Факторы, которые следует учитывать при выборе толщины стенки. • Конструктивная прочность проектируемой детали играет важную роль при выборе толщины стенки. • Нормальные рабочие диапазоны стены из таблицы для конкретного выбранного материала. • Как правило, 2,5 мм. • При выборе толщины стенки также можно использовать предыдущий опыт или контрольные образцы.

Рекомендации по проектированию Толщина стенки / Толщина основания: После определения номинальной толщины стенки следует придерживаться следующих правил проектирования.• По возможности сохраняйте однородную толщину стенки, что помогает материалу течь в форме, снижает риск образования вмятин, индуцированных напряжений и учета различной усадки. • При неравномерной толщине стенки изменение толщины не должно превышать 15% от номинальной толщины и должно постепенно переходить . • На угловых участках минимум скругления на внутренней стороне должен составлять 50% толщины стены.

Рекомендации по проектированию Направления сердечника-полости-ползунка и линии разделения: • Всегда рекомендуется сначала выбрать направление сердечника-полость.Как правило, направление сердцевины и полости и линия разделения зависят от следующих параметров: • Форма и функция компонента. Форма, в свою очередь, определяется данными A-Surface, упаковкой / окружающей средой. • Направления сердечника, полости и ползуна следует учитывать так, чтобы они не появлялись на A-поверхностях, если иное не указано и не принято заказчиком.

Рекомендации по проектированию Углы уклона (на стенках компонентов): уклон необходим для выталкивания детали из формы и всегда является инструментом (вытяжка штампа) и направлением ползуна.Рекомендуемый угол уклона составляет минимум 1 градус. Факторы, определяющие угол уклона. • Обработка поверхности — полированная форма требует меньшей тяги, чем неполированная форма. • Текстура поверхности (зернистость) — уклон увеличивается с увеличением глубины текстуры, обычно рекомендуется уклон 1 градус на каждые 0,025 мм глубины. • Глубина вытяжки — чтобы угол уклона был минимальным, как у правила большого пальца, — следуют диаграммам глубины вытяжки, и часто инженер-конструктор должен обсудить это с производителем инструмента.

Рекомендации по проектированию Ребра: Ребра следует использовать, когда это необходимо для повышения жесткости и прочности или для помощи в заполнении сложных участков.Для конструктивных элементов, на которых следы впадин не вызывают беспокойства — Толщина основания ребра может составлять 75% -80% толщины прилегающей стенки. Для деталей внешнего вида, где следы впадин нежелательны: с текстурой (зернистость) — Толщина основания ребра не должна превышать 50% от прилегающей стены Толщина детали. Без текстуры (зернистость) — толщина основы ребра не должна превышать 30% толщины прилегающей стенки. Некоторые важные моменты, которые следует учитывать при проектировании нервюры. • Угол уклона ребер должен быть минимум 0.5 градусов с каждой стороны • Высота ребра должна быть в 2,5–3 раза больше толщины стенки для обеспечения эффективной прочности. Рекомендуется добавлять несколько ребер вместо одного большого ребра. Расстояние между несколькими ребрами должно быть как минимум в 2 раза больше толщины ребра. • Филе у основания ребер должны быть минимум 0,5 мм.

Рекомендации по проектированию Бобышки: Обычно предназначены для вставок, саморезов, приводных штифтов и т. Д. Для использования при сборке или установке деталей. Некоторые важные моменты, которые следует учитывать при проектировании босса: • The O.D бобышки в идеале должен быть в 2,5 раза больше диаметра винта для саморезов. • Если внешний диаметр превышает 50% толщины прилегающей стенки, можно рассматривать более тонкую бобышку стенки с внешним диаметром в 2 раза или меньше диаметра винта с опорой на ребра. • Бобышки следует прикреплять к стенам ребрами жесткости. Толщина у основания выступа не должна превышать 50% толщины прилегающей стенки. • Внутренний и внешний диаметры бобышки должны иметь осадку 0,5 градуса с каждой стороны.

Рекомендации по проектированию Бобышки:

Рекомендации по проектированию Вырезание кернов: Выделение керна в терминах литья под давлением до добавления стали в форму с целью удаления пластикового материала в этой области Вырубка необходима для создания кармана или отверстия в части или для уменьшения толстостенного сечения.

Рекомендации по проектированию Отверстия: Отверстия желательны в детали для устранения ползунков, кулачков, съемников и т. Д. Для размещения таких элементов, как защелки. В соответствии с общим правилом для большого пальца требуется угол 5 градусов в области сопряжения сердечника и полости.

Рекомендации по проектированию Сборки: Типы сборок: • Литой узел • Узел химического связывания • Узел термической сварки • Сборка с помощью крепежных элементов.Литая сборка: (защелкивающаяся посадка, прессовая посадка, формовка с резьбой и т. Д.) Это обычно наиболее экономичный метод сборки. Сборка выполняется быстро, недорого и не требует дополнительных деталей или материалов. Минимизирует изменения неправильной сборки. Иногда инструменты становятся сложными и дорогими.

Рекомендации по проектированию Сборка с защелкой:

Рекомендации по проектированию Сборка с защелкой: Y = значения Q прогиба, которые следует ссылаться на графики материалов Важные моменты, которые следует помнить: • Расчет для заданного усилия сборки или длины перекрытия и материал.• Прогиб, необходимый для сборки детали, всегда должен быть меньше максимального прогиба (деформации) для безопасной конструкции. • Привязки увеличивают возможность ползунков, где это возможно, старайтесь исключить ползунки, создав прорезь под защелкой или перемещая защелку к внешнему краю детали, если это позволяет конструкция.

Рекомендации по проектированию Сборка с запрессовкой: • Конструкция с запрессовкой более важна для пластмасс (термопласты по мере их ползучести (напряжение или расслабление). зажимное усилие из-за релаксации ползучести.

Рекомендации по проектированию Монтаж клеевых соединений: • Два одинаковых или разнородных пластика могут быть собраны в прочное герметичное соединение с помощью клея. • Выбор клея зависит от области применения и окружающей среды, в которой будет находиться деталь. • Некоторые из клеев — это полиуретаны, эпоксидные смолы, цианоакрилаты, силиконы и т. Д.

Рекомендации по проектированию Болты — гайки — винты: • При проектировании необходимо принять определенные меры предосторожности, чтобы снизить чрезмерное сжимающее напряжение на пластик.• Предпочтительно использовать винт с большей головкой или шайбу большего размера, так как площадь контакта увеличивается, а напряжение уменьшается.

Рекомендации по проектированию Формованная резьба: • Крупная резьба предпочтительна из-за более высоких пределов прочности и крутящего момента. • Как правило, необходимо предусмотреть заделку 0,8–0,9 мм для предотвращения высоких напряжений на конце резьбы. • Чтобы уменьшить концентрацию напряжений, необходимо нанести радиус минимум 0,25 мм на корни резьбы. • Наружная резьба должна быть как можно дальше расположена на линиях разъема, чтобы избежать необходимости отвинчивания механизма.• Внутренняя резьба обычно образуется при отвинчивании или разрушении стержня.

Рекомендации по проектированию Самонарезающие винты: далее делятся на 2 типа Нарезание резьбы и нарезание резьбы • Винт для нарезания резьбы чаще всего используется на хрупких пластмассах, таких как термореактивные пластмассы и термопласты с наполнителем (50%). Их не следует переустанавливать. • Винты с резьбой в основном используются для термопластов. Их можно переустанавливать от 3 до 5 раз. Общие рекомендации при использовании саморезов: длина резьбового зацепления 2.В 5 раз больше диаметра винта Диаметр бобышки не менее 2 диаметров пилотного отверстия. Отверстие с сердцевиной должно иметь уклон от 0,25 ° до 0,5 °. Отверстия должны быть расточены или скошены на глубину 0,5 мм, чтобы облегчить выравнивание и избежать растрескивания выступа. Между концом винта и дном отверстия должен быть достаточный зазор.

ДИАПАЗОН ДОПУСКА ДЛЯ DWGS:

КАК РАБОТАЮТ СЛАЙДЕРЫ И ПОДЪЕМНИКИ ?