Советы по дизайну литья полиуретана

Услуги 3ERP по литью полиуретана позволяет производить небольшие партии пластиковых деталей по гораздо более низкой цене, чем литье под давлением. Эти высококачественные прототипы имеют отличное качество поверхности и могут стать основой для массового производства формованных деталей.

Однако многие дизайнеры продукции незнакомы с полиуретановым литьем, которое требует уникального набора проектных соображений — как для изготовления шаблона, так и для самих пластиковых отливок. Проектирование литых деталей из полиуретана — это не то же самое, что проектирование деталей, изготовленных методом литья под давлением, поэтому дизайнеры должны ознакомиться с процессом, прежде чем приступать к своим проектам в САПР.

В этой статье содержится информация о том, как проектировать отливки из полиуретана. . В нем содержатся рекомендации по проектированию элементов, рассматриваются типичные допуски для литья полиуретана и отмечаются различия между конструкцией литья полиуретана и конструкцией литья под давлением.

Что такое полиуретановое литье?

Литье полиуретана, также известное как вакуумное литье, представляет собой прототипирование. и мелкосерийное производство Техника подходит для создания партий до 25 единиц. Это то же самое, что и литье уретана, альтернативный термин для процесса.

Процесс литья полиуретана состоит из трех основных этапов:изготовление шаблона, изготовление силиконовой формы и изготовление отливок.

1. Мастер :Используя такие процессы, как обработка на станках с ЧПУ или SLA-3D-печать, дизайнер создает положительный эталонный образец деталей. Кроме того, в качестве шаблона можно использовать уже существующую деталь, изготовленную практически из любого твердого материала, способного выдерживать температуру 40 °C (для стадии отверждения силикона).
2. Плесень :Литейная коробка наполовину заполнена жидким силиконом с рисунком в центре. Силикон отверждают при слабом нагреве в духовке в течение 16 часов, пока он не затвердеет, изготовив первую половину формы. Затем остальная часть литейной коробки заполняется жидким силиконом, который отверждается для изготовления второй половины формы. Половинки формы снимаются, а выкройка откладывается для будущего использования.
3. Трансляция :Гибкие силиконовые формы заполнены полиуретановой литьевой смолой, которая затвердевает внутри формы и принимает твердую форму, идентичную оригинальной мастер-форме. Силиконовую форму можно использовать около 25 раз, прежде чем потребуется ее замена.

Полиуретановое литье — ценный метод производства, поскольку силиконовые формы невероятно недорогие. сделать по сравнению с металлической оснасткой. Их хватает примерно на 25 отливок. , но этого обычно достаточно для прототипирования небольших пластиковых деталей.

Хотя литьевые полиуретановые смолы не позволяют изготавливать прочные функциональные детали, они обладают уникальными преимуществами, такими как превосходное качество поверхности, возможность использования различных цветов и прозрачностей, а также высокая экономичность при небольших объемах.

Создание эталонного шаблона

Первое, что должен учитывать дизайнер продукта при проектировании литья из полиуретана, — это мастер-модель. Общие методы, используемые для изготовления моделей для литья, включают 3D-печать (SLA, PolyJet и т. Д.) И обработку с ЧПУ. Также можно использовать традиционные методы создания моделей, такие как ручная лепка, хотя это обходится дороже.

При использовании цифрового производственного процесса, такого как 3D-печать или обработка на станках с ЧПУ, дизайнеры должны эффективно учитывать конструктивные ограничения одновременно двух отдельных процессов:процесса изготовления моделей и. литье, хотя в этой статье основное внимание будет уделено советам по проектированию, которые ведут к эффективному литью (а не к эффективной 3D-печати или обработке на станках с ЧПУ).

Преимущества 3D-печати полиуретановых эталонов:

• Более высокий уровень геометрической свободы
• Производить быстрее, чем на станках с ЧПУ

Преимущества мастер-шаблонов обработки на станках с ЧПУ:

• Более жесткие допуски, чем при 3D-печати
• Требуется меньше отделки поверхности
• Больше срок службы, чем у напечатанных на 3D-принтере шаблонов

Допуски и размеры

При проектировании литых деталей из полиуретана конструкторы должны учитывать стандартные допуски и минимальные/максимальные размеры, которые не совпадают с размерами для литья под давлением.

Однако при использовании литья полиуретана в качестве прототипа для будущих деталей, изготовленных методом литья под давлением, может иметь смысл создать конструкцию, которая также может быть изготовлена ​​методом литья под давлением (путем включения углов уклона и т. д.).

• Допуск :3ERP может изготавливать детали из полиуретана с точностью ± 0,3%. , с нижним пределом ± 0,3 мм при размерах менее 100 мм.
• Усадка :Толстые детали более подвержены усадке, которая возникает из-за температурных сдвигов в процессе формовки. Дизайнеры должны планировать степень усадки около +0,15%. .
• Размер элемента :литые детали из полиуретана могут иметь размеры до 1900 x 900 x 750 мм и максимальный объем 10 литров.

Толщина стенки

Минимальная толщина стенки полиуретановой отливки составляет 0,75 мм. — достаточно для надлежащего заполнения формы, хотя 1,5+ мм приведет к лучшим результатам. Если требуются стенки тоньше 0,75 мм, свяжитесь с нами, чтобы обсудить проект.

Как и в случае литья под давлением, постоянная толщина стенки приводит к лучшим результатам, поскольку она уменьшает изменения деформации, вызванной температурой. Однако различная толщина стенок менее опасна, чем при литье под давлением.

Черновик

Одним из преимуществ литья полиуретана является гибкость его силиконовых форм. Поскольку формы гибкие, готовые полиуретановые детали можно легко извлечь из формы без выталкивающих штифтов. Это также означает, что сквозняк — конусообразные стороны, позволяющие легко выбрасывать — не нужен. как при литье под давлением.

При этом небольшой угол осадки до 5° может немного продлить срок службы силиконовой формы, поэтому тяга может быть выгодна при выполнении средних производственных циклов на деталях, которые не требуют идеально прямых сторон. Это также делает конструкцию отливки из полиуретана более подходящей для литья под давлением (для расширения производства).

Радиусы

При проектировании полиуретановых деталей следует избегать острых внутренних углов, чтобы максимизировать прочность и устойчивость детали. Мы рекомендуем добавлять скругления к внутренним углам с радиусом 3 мм. .

Обратите внимание, что использование станка с ЧПУ для создания шаблона идеально подходит для добавления скруглений к литым деталям из полиуретана, потому что режущие инструменты с ЧПУ имеют цилиндрическую форму и создают естественные скругленные внутренние углы при вырезании кармана.

Ребра

Чтобы повысить жесткость литых деталей из полиуретана без увеличения толщины стенок, конструкторы могут использовать ребра, увеличивающие момент инерции. Как правило, лучше использовать несколько коротких ребер, чем одно высокое ребро, и важно правильно сориентировать ребра относительно того места, где деталь потенциально может сгибаться.

Ребра должны иметь большие радиусы углов и толщину менее 60%. толщины стенки, чтобы избежать усадки и утяжек. Высота каждого ребра должна быть меньше 3x его толщина, чтобы избежать поломки.

Боссы

Детали из литого полиуретана могут иметь бобышки — небольшие выступы, в которых размещаются крепежные элементы или резьбовые вставки. Эти бобышки могут поддерживаться косынками или соединительными ребрами.

Во избежание утяжек толщина стенки бобышки должна быть менее 60 %. толщины стенки детали (как у ребер). Базовый радиус босса должен быть не менее 25% толщины стенки детали.

Резьба и отверстия

Полиуретановое литье может иметь сквозные отверстия и резьбу, и это лучше всего достигается с использованием вставок, а не добавлением к основному шаблону. Однако эти сложные функции могут увеличить стоимость проекта и могут не понадобиться для прототипов.

Для сквозных отверстий используйте стержни-дюбели. можно поместить в силиконовую форму. Для резьб лучше всего использовать металлические резьбовые вставки . с помощью вставки.

Соединения

Полиуретановое литье можно использовать для изготовления многокомпонентных деталей с пазогребневыми соединениями. Небольшой зазор должны быть включены в соединение между компонентами.

Особенности поверхности

Элементы поверхности, такие как текст и логотипы, могут быть включены в литые детали из полиуретана. В целом, эти функции, особенно в утопленной (выгравированной) форме, гораздо проще добавить с помощью эталонных шаблонов, изготовленных на станке с ЧПУ, чем с помощью 3D-печатных шаблонов.

Для достижения наилучших результатов между буквами и цифрами должно быть расстояние не менее 1,3 мм. отдельно.