5 советов по проектированию литых под давлением деталей со сложными элементами

Проектирование с учетом технологичности (DFM) — это общая практика проектирования деталей таким образом, чтобы их производство было также эффективным. Хотя конкретные передовые методы зависят от технологии производства, конечной целью DFM в целом является оптимизация конструкции деталей для минимизации производственных затрат без ущерба для производительности или функциональности. DFM также помогает выявить потенциальные проблемы или дефекты на ранней стадии и избежать разрушительных изменений конструкции в будущем, поэтому оценка возможных методов производства имеет решающее значение на начальных этапах проектирования и прототипирования.

Преднамеренное, ориентированное на метод проектирование особенно важно при попытке изготовить детали со сложной геометрией или сложными элементами. И хотя существует множество жизнеспособных методов изготовления деталей сложной геометрии, литье под давлением является одним из наиболее распространенных.

DFM особенно важен для деталей, изготовленных методом литья под давлением, поскольку твердые инструменты и формы, используемые для создания деталей, изготовленных методом литья под давлением, вводят ряд переменных, которые могут повлиять на конструкцию, включая температуру пресс-формы, температуру материала и давление воздуха. Более того, пресс-формы для литья под давлением дороги и требуют много времени для изготовления инструментов, а процесс обычно становится рентабельным только при производстве деталей в больших объемах, поэтому согласованность и повторяемость имеют решающее значение при проектировании деталей со сложной геометрией или сложными элементами.

Вот 5 основных советов о том, как проектировать литьевые пластмассовые детали со сложными элементами.

1. Воспользуйтесь скользящими затворами для зажимов и защелок

Зажимы и защелки — это две формы крепежных механизмов, которые могут быть встроены непосредственно в конструкцию литьевой формы — несколько распространенных примеров — это крышки наборов инструментов и корпуса электроники. Оба работают одинаково:с одной стороны механизма гибкий язычок материала зацепляется за прорезь или карман в сопрягаемой части, тем самым скрепляя их.

Раздвижные или телескопические затворы — это компоненты, врезанные в одну сторону пресс-формы, которые входят в другую половину и скользят на место, когда пресс-форма закрыта. Это предотвращает затекание материала в определенные области, что позволяет легко включать такие элементы, как крючки и отверстия (включая длинные сквозные отверстия), без необходимости в дорогостоящих боковых действиях, выступах, вставках и других элементах, которые увеличивают стоимость и сложность дизайн пресс-формы.

Раздвижные затворы могут быть спроектированы таким образом, чтобы они имели одинаковый язычок и прорезь, чтобы соответствовать зажимам и защелкам детали, создавая элементы, которые надежно соединяются друг с другом и сохраняют достаточную гибкость, чтобы их можно было разъединить без поломки. Отсечки могут снизить затраты на конструкцию пресс-формы и эксплуатационные расходы, а также обычно используются в качестве временного решения для поднутрений и утопленных элементов.

Как правило, и деталь, и пресс-форма должны иметь уклон не менее 3 градусов, чтобы предотвратить трение металла о металл, что может привести к образованию облоя и повреждению затвора.

2. Выберите правильный материал для живых петель

Живые петли, еще одна гибкая функция крышки, – отличный способ соединить две половинки пластиковых компонентов, изготовленных методом литья под давлением (вспомните, например, крышки на отдельных контейнерах еженедельного дозатора витаминов).

Несмотря на то, что рассмотрение материала всегда имеет решающее значение при проектировании и разработке продукта, оно должно быть вашей главной заботой при проектировании живых петель. Полипропилен, например, лучше подходит для этой функции, чем поликарбонат (который может быть отличным материалом для зажимов и защелок). В зависимости от диапазона движения, ожидаемого от крышки, вам может потребоваться добавить радиус в средней точке шарнира, чтобы обе части могли легче смыкаться.

3. Следите за толщиной стенки

Толщина стенки должна оставаться неизменной, когда это возможно, так как изменения толщины могут привести к серьезным осложнениям. Детали с непостоянной толщиной стенок подвержены риску деформации (вызванной тем, что разные участки детали охлаждаются с разной скоростью, что создает внутреннее напряжение, которое постоянно изгибает деталь).

Кроме того, если стенки детали слишком толстые или тонкие, могут возникнуть дополнительные проблемы. Например, тонкие стенки и плохо спроектированные опорные ребра могут препятствовать текучести, вызывая короткое замыкание (или неполное заполнение формы). С другой стороны, детали с толстыми стенками и плохо спроектированными ребрами склонны к образованию утяжин или вмятин на поверхности детали, вызванных тем, что внутренняя смола остывает быстрее, чем внешний материал. Если вы заметили признаки какого-либо дефекта, возможно, пришло время пересмотреть конструкцию пресс-формы.

4. Добавьте уклон и уменьшите высоту высоких объектов

Высокие элементы, такие как бобышки, ребра и стойки, могут потребовать от вас включения больших углов уклона (обычно до 3 °), чтобы гарантировать, что деталь покидает форму без линий сопротивления или других проблем с выбросом. Выступы и высокие элементы позволяют использовать резьбовые вставки и обеспечивают дополнительную прочность детали, но увеличивают риск образования утяжек.

Кроме того, увеличение высоты ребер и других элементов также увеличивает глубину формы, увеличивая потребность в более длинных концевых фрезах, большем количестве вентиляции и более медленных скоростях резания в процессе обработки. Один из способов обойти это — поддерживать бобышки периферийными вертикальными ребрами с более тонкими стенками, что снижает вероятность провалов.

Угловые бобышки и другие элементы усложняют производство, поскольку ось бобышки больше не совпадает с линией разъема или линией натяжения, что почти требует ручной загрузки вставки в форму перед каждым выстрелом.

5. Подходите к тексту и логотипам стратегически

Текст (например, название продукта или компании) или логотипы обычно добавляются к изделиям, изготовленным методом литья под давлением. Хорошей новостью является то, что небольшие размеры шрифта на самом деле довольно легко получить с помощью литья под давлением, если вы следуете нескольким ключевым рекомендациям.

Во-первых, текст должен быть шрифтом без засечек, а самая короткая длина штриха (например, перекладина буквы T или A) должна быть не менее 0,020 дюйма. Выступающий текст легче читать и создавать, чем текст, утопленный в поверхность детали. Если текст не слишком большой, его высота не должна превышать 0,015 дюйма.

Наконец, если вы не работаете с гибкими материалами, такими как силиконовая резина или термопластичный эластомер (TPE), текст должен быть по возможности направлен в направлении натяжения — в противном случае для обеспечения плавного выброса может потребоваться ручная загрузка вставок или боковые действия.

Начните совершенствовать свою конструкцию для литья под давлением сегодня

Сложная геометрия и высокая степень сложности элементов не являются концом света для литьевых деталей. Уделяя внимание ключевым факторам проектирования, таким как конструкция пресс-формы, выбор материала, ориентация бобышки, стиль и размер текста, вы сможете одновременно повысить технологичность (и, следовательно, рентабельность) и качество своей детали.

Конечно, партнерство с опытным производителем — еще один верный способ рационализировать этапы проектирования и производства при разработке продукта. Fast Radius предлагает десятилетия инженерного и дизайнерского опыта, и мы усердно работаем вместе с каждым клиентом, чтобы гарантировать, что ваши детали не только изготовлены качественно, но и изготовлены максимально эффективным и экономичным способом. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы узнать, как мы можем воплотить ваши проекты в реальность.