Уловки формования, которые должен знать каждый инженер-механик

Когда дело доходит до дизайна продукта, инженеры-механики будут призваны поддерживать стильный внешний вид нового продукта от промышленных дизайнеров, заставлять все части продукта работать и делать это с высочайшим качеством, оставаясь при этом как можно дешевле. . Наружные части корпуса часто изготавливаются из пластика, чтобы добиться гладкого внешнего вида при невысокой стоимости, со многими функциональными особенностями, скрытыми внутри, а для крупносерийного производства это означает литье под давлением, инженерный пластик. Чтобы добиться этого, с годами инженер разработает серию приемов, которые позволят производить высококачественные формованные пластмассовые детали, некоторые стратегические, а некоторые подробные.

В последние годы зародилось убеждение, что достаточно получить несколько файлов 3D CAD с внешними поверхностями и частями для формованного пластикового корпуса новой концепции продукта, поскольку заграничный монтажник и формовщик затем возьмут эти файлы и включат надлежащий исследование допусков на зазоры между деталями, чтобы они всегда соответствовали правильно, добавление всей тяги к деталям для чистого извлечения из металлических форм для литья под давлением и обеспечения идеальной отделки. Конечно, это предполагает, что формовщик и производитель инструмента могут читать мысли дизайнеров, поскольку в этом подходе нет передачи деталей замысла конструкции, ключевых, критически важных для функций функций подгонки, стратегии управления выравниванием, а также соображений относительно последовательности сборки. Фактически, многие цеха пресс-форм будут вносить изменения только для обеспечения текучести пресс-формы и минимизации деформаций утолщения и усадки, и они будут делать это таким образом, чтобы упростить им задачу, то есть ускорить и упростить циклы формования для увеличения своей прибыли. Если полученные файлы САПР и чертежей не ясны, они не обязаны предоставлять модернизированные пластиковые детали, и более вероятно, что формовщик предоставит только то, что им было дано, а затем взимает дополнительную плату за ремонт инструмента, чтобы получить части правильные. Мы видим, как это проявляется в компаниях, которые пытаются сократить путь прямо к монтажнику / формовщику / контрактному производителю без надлежащей инженерной экспертизы или рассмотрения намерений промышленного образца, и в некоторых случаях это означает конец нового стартапа. К сожалению, более продуманный подход со знанием некоторых подводных камней, с которыми можно столкнуться, и методов производства хороших деталей мог с самого начала направить путь продукта к производству.

Хорошо продуманные 3D-файлы и чертежи для передачи деталей и потребностей деталей и дизайна продукта сформируют «договор» о потребностях и ожиданиях конечных деталей для всех участвующих сторон и предоставят место, из которого могут быть получены мелкие детали. получилось сразу. Это действительно первая уловка лепки. Не оставляйте детальную работу на потом, а вместо этого убедитесь, что все продумано вместе с командой, прежде чем передавать ее производителям. Это в конечном итоге сэкономит график и деньги, а также наладит рабочие отношения с формовщиком, продвигающим первые производственные детали и подписку.

Не делайте этого блестящим! Это действительно уловка, заключающаяся в привлечении всей команды даже на ранних стадиях промышленного проектирования разработки продукта, даже до того, как машиностроение может начаться в деталях. Часто тот же дизайн продукта может быть достигнут с незначительными изменениями, которые предотвращают большие головные боли или расходы в будущем. Действительно ли боковая панель детали высотой 18 дюймов должна быть куполообразной на 0,080 дюйма с радиусом 628 дюймов? Это может быть сделано без каких-либо размышлений, это может улучшить визуализацию в освещении, созданном с помощью графики, но нужно ли это фиксировать в 3D CAD и в инструменте для создания настоящей пластмассовой детали. Эта особенность может остаться незамеченной на конечном продукте, но затрудняет формирование и проверку производственного контроля основных монтажных деталей, отформованных в инструменте. С другой стороны, есть и обратная сторона; дизайн с упрощенной, плоской, большой панелью с блестящей отделкой. При этом может потребоваться небольшая кривизна для выгибания лицевой стороны, чтобы готовая сторона не выглядела так, как будто она свисает, или масленки внутрь, даже если у нее нет проблем с деформацией, когда она выходит из формы, или если Часть может потребовать некоторой загрузки или контакта с пользователем, тогда эта форма может пригодиться для обеспечения качественного внешнего вида с течением времени.

Другие элементы промышленного дизайна могут хорошо выглядеть в увеличенном масштабе на экране компьютера, но небольшой уникальный характерный выступ на лицевой панели продукта, который потребует подъемного действия в формовочном инструменте за 4000 долларов, может никогда не быть замечен, когда продукт будет помещен на полку в доме. , не может увеличивать стоимость продукта. Такая характеристика персонажа может только отвлекать от внешнего вида продукта. Правильно подобрав размер детали и функции, глядя на подгонку и все потребности продукта, а также на то, действительно ли функции добавляются к продукту, можно предотвратить проблемы, которые хорошо выглядят на экране компьютера при изготовлении и выпуске продукта. Фактически, многие подобные функции, которые добавляются для получения разнообразного вида без каких-либо других соображений, отбрасываются и не поступают в производство. Промышленные дизайнеры и инженеры-механики должны с самого начала работать вместе для достижения целей в области функциональности, технологичности, стоимости и внешнего вида. Иметь блестящую отделку - это нормально, но имейте в виду, что для этого потребуется немного больше работы на протяжении всего процесса.

Скройте эту часть, чтобы получить зазор! Формование пластмассовых деталей - непростая задача, равно как и сборка тех пластмассовых деталей, которые с легкостью плотно прилегают друг к другу, чтобы получить чистый на вид продукт, который был показан на исходных изображениях. Обещание недорогих запчастей может исчезнуть, если пластиковая деталь деформируется или деформирует цикл после впрыска. Это может быть связано с несколькими причинами, включая геометрию детали, вариации толщины стенок, технологические процедуры во время формования, включая время цикла, и, в конечном итоге, может потребоваться стоимость приспособлений для охлаждения после формования. Многие сложные детали в той или иной степени будут иметь эти проблемы, а некоторые детали и требования к конструкции потребуют дополнительных затрат на приспособления, но для большинства других приспособления будут лишь дополнительным шагом и затратами из-за плохих проектных соображений. Поскольку многие детали, особенно тонкие или с различным поперечным сечением, будут в некоторой степени бороться с деформацией, дополнительные размышления о конструкции детали и подгонка между деталями во время цикла детального промышленного проектирования и проектирования будут иметь большое значение для получения хорошего качества. выглядящий продукт готовый вовремя. Для этого может потребоваться внимательно изучить монтажные детали, внутренние элементы, такие как ребра и кромки одной пластмассовой детали, которые будут вставляться в другую, чтобы расположить их относительно друг друга, и скрыть возможные перекосы.

Даже если детали отформованы без особых проблем, важно, насколько хорошо продуман дизайн, чтобы сборка деталей не показывала отклонений в подгонке или требовала дополнительного времени на сборку для правильной подгонки, будет важна для производства качественного продукта для целевая стоимость. Именно здесь необходимо учитывать возможное несоответствие «в центре внимания» дизайна вашего продукта. Это не значит, что нужно избегать всех линий символов на нескольких деталях или избегать проектирования корпусов с гладкой подгонкой, но с самого начала необходимо приложить усилия, чтобы подумать о том, что будет разумно производить с минимальными затратами, и разработать стратегию для выравнивания подгонки детали. между деталями с элементами в сопрягаемых деталях. Если после того, как все проектирование выполнено, приспособления спроектированы, согласованы стыковки между линиями, и производитель вернется с просьбой о дополнительных 0,03 дюйма уклона при совмещении частичной посадки и еще 5 долларов за каждую часть, некоторые конструкции могут быть серьезно переработаны. работали, чтобы просто переместить всю эту часть дизайна продукта, чтобы избежать проблем с подгонкой и расходов. Изменения, внесенные формовщиком на столь поздней стадии процесса, часто выглядят «добавленными», и из-за этого команда дизайнеров и инженеров выглядит плохо, как если бы они не работали вместе, чтобы рассмотреть проблемы, и у клиента больше нет этой награды. Посмотрите, они думали, что получат это 5 месяцев назад, и этого можно было избежать, если бы на раннем этапе более широкий анализ всего процесса.

Не делайте этого снова блестящим! У каждого продукта будет своя внешняя оболочка, и современные продукты становятся все более гладкими и продуманными. Однако, чтобы решить проблему подгонки детали, как только что обсуждалось, внутренняя часть детали будет иметь набор ребер и выступов, которые соединяют детали вместе, а также служат для крепления внутренних деталей и обеспечения структуры. В каждом из этих случаев эти внутренние элементы на коже продукта обычно требуют некоторой прочности, но часто не могут позволить себе использовать большой объем пластика не столько из-за стоимости материала или веса, сколько из-за желания избежать создания локально толстых поперечных сечений. материала, полученного литьем под давлением, который будет охлаждаться с другой скоростью, чем окружающая более тонкая кожа. Это может вызвать раковины на противоположной стене детали или внешней поверхности, и даже если проблема не слишком серьезна, это может вызвать изгибы гладких внешних поверхностей, которые могут улавливать световые пятна, которые выглядят неправильно, разрушая усилия, приложенные для придания изделию гладкости. . Блестящая отделка хуже, чем текстурированная отделка, скрывающая дефекты, но это всего лишь проблема, которая возникает в области дизайна продукта. Вот некоторые приемы машиностроения, которые не всегда широко известны или распространены среди всех инженеров или формовщиков:

• Для широких выступов выравнивания или ребер их можно разбить на множество каркасных ребер.
• Для бобышек винтов их можно разместить на внутренней стороне стенки детали вокруг дна бобышки, образуя ров у основания, уменьшая количество материала в этой области. Кроме того, если отверстие в бобышке будет глубже, чем высота бобышки, можно локально утончить внешнюю стенку детали до 30 процентов от номинальной толщины стенки и эффективно снизить риск утопления или покраснения на внешней поверхности.
• Для ребер выборочное уменьшение сквозняков на длинных ребрах, чтобы они имели приемлемую толщину в верхней части и не слишком толстую в нижней части, это снизит вероятность появления вмятин на противоположной стороне. Сведение к минимуму Внутреннее ребро может быть выполнено, но внутренние ребра часто необходимы для усиления детали, а ребра помогают пластическому потоку через деталь во время формования.
• Углы стыковки стенок формованного корпуса могут получить выгоду от образования кернов или выемок, которые уменьшают эффективную толщину материала диагонали в этой области детали, что может вызывать не только краснеть на внешней поверхности, но и заставлять стенки корпуса изгибаться внутрь, нарушая посадку. в другие части.
• Вырезание кернов любых толстых секций или переходов можно выполнить на ранней стадии планирования компоновки и с помощью инструментов 3D CAD для определения толстых секций и заделки их еще до того, как мастер по обработке пластика выполнит свой первоначальный анализ текучести пресс-формы, что должно не откладывать в цикле разработки.
• Помните об этих советах по литью под давлением даже для прототипов, поскольку литые прототипы могут иметь аналогичные или даже более серьезные проблемы при изготовлении с некоторыми из вышеперечисленных пунктов.
• Несмотря на то, что толщина стенок и сердцевина не являются ограничителями для 3D-печати, если конечные детали должны быть отформованы, весь процесс проектирования выиграет, если будет учитываться метод изготовления конечных частей, что сделает геометрию прототипа, напечатанного на 3D-принтере, более похожей на заключительная часть, и это также сохранит 3D-печатный материал и предотвратит образование коротких недолизованных участков в ваших 3D-печатных деталях.

Эти советы по формованию и проектированию деталей предназначены не только для процесса литья под давлением, так как другие процессы, такие как структурная пена, которая призвана облегчить опасения по поводу раковин, на самом деле все еще имеют ограничения на более тонкие и более толстые секции, и их может быть трудно получить. формовщик должен придерживаться косметического качества конструкционной детали из пенопласта без полного рассмотрения тех же проблем литья под давлением.

Эти соображения и советы по проектированию пластиковых деталей следует заранее обсудить с формовщиком и изготовителем инструмента в рамках проекта. Если они не понимают, о чем их просят, сначала используйте инструменты САПР, чтобы продемонстрировать примеры того, о чем они говорят. Если они все еще не понимают, возможно, лучше как можно скорее выбрать другой магазин пресс-форм.

Поэтому, пожалуйста, не стесняйтесь использовать некоторые из этих маленьких грязных уловок и командных стратегий, чтобы обеспечить более гладкие и более экономичные пластиковые детали для вашего следующего продукта. В конечном счете, это переход к более элегантно оформленным деталям, что приведет к лучшим результатам, и вы и ваша команда можете создать свой собственный набор приемов для будущих разработок продукта.