Patyrę gaminių dizaineriai turi gilų supratimą apie liejimo procesą ir atsižvelgia į daugybę plastikinių dalių dizaino veiksnių. Šiame straipsnyje dėmesys sutelkiamas į pagrindinius elementus projektuojant plastikines liejamas dalis, pvz., sienelės storį, grimzlės kampą, briaunas, skylutes, iškyšas, fiksuojamąsias-sandaras, prispaudimo vietas ir leistinus nuokrypius.
Sienelės storis plastikinių dalių projekte
Labai svarbu nustatyti tinkamą sienelės storį. Kitos savybės, tokios kaip briaunelės ir spinduliai, yra susijusios su sienelės storiu. Plastikinio gaminio sienelės storis priklauso nuo įvairių veiksnių, įskaitant išorines jėgas, kurias jis turi atlaikyti, kitų komponentų atramą, plastikinės medžiagos savybes, svorį, elektrines charakteristikas, matmenų tikslumą, stabilumą ir surinkimo reikalavimus.
Paprastai termoplastinių medžiagų sienelių storis svyruoja nuo 1 iki 6 mm, o dažniausiai yra nuo 2 iki 3 mm. Didesnių -dydžių dalių sienelės storis gali viršyti 6 mm. 1 lentelėje pateikiamos rekomenduojamos įvairių termoplastinių medžiagų sienelių storio vertės.
Sienos storio vienodumas
Vienodas sienelės storis yra pagrindinis plastikinių dalių dizaino principas. Dėl nevienodo sienelės storio-netolygus lydalo srautas ir aušinimo susitraukimas, dėl to atsiranda defektų, pvz., kriauklės žymių, tuštumų, deformacijų ir net įtrūkimų. Be to, tai gali sukelti susitraukimo žymes, vidinį įtempį, deformaciją, spalvų skirtumus arba skaidrumo pokyčius. Per plonos sienos gali sumažinti dalies stiprumą ir standumą naudojant ir montuojant. Ekonominiu požiūriu per storos dalys padidina medžiagų sąnaudas ir gamybos laiką. Storesnės plastiko vietos vėsta lėčiau ir yra linkusios į skęstymo žymes. 1 paveiksle parodytas vienodo sienelės storio dizainas.
Jei perėjimas nuo storesnės prie plonesnės dalies yra neišvengiamas, tai turėtų būti palaipsniui, išlaikant maksimalų sienelės storio santykį 3:1, kaip parodyta 2 paveiksle.
Daugeliu atvejų dizaineriai gali naudoti briauneles, kad pakeistų sienelių storį. Tai ne tik taupo medžiagas, sumažina gamybos sąnaudas, bet ir sutrumpina aušinimo laiką. Aušinimo laikas yra maždaug proporcingas sienelės storiui.
Be to, projektuotojai taip pat turi atsižvelgti į srauto kelio ilgį, kuris yra atstumas, kurį išlydyta medžiaga nukeliauja nuo vartų iki įvairių ertmės dalių. Paprastai srauto ilgis yra proporcingas sienelės storiui. Kuo didesnis sienelės storis, tuo ilgesnis srauto kelias. Jei srauto kelio ilgio ir sienelės storio santykis yra per didelis, toli nuo vartų gali būti nepakankamai medžiagos arba nepilnas užpildymas. Todėl kai kuriais atvejais gali prireikti padidinti sienelės storį.
Aštrūs kampai
Dėl aštrių kampų dažnai atsiranda dalių defektų ir įtempių koncentracijos. Šiose vietose gali kauptis medžiaga po{1}}apdorojimo, pvz., galvanizavimo ar dažymo. Dėl įtempių koncentracijos dalis gali lūžti veikiant apkrovai ar smūgiui. Todėl projektuojant reikėtų vengti aštrių kampų. 3 paveiksle parodytas aštraus kampo dizaino pavyzdys.
Priartėjimo kampo ir išstūmimo krypties svarstymai
Išmetimo kryptis ir atsiskyrimo linija
Injekcinio gaminio projektavimo pradžioje labai svarbu nustatyti išstūmimo kryptį ir atsiskyrimo liniją. Tai sumažina šoninių-veiksmų mechanizmų poreikį ir sumažina atsiskyrimo linijos poveikį išvaizdai. Nustačius išstūmimo kryptį, konstrukcijos, pvz., briaunelės, veržliarakčiai ir iškyšos, turi būti sulygiuotos su ja, kad būtų išvengta šoninių -poveikių, sumažintos mezgimo linijos ir pailgėtų pelėsių naudojimo laikas. Vėliau galima pasirinkti tinkamą atskyrimo liniją, kuri pagerins gaminio išvaizdą ir efektyvumą.
Kai dalis išimama iš formos, ji turi įveikti išstūmimo ir atidarymo jėgą. Atidarymo jėga reiškia dalies atsiskyrimo nuo ertmės procesą. Kai dalis formoje atvėsta, ji susitraukia, todėl skylių sienelės tvirtai suima šerdį. Trintis tarp dalies ir šerdies, vakuuminis sukibimas skylių apačioje ir kiti veiksniai daro išstūmimo jėgą daug didesnę už atidarymo jėgą. Per didelė išstūmimo jėga gali sukelti dalių deformaciją, balinimą, susiraukšlėjimą ir paviršiaus susidėvėjimą.
Grimzlės kampas
Grimzlės kampas yra labai svarbus nustatant išstūmimo jėgos dydį. Kadangi įpurškimo formos dalys dažnai prilimpa prie šerdies (vyriškos dalies) po aušinimo ir susitraukimo, naudojant tą patį grimzlės kampą tiek ertmėje, tiek šerdyje užtikrinamas vienodas sienelės storis ir neleidžiama detalei prilipti prie karštesnės ertmės po išstūmimo. Ypatingais atvejais, jei reikia, kad dalis po išstūmimo priliptų prie ertmės, galima sumažinti grimzlės kampą gretimoje ertmėje arba į ertmę įtraukti tyčinį įpjovimą.
Nėra fiksuotos grimzlės kampo vertės; dažniausiai jis nustatomas empiriškai. Net 1/8 ar 1/4 laipsnio grimzlės kampas gali būti naudojamas ant labai poliruotų išorinių sienų. Gilesnėms dalims arba dalims su tekstūra reikia atitinkamai padidinti grimzlės kampą. Paprastai kiekvienam 0,025 mm tekstūros gylio grimzlės kampą reikia padidinti 1 laipsniu.
Be to, nors didesni grimzlės kampai paprastai palengvina dalių išmontavimą, matmenų tikslumo palaikymas yra svarbiausias dalykas. Matmenų paklaidos, kurias sukelia grimzlės kampas, turi neviršyti tikslumo tolerancijos. Didelio susitraukimo arba sudėtingų formų dalių atveju reikėtų atsižvelgti į didesnį grimzlės kampą.
Plastikinių dalių dizaino briaunos
Plastikinės dalies stiprumas priklauso ne tik nuo didėjančio sienelės storio. Tiesą sakant, didėjantis sienelės storis sukelia didesnį susitraukimą, todėl atsiranda vidinių įtempių, kurios iš tikrųjų sumažina stiprumą. Plastikinės dalies tvirtumo didinimo raktas yra jos standumas. Tai dažnai pasiekiama derinant ploną-sienos konstrukciją su strategiškai išdėstytomis briaunomis, kad padidėtų sekcijos modulis.
Rib dizaino svarstymai
Tačiau pridėjus briaunų storis padidėja sankryžoje su pagrindine siena. Šis storis paprastai nustatomas pagal didžiausio įbrėžto apskritimo skersmenį, kurį savo ruožtu lemia briaunelės storis ir šaknies spindulys. Jei pagrindo sienelės storis yra 4 mm, keičiant briaunelės storį ir šaknies spindulį, pasikeičia didžiausio įbrėžto apskritimo skersmuo. 4 paveiksle parodyta, kaip dėl padidėjusio vietinio sienelės storio priešingame paviršiuje gali susidaryti kriauklės žymės, kurios turi įtakos išvaizdai. Racionalus dizainas gali sumažinti paviršiaus įdubimo tikimybę ir taip pagerinti dalių kokybę.
Analizė rodo, kad briaunos storis tam tikrame diapazone turėtų būti kiek įmanoma sumažintas. Jei šonkaulis yra per plonas, jo aukštis turi būti padidintas, kad būtų išlaikytas standumas. Tačiau per ploni šonkauliai gali sulinkti įpurškimo metu, gali būti sunku užpildyti formą ir prilipti prie formos. Spindulys prie šonkaulio pagrindo neturi būti per mažas, kad būtų išvengta įtampos koncentracijos.
Paprastai šonkaulio šaknies spindulys turi būti ne mažesnis kaip 40% šonkaulio storio. Riebalų storis turi būti 50–75 % pagrindo sienelės storio, o didesnis procentas taikomas tik medžiagoms, kurių susitraukimas mažas. Šonkaulio aukštis turi būti mažesnis nei penkis kartus didesnis už pagrindo storį. Šonkauliai turi turėti grimzlės kampą, o jų orientacija turi būti suderinta su išstūmimo kryptimi arba gali būti naudojami judantys formos komponentai. Atstumas tarp briaunų turi būti daugiau nei du kartus didesnis už pagrindo storį.
Norint pasiekti vienodą standumą visomis kryptimis, paprasčiausias būdas yra pridėti briaunų ir išilgai, ir skersai, kai briaunelės susikerta statmenai. Tačiau tai padidina sienos storį sankryžoje, o tai lemia didesnį susitraukimą. Įprastas sprendimas yra pridėti apskritą skylę sankryžoje, kad susidarytų vienodas sienelės storis, kaip parodyta 5 paveiksle.
Plastikinių dalių skylių projektavimo svarstymai
1. Skylės vieta ir stiprumas
Įprasta plastikinėse dalyse įmontuoti skylutes, kad būtų lengviau surinkti arba atlikti funkcinius tikslus. Idealiu atveju šių skylių dydis ir vieta neturėtų pakenkti gaminio stiprumui ir nepadidinti gamybos sudėtingumo. Pagrindiniai svarstymai:
Atstumas tarp gretimų skylių arba atstumas nuo skylės iki artimiausio krašto turi būti bent lygus skylės skersmeniui. Tai ypač svarbu esant skylėms šalia kraštų, kad būtų išvengta lūžių. Srieginių skylių atveju atstumas nuo skylės iki gaminio krašto paprastai yra didesnis nei tris kartus didesnis už skylės skersmenį.
2. Skylių tipai
Skylės būna įvairių tipų, pavyzdžiui, per skyles, aklinas skyles ir pakopines skyles. Žvelgiant iš surinkimo perspektyvos, kiaurymės yra labiau paplitusios ir lengviau apdirbamos nei akliosios skylės. Kalbant apie formos konstrukciją, kiaurymių konstrukcija yra paprastesnė. Jie gali būti suformuoti dedant šerdis tiek ant judančių, tiek ant fiksuotų formos dalių arba naudojant vieną šerdį tik vienoje dalyje. Pirmoji, veikiant išlydytam plastikui, sukuria dvi konsolines sijas, tačiau dėl trumpų sijų ilgių deformacija yra minimali. Pastaroji paprastai sudaro tiesiog atremtą siją su minimalia deformacija. Kai naudojamos dvi šerdys, jų skersmuo turėtų šiek tiek skirtis, kad būtų išvengta nesutapimų ir būtų užtikrintas lygus sutapimo paviršius. Akliosios skylės, suformuotos iš konsolinių šerdies kaiščių, yra labiau linkusios susilenkti veikiant išlydytam plastikui, todėl skylės susidaro netaisyklingos formos. Paprastai aklinos skylės gylis neturi viršyti dvigubo skersmens. 1,5 mm ar mažesnio skersmens aklinųjų angų gylis neturi viršyti skersmens. Sienelės storis aklinos skylės apačioje turi būti bent viena{11}}šeštoji skylės skersmens, kad būtų išvengta susitraukimo.
3. Šoninės skylės
Šoninės skylės paprastai formuojamos naudojant šonines šerdis, o tai padidina pelėsių sąnaudas ir priežiūrą, ypač kai šoninė šerdis yra ilga ir linkusi lūžti. Jei įmanoma, dizainą galima patobulinti, kaip parodyta 6 paveiksle, siekiant sumažinti šias problemas.
Plastikinių dalių dizaino viršininkai
Viršuliai paprastai išsikiša iš pagrindinio sienelės storio ir yra naudojami gaminiui surinkti, tarpai tarp objektų ir kitiems komponentams palaikyti. Tuščiaviduriuose viršūnėse gali būti įdėklai arba varžtai. Šioms reikmėms reikalaujama, kad viršeliai būtų pakankamai tvirti, kad atlaikytų slėgį ir nesutrūkinėtų. Viršeliai dažniausiai yra cilindriniai, nes šią formą lengviau formuoti ir ji pasižymi geresnėmis mechaninėmis savybėmis.
Integracija su struktūra
Idealiu atveju įvorė neturėtų būti suprojektuota kaip izoliuotas cilindras, bet turėtų būti prijungtas prie išorinės sienos arba naudojamas kartu su briaunomis. Šis metodas padidina viršininko jėgą ir padeda sklandžiai tekėti plastikinei medžiagai. Jungtis su išorine siena turi būti plona-siena, kad būtų išvengta kriauklės žymių.
Filė spindulys prie pagrindo, kur įduba jungiasi su pagrindu, turi būti 0,4–0,6 karto didesnis už pagrindo storį. Sienos storis turi būti 0,5–0,75 karto didesnis už pagrindo storį. Sriegio viršus turi būti nusklembtas, kad būtų lengviau pritvirtinti varžtą. Bosai taip pat turi turėti grimzlės kampą. Šie dizaino reikalavimai yra panašūs į keliamus šonkaulių reikalavimus, todėl bosas gali būti laikomas šonkaulių variantu. Šiuos ryšius žr. 7 ir 8 paveiksluose.
Srieginiai viršeliai, skirti{0}}sriegiamiems varžtams
Savisriegiams{0}}sraigtams prijungti naudojama daugybė viršūnių. Šių įvorių vidiniai sriegiai suformuojami šalto -tekėjimo formavimo būdu, kuris formuoja plastiką deformuodamas, o ne pjaunant. Srieginių įvorių matmenys turi būti pakankami, kad atlaikytų varžtų įkišimo jėgas ir jų keliamas apkrovas. Antgalio angos skersmuo turi užtikrinti, kad varžtas išliktų tvirtas esant nurodytam sukimo momentui ir vibracijos sąlygoms.
Išorinis įvorės skersmuo turi atlaikyti apskritimo jėgas, susidarančias varžto priveržimo metu, nesutrūkdamas. Kad būtų lengviau įkišti varžtą, įdubos viršuje paprastai yra įtaisytas įsmaugimas, kurio skersmuo yra šiek tiek didesnis nei vardinis varžto skersmuo. Boso matmenų skaičiavimas gali būti sudėtingas.
Rekomenduojamas supaprastintas įvertinimo metodas, siūlomas užsienio svetainėse ir pagrįstas vardiniu varžto skersmeniu. Pirmiausia nustatykite varžto medžiagą, tada, remdamiesi atitinkamu lentelėje pateiktu koeficientu, pakeiskite koeficientą į vardinį varžto skersmenį, kad nustatytumėte tinkamą dydį.
Pritvirtinkite{0}}plastikinių dalių jungtis
Snap{0}}fit surinkimas yra patogus, ekonomiškas ir aplinką tausojantis prijungimo būdas. Snap-fit komponentai liejami kartu su gaminiu, todėl nereikia naudoti papildomų tvirtinimo detalių, pvz., varžtų. Surinkimas apima tiesiog atitinkamų dalių sujungimą.
Tvirtinimo{0}}principas apima išsikišusios vieno komponento dalies stumimą virš kito kliūties. Šis procesas susijęs su elastine deformacija; kai kliūtis pašalinama, dalis užsifiksuoja į pradinę formą ir užsifiksuoja, kaip parodyta 9 paveiksle. Užfiksuojamos{3}}jungtys gali būti nuolatinės arba nuimamos.
Struktūriškai užspaudžiamus{0}}sujungimus galima suskirstyti į konsolinius, žiedinius ir sferinius tipus, kaip parodyta 10 paveiksle.
Pagrindiniai kampai ir skaičiavimai
Kritiniai kampai
Du pagrindiniai kampai prigludę{0}}yra grįžtamasis kampas (arba sulaikymo kampas) ir nukreipimo kampas. Paprastai didesnis grįžimo kampas užtikrina saugesnį prigludimą. Kai grįžtamasis kampas artėja prie 90 laipsnių, fiksavimo{5}}jungtis tampa nuolatinė, kaip parodyta 11 paveiksle.
