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Guide pour le moulage par injection plastique
DDPROTOTYPE est un leader moulage par injection plastique fabricant en Chine. Il faut environ 20 minutes pour lire le guide du moulage par injection plastique basé sur 15 ans d'expérience.
La première partie - Qu'est-ce que le moulage par injection
Qu'est-ce que le moulage par injection plastique ? Le moulage par injection plastique est une technologie de fabrication pour la production en série des mêmes pièces en plastique avec une tolérance élevée. Dans le moulage par injection de plastique, les particules de polymère sont d'abord fondues, puis injectées dans le moule sous pression, dans lequel le plastique liquide refroidit et se solidifie. Les matériaux utilisés dans le moulage par injection sont des polymères thermoplastiques qui peuvent être colorés ou remplis d'autres additifs.
Presque toutes les pièces en plastique qui vous entourent sont fabriquées par moulage par injection plastique : des pièces automobiles aux coques électroniques, en passant par les nécessités quotidiennes. Le moulage par injection de plastique est si populaire car le coût d'un seul produit en plastique est très faible dans la production de masse. Le moulage par injection de plastique a une répétabilité élevée et une bonne flexibilité de conception. Les principales limites du moulage par injection sont généralement attribuées à des facteurs économiques, car un investissement initial plus élevé est requis. De plus, le délai entre la conception et la production est très lent (au moins 3 semaines).
Technologie de moulage par injection
Aujourd'hui, le moulage par injection est largement utilisé dans les produits de consommation et les applications d'ingénierie. Presque tous les articles en plastique qui vous entourent sont fabriqués par moulage par injection. En effet, la technologie permet de produire les mêmes pièces à un coût très faible pour une seule pièce et en très grande quantité (typiquement 1000 à 100000 + unités).
Cependant, par rapport à d'autres technologies, le coût de démarrage du moulage par injection est relativement élevé, principalement en raison de la nécessité de personnaliser le moule. Les moules coûtent entre 1000 200000 $ et XNUMX XNUMX $, selon leur complexité, leurs matériaux (moules en aluminium ou moules en acier) et leur précision (prototypes, moules de moyenne ou grande série).
Matériel de moulage par injection plastique
Tous les matériaux thermoplastiques peuvent être moulés par injection. Certains types de silicone et d'autres résines thermodurcissables sont également compatibles avec le processus de moulage par injection. Matériaux les plus couramment utilisés pour le moulage par injection :
Polypropylène (PP) : environ 38 % de la production mondiale
Abs : environ 27% de la production mondiale
PE : environ 15% de la production mondiale
Polystyrène (PS) : environ 8 % de la production mondiale
Même si l'on considère toutes les autres technologies de fabrication possibles, le moulage par injection de ces quatre matériaux représente à lui seul plus de 40% de toutes les pièces plastiques produites dans le monde chaque année !
Presses à injecter : comment fonctionnent-elles ?
La machine de moulage par injection se compose de trois parties principales : l'unité de moulage par injection, le moule (le cœur de l'ensemble du processus) et l'unité de serrage/éjection. Dans cette section, nous examinerons le but de chaque système et comment leurs mécanismes de fonctionnement de base affectent les résultats finaux du processus d'injection. Dans la vidéo ci-dessous, une grande machine de moulage par injection peut produire environ 30 pièces en plastique toutes les 3 secondes.
Vidéo de moulage par injection plastique | DDPROTOTYPE
Le processus de moulage par injection plastique
Le but de l'unité d'injection est de faire fondre le plastique brut et de le guider dans le moule. Il se compose d'une trémie, d'un canon et d'une vis alternative. Voici comment fonctionne le processus d'injection :
1. Séchez d'abord les particules de polymère et placez-les dans la trémie, où elles sont mélangées avec des pigments colorants ou d'autres additifs de renforcement.
2. Introduisez les particules dans le canon, chauffez-les en même temps, mélangez-les et déplacez-les vers le moule à travers la vis à pas variable. La géométrie de la vis et du cylindre est optimisée pour aider à établir la pression au bon niveau et faire fondre le matériau.
3. Le piston avance ensuite et le plastique fondu est injecté dans le moule à travers le système d'alimentation, qui remplit toute la cavité. Au fur et à mesure que le matériau refroidit, il se solidifie et forme la forme du moule.
4. Enfin, le moule s'ouvre et les pièces solides sont maintenant repoussées par le dé à coudre. Fermez ensuite le moule et répétez l'opération.
L'ensemble du processus peut être répété très rapidement : cela prend environ 10 à 180 secondes, selon la taille de la pièce. Lorsque la pièce est éjectée, elle est affectée à un convoyeur ou conteneur de stockage. En général, les pièces moulées par injection peuvent être utilisées immédiatement, avec peu ou pas de post-traitement.
Fabrication de moules
Un moule est comme un négatif photographique : sa géométrie et sa texture de surface sont transférées directement sur la pièce moulée par injection. Les moules représentent généralement la plus grande partie du coût de démarrage du moulage par injection : pour une géométrie simple et une production relativement petite (1000 10000 à 2000 5000 unités), le coût d'un moule typique est d'environ 100000 100000 à XNUMX XNUMX $, jusqu'à XNUMX XNUMX $. Convient aux matrices optimisées pour une production complète (XNUMX XNUMX ou plus). Cela est dû au haut niveau d'expertise requis pour concevoir et fabriquer des moules de haute qualité qui produisent avec précision des milliers (ou des centaines de milliers) de pièces.
Le moule est généralement fabriqué en aluminium ou en acier par Usinage CNC puis fini selon la norme requise. En plus des négatifs des pièces, ils ont également d'autres fonctions, telles que le système de canaux qui permet aux matériaux de s'écouler dans le moule, et le canal de refroidissement interne de l'eau qui aide et accélère le refroidissement des pièces.
Cas typique — Blocs de construction Lego
Blocs de Lego sont l'un des exemples les plus célèbres de pièces moulées par injection. Ils ont été fabriqués à l'aide de moules, comme ceux de la photo, qui ont produit 120 millions de blocs Lego (15 millions de cycles) avant d'être abandonnés. Les blocs de construction Lego sont fabriqués en ABS en raison de sa haute résistance aux chocs et de son excellente plasticité. Chaque brique est parfaitement conçue avec une tolérance aussi faible que 10 microns (ou un dixième de cheveu). Ceci est réalisé en utilisant les meilleures pratiques de conception, que nous étudierons dans la section suivante (épaisseur de paroi uniforme, angle de dépouille, nervures, texte en relief, etc.).
La deuxième partie - Conception de moulage par injection
Plusieurs facteurs peuvent affecter la qualité du produit final et la répétabilité du processus. Afin de générer tous les avantages de ce processus, les concepteurs doivent suivre certaines directives de conception. Dans cette section, nous décrivons les défauts courants du moulage par injection et les directives de base et avancées à suivre lors de la conception de pièces, y compris des recommandations pour minimiser les coûts.
Défauts courants de moulage par injection
La plupart des défauts du moulage par injection sont liés à l'écoulement irrégulier ou à la vitesse de refroidissement du matériau fondu pendant le processus de fusion.
Nous listons ici les défauts les plus courants dans la conception des pièces moulées par injection. Dans la section suivante, nous vous montrerons comment éviter ces défauts en suivant les bonnes pratiques de conception.
gauchissement
Lorsque certaines pièces refroidissent (et donc se contractent) plus rapidement que d'autres, elles peuvent se plier de façon permanente en raison de contraintes internes. Les pièces en plastique avec une épaisseur de paroi inégale sont plus susceptibles de se déformer.
Marque de rétrécissement
Lorsque l'intérieur d'une pièce se solidifie avant sa surface, une petite bosse peut apparaître sur la surface initialement plane, appelée bosse. Les pièces dont l'épaisseur de paroi ou la conception des nervures sont médiocres sont les plus susceptibles de rétrécir.
Faire glisser les marques
Au fur et à mesure que le plastique rétrécit, il exerce une pression sur le moule. Lors de l'éjection, la paroi de la pièce glisse et racle contre le moule, ce qui peut provoquer des rayures. Les pièces avec des parois verticales (et sans angle de dépouille) sont les plus sensibles aux marques de traînée.
Ligne tressée
Lorsque deux jets d'eau se rencontrent, il peut y avoir de petits cheveux comme une décoloration. Ces tresses nuisent à l'esthétique de la pièce, mais elles diminuent également la résistance de la pièce. Les pièces présentant des changements soudains de géométrie ou des trous sont plus susceptibles de produire des tresses.
Pénurie
L'air résiduel dans le moule peut empêcher l'écoulement du matériau lors de l'injection, ce qui entraîne des pièces incomplètes. Une bonne conception peut améliorer la fluidité du plastique fondu. Les pièces avec des parois minces ou des nervures mal conçues sont plus susceptibles d'être rares.
Règles de conception du moulage par injection
L'un des plus grands avantages du moulage par injection est qu'il peut facilement former une géométrie complexe, de sorte qu'une seule pièce peut jouer diverses fonctions. Une fois la fabrication du moule terminée, ces pièces complexes peuvent être copiées à très faible coût. Cependant, changer la conception du moule à un stade ultérieur du développement peut être très coûteux, vous devez donc obtenir les meilleurs résultats en premier lieu. Veuillez suivre les directives ci-dessous pour éviter les défauts les plus courants dans le moulage par injection.
Utiliser une épaisseur de paroi uniforme
Utilisez une épaisseur de paroi uniforme sur toute la pièce, si possible, et évitez les sections de paroi épaisses. Cela est nécessaire car des parois inégales peuvent provoquer un gauchissement ou déformer les pièces lorsque le matériau fondu refroidit. Si vous avez besoin de sections d'épaisseurs différentes, utilisez des chanfreins ou des congés pour rendre la transition aussi douce que possible. De cette façon, le matériau s'écoulera plus uniformément dans la cavité, garantissant ainsi que tout le moule sera complètement rempli.
Pour la plupart des matériaux, une épaisseur de paroi comprise entre 1.2 mm et 3 mm est une valeur sûre. Le tableau suivant résume les épaisseurs de paroi spécifiques recommandées pour certains des matériaux d'injection les plus courants :
Matières | Épaisseur de paroi recommandée [mm] | Épaisseur de paroi recommandée [pouces] |
Polypropylène (PP) | 0.8 - 3.8 mm | 0.03 "- 0.15" |
ABS | 1.2 - 3.5 mm | 0.045 "- 0.14" |
Polyéthylène (PE) | 0.8 - 3.0 mm | 0.03 "- 0.12" |
Polystyrène (PS) | 1.0 - 4.0 mm | 0.04 "- 0.155" |
Polyuréthanes (PUR) | 2.0 - 20.0 mm | 0.08 "- 0.785" |
Nylon (PA6) | 0.8 - 3.0 mm | 0.03 "- 0.12" |
Polycarbonate (PC) | 1.0 - 4.0 mm | 0.04 "- 0.16" |
PC / ABS | 1.2 - 3.5 mm | 0.045 "- 0.14" |
POM (Delrin) | 0.8 - 3.0 mm | 0.03 "- 0.12" |
PEEK | 1.0 - 3.0 mm | 0.04 "- 0.12" |
Silicone | 1.0 - 10.0 mm | 0.04 "- 0.40" |
Pour de meilleurs résultats:
Utilisez une épaisseur de paroi uniforme dans les valeurs recommandées. Si vous avez besoin d'une épaisseur différente, utilisez un chanfrein ou un congé 3 fois la différence d'épaisseur pour lisser la transition
Une partie plus épaisse
Des sections plus épaisses peuvent causer divers défauts, notamment le gauchissement et l'affaissement. Vous devez limiter l'épaisseur maximale de n'importe quelle partie de la conception à la valeur recommandée en les rendant creuses. Afin d'améliorer la résistance de la partie creuse, veuillez utiliser la structure avec la même résistance et rigidité mais une épaisseur de paroi réduite. Les pièces soigneusement conçues avec des sections creuses sont les suivantes :
Les nervures peuvent également être utilisées pour augmenter la rigidité des sections horizontales sans augmenter leur épaisseur. Gardez à l'esprit que les limites d'épaisseur de paroi s'appliquent toujours. Le dépassement de l'épaisseur de nervure recommandée peut provoquer des marques de retrait.
Pour de meilleurs résultats:
Évidez la partie la plus épaisse et utilisez des nervures pour améliorer la résistance et la rigidité des pièces
L'épaisseur maximale de la nervure de conception est égale à 0.5 fois l'épaisseur de paroi
La hauteur maximale de la nervure de conception est égale à 3 fois l'épaisseur de paroi
Ajouter une transition fluide
Recommandé : 3 × différence d'épaisseur de paroi
Parfois, il est impossible d'éviter les pièces avec des épaisseurs de paroi différentes. Dans ces cas, utilisez des chanfreins ou des congés pour rendre la transition aussi lisse que possible. De même, le bas des éléments verticaux (tels que les nervures, les bossages, les encliquetages) doit toujours être circulaire.
Arrondir tous les bords
Des limites uniformes d'épaisseur de paroi s'appliquent également aux bords : les transitions doivent être aussi lisses que possible pour assurer un bon écoulement du matériau.
Pour les bords intérieurs, le rayon doit être au moins 0.5 fois l'épaisseur du mur. Pour le bord extérieur, ajoutez un rayon égal au rayon intérieur plus l'épaisseur de la paroi. De cette façon, vous pouvez vous assurer que l'épaisseur du mur est uniforme partout, même dans les coins. De plus, les angles vifs peuvent entraîner une concentration des contraintes, entraînant un amincissement de la pièce.
Pour de meilleurs résultats:
Ajouter un congé égal à 0.5 fois l'épaisseur du mur jusqu'au coin intérieur
Ajouter un congé égal à 1.5 fois l'épaisseur du mur jusqu'au coin extérieur
Ajouter un angle de dépouille
Afin de faciliter le démoulage des pièces du moule, des angles de dépouille doivent être ajoutés sur toutes les parois verticales. En raison du frottement élevé avec le moule pendant le processus de démoulage, le mur sans angle de dépouille aura des marques de traînée sur sa surface. Un angle de dépouille minimum de 2° est recommandé. Les caractéristiques supérieures doivent utiliser un angle de dépouille plus grand (jusqu'à 50°).
Une bonne règle empirique consiste à augmenter l'angle de dépouille de 1 degré tous les 25 mm. Par exemple, ajoutez un angle de dépouille de 30 degrés à un élément de 75 mm de haut. Si la pièce a une finition de surface rugueuse, un grand angle de dépouille doit être utilisé. Selon l'expérience, les résultats de calcul ci-dessus doivent être augmentés de 10 à 20 degrés. N'oubliez pas que les nervures ont également besoin d'angles de dépouille. Notez que même si l'augmentation de l'angle réduit l'épaisseur du haut des nervures, assurez-vous que votre conception respecte l'épaisseur de paroi minimale recommandée.
Pour de meilleurs résultats:
Ajouter un angle de dépouille d'au moins 20 degrés à tous les murs verticaux
Pour les éléments supérieurs à 50 mm, augmentez l'angle de dépouille de 1 degré tous les 25 mm
Pour les pièces avec une finition de surface texturée, augmentez l'angle de dépouille de 1-2o
Coupe du bas
La matrice la plus simple (matrice de dessin droite) se compose de deux moitiés. Les caractéristiques avec des contre-dépouilles, telles que des dents pour les filetages ou des crochets pour les joints à déclic, ne peuvent pas être réalisées avec une matrice de traction droite. C'est parce que la matrice ne peut pas être usinée CNC ou parce que le matériau empêche la pièce d'éclater. La dent de fil ou le crochet d'encliquetage est un exemple de contre-dépouille.
Voici quelques idées pour vous aider à faire face à la contre-dépouille :
Éviter la sous-cotation avec la fermeture de la rivière
L'évitement complet de la contre-dépouille peut être la meilleure option. La sous-cotation augmente toujours le coût, la complexité et les exigences de maintenance de la matrice. Une refonte intelligente élimine généralement la contre-dépouille. La troncature est une technique utile pour la coupe de la zone interne (pour un ajustement par encliquetage) ou du côté (pour un trou ou une poignée) d'une pièce.
Voici quelques exemples de la façon de reconcevoir une pièce moulée par injection pour éviter la contre-dépouille : en gros, la matière est retirée dans la zone sous-dépouillée, éliminant ainsi complètement le problème.
Déplacer la ligne de séparation
La façon la plus simple de traiter la sous-cotation est de déplacer la ligne de séparation de la matrice pour la faire se croiser.
Cette solution convient à de nombreuses conceptions avec des contre-dépouilles sur la surface extérieure. N'oubliez pas d'ajuster le brouillon en conséquence.
Utiliser la contre-dépouille de décapage (dynamitage)
Lorsque les caractéristiques sont suffisamment flexibles pour se déformer sur le moule lors de l'éjection, une contre-dépouille de pelage (également appelée bosse) peut être utilisée. La contre-dépouille de dénudage est utilisée pour réaliser des filetages dans le bouchon.
La contre-dépouille ne peut être utilisée que lorsque :
-Les contre-dépouilles de décapage doivent être éloignées des éléments de renforcement tels que les coins et les nervures.
-L'angle d'attaque de la contre-dépouille doit être de 30 à 45 degrés.
-Les pièces moulées par injection doivent avoir de l'espace et doivent être suffisamment flexibles pour se dilater et se déformer.
Il est recommandé d'éviter de décoller la contre-dépouille des pièces en FRP. En général, les plastiques souples tels que le PP, le HDPE ou le nylon (PA) peuvent supporter des contre-dépouilles jusqu'à 5 % du diamètre.
Paire de glissières et noyau
S'il n'est pas possible de reconcevoir le moulage par injection pour éviter les évidements latéraux, utilisez des effets latéraux et des noyaux coulissants.
Un noyau latéral est un insert qui se glisse lorsque le moule est fermé et se retire avant l'ouverture du moule. Gardez à l'esprit que ces mécanismes augmentent le coût et la complexité du moule.
Lors de la conception d'actions auxiliaires, suivez ces directives :
-Le noyau doit avoir de l'espace pour entrer et sortir. Cela signifie que la fonction doit se trouver de l'autre côté de la pièce.
-L'action latérale doit se déplacer verticalement. Le déplacement sous un angle autre que 90° est plus complexe, augmentant les coûts et les délais.
-N'oubliez pas d'augmenter l'angle de dépouille. Pensez à votre conception comme d'habitude et considérez le mouvement du noyau d'action latérale.
Caractéristiques de conception communes
A travers ces guides pratiques, apprenez à concevoir les caractéristiques les plus courantes rencontrées dans les pièces moulées par injection. Utilisez-les pour améliorer la fonctionnalité de la conception tout en respectant les règles de conception de base.
Fixations filetées (bosses et inserts)
Il existe trois manières d'ajouter une fixation à une pièce moulée par injection : concevoir un filetage directement sur la pièce, ajouter un bossage pouvant fixer la vis ou inclure un insert fileté.
Il est possible de modéliser le filetage directement sur la pièce, mais ce n'est pas recommandé, car les dents du filetage sont de nature à contre-dépouille, ce qui augmente considérablement la complexité et le coût du moule (nous introduirons plus loin la contre-dépouille dans la partie ultérieure) . Un exemple de pièce filetée moulée par injection est le capuchon. Les bossages sont très courants dans les pièces moulées par injection et sont utilisés comme points de fixation ou d'assemblage. Ils se composent de protubérances cylindriques avec des trous conçus pour contenir des vis, des inserts filetés ou d'autres types de matériel de fixation et d'assemblage. Une bonne façon de penser à un patron est d'entourer les côtes elles-mêmes. Le bossage est utilisé comme point de connexion ou de fixation (en combinaison avec une vis taraudeuse ou un insert fileté).
Lorsqu'un bossage est utilisé comme point de fixation, le diamètre extérieur du bossage doit être le double du diamètre nominal de la vis ou de l'insert et son diamètre intérieur doit être égal au diamètre du noyau de la vis. Même si la profondeur totale n'est pas requise, les trous dans le bossage doivent s'étendre jusqu'au niveau de la paroi inférieure pour maintenir une épaisseur de paroi uniforme sur l'ensemble de l'élément. Ajouter des chanfreins pour faciliter l'insertion de vis ou d'inserts.
Pour de meilleurs résultats:
Évitez que la conception ne se confond avec le bossage du mur principal
Nervurez ou fixez le bossage au mur principal
Pour les bossages à aubes, utiliser un diamètre extérieur égal à XNUMX fois la dimension nominale de l'aube
Nombre de threads
Des inserts filetés métalliques peuvent être ajoutés aux pièces moulées par injection de plastique pour fournir des trous filetés durables pour les fixations telles que les vis mécaniques. L'avantage d'utiliser des inserts est qu'ils permettent de nombreux cycles de montage et de démontage. Le plug-in est installé dans la pièce de moulage par injection au moyen d'une insertion thermique, ultrasonique ou dans le moule. Pour concevoir le bossage qui maintiendra le plug-in fileté, utilisez des directives similaires à celles ci-dessus, avec le diamètre du plug-in comme dimension de référence.
Pour de meilleurs résultats:
Évitez d'ajouter des filets directement sur la pièce moulée
Bossage de conception, diamètre extérieur égal à 2 fois le diamètre nominal de la vis ou de l'insert
Ajouter un dégagement de 0.8 mm au bord du fil
Utilisez des fils avec un pas supérieur à 0.8 mm (32 fils par pouce)
Utiliser un filetage trapézoïdal ou de support
La meilleure façon de travailler avec des contre-dépouilles créées :
Utilisez des fils avec un pas supérieur à 0.8 mm (32 fils par pouce)
Pour les filetages externes, placez-le le long de la ligne de séparation
côte
Lorsque l'épaisseur de paroi maximale recommandée n'est pas suffisante pour répondre aux exigences fonctionnelles de la pièce, des raidisseurs peuvent être utilisés pour améliorer sa rigidité.
Lors de la conception des nervures :
● utiliser une épaisseur égale à 0.5 x l'épaisseur de la paroi principale
● hauteur définie inférieure à 3 x épaisseur de nervure
● utiliser des congés de fondation avec un rayon supérieur à 1/4 x l'épaisseur des nervures
● ajoutez un angle de dépouille d'au moins 0.25 ° – 0.5 °
● ajouter une minute. La distance entre les nervures et le mur est de 4 x l'épaisseur des nervures
Joint d'encliquetage
Snap fit est un moyen très simple, économique et rapide de connecter deux pièces sans attaches ni outils. Il existe de nombreuses possibilités de conception pour les joints à encliquetage. Selon l'expérience, la flèche du joint de type boucle dépend principalement de sa longueur et de la force admissible qui peut être appliquée sur sa largeur (car son épaisseur est plus ou moins déterminée par l'épaisseur de paroi de la pièce). De même, un joint à encliquetage est un autre exemple de contre-dépouille.
La conception la plus courante d'un joint à baïonnette (appelée joint à baïonnette en porte-à-faux) est illustrée. Comme pour les nervures, augmentez l'angle de dépouille sur le joint encliquetable et utilisez une épaisseur de paroi de 0.5 fois l'épaisseur de paroi minimale.
La conception du critère spécial de l'assemblage par encliquetage est un sujet important, qui dépasse le cadre de cet article.
Pour de meilleurs résultats:
Ajouter un angle de dépouille sur le mur vertical du joint à encliquetage
L'épaisseur de l'ajustement par encliquetage conçu est supérieure à 0.5 fois l'épaisseur de la paroi
Ajustez sa largeur et sa longueur pour contrôler sa déflexion et sa force admissible
Charnière vivante
Une charnière mobile est une feuille de plastique qui relie deux parties d'une pièce et les plie et les plie. Typiquement, ces charnières sont incorporées dans des contenants produits en série, tels que des bouteilles en plastique. La charnière mobile bien conçue peut durer jusqu'à un million de cycles sans défaillance. Le matériau utilisé pour la charnière mobile moulée par injection doit être flexible. Le polypropylène (PP) et le polyéthylène (PE) sont le choix idéal pour les applications grand public, et le nylon (PA) est le choix idéal pour les applications d'ingénierie.
Des charnières bien conçues sont illustrées ci-dessous. Entre 0.20 et 0.35 mm de la plage de charnière d'épaisseur minimale recommandée, ce qui donne une épaisseur plus durable et plus élevée. Avant la production en série, utilisez l'usinage CNC ou l'impression 3D pour prototyper la charnière mobile afin de déterminer la géométrie et la rigidité les mieux adaptées à votre application. Ajoutez un grand nombre de congés et concevez un épaulement avec une épaisseur de paroi uniforme comme corps principal de la pièce pour améliorer le flux de matière dans le moule et minimiser les contraintes. Charnières fendues de plus de 150 mm en deux (ou plus) pour prolonger la durée de vie.
Pour de meilleurs résultats:
Épaisseur de charnière de conception entre 0.20 et 0.35 mm
Choisir un matériau souple (PP, PE ou PA) pour les pièces à charnières mobiles
Utiliser un épaulement d'une épaisseur égale à l'épaisseur de la paroi principale
Fileter autant que possible
Côtes levées écrasées
L'écrasement d'une nervure est une petite caractéristique saillante qui se déforme lorsque différents composants sont poussés ensemble pour produire un frottement, assurant sa position. Les barres de compression peuvent être une alternative économique à la réalisation de trous à haute tolérance pour un ajustement serré. Ils sont généralement utilisés pour accueillir des roulements ou des arbres et d'autres applications d'ajustement serré.
L'illustration suivante montre un exemple de pièce avec des nervures extrudées. Trois nervures d'extrusion sont recommandées pour assurer un bon alignement. La hauteur / rayon recommandé de chaque nervure est de 2 mm. Ajouter au moins 0.25 mm d'interférence entre la nervure d'extrusion et la pièce installée. En raison du faible contact avec la surface de la matrice, la nervure sans nervure peut être conçue.
Pour de meilleurs résultats:
Ajouter une interférence minimale de 0.25 mm entre la nervure extrudée et le composant
Ne pas ajouter de courant d'air à la paroi verticale des nervures extrudées
Mots et symboles
Le texte est une fonctionnalité très courante qui peut être utilisée pour les logos, les étiquettes, les avertissements, les graphiques et les descriptions, ce qui permet d'économiser le coût du collage ou de la peinture des étiquettes.
Lors de l'ajout de texte, veuillez sélectionner le texte en relief sur le texte de gravure, car il est plus facile d'usiner CNC sur le moule, il est donc plus économique.
De plus, le fait d'élever le texte de 0.5 mm au-dessus de la surface de la pièce garantira une lecture facile des lettres. Nous vous recommandons de choisir des polices grasses et rondes avec une épaisseur de ligne uniforme et une taille de 20 livres ou plus.
Pour de meilleurs résultats:
Utilisez du texte en relief (hauteur 0.5 mm) au lieu du texte gravé
Utilisez une police d'épaisseur uniforme avec une taille de police minimale de 20 points
Aligner le texte perpendiculairement à la ligne de séparation
Utilisez une hauteur (ou profondeur) supérieure à 0.5 mm
Plage de tolérance
Le moulage par injection produit généralement des pièces avec une tolérance de ± 0.500 mm (0.020 po).
Dans certains cas, des tolérances plus strictes sont possibles (aussi basses que ± 0.125 mm – voire ± 0.025 mm), mais elles peuvent augmenter considérablement les coûts.
Pour la production de petits lots (< 10000 XNUMX unités), envisagez d'utiliser des opérations auxiliaires telles que le perçage pour améliorer la précision. Cela garantit l'interférence correcte de la pièce avec d'autres pièces ou inserts (par exemple, lors de l'utilisation d'ajustements serrés).
La troisième partie-matériel d'injection
Le moulage par injection est compatible avec une variété de plastiques. Dans cette section, vous en apprendrez plus sur les principales caractéristiques des matériaux les plus populaires. Nous discuterons également de la finition de surface standard qui peut être appliquée aux pièces moulées par injection.
Matériel d'injection
Tous les thermoplastiques peuvent être moulés par injection. Certains plastiques thermodurcissables et silicones liquides sont également compatibles avec le procédé de moulage par injection. Ils peuvent également être renforcés avec des fibres, des particules de caoutchouc, des minéraux ou des retardateurs de flamme pour modifier leurs propriétés physiques. Par exemple, la fibre de verre peut être mélangée avec des particules dans un rapport de 10 %, 15 % ou 30 %, de sorte que les pièces aient une plus grande rigidité.
L'additif couramment utilisé pour améliorer la rigidité des pièces moulées par injection est la fibre de verre. Les fibres de verre peuvent être mélangées avec des agrégats dans un rapport de 10 %, 15 % ou 30 %, ce qui donne des propriétés mécaniques différentes. Vous pouvez ajouter un colorant (dans un rapport d'environ 3%) au mélange pour créer une variété de pièces colorées. Les couleurs standard incluent le rouge, le vert, le jaune, le bleu, le noir et le blanc, qui peuvent être mélangés pour créer différentes ombres.
Préparation de surface et normes SPI
Le traitement de surface peut être utilisé pour donner aux pièces d'injection une certaine apparence ou sensation. En plus d'être utilisé à des fins esthétiques, le traitement de surface peut également répondre à des exigences techniques. Par exemple, la rugosité de surface moyenne (RA) peut grandement affecter la durée de vie des pièces coulissantes (telles que les paliers lisses). Les pièces d'injection n'ont généralement pas besoin de post-traitement, mais le moule lui-même peut effectuer différents degrés de finition. Gardez à l'esprit que les surfaces rugueuses lors de l'éjection augmentent la friction entre la pièce et le moule, un angle de dépouille plus important est donc nécessaire.
Finition | Description | Normes SPI* |
Fini lustré | Le moule est d'abord lissé puis poli avec un buff diamant, ce qui donne une finition semblable à un miroir. | Un-1 |
Fini semi-lustré | Le moule est lissé avec du papier de verre à grain fin, ce qui donne une finition de surface fine. | B-1 |
Finition mate | Le moule est lissé à l'aide de poudre de pierre fine, éliminant toutes les marques d'usinage. | C-1 |
Fini texturé | Le moule est d'abord lissé avec de la poudre de pierre fine, puis sablé, ce qui donne une surface texturée. | D-1 |
Finition usinée | Le moule est fini à la discrétion du machiniste. Les marques d'outils seront visibles. | - |
Finition | Description | Normes SPI* |
Fini lustré | Le moule est d'abord lissé puis poli avec un buff diamant, ce qui donne une finition semblable à un miroir. | Un-1 |
Fini semi-lustré | Le moule est lissé avec du papier de verre à grain fin, ce qui donne une finition de surface fine. | B-1 |
Finition mate | Le moule est lissé à l'aide de poudre de pierre fine, éliminant toutes les marques d'usinage. | C-1 |
Fini texturé | Le moule est d'abord lissé avec de la poudre de pierre fine, puis sablé, ce qui donne une surface texturée. | D-1 |
Finition usinée | Le moule est fini à la discrétion du machiniste. Les marques d'outils seront visibles. | - |
Lorsque vous choisissez une finition lisse, gardez à l'esprit les conseils utiles suivants :
La finition du moule à haute brillance n'est pas égale au produit fini à haute brillance. Il est largement influencé par d'autres facteurs, tels que la résine plastique utilisée, les conditions de moulage et la conception du moule. Par exemple, l'ABS produira des pièces plus brillantes que le PP.
une finition de surface plus fine nécessite une plus grande quantité de matériau à utiliser dans le moule. Afin d'obtenir un polissage très fin, un acier à outils avec la dureté la plus élevée est nécessaire. Cela a un impact sur le coût total (coût matériel, temps de traitement et temps de post-traitement).
La quatrième partie - Le secret de la réduction des coûts
En savoir plus sur les principaux inducteurs de coût du moulage par injection et les techniques de conception possibles qui vous aideront à réduire les coûts et à respecter le budget de votre projet.
Inducteurs de coûts dans le moulage par injection. Le coût maximum du moulage par injection est :
Le coût du moule est déterminé par le coût total de la conception et du traitement du moule.
le coût des matériaux dépend de la quantité de matériaux utilisés et de leur prix au kilogramme.
Le coût de production dépend du temps total d'utilisation de la machine de moulage par injection.
Les coûts de moulage sont constants (de 1000 5000 $ à XNUMX XNUMX $). Ce coût est indépendant du nombre total de pièces fabriquées, tandis que les coûts de matière et de production dépendent de la production.
Pour les produits plus petits (1000 10000 à 50 70 pièces), les coûts d'outillage ont le plus grand impact sur les coûts totaux (environ XNUMX à XNUMX %). Par conséquent, il vaut la peine de modifier la conception en conséquence pour simplifier le processus de fabrication (et son coût) du moule.
Pour la production de masse (plus de 10000 100000 à XNUMX XNUMX unités), la contribution du coût de l'outillage au coût total est couverte par le coût matière et le coût de production. Par conséquent, votre travail de conception principal doit se concentrer sur la minimisation de la pièce en volume et du temps de cycle de moulage.
Nous rassemblons ici quelques conseils pour vous aider à minimiser le coût de votre projet d'injection.
Astuce 1 : respectez la matrice de dessin droite
Les noyaux à action latérale et autres mécanismes dans le moule augmentent les coûts de moulage de 15 à 30 %. Cela signifie que le coût supplémentaire minimum du moule est d'environ 1000 1500 $ à XNUMX XNUMX $.
Dans la section précédente, nous avons étudié la méthode de traitement de la contre-dépouille. Pour maintenir votre production dans les limites du budget, évitez d'utiliser des noyaux à effets secondaires et d'autres mécanismes, sauf en cas d'absolue nécessité.
Astuce 2 : reconcevoir les pièces d'injection pour éviter les contre-dépouilles
La contre-dépouille augmente toujours le coût et la complexité, ainsi que la maintenance du moule. Une refonte intelligente élimine généralement la contre-dépouille.
Astuce 3 : réduire la taille des pièces d'injection
Les pièces plus petites peuvent être moulées plus rapidement, ce qui entraîne une production plus élevée et des coûts de pièces réduits. Les pièces plus petites réduisent également les coûts des matériaux et les prix des moules.
Astuce 4 : installez plusieurs pièces dans un seul moule
Comme nous l'avons vu dans la dernière section, le premier examen blanc consiste à assembler plusieurs pièces dans le même moule. Lors du premier examen blanc, 6 à 8 pièces identiques peuvent être installées dans le même moule, réduisant ainsi le temps total de production d'environ 80 %.
Le premier examen blanc peut être réalisé dans le même moule avec une géométrie différente. C'est une excellente solution pour réduire le coût total d'assemblage.
Il s'agit d'une technologie avancée :
Dans certains cas, le corps des 2 parties de l'ensemble est le même. Avec une conception créative, vous pouvez créer des points de verrouillage ou des charnières dans des positions symétriques pour refléter essentiellement la pièce. De cette façon, le même moule peut être utilisé pour fabriquer deux demi-moules, réduisant ainsi de moitié le coût du moule.
Astuce 5 : évitez les petits détails
Afin de fabriquer le moule avec de petits détails, il faut un temps de traitement et un temps de finition plus longs. Le texte en est un exemple, et il peut même nécessiter une technologie d'usinage spéciale, telle que l'EDM, ce qui entraîne des coûts plus élevés.
Astuce 6 : utilisez une finition de qualité inférieure
Habituellement, l'agent de traitement de surface est appliqué sur le moule à la main, ce qui peut être un processus coûteux, en particulier pour un traitement de surface avancé. Si vos pièces ne sont pas destinées à un usage esthétique, n'utilisez pas de finitions coûteuses de haute qualité.
Astuce 7 : minimisez le volume de la pièce en réduisant l'épaisseur de la paroi
Réduire l'épaisseur de paroi d'une pièce est le meilleur moyen de minimiser le volume de la pièce. Cela signifie non seulement utiliser moins de matériaux, mais aussi accélérer considérablement le cycle de moulage par injection.
Par exemple, la réduction de l'épaisseur de paroi de 3 mm à 2 mm peut réduire le temps de cycle de 50 % à 75 %.
Une paroi plus fine signifie que le moule peut être rempli plus rapidement. Plus important encore, les pièces plus fines refroidissent et durcissent plus rapidement. Gardez à l'esprit que lorsque la machine est inactive, environ la moitié du cycle de moulage par injection est consacrée au durcissement des pièces.
Il faut veiller à ne pas trop réduire la rigidité de la pièce sous peine de réduire ses propriétés mécaniques. Des nervures aux endroits critiques peuvent être utilisées pour augmenter la rigidité.
Astuce 8 : pensez à l'opération secondaire
Pour la production de petits lots (moins de 1000 pièces), il peut être plus rentable d'utiliser des opérations auxiliaires pour compléter les pièces moulées par injection. Par exemple, vous pouvez percer un trou après le formage au lieu d'utiliser un moule coûteux avec un noyau latéral.
La cinquième partie - Commencer l'injection
Une fois que votre conception est prête et optimisée pour le moulage par injection, quelle est la prochaine étape ? Dans cette section, nous vous guiderons à travers les étapes nécessaires pour démarrer la fabrication du moulage par injection.
Étape 1 : commencez petit et construisez rapidement un prototype
Avant d'utiliser un moule d'injection coûteux, créez et testez d'abord le prototype fonctionnel de la conception.
Cette étape est essentielle pour un lancement de produit réussi. De cette manière, les erreurs de conception peuvent être détectées tôt et le coût du changement reste faible.
Il existe trois solutions prototypes :
1. Impression 3D (à l'aide de SLS, SLA ou pulvérisation de matériau)
2. Traitement de commande numérique en plastique
3. Moulage par injection à faible volume avec moule d'impression 3D
Ces processus peuvent créer des prototypes réalistes pour des formes et des fonctions qui ressemblent beaucoup au produit moulé final.
Utilisez les informations suivantes comme guide de comparaison rapide pour déterminer la solution la mieux adaptée à votre application.
Impression 3D prototype
Quantité minimale : 1
Coût typique : 20 $ – 100 $ par pièce
Délai de livraison: jours 2-5
Conception optimisée pour le moulage par injection pour une impression 3D facile
Solution de prototype la moins chère et la plus rapide
Tous les matériaux d'injection ne peuvent pas être utilisés pour l'impression 3D
Les pièces d'impression 3D sont 30 à 50 % plus faibles que les pièces d'injection
Prototype d'usinage CNC
Quantité minimale : 1
Coût typique : 100 $ – 500 $ par pièce
Délai de livraison: jours 5-10
Les propriétés des matériaux sont les mêmes que celles des pièces d'injection
Excellente précision et finition
La conception peut devoir être modifiée car différentes limitations de conception s'appliquent
Plus cher que l'impression 3D, délai de livraison plus long
Moulage par injection à faible volume
Quantité minimum : 10-100 pièces,
Coût typique : 1000 4000 $ – XNUMX XNUMX $
Délai de livraison : 5-10 jours,
Le prototype le plus réaliste avec des propriétés matérielles réalistes
Simulation du processus réel et de la conception du moule
La solution prototype la plus chère
Moins de disponibilité que l'impression CNC ou 3D
Etape 2 : effectuer la « mise en service » (500-10000 pièces)
Une fois la conception finalisée, le moulage par injection peut commencer par un petit nombre de tests.
La quantité minimale de commande pour le moulage par injection est de 500 unités. Pour ces quantités, la matrice est généralement usinée par CNC en aluminium. Les moules en aluminium sont relativement faciles à fabriquer et coûtent moins cher (à partir d'environ 3000 5000 $ à 5000 10000 $), mais peuvent supporter XNUMX XNUMX à XNUMX XNUMX cycles d'injection.
À ce stade, le coût typique de la pièce se situe entre 1 $ et 5 $, selon la géométrie de la conception et le matériau choisi. Le délai de livraison typique pour de telles commandes est de 6 à 8 semaines.
Les pièces fabriquées avec une matrice en aluminium "pilote" ont les mêmes propriétés physiques et la même précision que les pièces fabriquées avec une matrice en acier à outils de "production de masse".
Étape 3 : étendre l'échelle de production (plus de 100000 XNUMX pièces)
Lorsqu'un grand nombre de pièces identiques (10000 à 100000 + unités) sont produites, des outils d'injection spéciaux sont nécessaires.
Pour ces volumes, le moule est réalisé en acier à outils par usinage CNC, pouvant supporter des millions de cycles de moulage par injection. Ils sont également équipés de fonctionnalités avancées telles que des portes à pointe chaude et des canaux de refroidissement complexes pour maximiser la vitesse de production.
En raison de la complexité de la conception et de la fabrication des moules, le coût unitaire typique de cette étape se situe entre quelques centimes et un dollar, et le délai de livraison typique est de 4 à 6 mois.
Chez DDPROTOTYPE, vous pouvez externaliser facilement, rapidement et de manière compétitive les produits de moulage par injection. Lorsque vous téléchargez votre conception sur ddprototype, notre machiniste détectera tout problème de conception potentiel pour l'analyse de conception de la fabricabilité avant le début de la production et vous fournira un devis dès que possible. De cette façon, vous pouvez vous assurer que vous pouvez toujours obtenir le prix le plus compétitif pour vos pièces d'injection sur le marché avec le temps de rotation le plus rapide.
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