Volg me op: 
Gids voor kunststof spuitgieten
DDPROTOTYPE is een toonaangevende spuitgieten van kunststof fabrikant in China. Het lezen van de gids voor kunststof spuitgieten duurt ongeveer 20 minuten op basis van 15 jaar ervaring.
Het eerste deel - Wat is spuitgieten?
Wat is kunststof spuitgieten? Kunststof spuitgieten is een fabricagetechnologie voor massaproductie van dezelfde kunststof onderdelen met een hoge tolerantie. Bij kunststof spuitgieten worden eerst polymeerdeeltjes gesmolten en vervolgens onder druk in de mal gespoten, waarbij de vloeibare kunststof afkoelt en stolt. De materialen die worden gebruikt bij het spuitgieten zijn thermoplastische polymeren die kunnen worden gekleurd of gevuld met andere additieven.
Bijna alle plastic onderdelen om je heen worden gemaakt door kunststof spuitgieten: van auto-onderdelen tot elektronische schaal, tot dagelijkse benodigdheden. Kunststof spuitgieten is zo populair omdat de kosten van een enkel plastic product erg laag zijn bij massaproductie. Kunststof spuitgieten heeft een hoge herhaalbaarheid en een goede ontwerpflexibiliteit. De belangrijkste beperkingen van spuitgieten worden meestal toegeschreven aan economische factoren, omdat een hogere initiële investering vereist is. Bovendien is de doorlooptijd van ontwerp tot productie erg traag (minimaal 3 weken).
Spuitgiettechnologie
Tegenwoordig wordt spuitgieten veel gebruikt in consumentenproducten en technische toepassingen. Bijna alle plastic voorwerpen om je heen worden gemaakt door middel van spuitgieten. Dit komt omdat de technologie dezelfde onderdelen kan produceren tegen zeer lage kosten voor een enkel onderdeel en een zeer grote hoeveelheid (meestal 1000 tot 100000 + eenheden).
In vergelijking met andere technologieën zijn de opstartkosten van spuitgieten echter relatief hoog, voornamelijk vanwege de noodzaak om de matrijs aan te passen. Matrijzen kosten tussen $ 1000 en $ 200000, afhankelijk van hun complexiteit, materialen (aluminium mallen of stalen mallen) en nauwkeurigheid (prototypes, middelgrote of massaproductie mallen).
Kunststof spuitgietmateriaal
Alle thermoplastische materialen kunnen worden gespuitgiet. Sommige soorten siliconen en andere thermohardende harsen zijn ook compatibel met het spuitgietproces. Meest gebruikte materialen voor spuitgieten:
Polypropyleen (PP): ongeveer 38% van de wereldwijde productie
Abs: ongeveer 27% van de wereldwijde productie
PE: ongeveer 15% van de wereldwijde productie
Polystyreen (PS): ongeveer 8% van de wereldwijde productie
Zelfs als we alle andere mogelijke productietechnologieën in overweging nemen, is het spuitgieten van deze vier materialen alleen al goed voor meer dan 40% van alle plastic onderdelen die elk jaar in de wereld worden geproduceerd!
Spuitgietmachines: hoe werken ze?
De spuitgietmachine bestaat uit drie hoofdonderdelen: spuitgieteenheid, matrijs (de kern van het hele proces) en klem-/uitwerpeenheid. In deze sectie zullen we het doel van elk systeem onderzoeken en hoe hun fundamentele werkingsmechanismen de uiteindelijke resultaten van het injectieproces beïnvloeden. In onderstaande video kan een grote spuitgietmachine elke 30 seconden zo'n 3 kunststof onderdelen produceren.
Kunststof spuitgietvideo | DDPROTOTYPE
Het proces van kunststof spuitgieten
Het doel van de injectie-eenheid is om het ruwe plastic te smelten en in de mal te leiden. Het bestaat uit een trechter, een vat en een heen en weer bewegende schroef. Zo werkt het injectieproces:
1. Droog eerst de polymeerdeeltjes en doe ze in de trechter, waar ze worden gemengd met kleurpigmenten of andere versterkende toevoegingen.
2. Voer de deeltjes in het vat, verwarm ze tegelijkertijd, meng ze en verplaats ze naar de mal via de schroef met variabele spoed. De geometrie van de schroef en het vat is geoptimaliseerd om de druk op het juiste niveau op te bouwen en het materiaal te smelten.
3. De ram beweegt dan naar voren en het gesmolten plastic wordt via het runnersysteem in de mal geïnjecteerd, dat de hele holte vult. Als het materiaal afkoelt, stolt het opnieuw en vormt het de vorm van de mal.
4. Ten slotte gaat de mal open en worden de vaste delen nu door de vingerhoed naar buiten geduwd. Sluit vervolgens de mal en herhaal het proces.
Het hele proces kan heel snel worden herhaald: het duurt ongeveer 10 tot 180 seconden, afhankelijk van de grootte van het onderdeel. Wanneer het onderdeel wordt uitgeworpen, wordt het toegewezen aan een transportband of houder. Over het algemeen kunnen spuitgietonderdelen direct worden gebruikt, met weinig of geen nabewerking.
Matrijzenbouw
Een mal is als een fotonegatief: de geometrie en oppervlaktetextuur worden rechtstreeks op het spuitgegoten onderdeel overgebracht. Matrijzen nemen gewoonlijk het grootste deel van de opstartkosten van spuitgieten voor hun rekening: voor eenvoudige geometrie en relatief kleine productie (1000 tot 10000 eenheden) bedragen de kosten van een typische matrijs ongeveer $ 2000-5000, tot $ 100000. Geschikt voor matrijs geoptimaliseerd voor volledige productie (100000 of meer). Dit komt door het hoge niveau van expertise dat nodig is om hoogwaardige matrijzen te ontwerpen en te produceren die duizenden (of honderdduizenden) onderdelen nauwkeurig produceren.
De mal is meestal gemaakt van aluminium of staal door CNC-bewerking en vervolgens afgewerkt tot de vereiste standaard. Naast de minpunten van onderdelen hebben ze ook andere functies, zoals het runnersysteem dat materialen in de mal laat stromen en het interne waterkoelkanaal dat de koeling van onderdelen helpt en versnelt.
Typisch geval — Lego-bouwstenen
Lego blokken zijn een van de bekendste voorbeelden van spuitgietonderdelen. Ze zijn gemaakt met behulp van mallen, zoals die op de foto, die 120 miljoen Legoblokken (15 miljoen cycli) produceerden voordat ze werden stopgezet. Lego bouwstenen zijn gemaakt van ABS vanwege de hoge slagvastheid en uitstekende plasticiteit. Elke steen is perfect ontworpen met een tolerantie van slechts 10 micron (of een tiende van een haar). Dit wordt bereikt door gebruik te maken van beste ontwerppraktijken, die we in de volgende sectie zullen bestuderen (uniforme wanddikte, diepgangshoek, ribben, reliëftekst, enz.).
Het tweede deel - Spuitgietontwerp
Er zijn verschillende factoren die de kwaliteit van het eindproduct en de herhaalbaarheid van het proces kunnen beïnvloeden. Om de volledige voordelen van dit proces te genereren, moeten ontwerpers bepaalde ontwerprichtlijnen volgen. In deze sectie schetsen we veelvoorkomende defecten in spuitgieten en de basis- en geavanceerde richtlijnen die moeten worden gevolgd bij het ontwerpen van onderdelen, inclusief aanbevelingen om de kosten te minimaliseren.
Veel voorkomende spuitgietfouten
De meeste defecten bij spuitgieten zijn gerelateerd aan de ongelijke stroom of afkoelsnelheid van het gesmolten materiaal tijdens het smeltproces.
Hier zetten we de meest voorkomende gebreken in het ontwerp van spuitgietonderdelen op een rij. In het volgende gedeelte laten we u zien hoe u deze defecten kunt vermijden door goede ontwerppraktijken te volgen.
kromtrekken
Wanneer sommige onderdelen sneller afkoelen (en dus samentrekken) dan andere, kunnen ze permanent buigen als gevolg van interne spanningen. Kunststof onderdelen met een ongelijke wanddikte hebben de meeste kans om krom te trekken.
Krimpmerkteken
Wanneer de binnenkant van een onderdeel stolt voor het oppervlak, kan er een kleine deuk verschijnen op het oorspronkelijk vlakke oppervlak, dat een deuk wordt genoemd. Onderdelen met een slechte wanddikte of ribdesign hebben de meeste kans om te krimpen.
Sleep markeringen
Als het plastic krimpt, zet het druk op de mal. Tijdens het uitwerpen schuift en schraapt de wand van het onderdeel tegen de mal, wat krassen kan veroorzaken. Onderdelen met verticale wanden (en geen tochthoek) zijn het meest gevoelig voor sleepsporen.
Gevlochten lijn
Wanneer twee waterstromen elkaar ontmoeten, kan er kleine haarachtige verkleuring zijn. Deze vlechten tasten de esthetiek van het onderdeel aan, maar verminderen ook de sterkte van het onderdeel. Onderdelen met plotselinge veranderingen in geometrie of gaten hebben meer kans om vlechten te produceren.
Tekort
Restlucht in de matrijs kan de materiaalstroom tijdens het injecteren verhinderen, met onvolledige onderdelen tot gevolg. Een goed ontwerp kan de vloeibaarheid van gesmolten plastic verbeteren. Onderdelen met dunne wanden of slecht ontworpen ribben zijn eerder schaars.
Ontwerpregels voor spuitgieten
Een van de grootste voordelen van spuitgieten is dat het gemakkelijk complexe geometrie kan vormen, zodat een enkel onderdeel verschillende functies kan vervullen. Zodra de matrijsproductie is voltooid, kunnen deze complexe onderdelen tegen zeer lage kosten worden gekopieerd. Het wijzigen van het matrijsontwerp in een later ontwikkelingsstadium kan echter erg duur zijn, dus u moet in de eerste plaats de beste resultaten behalen. Volg de onderstaande richtlijnen om de meest voorkomende defecten bij spuitgieten te voorkomen.
Gebruik een gelijkmatige wanddikte
Gebruik indien mogelijk een gelijkmatige wanddikte over het gehele onderdeel en vermijd dikke wanddelen. Dit is nodig omdat ongelijke wanden kunnen leiden tot kromtrekken of vervormen van onderdelen als het gesmolten materiaal afkoelt. Als je secties van verschillende diktes nodig hebt, gebruik dan afschuiningen of filets om de overgang zo soepel mogelijk te maken. Op deze manier zal het materiaal gelijkmatiger in de holte vloeien, waardoor de gehele mal volledig gevuld wordt.
Voor de meeste materialen is een wanddikte tussen 1.2 mm en 3 mm een veilige waarde. De volgende tabel geeft een overzicht van de specifieke aanbevolen wanddiktes voor enkele van de meest voorkomende injectiematerialen:
Materiaal | Aanbevolen wanddikte [mm] | Aanbevolen wanddikte [inch] |
Polypropyleen (PP) | 0.8 - 3.8 mm | 0.03 "- 0.15" |
ABS | 1.2 - 3.5 mm | 0.045 "- 0.14" |
Polyethyleen (PE) | 0.8 - 3.0 mm | 0.03 "- 0.12" |
Polystyreen (PS) | 1.0 - 4.0 mm | 0.04 "- 0.155" |
Polyurethanen (PUR) | 2.0 - 20.0 mm | 0.08 "- 0.785" |
Nylon (PA6) | 0.8 - 3.0 mm | 0.03 "- 0.12" |
Polycarbonaat (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" |
Voor het beste resultaat:
Gebruik een uniforme wanddikte binnen de aanbevolen waarden. Als je een andere dikte nodig hebt, gebruik dan een afschuining of filet die 3 keer het dikteverschil is om de overgang glad te strijken
Een dikker deel
Dikkere secties kunnen verschillende defecten veroorzaken, waaronder kromtrekken en zinken. U moet de maximale dikte van elk onderdeel van het ontwerp beperken tot de aanbevolen waarde door ze hol te maken. Gebruik, om de sterkte van het holle deel te verbeteren, de structuur met dezelfde sterkte en stijfheid maar met een verminderde wanddikte. Zorgvuldig ontworpen onderdelen met holle profielen zijn als volgt:
Ribben kunnen ook worden gebruikt om de stijfheid van horizontale secties te vergroten zonder hun dikte te vergroten. Houd er rekening mee dat de wanddiktelimieten nog steeds van toepassing zijn. Overschrijding van de aanbevolen ribdikte kan krimpsporen veroorzaken.
Voor het beste resultaat:
Hol het dikkere deel uit en gebruik ribben om de sterkte en stijfheid van de onderdelen te verbeteren
De maximale dikte van de designrib is gelijk aan 0.5 maal de wanddikte
De maximale hoogte van de design rib is gelijk aan 3 keer de wanddikte
Vloeiende overgang toevoegen
Aanbevolen: 3 × wanddikteverschil
Soms is het onmogelijk om onderdelen met een verschillende wanddikte te vermijden. Gebruik in deze gevallen afschuiningen of filets om de overgang zo soepel mogelijk te laten verlopen. Evenzo moet de onderkant van verticale elementen (zoals ribben, nokken, klikpassing) altijd cirkelvormig zijn.
Rond alle randen af
Uniforme wanddiktelimieten gelden ook voor randen: overgangen moeten zo glad mogelijk zijn om een goede materiaalstroom te garanderen.
Voor binnenranden is de straal minstens 0.5 keer de wanddikte. Voeg voor de buitenrand een straal toe die gelijk is aan de binnenstraal plus de wanddikte. Zo zorg je ervoor dat de wanddikte overal gelijk is, ook op de hoeken. Bovendien kunnen scherpe hoeken leiden tot spanningsconcentratie, waardoor het onderdeel dunner wordt.
Voor het beste resultaat:
Voeg een filet toe gelijk aan 0.5 keer de wanddikte tot de binnenhoek;
Voeg een filet toe gelijk aan 1.5 keer de wanddikte tot de buitenste hoek
Diepgangshoek toevoegen
Om het uit de mal halen van onderdelen gemakkelijker te maken, moeten aan alle verticale wanden tochthoeken worden toegevoegd. Door de hoge wrijving met de mal tijdens het ontkisten, zal de muur zonder trekhoek sleepsporen op het oppervlak hebben. Een minimale diepgangshoek van 2° wordt aanbevolen. Hogere functies moeten een grotere diepgangshoek gebruiken (tot 50°).
Een goede vuistregel is om de diepgangshoek elke 1 mm met 25 graad te vergroten. Voeg bijvoorbeeld een diepgangshoek van 30 graden toe aan een element van 75 mm hoog. Als het onderdeel een ruwe oppervlakteafwerking heeft, moet een grote trekhoek worden gebruikt. De ervaring leert dat bovenstaande berekeningsresultaten met 10 tot 20 graden moeten worden verhoogd. Onthoud dat ribben ook diepgangshoeken nodig hebben. Houd er rekening mee dat hoewel het vergroten van de hoek de dikte van de bovenkant van de ribben vermindert, ervoor moet worden gezorgd dat uw ontwerp voldoet aan de aanbevolen minimale wanddikte.
Voor het beste resultaat:
Voeg een tochthoek van minimaal 20 graden toe aan alle verticale wanden
Voor functies van meer dan 50 mm, vergroot u de trekhoek met 1 graad per 25 mm
Voor onderdelen met een getextureerde oppervlakteafwerking, vergroot u de trekhoek met 1-2o
Bodemsnede
De eenvoudigste dobbelsteen (recht trekkende dobbelsteen) bestaat uit twee helften. Functies met ondersnijdingen, zoals tanden voor schroefdraad of haken voor klikverbindingen, mogen niet worden gemaakt met een rechte trekmatrijs. Dit komt omdat de matrijs niet CNC-gefreesd kan worden, of omdat het materiaal voorkomt dat het onderdeel knalt. De tand van draad of de haak van snapverbinding is een voorbeeld van ondersnijding.
Hier zijn enkele ideeën om u te helpen omgaan met ondersnijding:
Voorkom onderbieding met riviersluiting
Het volledig vermijden van ondersnijding kan de beste optie zijn. Undercutting verhoogt altijd de kosten, complexiteit en onderhoudsvereisten van de matrijs. Slim herontwerp elimineert meestal ondersnijding. Afknotting is een nuttige techniek voor het ondersnijden van het interne gebied (voor klikpassing) of de zijkant (voor gat of handvat) van een onderdeel.
Hier zijn enkele voorbeelden van hoe u een spuitgietonderdeel opnieuw kunt ontwerpen om ondersnijding te voorkomen: in principe wordt het materiaal verwijderd in het gebied onder de ondersnijding, waardoor het probleem volledig wordt geëlimineerd.
Scheidingslijn verplaatsen
De eenvoudigste manier om ondersnijding aan te pakken, is door de scheidingslijn van de matrijs te verplaatsen om deze te laten kruisen.
Deze oplossing is geschikt voor veel ontwerpen met ondersnijdingen aan de buitenzijde. Vergeet niet om het concept dienovereenkomstig aan te passen.
Gebruik strippen ondersnijding (stralen)
Wanneer kenmerken flexibel genoeg zijn om tijdens het uitwerpen op de mal te vervormen, kan een ondersnijding (ook bekend als een bult) worden gebruikt. De stripondersnijding wordt gebruikt om draden in de dop te maken.
Undercut kan alleen worden gebruikt wanneer:
- Het strippen van ondersnijdingen moet uit de buurt zijn van wapeningselementen zoals hoeken en ribben.
-De hellingshoek van de ondersnijding moet 30 tot 45 graden zijn.
- Spuitgietdelen moeten ruimte hebben en flexibel genoeg zijn om uit te zetten en te vervormen.
Het wordt aanbevolen om het afpellen van de ondersnijding van onderdelen van GVK te vermijden. Over het algemeen zijn flexibele kunststoffen zoals PP, HDPE of nylon (PA) bestand tegen ondersnijding tot 5% van de diameter.
Schuifpaar en kern
Als het niet mogelijk is om het spuitgietwerk opnieuw te ontwerpen om zijuitsparingen te voorkomen, gebruik dan glijdende neveneffecten en kernen.
Een zijkern is een inzetstuk dat naar binnen schuift wanneer de mal wordt gesloten en naar buiten schuift voordat de mal wordt geopend. Houd er rekening mee dat deze mechanismen de kosten en complexiteit van de mal verhogen.
Volg deze richtlijnen bij het ontwerpen van hulpacties:
-De kernel moet ruimte hebben om in en uit te bewegen. Dit betekent dat het kenmerk zich aan de andere kant van het onderdeel moet bevinden.
-De zijactie moet verticaal bewegen. Verplaatsen onder een andere hoek dan 90 ° is complexer, waardoor de kosten en de doorlooptijd toenemen.
-Vergeet niet de diepgangshoek te vergroten. Denk zoals gewoonlijk na over uw ontwerp en overweeg de beweging van de zij-actiekern.
Gemeenschappelijke ontwerpkenmerken:
Leer via deze praktische handleidingen hoe u de meest voorkomende kenmerken van spuitgietonderdelen ontwerpt. Gebruik ze om de functionaliteit van het ontwerp te verbeteren en toch de basisontwerpregels te volgen.
Schroefdraadbevestigingen (nokken en inzetstukken)
Er zijn drie manieren om een bevestigingsmiddel aan een spuitgegoten onderdeel toe te voegen: om een schroefdraad direct op het onderdeel te ontwerpen, om een naaf toe te voegen waarmee de schroef kan worden vastgezet, of om een inzetstuk met schroefdraad toe te voegen.
Het is mogelijk om de draad direct op het onderdeel te modelleren, maar dit wordt niet aanbevolen, omdat de tanden van de draad van nature ondersneden zijn, wat de complexiteit en kosten van de mal aanzienlijk verhoogt (we zullen ondersnijding in het latere deel introduceren) . Een voorbeeld van een van schroefdraad voorzien spuitgietdeel is de dop. Naven komen veel voor bij spuitgietonderdelen en worden gebruikt als bevestigings- of montagepunten. Ze bestaan uit cilindrische uitsteeksels met gaten die zijn ontworpen om schroeven, inzetstukken met schroefdraad of andere soorten bevestigings- en montagemateriaal vast te houden. Een goede manier om aan een baas te denken, is door de ribben zelf te omcirkelen. De nok wordt gebruikt als verbindings- of bevestigingspunt (in combinatie met een zelftappende schroef of schroefdraadinzet).
Wanneer een naaf als bevestigingspunt wordt gebruikt, moet de buitendiameter van de naaf tweemaal de nominale diameter van de schroef of het inzetstuk zijn en moet de binnendiameter gelijk zijn aan de diameter van de schroefkern. Zelfs als de volledige diepte niet nodig is, moeten de gaten in de naaf zich uitstrekken tot het onderste muurniveau om een uniforme wanddikte door het hele element te behouden. Voeg afschuiningen toe om het inbrengen van schroeven of inzetstukken te vergemakkelijken.
Voor het beste resultaat:
Voorkom dat het ontwerp overgaat in de naaf van de hoofdmuur
Rib of bevestig baas aan hoofdmuur
Gebruik voor nokken met bladen een buitendiameter die gelijk is aan tweemaal de nominale maat van het blad
Draad tellen
Metalen inzetstukken met schroefdraad kunnen worden toegevoegd aan kunststof spuitgegoten onderdelen om duurzame schroefdraadgaten te maken voor bevestigingsmiddelen zoals machineschroeven. Het voordeel van het gebruik van inserts is dat ze veel montage- en demontagecycli mogelijk maken. De plug-in wordt in het spuitgietdeel geïnstalleerd door middel van thermische, ultrasone of in mal insertie. Om de naaf te ontwerpen die de plug-in met schroefdraad zal vasthouden, gebruikt u soortgelijke richtlijnen als hierboven, met de diameter van de plug-in als geleideafmeting.
Voor het beste resultaat:
Vermijd het rechtstreeks toevoegen van draden aan het gegoten onderdeel
Ontwerpnaaf, buitendiameter gelijk aan 2 keer de nominale diameter van schroef of inzetstuk
Voeg een lossing van 0.8 mm toe aan de rand van de draad
Gebruik schroefdraad met een spoed groter dan 0.8 mm (32 schroefdraad per inch)
Gebruik trapezium- of steundraad
De beste manier om te werken met ondersnijdingen die zijn gemaakt:
Gebruik schroefdraad met een spoed groter dan 0.8 mm (32 schroefdraad per inch)
Plaats voor uitwendige schroefdraad langs de scheidingslijn
Rib
Wanneer de maximaal aanbevolen wanddikte niet voldoende is om aan de functionele eisen van het onderdeel te voldoen, kunnen verstijvers worden gebruikt om de stijfheid te verbeteren.
Bij het ontwerpen van ribben:
● gebruik een dikte gelijk aan 0.5 x de hoofdwanddikte
● gedefinieerde hoogte minder dan 3 x ribdikte
● gebruik funderingslijsten met een radius groter dan 1 / 4 x ribdikte
● voeg een diepgangshoek toe van minimaal 0.25 ° – 0.5 °
● voeg een minuut toe. De afstand tussen de ribben en de wand is 4 x de dikte van de ribben
Klikverbinding
Snap fit is een zeer eenvoudige, economische en snelle manier om twee delen te verbinden zonder bevestigingsmiddelen of gereedschap. Er zijn veel ontwerpmogelijkheden voor klikverbindingen. De ervaring leert dat de doorbuiging van de knikverbinding voornamelijk afhangt van de lengte en de toelaatbare kracht die op de breedte kan worden uitgeoefend (omdat de dikte min of meer wordt bepaald door de wanddikte van het onderdeel). Evenzo is een klikverbinding een ander voorbeeld van ondersnijding.
Het meest voorkomende ontwerp van een bajonetverbinding (een vrijdragende bajonetverbinding genoemd) wordt getoond. Vergroot, net als bij ribben, de trekhoek op de klikverbinding en gebruik een wanddikte van 0.5 maal de minimale wanddikte.
Het is een groot onderwerp om het speciale criterium van de klikverbinding te ontwerpen, wat buiten het bestek van dit artikel valt.
Voor het beste resultaat:
Voeg een tochthoek toe aan de verticale wand van de klikverbinding
De dikte van de ontworpen klikpassing is groter dan 0.5 keer de wanddikte
Pas de breedte en lengte aan om de doorbuiging en toegestane kracht te regelen
Levend scharnier
Een beweegbaar scharnier is een plastic plaat die twee delen van een onderdeel verbindt en buigt en buigt. Meestal worden deze scharnieren verwerkt in in massa geproduceerde containers, zoals plastic flessen. Het goed ontworpen beweegbare scharnier kan tot een miljoen cycli meegaan zonder falen. Het materiaal dat wordt gebruikt voor het spuitgiet beweegbare scharnier moet flexibel zijn. Polypropyleen (PP) en polyethyleen (PE) zijn de ideale keuze voor consumententoepassingen, en nylon (PA) is de ideale keuze voor technische toepassingen.
Goed ontworpen scharnieren worden hieronder getoond. Tussen 0.20 en 0.35 mm van het aanbevolen scharnierbereik met minimale dikte, wat resulteert in een duurzamere en hogere dikte. Gebruik vóór massaproductie CNC-bewerking of 3D-printen om een prototype van het beweegbare scharnier te maken om de geometrie en stijfheid te bepalen die het meest geschikt zijn voor uw toepassing. Voeg een groot aantal filets toe en ontwerp een schouder met uniforme wanddikte als het hoofdlichaam van het onderdeel om de materiaalstroom in de mal te verbeteren en de spanning te minimaliseren. Gespleten scharnieren groter dan 150 mm in twee (of meer) om de levensduur te verlengen.
Voor het beste resultaat:
Ontwerp scharnierdikte tussen 0.20 en 0.35mm
Kies flexibel materiaal (PP, PE of PA) voor onderdelen met beweegbare scharnieren
Gebruik schouder met een dikte gelijk aan de hoofdwanddikte
Zo veel mogelijk fileren
Geplette ribben
Het verbrijzelen van een ribbe is een klein opvallend kenmerk dat vervormt wanneer verschillende componenten tegen elkaar worden gedrukt om wrijving te veroorzaken, waardoor de positie wordt gewaarborgd. Compressiestaven kunnen een economisch alternatief zijn voor het maken van gaten met hoge tolerantie voor een strakke pasvorm. Ze worden meestal gebruikt om lagers of assen en andere perspassingstoepassingen op te nemen.
De volgende afbeelding toont een voorbeeld van een onderdeel met geëxtrudeerde ribben. Voor een goede uitlijning worden drie extrusieribben aanbevolen. De aanbevolen hoogte/straal van elke ribbe is 2 mm. Voeg minimaal 0.25 mm interferentie toe tussen de extrusierib en het geïnstalleerde onderdeel. Door het geringe contact met het oppervlak van de matrijs kan de ribbe zonder rib worden uitgevoerd.
Voor het beste resultaat:
Voeg een minimale interferentie van 0.25 mm toe tussen de geëxtrudeerde ribbe en het onderdeel
Voeg geen tocht toe aan de verticale wand van de geëxtrudeerde ribben
Woorden en symbolen
Tekst is een veel voorkomende functie die kan worden gebruikt voor logo's, labels, waarschuwingen, grafieken en beschrijvingen, waardoor de kosten van het plakken of schilderen van labels worden bespaard.
Selecteer bij het toevoegen van tekst reliëftekst op de graveertekst, omdat het gemakkelijker is om CNC-bewerking op de mal te maken, dus het is zuiniger.
Bovendien zorgt het verhogen van de tekst 0.5 mm boven het oppervlak van het onderdeel ervoor dat de letters gemakkelijk te lezen zijn. We raden u aan om vetgedrukte, ronde lettertypen te kiezen met een gelijkmatige lijndikte en grootte van 20 pond of meer.
Voor het beste resultaat:
Gebruik reliëftekst (hoogte 0.5 mm) in plaats van gegraveerde tekst
Gebruik een lettertype van uniforme dikte met een minimale lettergrootte van 20 punten
Tekst loodrecht op de scheidingslijn uitlijnen
Gebruik een hoogte (of diepte) groter dan 0.5 mm
Tolerantiebereik
Spuitgieten produceert meestal onderdelen met een tolerantie van ± 0.500 mm (0.020 in.).
In sommige gevallen zijn nauwere toleranties haalbaar (zo laag als ± 0.125 mm – of zelfs ± 0.025 mm), maar ze kunnen de kosten aanzienlijk verhogen.
Overweeg voor productie in kleine series (< 10000 eenheden), hulpbewerkingen zoals boren te gebruiken om de nauwkeurigheid te verbeteren. Dit zorgt voor de juiste interferentie van het onderdeel met andere onderdelen of inzetstukken (bijvoorbeeld bij gebruik van perspassingen).
Het derde deel - Injectiemateriaal
Spuitgieten is compatibel met een verscheidenheid aan kunststoffen. In dit gedeelte leert u meer over de belangrijkste kenmerken van de meest populaire materialen. Ook bespreken we de standaard oppervlakteafwerking die kan worden toegepast op spuitgietonderdelen.
Injectie materiaal
Alle thermoplasten kunnen worden gespuitgiet. Sommige thermohardende kunststoffen en vloeibare siliconen zijn ook compatibel met het spuitgietproces. Ze kunnen ook worden versterkt met vezels, rubberdeeltjes, mineralen of vlamvertragers om hun fysieke eigenschappen te veranderen. Zo kan glasvezel worden gemengd met deeltjes in een verhouding van 10%, 15% of 30%, waardoor onderdelen een hogere stijfheid hebben.
Het additief dat gewoonlijk wordt gebruikt om de stijfheid van spuitgegoten onderdelen te verbeteren, is glasvezel. Glasvezels kunnen gemengd worden met toeslagstoffen in een verhouding van 10%, 15% of 30%, waardoor verschillende mechanische eigenschappen ontstaan. U kunt een kleurstof (in een verhouding van ongeveer 3%) aan het mengsel toevoegen om een verscheidenheid aan gekleurde delen te creëren. Standaardkleuren zijn rood, groen, geel, blauw, zwart en wit, die kunnen worden gemengd om verschillende schaduwen te creëren.
Oppervlaktevoorbereiding en SPI-normen
De oppervlaktebehandeling kan worden gebruikt om de injectiedelen een uiterlijk of gevoel te geven. Naast cosmetische toepassingen kan oppervlaktebehandeling ook voldoen aan technische eisen. Zo kan de gemiddelde oppervlakteruwheid (RA) de levensduur van glijdende delen (zoals glijlagers) sterk beïnvloeden. Injectieonderdelen hebben meestal geen nabewerking nodig, maar de matrijs zelf kan verschillende gradaties van afwerking uitvoeren. Houd er rekening mee dat ruwe oppervlakken tijdens het uitwerpen de wrijving tussen het onderdeel en de mal verhogen, dus een grotere trekhoek is vereist.
Finish | Omschrijving | SPI-normen* |
Glanzend afgewerkt | De mal wordt eerst gladgestreken en vervolgens gepolijst met een diamantbuff, wat resulteert in een spiegelachtige afwerking. | A-1 |
Halfglanzende afwerking | De mal wordt gladgestreken met fijn schuurpapier, wat resulteert in een fijne oppervlakteafwerking. | B-1 |
Matte afwerking | De mal wordt gladgestreken met fijn steenpoeder, waarbij alle bewerkingssporen worden verwijderd. | C-1 |
Getextureerde afwerking | De mal wordt eerst gladgestreken met fijn steenpoeder en vervolgens gezandstraald, wat resulteert in een gestructureerd oppervlak. | D-1 |
Zoals machinaal bewerkte afwerking | De mal wordt naar goeddunken van de machinist afgewerkt. Gereedschapsmarkeringen zullen zichtbaar zijn. | - |
Finish | Omschrijving | SPI-normen* |
Glanzend afgewerkt | De mal wordt eerst gladgestreken en vervolgens gepolijst met een diamantbuff, wat resulteert in een spiegelachtige afwerking. | A-1 |
Halfglanzende afwerking | De mal wordt gladgestreken met fijn schuurpapier, wat resulteert in een fijne oppervlakteafwerking. | B-1 |
Matte afwerking | De mal wordt gladgestreken met fijn steenpoeder, waarbij alle bewerkingssporen worden verwijderd. | C-1 |
Getextureerde afwerking | De mal wordt eerst gladgestreken met fijn steenpoeder en vervolgens gezandstraald, wat resulteert in een gestructureerd oppervlak. | D-1 |
Zoals machinaal bewerkte afwerking | De mal wordt naar goeddunken van de machinist afgewerkt. Gereedschapsmarkeringen zullen zichtbaar zijn. | - |
Houd bij het kiezen van een gladde afwerking rekening met de volgende handige tips:
Schimmelafwerking met hoogglans is niet gelijk aan afgewerkt product met hoogglans. Het wordt grotendeels beïnvloed door andere factoren, zoals de gebruikte kunststofhars, vormomstandigheden en vormontwerp. Zo zal ABS onderdelen produceren met een hogere glans dan PP.
een fijnere oppervlakteafwerking vereist een hoger materiaalniveau in de mal. Om zeer fijn te polijsten is gereedschapsstaal met de hoogste hardheid vereist. Dit heeft een impact op de totale kostprijs (materiaalkost, verwerkingstijd en naverwerkingstijd).
Het vierde deel - Het geheim van kostenreductie
Leer meer over de belangrijkste kostenfactoren bij spuitgieten en mogelijke ontwerptechnieken die u zullen helpen de kosten te verlagen en uw project binnen het budget te houden.
Kostendrijvers bij spuitgieten. De maximale kosten van spuitgieten zijn:
De malkosten worden bepaald door de totale kosten van het ontwerp en de verwerking van de mal.
de materiaalkosten zijn afhankelijk van de hoeveelheid gebruikte materialen en hun prijs per kilogram.
De productiekosten zijn afhankelijk van de totale gebruiksduur van de spuitgietmachine.
De malkosten zijn constant (van $ 1000 tot $ 5000). Deze kosten zijn onafhankelijk van het totale aantal geproduceerde onderdelen, terwijl de materiaal- en productiekosten afhankelijk zijn van de productie.
Voor kleinere producten (1000 tot 10000 stuks) hebben de gereedschapskosten de grootste impact op de totale kosten (ongeveer 50-70%). Daarom is het de moeite waard om het ontwerp dienovereenkomstig te wijzigen om het fabricageproces (en de kosten) van de mal te vereenvoudigen.
Voor massaproductie (meer dan 10000 tot 100000 eenheden) wordt de bijdrage van de gereedschapskosten aan de totale kosten gedekt door materiaal- en productiekosten. Daarom moet uw belangrijkste ontwerpwerk gericht zijn op het minimaliseren van het volumedeel en de cyclustijd van het gieten.
Hier verzamelen we enkele tips om u te helpen de kosten van uw injectieproject te minimaliseren.
Tip 1: blijf bij de rechte tekendobbelsteen
Zijdelingse kernen en andere in-matrijsmechanismen verhogen de matrijskosten met 15% tot 30%. Dit betekent dat de minimale extra kosten van de mal ongeveer $ 1000 tot $ 1500 zijn.
In de vorige paragraaf hebben we de methode van het omgaan met ondersnijding bestudeerd. Om uw productie binnen het budget te houden, moet u het gebruik van neveneffectkernen en andere mechanismen vermijden, tenzij dit absoluut noodzakelijk is.
Tip 2: herontwerp injectieonderdelen om ondersnijding te voorkomen
Undercut verhoogt altijd de kosten en complexiteit, evenals het onderhoud van de matrijs. Slim herontwerp elimineert meestal ondersnijding.
Tip 3: maak injectiedelen kleiner
Kleinere onderdelen kunnen sneller worden gegoten, wat resulteert in een hogere productie en lagere onderdeelkosten. Kleinere onderdelen verlagen ook de materiaalkosten en de matrijsprijzen.
Tip 4: installeer meerdere onderdelen in één mal
Zoals we in het vorige gedeelte zagen, is het eerste proefexamen het monteren van meerdere onderdelen in dezelfde mal. In het eerste proefexamen kunnen 6 tot 8 identieke onderdelen in dezelfde matrijs worden geïnstalleerd, waardoor de totale productietijd met ongeveer 80% wordt verkort.
Het eerste proefexamen kan worden gedaan in dezelfde mal met verschillende geometrie. Dit is een geweldige oplossing om de totale montagekosten te verlagen.
Dit is een geavanceerde technologie:
In sommige gevallen is het lichaam van de 2 delen van het samenstel hetzelfde. Met wat creatief ontwerp kunt u in elkaar grijpende punten of scharnieren in symmetrische posities maken om het onderdeel in feite weer te geven. Op deze manier kan dezelfde mal worden gebruikt om twee halve mallen te vervaardigen, waardoor de malkosten met de helft worden verlaagd.
Tip 5: vermijd kleine details
Om de mal met kleine details te maken, heeft deze een langere verwerkingstijd en afwerkingstijd nodig. Tekst is een voorbeeld en het kan zelfs speciale bewerkingstechnologie vereisen, zoals EDM, wat tot hogere kosten leidt.
Tip 6: gebruik een lagere kwaliteit afwerking
Meestal wordt het oppervlaktebehandelingsmiddel met de hand op de mal aangebracht, wat een duur proces kan zijn, vooral voor geavanceerde oppervlaktebehandeling. Als uw onderdelen niet voor cosmetisch gebruik zijn, gebruik dan geen dure hoogwaardige afwerkingen.
Tip 7: minimaliseer het onderdeelvolume door de wanddikte te verminderen
Het verminderen van de wanddikte van een onderdeel is de beste manier om het volume van het onderdeel te minimaliseren. Dit betekent niet alleen dat er minder materialen worden gebruikt, maar ook de spuitgietcyclus aanzienlijk wordt versneld.
Door bijvoorbeeld de wanddikte te verkleinen van 3 mm naar 2 mm, kan de cyclustijd met 50% tot 75% worden verkort.
Door een dunnere wand kan de mal sneller gevuld worden. Belangrijker is dat dunnere onderdelen sneller afkoelen en uitharden. Houd er rekening mee dat terwijl de machine inactief is, ongeveer de helft van de spuitgietcyclus wordt besteed aan het uitharden van onderdelen.
Er moet voor worden gezorgd dat de stijfheid van het onderdeel niet overmatig wordt verminderd, anders worden de mechanische eigenschappen verminderd. Ribben op kritieke locaties kunnen worden gebruikt om de stijfheid te vergroten.
Tip 8: overweeg secundaire bediening
Voor productie in kleine series (minder dan 1000 onderdelen) kan het kosteneffectiever zijn om hulpbewerkingen te gebruiken om spuitgietonderdelen te voltooien. U kunt bijvoorbeeld na het vormen een gat boren in plaats van een dure mal met zijkern te gebruiken.
Het vijfde deel - Start injectie!
Als uw ontwerp klaar en geoptimaliseerd is voor spuitgieten, wat is dan de volgende stap? In dit gedeelte zullen we u door de stappen leiden die nodig zijn om de spuitgietproductie te starten.
Stap 1: begin klein en bouw snel een prototype
Voordat u een dure spuitgietmatrijs gebruikt, moet u eerst het functionele prototype van het ontwerp maken en testen.
Deze stap is cruciaal voor een succesvolle productlancering. Op deze manier kunnen ontwerpfouten vroegtijdig worden opgespoord en blijven de wijzigingskosten laag.
Er zijn drie prototypeoplossingen:
1. 3D-printen (met SLS, SLA of materiaalspray)
2. Kunststof numerieke besturingsverwerking;
3. Laag volume spuitgieten met 3D-printvorm
Deze processen kunnen realistische prototypes creëren voor vormen en functies die erg lijken op het uiteindelijke gegoten product.
Gebruik de volgende informatie als een snelle vergelijkingsgids om de oplossing te bepalen die het beste bij uw toepassing past.
3D afdrukken prototype
Minimale hoeveelheid: 1
Typische kosten: $ 20 - $ 100 per onderdeel
Levertijd: 2-5 dagen
Geoptimaliseerd ontwerp voor spuitgieten voor eenvoudig 3D-printen
Laagste kosten, snelste doorlooptijd prototype oplossing
Niet elk injectiemateriaal kan worden gebruikt voor 3D-printen
3D-printonderdelen zijn 30-50% zwakker dan injectieonderdelen
CNC-bewerkingsprototype
Minimale hoeveelheid: 1
Typische kosten: $ 100 - $ 500 per onderdeel
Levertijd: 5-10 dagen
Materiaaleigenschappen zijn hetzelfde als injectieonderdelen
Uitstekende precisie en afwerking
Het ontwerp moet mogelijk worden aangepast omdat er andere ontwerpbeperkingen van toepassing zijn
Duurder dan 3D printen, langere levertijd
Injectiespuiten met laag volume
Minimale hoeveelheid: 10-100 onderdelen,
Typische kosten: $ 1000 - $ 4000
Levertijd: 5-10 dagen,
Het meest realistische prototype met realistische materiaaleigenschappen
Simulatie van het werkelijke proces- en matrijsontwerp
De duurste prototype-oplossing
Minder beschikbaarheid dan CNC of 3D printen
Stap 2: voer “inbedrijfstelling” uit (500-10000 onderdelen)
Nadat het ontwerp is afgerond, kan met een klein aantal tests worden begonnen met het spuitgieten.
De minimale bestelhoeveelheid voor spuitgieten is 500 stuks. Voor deze hoeveelheden wordt de matrijs meestal machinaal bewerkt door aluminium CNC. Aluminium mallen zijn relatief eenvoudig te vervaardigen en kosten minder (van ongeveer $ 3000 tot $ 5000), maar zijn bestand tegen 5000 tot 10000 injectiecycli.
In dit stadium bedragen de typische kosten van het onderdeel tussen $ 1 en $ 5, afhankelijk van de geometrie van het ontwerp en het geselecteerde materiaal. De typische levertijd voor dergelijke bestellingen is 6-8 weken.
Onderdelen gemaakt met "pilot" aluminium matrijs hebben dezelfde fysieke eigenschappen en precisie als onderdelen gemaakt met "massaproductie" gereedschapsstalen matrijs.
Stap 3: breid de productieschaal uit (meer dan 100000 onderdelen)
Wanneer een groot aantal identieke onderdelen (10000 tot 100000 + eenheden) worden geproduceerd, zijn speciale injectiegereedschappen vereist.
Voor deze volumes is de matrijs gemaakt van gereedschapsstaal door middel van CNC-bewerking, dat miljoenen spuitgietcycli kan doorstaan. Ze zijn ook uitgerust met geavanceerde functies zoals hot tip-deuren en complexe koelkanalen om de productiesnelheid te maximaliseren.
Vanwege de complexiteit van het ontwerp en de fabricage van de matrijs, liggen de typische eenheidskosten van deze fase tussen enkele centen en een dollar, en de typische levertijd is 4-6 maanden.
Bij DDPROTOTYPE besteedt u eenvoudig, snel en concurrerend spuitgietproducten uit. Wanneer u uw ontwerp uploadt naar ddprototype, zal onze machinist eventuele ontwerpproblemen detecteren voor de ontwerpanalyse van de maakbaarheid voordat de productie start, en u zo snel mogelijk een offerte bezorgen. Op deze manier kunt u ervoor zorgen dat u altijd de scherpste prijs voor uw injectieonderdelen in de markt kunt krijgen met de snelste doorlooptijd.