Najbardziej fundamentaln? cz??ci? produktów z tworzyw sztucznych jest w rzeczywisto?ci projekt strukturalny produktu z tworzywa sztucznego. Wiele osób twierdzi, ?e projektowanie strukturalne produktów z tworzyw sztucznych jest trudne, ale co dok?adnie sprawia, ?e jest to trudne?
Wcze?niej poznali?my proces opracowywania produktów z tworzyw sztucznych. Z tego uci??liwego procesu nietrudno zauwa?y?, ?e doskona?y projekt produktu z tworzywa sztucznego musi nie tylko dostosowywa? si? do zmieniaj?cych si? wymagań i kontrolowa? koszty, ale tak?e zapewnia? dobr? wydajno?? produkcji. Ponadto, ze wzgl?du na z?o?ono??, niezawodno?? i dok?adno?? projektu, nak?ad pracy zwi?zany z projektowaniem strukturalnym produktu jest znaczny. Wymaga to od projektantów doskona?ych umiej?tno?ci technicznych i in?ynieryjnych, wnikliwej analizy rynku oraz zwracania uwagi na pojawiaj?ce si? technologie i stale zmieniaj?ce si? wymagania.
Pomijaj?c zmieniaj?ce si? wymagania i wnikliw? analiz? rynku, projekt konstrukcyjny samego produktu równie? wymaga uwzgl?dnienia wielu aspektów. Poni?szy przewodnik wyra?nie wskazuje te aspekty:
01. Grubo?? ?cianki
W przypadku du?ych komponentów grubo?? ?cianki w projekcie konstrukcyjnym wynosi zazwyczaj od 2,4 do 3,2 mm, podczas gdy w przypadku mniejszych komponentów wynosi oko?o 1,0 mm, przy czym konkretne wymiary s? zgodne z wymaganiami projektowymi produktu. Grubo?? ?cianki powinna by? jak najbardziej jednolita. W szczególnych okoliczno?ciach niektóre obszary mog? by? nieco grubsze lub cieńsze, ale konieczne jest stopniowe przej?cie (zaleca si?, aby rozmiar przej?cia by? ponad 5 razy wi?kszy ni? grubo?? ?cianki produktu), aby zapobiec powstawaniu ?ladów napr??eń na powierzchni formowanego wtryskowo produktu.
Czynniki wp?ywaj?ce na wybór grubo?ci ?cianki
a) Zastosowane tworzywo sztuczne. Ró?ne materia?y maj? ró?ne w?a?ciwo?ci wska?niki skurczu i p?ynno?? podczas formowanie wtryskoweco wp?ywa na zalecan? grubo?? ?cianki. (W przypadku grubo?ci pow?oki dane empiryczne mog? by? w przybli?eniu najwi?kszym wymiarem maszyny / 100 mm).
b) Wytrzymywane si?y zewn?trzne. Im wi?ksza si?a, tym grubsza powinna by? ?ciana. W szczególnych przypadkach nale?y u?y? metalowych cz??ci lub przeprowadzi? kontrol? wytrzyma?o?ci.
Zalecane warto?ci grubo?ci ?cianek dla produktów obejmuj?:
| Materia?y z tworzyw sztucznych | Minimalna grubo?? ?cianki | Zalecana grubo?? ?cianki dla ma?ych cz??ci | Zalecana grubo?? ?cianki dla cz??ci ?redniej wielko?ci | Zalecana grubo?? ?cianki dla du?ych cz??ci |
| Nylon | 0.45 | 0.76 | 1.5 | 2.4~3.2 |
| PE | 0.6 | 1.25 | 1.6 | 2.4~3.2 |
| PS | 0.75 | 1.25 | 1.6 | 3.2~5.4 |
| PMMA | 0.8 | 1.5 | 2.2 | 4~6.5 |
| PVC | 1.2 | 1.6 | 1.8 | 3.2~5.8 |
| PP | 0.85 | 1.54 | 1.75 | 2.4~3.2 |
| PC | 0.95 | 1.8 | 2.3 | 3~4.5 |
| POM | 0.8 | 1.4 | 1.6 | 3.2~5.4 |
| ABS | 0.8 | 1 | 2.3 | 3.2~6 |
c) Przepisy bezpieczeństwa. Na przyk?ad wymagania dotycz?ce odporno?ci na ci?nienie (im grubsza ?cianka, tym wi?ksza odporno?? na ci?nienie), wymagania dotycz?ce palno?ci itp.
02. ?ebra wzmacniaj?ce
Wi?kszo?? konstrukcji strukturalnych produktów z tworzyw sztucznych ma ?ebra wzmacniaj?ce, poniewa? ?ebra mog? zwi?kszy? wytrzyma?o?? bez zwi?kszania ca?kowitej grubo?ci ?cianki, co jest szczególnie przydatne w przypadku du?ych komponentów i obci??onych cz??ci, a tak?e mo?e zapobiega? deformacji produktu. Grubo?? ?eber wzmacniaj?cych jest zwykle 0,5-0,75 razy wi?ksza od ca?kowitej grubo?ci ?cianki (zaleca si?, aby by?a mniejsza ni? 0,6 razy); je?li jest wi?ksza ni? 0,75 razy, produkt jest podatny na kurczenie si?.

W przypadku cz??ci z tworzyw sztucznych o wysokich wymaganiach dotycz?cych wygl?du (b?yszcz?ca powierzchnia) zaleca si?, aby dolna grubo?? ?eber wzmacniaj?cych z ty?u wynosi?a B≤0,5T. W przypadku pewno?ci co do projektu formy i pó?niejszych dostosowań procesu, mo?na zaprojektowa? B>0,56T, ale zaleca si?, aby nie przekracza? 0,7T, poniewa? pó?niej b?dzie to trudne do dostosowania. Nale?y zauwa?y?, ?e grubo?? ?eber wzmacniaj?cych dla ró?nych tworzyw sztucznych niekoniecznie jest zgodna z B≤0,5T.
| Odniesienie projektowe dla grubo?ci ?eber wzmacniaj?cych (w stosunku do grubo?ci ?ciany podstawy) | ||
| Materia?y | Minimalny znak zlewu | Niewielki ?lad zlewu |
| PC | 50% | 66% |
| ABS | 40% | 60% |
| PC+ABS | 50% | 66% |
| PA | 30% | 40% |
| Wzmocniony PA | 33% | 50% |
| PP | 30% | 40% |
| Wzmocniony PP | 33% | 50% |
Aspekty projektowania wzmocnień, na które nale?y zwróci? uwag?
1. Gdy wiele ?eber wzmacniaj?cych przecina si? i ??czy, nale?y zachowa? ostro?no??, aby zapobiec miejscowemu gromadzeniu si? materia?u i unikn?? ?ladów skurczu na grzbiecie, przy czym zalecana jest nast?puj?ca metoda projektowania.

2. Podczas ??czenia ?eber wzmacniaj?cych ze ?cian? zewn?trzn? nale?y stara? si?, aby ?ebra by?y prostopad?e do ?ciany zewn?trznej.

3. Je?li pozwala na to miejsce, nale?y unika? projektowania ?eber wzmacniaj?cych lub wyst?pów na stromych zboczach i podj?? ?rodki zapobiegaj?ce kurczeniu si?, je?li jest to nieuniknione.

4. Je?li grubo?? ?eber wzmacniaj?cych nie jest proporcjonalna do grubo?ci g?ównej ?ciany, a parametry i lokalizacja nie mog? zosta? zmienione, nale?y rozwa?y? zmian? wygl?du zewn?trznego w celu zmniejszenia widoczno?ci ?ladów skurczu (ta metoda jest trudna do kontrolowania i powinna by? stosowana ostro?nie).

03. Draft Angle
Produkty z tworzyw sztucznych wymagaj? k?t zanurzenia w projekcie konstrukcyjnym, z wyj?tkiem tych o niewielkich wysoko?ciach (takich jak p?aska p?yta) lub specjalnych wymaganiach (ale gdy ?ciany boczne s? du?e i bez k?ta zanurzenia, potrzebna jest pozycja w rz?dzie). K?t pochylenia zwykle waha si? od 0,5 do 5 stopni, zazwyczaj oko?o 2 stopni, ale ró?ni si? w zale?no?ci od rozmiaru, wysoko?ci i kszta?tu produktu, z zasad? zapewnienia p?ynnego rozk?adania bez wp?ywu na funkcjonalno??.
K?t zanurzenia wn?ki formy powinien by? generalnie o 0,5 stopnia wi?kszy ni? k?t zanurzenia rdzenia formy, aby zapewni?, ?e produkt pozostanie w rdzeniu formy podczas otwierania. Ogólnie rzecz bior?c, obszary takie jak wy??czniki, wk?adki, a poca?unki wymagaj? k?ta zanurzenia.
Poni?sza tabela zawiera zalecenia dotycz?ce k?tów ci?gu dla ró?nych materia?ów:
| Materia?y | K?t zanurzenia | |
| Rdzeń formy | Wn?ka formy | |
| ABS | 35'词1° | 40'词1°20′ |
| PS | 30'词1° | 35'词1°30′ |
| PC | 30–50 | 35'词1° |
| PP | 25–50 | 30'词1° |
| PE | 20–45 | 25–45 |
| PMMA | 30'词1° | 35'词1°30′ |
| POM | 30'词1° | 35'词1°30′ |
| PA | 20–40 | 25–40 |
| HPVC | 50'词1°45′ | 50'词2° |
| SPV | 25–50 | 30'词1° |
| CP | 20–45 | 25–45 |
| ?ebra | Ogólnie 0,5°, minimalnie 0,25° | |
Aspekty wyboru k?ta draftu, na które nale?y zwróci? uwag?
1. Wybierz mniejszy k?t pochylenia, np. 0,5° dla cz??ci plastikowych o b?yszcz?cych powierzchniach i wysokich wymaganiach dotycz?cych precyzji przy niskim wspó?czynniku skurczu.
2. W przypadku wy?szych i wi?kszych specyfikacji nale?y wybra? mniejszy k?t zanurzenia na podstawie konkretnych obliczeń.
3. W przypadku cz??ci plastikowych o wysokim wspó?czynniku skurczu nale?y wybra? wi?kszy k?t.
4. W przypadku cz??ci plastikowych o grubszych ?ciankach, które powoduj? szczelniejsze zamkni?cie formy, nale?y wybra? wi?ksz? standardow? warto?? k?ta zanurzenia.
5. K?t zanurzenia dla w pe?ni przezroczyste cz??ci nale?y zwi?kszy?, aby zapobiec zarysowaniom. Ogólnie rzecz bior?c, w przypadku materia?ów PS k?t pochylenia nie powinien by? mniejszy ni? 2,5°~3°, a w przypadku materia?ów ABS i PC nie powinien by? mniejszy ni? 1,5°~2°.
6. W przypadku cz??ci plastikowych z tekstur? lub piaskowaniem k?t ci?gu powinien wynosi? od 2° do 5° w zale?no?ci od g??boko?ci tekstury. Im g??bsza tekstura, tym wi?kszy powinien by? k?t pochylenia.
04. R Corner
Z wyj?tkiem obszarów, w których specjalne wymagania okre?laj? ostre kraw?dzie, produkty z tworzyw sztucznych maj? zwykle zaokr?glone rogi w projekcie konstrukcyjnym, aby zmniejszy? koncentracj? napr??eń, u?atwi? przep?yw tworzywa sztucznego i u?atwi? wyjmowanie z formy.
1. Je?li nie ma specjalnych wymagań dotycz?cych projektu produktu, promień przej?cia (R) jest okre?lany przez grubo?? s?siedniego materia?u (t), przy czym wewn?trzny promień naro?nika zwykle wynosi od 0,50 do 1,50 razy grubo?? materia?u, ale minimalny promień nie mo?e by? mniejszy ni? 0,30 mm.

2. Podczas projektowania zaokr?glonych naro?ników na wewn?trznych i zewn?trznych powierzchniach produktu nale?y zachowa? jednolit? grubo?? ?cianki.

3. W projekcie strukturalnym produktu z tworzywa sztucznego nale?y szczególnie unika? zaokr?glonych naro?ników na powierzchni podzia?u formy, chyba ?e jest to wyra?nie wymagane. Zaokr?glone rogi na powierzchni podzia?u zwi?kszaj? trudno?? wykonania formy i pozostawiaj? lini? spawania na powierzchni produktu, wp?ywaj?c na jego wygl?d.

4. Ostre kraw?dzie s? niedozwolone na powierzchniach, które mog? by? dotykane na zewn?trz i wewn?trz produktu. W razie potrzeby nale?y sfazowa? kraw?dzie do minimalnego promienia 0,30 mm, aby zapobiec przyci?ciu palców, co jest szczególnie wa?ne w przypadku r?cznych produktów elektronicznych.

Otwory
Otwory s? powszechne w projektowaniu struktury produktu i s? zazwyczaj podzielone na dwa typy: okr?g?e i nieokr?g?e. Podczas projektowania po?o?enia otworów, celem powinno by? zminimalizowanie trudno?ci w obróbce formy bez uszczerbku dla wytrzyma?o?ci cz??ci z tworzywa sztucznego.
Typowe wymagania projektowe dla otworów
Specyfikacje wymiarowe (z wy??czeniem wewn?trznych otworów s?upków ?rub):

Wymiar A to odleg?o?? mi?dzy otworami. Je?li ?rednica otworu jest mniejsza ni? 3,00 mm, zaleca si?, aby warto?? A by?a nie mniejsza ni? D; je?li ?rednica przekracza 3,00 mm, wówczas A mo?e by? 0,70 razy wi?ksza od ?rednicy otworu.
Wymiar B to odleg?o?? od otworu do kraw?dzi i zaleca si?, aby warto?? B nie by?a mniejsza ni? D.
Zale?no?? mi?dzy ?rednic? i g??boko?ci? otworu
Specyfikacje wymiarowe (z wy??czeniem wewn?trznych otworów s?upków ?rub):

Wymiar A to g??boko?? otworu nieprzelotowego, która nie powinna przekracza? 5D. Zazwyczaj wymiar A jest mniejszy ni? 2D, a stosunek d?ugo?ci do ?rednicy nie przekracza 4 mm.
Je?li D ≤ 1,5 mm, to A ≤ D. Grubo?? dolnej ?cianki nieprzelotowego otworu powinna wynosi? ≥ 1/6D.
Wymiar B to g??boko?? otworu przelotowego, zalecana nie wi?ksza ni? 10D.
Otwory stopniowe
Otwory stopniowe sk?adaj? si? z wielu wspó?osiowo po??czonych otworów o ró?nych ?rednicach, przy czym g??boko?? otworu jest wi?ksza ni? w przypadku otworu o pojedynczej ?rednicy, jak pokazano na schematach.

K?towe otwory
Wyrównanie osi otworu z kierunkiem otworu formy pozwala unikn?? konieczno?ci wyci?gania rdzenia. W przypadku metod formowania otworów k?towych i otworów o z?o?onych kszta?tach mo?na u?y? dzielonego rdzenia, aby unikn?? bocznych struktur ci?gn?cych rdzeń.
Otwory boczne i wg??bienia
Gdy na produktach z tworzyw sztucznych pojawiaj? si? boczne otwory i wg??bienia, nale?y ustawi? suwaki lub boczne konstrukcje ci?gn?ce rdzeń w celu ?atwego rozformowania, co komplikuje struktur? formy i zwi?ksza koszty. Struktur? produktu mo?na odpowiednio ulepszy?. Jak pokazano na poni?szym rysunku, zmiana z projektu z bocznymi otworami (a) na projekt z bocznymi wg??bieniami (b).

Konstrukcja otworów na ?by ?rub
Jak pokazano na poni?szym rysunku, preferowany kszta?t otworów na ?by ?rub przedstawiono na rysunku (a). Je?li konstrukcja wymaga kszta?tu pokazanego w (b), sto?kowa powierzchnia powinna znajdowa? si? poni?ej powierzchni czo?owej o nie mniej ni? 0,50 mm, aby zapobiec p?kaniu powierzchni otworu.

Struktura kraw?dzi otworów
Zaprojektowanie pe?nej fazy lub promienia na kraw?dzi otworu jest niepraktyczne; kraw?d? otworu powinna mie? co najmniej 0,4 mm prostego elementu.

Szefowie
Tuleje s? zwykle u?ywane do monta?u dwóch produktów z tworzyw sztucznych za pomoc? otworu w wale lub do monta?u wkr?tów samogwintuj?cych. Gdy wyst?p nie jest zbyt wysoki i jest wyrzucany za pomoc? tulei wyrzutnika w formie, mo?e nie potrzebowa? k?ta pochylenia. Jednak?e, gdy wyst?p jest wysoki, cz?sto dodaje si? ?ebra poprzeczne (wzmocnienia) na jego zewn?trznej stronie. Te ?ebra poprzeczne maj? zwykle k?t zanurzenia 1-2 stopni, a sam wyst?p mo?e równie? wymaga? k?ta zanurzenia w zale?no?ci od sytuacji.
Gdy piasta jest po??czona ze s?upkiem (lub inn? piast?), szczelina monta?owa jest zwykle ustawiona na jednostronn? warto?? 0,05-0,10, aby uwzgl?dni? b??dy pozycjonowania, które mog? wyst?pi? podczas obróbki ka?dej piasty. Gdy wyst?p jest u?ywany do monta?u wkr?tów samogwintuj?cych, jego wewn?trzny otwór powinien by? o 0,1-0,2 mm mniejszy ni? ?rednica wkr?tu z jednej strony, aby zapewni? bezpieczne zamocowanie wkr?tu. Na przyk?ad, w przypadku monta?u za pomoc? wkr?tu samogwintuj?cego M3.0, wewn?trzny otwór piasty jest zwykle wykonany na Ф2,60-2,80 mm.
Wk?adki
W procesie formowania tworzyw sztucznych, cz??ci metalowe lub z innych materia?ów, takie jak ?ruby i zaciski osadzone podczas lub po formowaniu, s? zbiorczo okre?lane jako wk?adki w cz??ciach z tworzyw sztucznych. Wstawki mog? zwi?ksza? funkcjonalno?? produktu lub s?u?y? celom dekoracyjnym.
Wk?adki w cz??ciach z tworzyw sztucznych s? cz?sto u?ywane jako elementy z??czne lub podporowe. Ponadto wk?adki s? powszechn? metod? monta?u, gdy projekt produktu wymaga ?atwo?ci naprawy, ?atwo?ci wymiany lub mo?liwo?ci ponownego u?ycia. Niezale?nie jednak od tego, czy s? one wykorzystywane do celów funkcjonalnych, czy dekoracyjnych, stosowanie wk?adek powinno by? ograniczone do minimum. Wynika to z faktu, ?e stosowanie wk?adek wymaga dodatkowych etapów przetwarzania, co zwi?ksza koszty produkcji. Wk?adki s? zazwyczaj wykonane z metalu, przy czym cz?sto wybieranym materia?em jest mied?.
Kszta?t i wymagania strukturalne dla wk?adek
1. Metalowe wk?adki s? wytwarzane w procesach ci?cia lub t?oczenia, wi?c ich kszta?ty musz? sprzyja? produkcji.
2. Musz? posiada? wystarczaj?c? wytrzyma?o?? mechaniczn? (materia?, wymiary).
3. Musi istnie? odpowiednia si?a wi?zania mi?dzy wk?adk? a plastikow? matryc?, aby zapobiec wyci?gni?ciu lub obróceniu si? wk?adki podczas u?ytkowania. Powierzchnia wk?adki powinna mie? pier?cieniowe rowki lub poprzeczne naci?cia; nale?y unika? ostrych k?tów, aby zapobiec uszkodzeniom spowodowanym koncentracj? napr??eń. Tam, gdzie to mo?liwe, nale?y stosowa? okr?g?e lub symetryczne kszta?ty, aby zapewni? równomierny skurcz.
4. W celu ?atwego umieszczenia i pozycjonowania w formie, cz??? wk?adki wystaj?ca na zewn?trz (cz??? umieszczona w formie) powinna by? cylindryczna, poniewa? okr?g?e otwory s? naj?atwiejsze do obróbki w formie.
5. Aby zapobiec zap?onowi, wk?adki powinny mie? struktury, takie jak wyst?py uszczelniaj?ce.
6. Konstrukcja powinna u?atwia? wtórn? obróbk? wk?adki po formowaniu, tak? jak gwintowanie, ci?cie powierzchni czo?owej, ko?nierzowanie itp.

Podczas projektowania produktów z tworzyw sztucznych z wk?adkami, kluczowe jest zapewnienie, ?e wk?adki mog? by? precyzyjnie i niezawodnie umieszczone w formie. Wa?ne jest równie?, aby wzi?? pod uwag?, ?e wk?adka musi tworzy? silne po??czenie z formowan? cz??ci?, co mo?e by? trudne, gdy materia? hermetyzuj?cy jest zbyt cienki. Dodatkowo, konstrukcja musi zapobiega? wyciekom tworzywa sztucznego.
Tekstura powierzchni produktu
Powierzchnia produktów z tworzyw sztucznych mo?e by? g?adka (polerowana powierzchnia formy), trawiona iskrowo (miedziana wn?ka formy poddana obróbce EDM), ró?ne wzorzyste powierzchnie trawione (powierzchnie wzorzyste) i powierzchnie grawerowane. Gdy g??boko?? tekstury jest znaczna lub istnieje wiele tekstur, opór rozformowywania wzrasta, co wymaga odpowiedniego zwi?kszenia k?ta rozformowywania.
Tekst i wzory
Tekst i wzory na produktach z tworzyw sztucznych wyst?puj? w dwóch formach: wypuk?ych i zag??bionych powierzchni. Zasadniczo istniej? dwie metody przetwarzania: ma?y tekst i wzory s? uzyskiwane przez wytrawianie formy, podczas gdy nieco wi?kszy tekst i wzory s? bezpo?rednio obrabiane w formie. Rozmiar tekstu musi sprzyja? formowaniu i unika? ostrych k?tów.
1. Najlepiej jest u?ywa? wypuk?ych powierzchni do tekstu i wzorów na produktach z tworzyw sztucznych, dzi?ki czemu s? one zag??bione w formie, co upraszcza obróbk? formy. Je?li struktura wymaga, aby powierzchnia nie mia?a ?adnych wypuk?ych elementów, mo?na utworzy? zag??biony obszar, w którym tekst lub wzór znajduje si? na okre?lonej g??boko?ci, a nast?pnie podnie?? tekst lub wzór we wg??bieniu. Spe?nia to wymagania strukturalne, a jednocze?nie u?atwia tworzenie form.

2. W przypadku produktów z tworzyw sztucznych wysoko?? wypuk?ego tekstu i wzorów wynosi zazwyczaj od 0,15 do 0,30 mm, podczas gdy g??boko?? zag??bionego tekstu i wzorów wynosi od 0,15 do 0,25 mm.
3. Specyfikacja rozmiaru tekstu:

- Wymiar A to szeroko?? obrysu tekstu, zalecana nie mniejsza ni? 0,25 mm.
- Wymiar B to odst?p mi?dzy dwoma znakami, zalecany nie mniejszy ni? 0,40 mm.
- Wymiary C i D to odleg?o?ci od znaków do kraw?dzi, zalecane nie mniejsze ni? 0,60 mm.









