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Guida per lo stampaggio ad iniezione di materie plastiche
DDPROTOTYPE è leader stampaggio ad iniezione di plastica produttore in Cina. Ci vogliono circa 20 minuti per leggere la guida allo stampaggio ad iniezione di materie plastiche basata su 15 anni di esperienza.
La prima parte: cos'è lo stampaggio a iniezione
Che cos'è lo stampaggio a iniezione di plastica? Lo stampaggio a iniezione di plastica è una tecnologia di produzione per la produzione in serie delle stesse parti in plastica con un'elevata tolleranza. Nello stampaggio a iniezione di plastica, le particelle di polimero vengono prima fuse, quindi iniettate nello stampo sotto pressione, in cui la plastica liquida si raffredda e si solidifica. I materiali utilizzati nello stampaggio ad iniezione sono polimeri termoplastici che possono essere colorati o riempiti con altri additivi.
Quasi tutte le parti in plastica intorno a te sono realizzate mediante stampaggio a iniezione di plastica: dalle parti di automobili alla scocca elettronica, alle necessità quotidiane. Lo stampaggio a iniezione di plastica è così popolare perché il costo di un singolo prodotto in plastica è molto basso nella produzione di massa. Lo stampaggio a iniezione di plastica ha un'elevata ripetibilità e una buona flessibilità di progettazione. I principali limiti dello stampaggio ad iniezione sono solitamente attribuiti a fattori economici, in quanto è richiesto un investimento iniziale maggiore. Inoltre, i tempi di consegna dalla progettazione alla produzione sono molto lenti (almeno 3 settimane).
Tecnologia di stampaggio ad iniezione
Oggi, lo stampaggio a iniezione è stato ampiamente utilizzato nei prodotti di consumo e nelle applicazioni di ingegneria. Quasi tutti gli oggetti di plastica intorno a te sono realizzati mediante stampaggio a iniezione. Questo perché la tecnologia può produrre le stesse parti a un costo molto basso per una singola parte e una quantità molto grande (in genere da 1000 a 100000 + unità).
Tuttavia, rispetto ad altre tecnologie, il costo di avviamento dello stampaggio a iniezione è relativamente alto, principalmente a causa della necessità di personalizzare lo stampo. Gli stampi costano tra $ 1000 e $ 200000, a seconda della loro complessità, materiali (stampi in alluminio o stampi in acciaio) e precisione (prototipi, stampi di produzione media o di massa).
Materiale per stampaggio ad iniezione plastica
Tutti i materiali termoplastici possono essere stampati ad iniezione. Alcuni tipi di silicone e altre resine termoindurenti sono anche compatibili con il processo di stampaggio ad iniezione. I materiali più comunemente usati per lo stampaggio ad iniezione:
Polipropilene (PP): circa il 38% della produzione mondiale
Abs: circa il 27% della produzione mondiale
PE: circa il 15% della produzione mondiale
Polistirene (PS): circa l'8% della produzione mondiale
Anche se consideriamo tutte le altre possibili tecnologie di produzione, lo stampaggio a iniezione di questi quattro materiali da solo rappresenta oltre il 40% di tutte le parti in plastica prodotte ogni anno nel mondo!
Macchine per lo stampaggio ad iniezione: come funzionano?
La macchina per lo stampaggio a iniezione è composta da tre parti principali: unità di stampaggio a iniezione, stampo (il cuore dell'intero processo) e unità di bloccaggio/espulsione. In questa sezione esamineremo lo scopo di ciascun sistema e come i loro meccanismi operativi di base influiscono sui risultati finali del processo di iniezione. Nel video qui sotto, una grande macchina per lo stampaggio a iniezione può produrre circa 30 parti in plastica ogni 3 secondi.
Video sullo stampaggio ad iniezione di materie plastiche | DDPROTOTIPO
Il processo di stampaggio ad iniezione di plastica
Lo scopo dell'unità di iniezione è quello di fondere la plastica grezza e guidarla nello stampo. È composto da tramoggia, canna e vite reciprocante. Ecco come funziona il processo di iniezione:
1. Asciugare prima le particelle di polimero e metterle nella tramoggia, dove vengono miscelate con pigmenti coloranti o altri additivi rinforzanti.
2. Alimentare le particelle nella botte, riscaldarle contemporaneamente, mescolarle e spostarle nello stampo tramite la vite a passo variabile. La geometria della vite e del cilindro è ottimizzata per aiutare a costruire la pressione al giusto livello e fondere il materiale.
3. Il pistone si sposta quindi in avanti e la plastica fusa viene iniettata nello stampo attraverso il sistema di guide, che riempie l'intera cavità. Quando il materiale si raffredda, si solidifica e forma la forma dello stampo.
4. Infine, lo stampo si apre e le parti solide vengono ora espulse dal ditale. Quindi chiudere lo stampo e ripetere il processo.
L'intero processo può essere ripetuto molto rapidamente: ci vogliono dai 10 ai 180 secondi, a seconda delle dimensioni del pezzo. Quando la parte viene espulsa, viene assegnata a un trasportatore oa un contenitore di contenimento. In generale, le parti stampate a iniezione possono essere utilizzate immediatamente, con poca o nessuna post-elaborazione.
Produzione stampi
Uno stampo è come un negativo fotografico: la sua geometria e struttura superficiale vengono trasferite direttamente sul pezzo stampato ad iniezione. Gli stampi di solito rappresentano la maggior parte dei costi di avviamento dello stampaggio a iniezione: per una geometria semplice e una produzione relativamente piccola (da 1000 a 10000 unità), il costo di uno stampo tipico è di circa $ 2000-5000, fino a $ 100000. Adatto per stampi ottimizzati per la piena produzione (100000 o più). Ciò è dovuto all'alto livello di esperienza richiesta per progettare e produrre stampi di alta qualità che producono accuratamente migliaia (o centinaia di migliaia) di parti.
Lo stampo è solitamente realizzato in alluminio o acciaio da Lavorazione CNC e poi finito allo standard richiesto. Oltre agli aspetti negativi delle parti, hanno anche altre funzioni, come il sistema di guide che consente ai materiali di fluire nello stampo e il canale di raffreddamento ad acqua interno che aiuta e accelera il raffreddamento delle parti.
Caso tipico: mattoncini Lego
Blocchi di Lego sono uno degli esempi più famosi di pezzi stampati ad iniezione. Sono stati realizzati utilizzando stampi, come quelli nella foto, che hanno prodotto 120 milioni di blocchi Lego (15 milioni di cicli) prima che venissero interrotti. I mattoncini Lego sono realizzati in ABS per la sua elevata resistenza agli urti e l'eccellente plasticità. Ogni mattone è perfettamente progettato con una tolleranza di appena 10 micron (o un decimo di capello). Ciò si ottiene utilizzando le migliori pratiche di progettazione, che studieremo nella prossima sezione (spessore uniforme della parete, angolo di sformo, nervature, testo in rilievo, ecc.).
La seconda parte: progettazione dello stampaggio a iniezione
Ci sono diversi fattori che possono influenzare la qualità del prodotto finale e la ripetibilità del processo. Al fine di generare tutti i vantaggi di questo processo, i progettisti devono seguire alcune linee guida di progettazione. In questa sezione, illustreremo i difetti comuni nello stampaggio a iniezione e le linee guida di base e avanzate da seguire durante la progettazione delle parti, comprese le raccomandazioni per ridurre al minimo i costi.
Difetti comuni di stampaggio ad iniezione
La maggior parte dei difetti nello stampaggio a iniezione sono legati al flusso irregolare o alla velocità di raffreddamento del materiale fuso durante il processo di fusione.
Qui elenchiamo i difetti più comuni nella progettazione di parti di stampaggio a iniezione. Nella prossima sezione, ti mostreremo come evitare questi difetti seguendo le buone pratiche di progettazione.
orditura
Quando alcune parti si raffreddano (e quindi si contraggono) più velocemente di altre, possono piegarsi in modo permanente a causa delle sollecitazioni interne. È più probabile che le parti in plastica con pareti di spessore irregolare si deformino.
Segno di restringimento
Quando l'interno di una parte si solidifica prima della sua superficie, sulla superficie originariamente piatta può apparire una piccola ammaccatura, chiamata ammaccatura. È più probabile che le parti con uno spessore della parete o un design delle nervature scarso si restringano.
Segni di trascinamento
Quando la plastica si restringe, esercita pressione sullo stampo. Durante l'espulsione, la parete del pezzo scivola e raschia contro lo stampo, provocando graffi. Le parti con pareti verticali (e senza angolo di sformo) sono le più suscettibili ai segni di trascinamento.
Linea intrecciata
Quando due corsi d'acqua si incontrano, potrebbero esserci piccoli capelli come lo scolorimento. Queste trecce influiscono sull'estetica della parte, ma riducono anche la resistenza della parte. È più probabile che le parti con improvvisi cambiamenti di geometria o fori producano trecce.
Carenza
L'aria residua nello stampo può impedire il flusso di materiale durante l'iniezione, risultando in parti incomplete. Un buon design può migliorare la fluidità della plastica fusa. È più probabile che le parti con pareti sottili o nervature mal progettate siano scarse.
Regole di progettazione dello stampaggio a iniezione
Uno dei maggiori vantaggi dello stampaggio a iniezione è che può formare facilmente geometrie complesse, in modo che una singola parte possa svolgere una varietà di funzioni. Una volta completata la produzione dello stampo, queste parti complesse possono essere copiate a un costo molto basso. Tuttavia, modificare il design dello stampo in una fase successiva dello sviluppo può essere molto costoso, quindi devi ottenere i migliori risultati in primo luogo. Si prega di seguire le linee guida seguenti per evitare i difetti più comuni nello stampaggio a iniezione.
Utilizzare uno spessore della parete uniforme
Utilizzare uno spessore di parete uniforme su tutta la parte, se possibile, ed evitare sezioni di parete spesse. Ciò è necessario perché le pareti irregolari possono causare deformazioni o deformare le parti mentre il materiale fuso si raffredda. Se hai bisogno di sezioni di diverso spessore, usa smussi o raccordi per rendere la transizione il più liscia possibile. In questo modo, il materiale scorrerà in modo più uniforme nella cavità, assicurando così che l'intero stampo venga riempito completamente.
Per la maggior parte dei materiali, uno spessore della parete compreso tra 1.2 mm e 3 mm è un valore sicuro. La tabella seguente riassume gli spessori di parete raccomandati specifici per alcuni dei materiali da iniezione più comuni:
Materiali | Spessore della parete consigliato [mm] | Spessore della parete consigliato [pollici] |
Polipropilene (PP) | 0.8 - 3.8 mm | 0.03 "- 0.15" |
ABS | 1.2 - 3.5 mm | 0.045 "- 0.14" |
Polietilene (PE) | 0.8 - 3.0 mm | 0.03 "- 0.12" |
Polistirene (PS) | 1.0 - 4.0 mm | 0.04 "- 0.155" |
Poliuretani (PUR) | 2.0 - 20.0 mm | 0.08 "- 0.785" |
Nylon (PA6) | 0.8 - 3.0 mm | 0.03 "- 0.12" |
Policarbonato (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" |
Per ottenere i migliori risultati:
Utilizzare uno spessore di parete uniforme entro i valori consigliati. Se hai bisogno di uno spessore diverso, usa uno smusso o un raccordo 3 volte la differenza di spessore per smussare la transizione
Una parte più spessa
Sezioni più spesse possono causare vari difetti, inclusi deformazioni e affondamenti. È necessario limitare lo spessore massimo di qualsiasi parte del disegno al valore consigliato rendendoli cavi. Per migliorare la resistenza della parte cava, utilizzare la struttura con la stessa resistenza e rigidità ma con uno spessore della parete ridotto. Le parti accuratamente progettate con sezioni cave sono le seguenti:
Le nervature possono essere utilizzate anche per aumentare la rigidità di sezioni orizzontali senza aumentarne lo spessore. Tenere presente che si applicano ancora i limiti di spessore delle pareti. Il superamento dello spessore della nervatura consigliato può causare segni di restringimento.
Per ottenere i migliori risultati:
Scava la parte più spessa e usa le nervature per migliorare la resistenza e la rigidità delle parti
Lo spessore massimo della nervatura di progetto è pari a 0.5 volte lo spessore della parete
L'altezza massima della nervatura di progetto è pari a 3 volte lo spessore della parete
Aggiungi una transizione graduale
Consigliato: 3 × differenza di spessore della parete
A volte è impossibile evitare parti con pareti di diverso spessore. In questi casi, utilizzare smussi o raccordi per rendere la transizione il più agevole possibile. Allo stesso modo, la parte inferiore degli elementi verticali (come nervature, sporgenze, accoppiamento a scatto) deve essere sempre circolare.
Arrotonda tutti i bordi
I limiti di spessore uniforme delle pareti si applicano anche ai bordi: le transizioni devono essere il più lisce possibile per garantire un buon flusso del materiale.
Per i bordi interni, il raggio deve essere almeno 0.5 volte lo spessore della parete. Per il bordo esterno, aggiungi un raggio uguale al raggio interno più lo spessore della parete. In questo modo puoi assicurarti che lo spessore del muro sia uniforme ovunque, anche negli angoli. Inoltre, gli angoli acuti possono portare alla concentrazione delle sollecitazioni, con conseguente assottigliamento della parte.
Per ottenere i migliori risultati:
Aggiungere un filetto uguale a volte 0.5 lo spessore della parete fino all'angolo interno
Aggiungere un filetto uguale a volte 1.5 lo spessore della parete fino all'angolo esterno
Aggiungi angolo di sformo
Per facilitare la sformatura delle parti dallo stampo, è necessario aggiungere angoli di sformo su tutte le pareti verticali. A causa dell'elevato attrito con lo stampo durante il processo di sformatura, la parete senza angolo di sformo presenterà segni di trascinamento sulla sua superficie. Si consiglia un angolo di sformo minimo di 2°. Funzioni superiori dovrebbero utilizzare un angolo di sformo maggiore (fino a 50°).
Una buona regola pratica è aumentare l'angolo di sformo di 1 grado ogni 25 mm. Ad esempio, aggiungi un angolo di sformo di 30 gradi a una caratteristica alta 75 mm. Se la parte ha una finitura superficiale ruvida, è necessario utilizzare un ampio angolo di sformo. Secondo l'esperienza, i risultati del calcolo di cui sopra dovrebbero essere aumentati da 10 a 20 gradi. Ricorda, anche le nervature hanno bisogno di angoli di sformo. Nota che mentre aumentando l'angolo si riduce lo spessore della parte superiore delle nervature, assicurati che il tuo progetto soddisfi lo spessore minimo raccomandato della parete.
Per ottenere i migliori risultati:
Aggiungi un angolo di sformo di minimo 20 gradi a tutte le pareti verticali
Per elementi superiori a 50 mm, aumentare l'angolo di sformo di 1 grado ogni 25 mm
Per le parti con finitura superficiale strutturata, aumentare l'angolo di sformo di 1-2o
Taglio inferiore
Il dado più semplice (dado da disegno dritto) è costituito da due metà. Elementi con sottosquadri, come denti per filettature o ganci per giunti a scatto, non possono essere realizzati con una filiera diritta. Questo perché lo stampo non può essere lavorato a CNC o perché il materiale impedisce alla parte di scoppiare. Il dente del filo o il gancio del giunto a scatto è un esempio di sottosquadro.
Ecco alcune idee per aiutarti a gestire il sottosquadro:
Evitare la sottoquotazione con la chiusura del fiume
Evitare completamente il sottosquadro può essere l'opzione migliore. L'undercutting aumenta sempre i costi, la complessità ei requisiti di manutenzione dello stampo. La riprogettazione intelligente di solito elimina il sottosquadro. Il troncamento è una tecnica utile per eseguire il sottosquadro dell'area interna (per l'adattamento a scatto) o del lato (per il foro o la maniglia) di una parte.
Ecco alcuni esempi di come riprogettare un pezzo di stampaggio ad iniezione per evitare il sottosquadro: in pratica, il materiale viene rimosso nell'area sottosquadro, eliminando così completamente il problema.
Sposta la linea di separazione
Il modo più semplice per affrontare il sottosquadro è spostare la linea di divisione della fustella per farla intersecare.
Questa soluzione è adatta per molti progetti con sottosquadri sulla superficie esterna. Non dimenticare di regolare la bozza di conseguenza.
Utilizzare il sottosquadro di stripping (sabbiatura)
Quando le caratteristiche sono sufficientemente flessibili da deformarsi sullo stampo durante l'espulsione, è possibile utilizzare un sottosquadro di buccia (noto anche come protuberanza). Il sottosquadro di stripping viene utilizzato per realizzare fili nel cappuccio.
Undercut può essere utilizzato solo quando:
-I sottosquadri di spogliatura devono essere lontani da elementi di rinforzo come angoli e nervature.
-L'angolo di attacco del sottosquadro deve essere compreso tra 30 e 45 gradi.
-Le parti stampate a iniezione devono avere spazio e devono essere sufficientemente flessibili da espandersi e deformarsi.
Si raccomanda di evitare di pelare il sottosquadro delle parti in FRP. In generale, le materie plastiche flessibili come PP, HDPE o nylon (PA) possono resistere a sottosquadro fino al 5% del diametro.
Coppia di diapositive e nucleo
Se non è possibile riprogettare lo stampaggio ad iniezione per evitare rientranze laterali, utilizzare effetti collaterali e anime scorrevoli.
Un'anima laterale è un inserto che scorre all'interno quando lo stampo è chiuso e fuori prima che lo stampo venga aperto. Tieni presente che questi meccanismi aumentano il costo e la complessità dello stampo.
Quando si progettano azioni ausiliarie, attenersi alle seguenti linee guida:
-Il kernel deve avere spazio per muoversi dentro e fuori. Ciò significa che la funzione deve trovarsi sull'altro lato della parte.
-L'azione laterale deve muoversi verticalmente. Muoversi con un angolo diverso da 90° è più complesso, aumentando i costi e i tempi di consegna.
-Non dimenticare di aumentare l'angolo di sformo. Pensa al tuo design come al solito e considera il movimento del nucleo dell'azione laterale.
Caratteristiche di progettazione comuni
Attraverso queste guide pratiche, scopri come progettare le caratteristiche più comuni riscontrate nelle parti di stampaggio a iniezione. Usali per migliorare la funzionalità del progetto pur continuando a seguire le regole di progettazione di base.
Elementi di fissaggio filettati (borchie e inserti)
Esistono tre modi per aggiungere un elemento di fissaggio a una parte stampata a iniezione: progettare una filettatura direttamente sulla parte, aggiungere una borchia in grado di fissare la vite o includere un inserto filettato.
È possibile modellare la filettatura direttamente sul pezzo, ma questo non è consigliato, perché i denti della filettatura sono in natura sottosquadro, il che aumenta notevolmente la complessità e il costo dello stampo (introdurremo ulteriormente il sottosquadro nella parte successiva) . Un esempio di parte stampata ad iniezione filettata è il cappuccio. Le sporgenze sono molto comuni nelle parti stampate a iniezione e vengono utilizzate come punti di attacco o assemblaggio. Sono costituiti da sporgenze cilindriche con fori progettati per contenere viti, inserti filettati o altri tipi di hardware di fissaggio e montaggio. Un buon modo per pensare a un capo è circondare le costole stesse. La borchia viene utilizzata come punto di connessione o fissaggio (in combinazione con una vite autofilettante o un inserto filettato).
Quando una borchia viene utilizzata come punto di fissaggio, il diametro esterno della borchia deve essere il doppio del diametro nominale della vite o dell'inserto e il suo diametro interno deve essere uguale al diametro del nucleo della vite. Anche se non è richiesta l'intera profondità, i fori nella sporgenza devono estendersi fino al livello della parete inferiore per mantenere uno spessore uniforme della parete in tutta la funzione. Aggiungere smussi per facilitare l'inserimento di viti o inserti.
Per ottenere i migliori risultati:
Evita che il design si confonda con la sporgenza del muro principale
Costolare o attaccare la sporgenza alla parete principale
Per le boccole con lame, utilizzare un diametro esterno pari al doppio della dimensione nominale della lama
Conteggio discussioni
Gli inserti filettati in metallo possono essere aggiunti alle parti stampate a iniezione di plastica per fornire fori filettati durevoli per elementi di fissaggio come viti per macchine. Il vantaggio dell'utilizzo degli inserti è che consentono molti cicli di montaggio e smontaggio. Il plug-in viene installato nella parte di stampaggio ad iniezione mediante inserimento termico, ultrasonico o in stampo. Per progettare la borchia che conterrà il plug-in filettato, utilizzare linee guida simili a quelle sopra, con il diametro del plug-in come dimensione guida.
Per ottenere i migliori risultati:
Evitare di aggiungere fili direttamente alla parte stampata
Boccola di design, diametro esterno pari a 2 volte il diametro nominale della vite o dell'inserto
Aggiungi un rilascio di 0.8 mm al bordo del filo
Utilizzare filetti con un passo maggiore di 0.8 mm (32 fili per pollice)
Utilizzare un filo trapezoidale o di supporto
Il modo migliore per lavorare con i sottosquadri che sono stati creati:
Utilizzare filetti con un passo maggiore di 0.8 mm (32 fili per pollice)
Per le filettature esterne, posizionarlo lungo la linea di divisione
costola
Quando lo spessore massimo consigliato della parete non è sufficiente per soddisfare i requisiti funzionali della parte, è possibile utilizzare degli irrigidimenti per migliorarne la rigidità.
Quando si progettano le nervature:
● utilizzare uno spessore pari a 0.5 volte lo spessore della parete principale
● altezza definita inferiore a 3 x spessore della nervatura
● utilizzare raccordi di fondazione con raggio maggiore di 1/4 x spessore della nervatura
● aggiungere un angolo di sformo di almeno 0.25° – 0.5°
● aggiungere un minuto. La distanza tra le nervature e il muro è 4 volte lo spessore delle nervature
Giunto a scatto
Snap fit è un modo molto semplice, economico e veloce per collegare due parti senza dispositivi di fissaggio o strumenti. Ci sono molte possibilità di progettazione per i giunti a scatto. Secondo l'esperienza, la deflessione del giunto a fibbia dipende principalmente dalla sua lunghezza e dalla forza ammissibile che può essere applicata sulla sua larghezza (perché il suo spessore è più o meno determinato dallo spessore della parete del pezzo). Allo stesso modo, un giunto a scatto è un altro esempio di sottosquadro.
Viene mostrato il design più comune di un giunto a baionetta (chiamato giunto a baionetta a sbalzo). Come per le nervature, aumentare l'angolo di sformo sul giunto a scatto e utilizzare uno spessore della parete di 0.5 volte lo spessore minimo della parete.
È un argomento importante per progettare il criterio speciale del giunto a scatto, che va oltre lo scopo di questo documento.
Per ottenere i migliori risultati:
Aggiungere l'angolo di sformo sulla parete verticale del giunto a scatto
Lo spessore dell'adattamento a scatto progettato è maggiore di 0.5 volte lo spessore della parete
Regolarne la larghezza e la lunghezza per controllarne la deflessione e la forza ammissibile
Cerniera vivente
Una cerniera mobile è un foglio di plastica che collega due parti di una parte e le piega e le piega. Tipicamente, queste cerniere sono incorporate in contenitori prodotti in serie, come bottiglie di plastica. La cerniera mobile ben progettata può durare fino a un milione di cicli senza guasti. Il materiale utilizzato per la cerniera mobile dello stampaggio ad iniezione deve essere flessibile. Il polipropilene (PP) e il polietilene (PE) sono la scelta ideale per le applicazioni consumer e il nylon (PA) è la scelta ideale per le applicazioni ingegneristiche.
Le cerniere ben progettate sono mostrate di seguito. Tra 0.20 e 0.35 mm della gamma di cerniere di spessore minimo consigliata, risultando in uno spessore maggiore e più durevole. Prima della produzione in serie, utilizza la lavorazione CNC o la stampa 3D per prototipare la cerniera mobile per determinare la geometria e la rigidità più adatte alla tua applicazione. Aggiungere un gran numero di raccordi e progettare una spalla con uno spessore della parete uniforme come corpo principale della parte per migliorare il flusso del materiale nello stampo e ridurre al minimo le sollecitazioni. Cerniere divise più grandi di 150 mm in due (o più) per prolungarne la durata.
Per ottenere i migliori risultati:
Spessore cerniera di design compreso tra 0.20 e 0.35 mm
Selezionare materiale flessibile (PP, PE o PA) per le parti con cerniere mobili
Utilizzare spalla con spessore uguale allo spessore della parete principale
Filetto il più possibile
Costolette schiacciate
Schiacciare una nervatura è una piccola caratteristica saliente che si deforma quando diversi componenti vengono spinti insieme per produrre attrito, garantendone la posizione. Le barre di compressione possono essere un'alternativa economica alla realizzazione di fori ad alta tolleranza per un accoppiamento stretto. Di solito vengono utilizzati per alloggiare cuscinetti o alberi e altre applicazioni di accoppiamento a pressione.
L'illustrazione seguente mostra un esempio di una parte con nervature estruse. Si consigliano tre nervature di estrusione per garantire un buon allineamento. L'altezza/raggio consigliato di ciascuna nervatura è di 2 mm. Aggiungere almeno 0.25 mm di interferenza tra la nervatura di estrusione e la parte installata. A causa del piccolo contatto con la superficie dello stampo, è possibile progettare la nervatura senza nervatura.
Per ottenere i migliori risultati:
Aggiungere un'interferenza minima di 0.25 mm tra la nervatura estrusa e il componente
Non aggiungere sformo alla parete verticale delle nervature estruse
Parole e simboli
Il testo è una caratteristica molto comune che può essere utilizzata per loghi, etichette, avvisi, grafici e descrizioni, risparmiando così il costo di incollare o dipingere le etichette.
Quando si aggiunge del testo, selezionare il testo in rilievo sul testo dell'incisione, perché è più facile lavorare a CNC sullo stampo, quindi è più economico.
Inoltre, alzando il testo di 0.5 mm sopra la superficie della parte, le lettere saranno facili da leggere. Ti consigliamo di scegliere caratteri rotondi in grassetto con uno spessore della linea uniforme e una dimensione di 20 libbre o più.
Per ottenere i migliori risultati:
Usa testo in rilievo (altezza 0.5 mm) invece del testo inciso
Utilizzare un carattere di spessore uniforme con una dimensione minima del carattere di 20 punti
Allinea il testo perpendicolarmente alla linea di divisione
Utilizzare un'altezza (o una profondità) maggiore di 0.5 mm
Intervallo di tolleranza
Lo stampaggio a iniezione produce solitamente parti con una tolleranza di ± 0.500 mm (0.020 pollici).
In alcuni casi, sono possibili tolleranze più strette (a partire da ± 0.125 mm – o anche ± 0.025 mm), ma possono aumentare significativamente i costi.
Per la produzione di piccoli lotti (< 10000 unità), valutare l'utilizzo di operazioni ausiliarie come la perforazione per migliorare la precisione. Ciò garantisce la corretta interferenza della parte con altre parti o inserti (ad esempio, quando si utilizzano accoppiamenti a pressione).
La terza parte: materiale per iniezione
Lo stampaggio a iniezione è compatibile con una varietà di materie plastiche. In questa sezione imparerai di più sulle caratteristiche chiave dei materiali più popolari. Discuteremo anche la finitura superficiale standard che può essere applicata alle parti stampate a iniezione.
Materiale di iniezione
Tutti i materiali termoplastici possono essere stampati ad iniezione. Anche alcune plastiche termoindurenti e silicone liquido sono compatibili con il processo di stampaggio a iniezione. Possono anche essere rinforzati con fibre, particelle di gomma, minerali o ritardanti di fiamma per modificarne le proprietà fisiche. Ad esempio, la fibra di vetro può essere miscelata con particelle in un rapporto del 10%, 15% o 30%, in modo che le parti abbiano una rigidità maggiore.
L'additivo comunemente usato per migliorare la rigidità dei pezzi stampati ad iniezione è la fibra di vetro. Le fibre di vetro possono essere miscelate con gli aggregati in un rapporto del 10%, 15% o 30%, ottenendo diverse proprietà meccaniche. Puoi aggiungere un colorante (in una proporzione di circa il 3%) alla miscela per creare una varietà di parti colorate. I colori standard includono rosso, verde, giallo, blu, nero e bianco, che possono essere miscelati per creare ombre diverse.
Preparazione delle superfici e standard SPI
Il trattamento superficiale può essere utilizzato per dare alle parti di iniezione un aspetto o una sensazione. Oltre ad essere utilizzato per scopi cosmetici, il trattamento superficiale può anche soddisfare requisiti tecnici. Ad esempio, la rugosità superficiale media (RA) può influire notevolmente sulla durata di servizio delle parti scorrevoli (come i cuscinetti scorrevoli). Le parti ad iniezione di solito non necessitano di post-elaborazione, ma lo stampo stesso può eseguire diversi gradi di finitura. Tenere presente che le superfici ruvide durante l'espulsione aumentano l'attrito tra la parte e lo stampo, quindi è necessario un angolo di sformo maggiore.
Fine | Descrizione | Standard SPI* |
Rivestimento lucido | Lo stampo viene prima levigato e poi lucidato con una spazzola diamantata, ottenendo una finitura a specchio. | A-1 |
Finitura semi-lucida | Lo stampo viene levigato con carta vetrata a grana fine, ottenendo una finitura superficiale fine. | B-1 |
Finitura opaca | Lo stampo viene levigato con polvere di pietra fine, rimuovendo tutti i segni di lavorazione. | C-1 |
Finitura testurizzata | Lo stampo viene prima levigato con polvere di pietra fine e quindi sabbiato, ottenendo una superficie strutturata. | D-1 |
Finitura come lavorata | Lo stampo è finito a discrezione del macchinista. I segni degli strumenti saranno visibili. | - |
Fine | Descrizione | Standard SPI* |
Rivestimento lucido | Lo stampo viene prima levigato e poi lucidato con una spazzola diamantata, ottenendo una finitura a specchio. | A-1 |
Finitura semi-lucida | Lo stampo viene levigato con carta vetrata a grana fine, ottenendo una finitura superficiale fine. | B-1 |
Finitura opaca | Lo stampo viene levigato con polvere di pietra fine, rimuovendo tutti i segni di lavorazione. | C-1 |
Finitura testurizzata | Lo stampo viene prima levigato con polvere di pietra fine e quindi sabbiato, ottenendo una superficie strutturata. | D-1 |
Finitura come lavorata | Lo stampo è finito a discrezione del macchinista. I segni degli strumenti saranno visibili. | - |
Quando scegli una finitura liscia, tieni presente i seguenti suggerimenti utili:
La finitura dello stampo con elevata brillantezza non è uguale al prodotto finito con elevata brillantezza. È ampiamente influenzato da altri fattori, come la resina plastica utilizzata, le condizioni di stampaggio e il design dello stampo. Ad esempio, l'ABS produrrà parti con una lucentezza maggiore rispetto al PP.
una finitura superficiale più fine richiede un livello più elevato di materiale da utilizzare nello stampo. Per ottenere una lucidatura molto fine, è necessario un acciaio per utensili con la massima durezza. Ciò ha un impatto sul costo totale (costo del materiale, tempo di elaborazione e tempo di post-elaborazione).
La quarta parte--Il segreto della riduzione dei costi
Scopri di più sui principali fattori di costo nello stampaggio a iniezione e sulle possibili tecniche di progettazione che ti aiuteranno a ridurre i costi e a mantenere il tuo progetto nel rispetto del budget.
Fattori di costo nello stampaggio a iniezione. Il costo massimo dello stampaggio a iniezione è:
Il costo dello stampo è determinato dal costo totale della progettazione e della lavorazione dello stampo.
il costo dei materiali dipende dalla quantità di materiali utilizzati e dal loro prezzo al chilogrammo.
Il costo di produzione dipende dal tempo totale di utilizzo della pressa ad iniezione.
I costi dello stampo sono costanti (da $ 1000 a $ 5000). Questo costo è indipendente dal numero totale di parti prodotte, mentre i costi di materiale e produzione dipendono dalla produzione.
Per i prodotti più piccoli (da 1000 a 10000 pezzi), i costi degli utensili hanno l'impatto maggiore sui costi totali (circa 50-70%). Pertanto, vale la pena modificare il design di conseguenza per semplificare il processo di produzione (e il relativo costo) dello stampo.
Per la produzione di massa (da 10000 a 100000 unità), il contributo del costo dell'utensile al costo totale è coperto dal materiale e dal costo di produzione. Pertanto, il tuo lavoro di progettazione principale dovrebbe concentrarsi sulla riduzione al minimo del volume della parte e del tempo del ciclo di stampaggio.
Qui, raccogliamo alcuni suggerimenti per aiutarti a ridurre al minimo il costo del tuo progetto di iniezione.
Suggerimento 1: attenersi al dado da disegno diritto
I nuclei ad azione laterale e altri meccanismi dello stampo aumentano i costi dello stampo dal 15% al 30%. Ciò significa che il costo aggiuntivo minimo dello stampo è compreso tra $ 1000 e $ 1500.
Nella sezione precedente, abbiamo studiato il metodo per affrontare il sottosquadro. Per mantenere la tua produzione entro il budget, evita di utilizzare core di effetti collaterali e altri meccanismi a meno che non sia assolutamente necessario.
Suggerimento 2: riprogettare le parti di iniezione per evitare il sottosquadro
Il sottosquadro aumenta sempre i costi e la complessità, così come la manutenzione degli stampi. Una riprogettazione intelligente di solito elimina il sottosquadro.
Suggerimento 3: rimpicciolire le parti di iniezione
Le parti più piccole possono essere stampate più velocemente, con conseguente aumento della produzione e minori costi delle parti. Le parti più piccole riducono anche i costi dei materiali ei prezzi degli stampi.
Suggerimento 4: installa più parti in uno stampo
Come abbiamo visto nell'ultima sezione, il primo esame simulato consiste nell'assemblare più parti nello stesso stampo. Nel primo esame simulato, è possibile installare da 6 a 8 parti identiche nello stesso stampo, riducendo così il tempo di produzione totale di circa l'80%.
Il primo esame simulato può essere eseguito nello stesso stampo con geometria diversa. Questa è un'ottima soluzione per ridurre il costo totale di assemblaggio.
Questa è una tecnologia avanzata:
In alcuni casi, il corpo delle 2 parti dell'assieme è lo stesso. Con un design creativo, puoi creare punti di incastro o cardini in posizioni simmetriche per riflettere sostanzialmente la parte. In questo modo, lo stesso stampo può essere utilizzato per realizzare due semistampi, riducendo della metà il costo dello stampo.
Consiglio 5: evita i piccoli dettagli
Per realizzare lo stampo con piccoli dettagli, necessita di tempi di lavorazione e di finitura più lunghi. Il testo è un esempio e potrebbe anche richiedere una tecnologia di lavorazione speciale, come l'elettroerosione, che comporta costi più elevati.
Suggerimento 6: usa una finitura di grado inferiore
Di solito, l'agente di trattamento superficiale viene applicato allo stampo a mano, il che può essere un processo costoso, soprattutto per il trattamento superficiale avanzato. Se le tue parti non sono per uso cosmetico, non utilizzare costose finiture di alta qualità.
Suggerimento 7: ridurre al minimo il volume della parte riducendo lo spessore della parete
Ridurre lo spessore della parete di una parte è il modo migliore per ridurre al minimo il volume della parte. Ciò non significa solo utilizzare meno materiali, ma anche accelerare notevolmente il ciclo di stampaggio a iniezione.
Ad esempio, la riduzione dello spessore della parete da 3 mm a 2 mm può ridurre il tempo di ciclo dal 50% al 75%.
Una parete più sottile significa che lo stampo può essere riempito più rapidamente. Ancora più importante, le parti più sottili si raffreddano e polimerizzano più velocemente. Tenere presente che mentre la macchina è inattiva, circa la metà del ciclo di stampaggio a iniezione viene spesa per l'indurimento del pezzo.
Bisogna fare attenzione a non ridurre eccessivamente la rigidità del pezzo, altrimenti le sue proprietà meccaniche ne risulteranno ridotte. Le nervature in punti critici possono essere utilizzate per aumentare la rigidità.
Suggerimento 8: considera l'operazione secondaria
Per la produzione in piccoli lotti (meno di 1000 parti), può essere più conveniente utilizzare operazioni ausiliarie per completare le parti di stampaggio a iniezione. Ad esempio, puoi praticare un foro dopo la formatura invece di utilizzare uno stampo costoso con un'anima laterale.
La quinta parte--Inizia l'iniezione
Una volta che il tuo progetto è pronto e ottimizzato per lo stampaggio a iniezione, qual è il passo successivo? In questa sezione, ti guideremo attraverso i passaggi necessari per avviare la produzione di stampaggio a iniezione.
Passaggio 1: inizia in piccolo e costruisci rapidamente un prototipo
Prima di utilizzare uno stampo a iniezione costoso, creare e testare il prototipo funzionale del progetto.
Questo passaggio è fondamentale per il successo del lancio del prodotto. In questo modo, gli errori di progettazione possono essere rilevati in anticipo e il costo della modifica è ancora basso.
Esistono tre soluzioni prototipo:
1. Stampa 3D (usando SLS, SLA o spray per materiali)
2. Elaborazione plastica a controllo numerico
3. Stampaggio a iniezione a basso volume con stampo per stampa 3D
Questi processi possono creare prototipi realistici per forme e funzioni che sembrano molto simili al prodotto stampato finale.
Utilizzare le seguenti informazioni come guida di confronto rapida per determinare la soluzione più adatta alla propria applicazione.
stampa 3D prototipo
Quantità minima: 1
Costo tipico: $ 20 – $ 100 per parte
Termine di consegna: 2-5 giorni
Design ottimizzato per lo stampaggio a iniezione per una facile stampa 3D
Soluzione prototipo più economica e veloce
Non tutti i materiali per iniezione possono essere utilizzati per la stampa 3D
Le parti di stampa 3D sono del 30-50% più deboli delle parti di iniezione
Prototipo di lavorazione CNC
Quantità minima: 1
Costo tipico: $ 100 – $ 500 per parte
Termine di consegna: 5-10 giorni
Le proprietà del materiale sono le stesse delle parti di iniezione
Ottima precisione e finitura
Potrebbe essere necessario modificare il design in quanto si applicano diverse limitazioni di design
Più costoso della stampa 3D, tempi di consegna più lunghi
Stampaggio a iniezione a basso volume
Quantità minima: 10-100 parti,
Costo tipico: $ 1000 – $ 4000
Tempi di consegna: 5-10 giorni,
Il prototipo più realistico con proprietà del materiale realistiche
Simulazione del processo reale e progettazione dello stampo
La soluzione prototipo più costosa
Meno disponibilità rispetto alla stampa CNC o 3D
Passaggio 2: eseguire la "messa in servizio" (500-10000 parti)
Dopo che il progetto è stato finalizzato, lo stampaggio a iniezione può essere avviato attraverso un numero limitato di test.
La quantità minima ordinabile per lo stampaggio a iniezione è di 500 unità. Per queste quantità, lo stampo viene solitamente lavorato da CNC in alluminio. Gli stampi in alluminio sono relativamente facili da produrre e costano meno (a partire da circa $ 3000 a $ 5000), ma possono sopportare da 5000 a 10000 cicli di iniezione.
In questa fase, il costo tipico della parte è compreso tra $ 1 e $ 5, a seconda della geometria del progetto e del materiale selezionato. Il tempo di consegna tipico per tali ordini è di 6-8 settimane.
I pezzi realizzati con filiera in alluminio “pilota” hanno le stesse proprietà fisiche e precisione dei pezzi realizzati con filiera in acciaio per utensili “di serie”.
Passaggio 3: espandere la scala di produzione (più di 100000 parti)
Quando viene prodotto un gran numero di parti identiche (da 10000 a 100000 + unità), sono necessari speciali strumenti di iniezione.
Per questi volumi, lo stampo è realizzato in acciaio per utensili mediante lavorazione CNC, in grado di resistere a milioni di cicli di stampaggio ad iniezione. Sono inoltre dotati di funzionalità avanzate come porte a punta calda e complessi canali di raffreddamento per massimizzare la velocità di produzione.
A causa della complessità della progettazione e della produzione degli stampi, il costo unitario tipico di questa fase è compreso tra pochi centesimi e un dollaro e il tempo di consegna tipico è di 4-6 mesi.
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