如何设计注塑零件

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设计注塑零件是制造高质量塑料部件的关键步骤。设计过程不仅影响零件的性能,还影响生产成本、周期时间和制造的整体效率。通过正确的设计策略,制造商可以实现所需的功能,同时最大限度地减少缺陷和生产挑战。本指南概述了设计有效注塑零件的关键原则和最佳实践。

1. 了解注塑工艺

在深入了解零件设计的细节之前,清楚地了解注塑工艺非常重要。该过程包括将熔融塑料注入模具型腔,在那里冷却并凝固成所需的形状。模具本身通常由钢或铝制成,其设计决定了零件的最终几何形状。一旦零件从模具中顶出,它可能会进行二次作,例如修整或组装。
注塑成型设计的目标是制造能够高效生产、缺陷和浪费最少的零件。正确的设计还可以确保模具可以准确制造并长期使用。

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2. 注塑件设计的关键原则

2.1 壁厚
一致的壁厚是设计注塑零件最重要的方面之一。不平整的壁会导致冷却过程中翘曲、缩痕或内应力等问题。零件较厚的区域冷却得更慢,这可能导致收缩或变形。理想情况下,整个零件的壁厚应保持均匀,以促进均匀冷却并减少应力集中。
如果壁厚需要变化,则应是渐进的,而不是突然的。设计人员可以使用肋或角撑板来加固需要额外强度的部分,而不会显着增加壁厚。
2.2 拔模角
在零件设计中加入拔模角对于从模具中顺利顶出至关重要。拔模角是零件壁上的轻微锥度,使零件在冷却后更容易从模具中脱模。如果没有足够的拔模,零件可能会粘在模具上,导致顶出过程中出现缺陷或损坏。建议
的拔模角度因材料和表面光洁度而异,但一般经验法则是对于大多数材料,每侧至少使用 1 度的拔模。高度纹理的表面可能需要更多的吃水。
2.3 肋和角撑板
为了在不增加壁厚的情况下增加零件的强度,设计人员经常采用肋条和角撑板。肋骨是薄的垂直支撑,可加固容易弯曲或变形的区域。它们应设计为壁厚的 50-60% 左右,以防止缩痕或冷却时间过长。另一方面,
角撑板是三角形支撑,用于加固两堵墙相交的区域。它们可以帮助防止翘曲并提高零件的结构完整性,特别是在承重应用中。
2.4 圆角和半径
注塑零件设计中的尖角会产生应力集中,并随着时间的推移导致开裂或材料失效。用圆角(圆边)代替尖角可以减少应力并提高零件的整体强度。此外,圆角有助于熔融塑料在模具内的流动,从而更好地填充零件并减少空隙或熔接线的可能性。
尽可能,内角应以至少壁厚一半的半径进行圆角处理。这降低了缺陷风险,同时提高了模具的耐用性。
2.5 材料选择
为注塑件选择的材料将影响其设计、性能和成本。每种材料都有独特的特性,例如柔韧性、强度、耐热性和收缩率,所有这些都应在设计阶段考虑。常见的注塑材料包括聚丙烯、ABS、尼龙和聚碳酸酯。在选择材料
时,设计人员还应考虑零件将暴露的环境条件,例如极端温度、化学品或紫外线辐射。了解材料的收缩特性对于实现精确的尺寸公差尤为重要。

3. 避免注塑件中的常见缺陷

3.1 缩痕
当零件较厚的部分比较薄的部分冷却得慢时,就会出现水痕,从而导致表面凹陷。为避免这种情况,请保持壁厚均匀并避免过厚的区域。肋也可用于在不增加厚度的情况下加固零件。
3.2 翘曲当零件的不同区域以不同的速率冷却时,就会发生翘
曲,从而产生导致变形的内应力。这可以通过设计均匀的壁厚并确保一致的冷却来缓解。
3.3 熔接线
当熔融塑料的两个流动前沿在模具中相遇且无法正确粘合时,就会形成熔接线。为了减少熔接线的出现,设计人员应调整模具的浇口位置,以优化塑料流动并确保均匀填充。

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4. 可制造性设计 (DFM)

除了基本的设计原则外,注塑件还应遵循可制造性设计(DFM)的原则。这意味着以降低制造复杂性、最大限度地减少浪费和降低生产成本的方式设计零件。例如:
  • 分型线考虑:分型线是模具两半相交的地方。设计人员应将分型线放置在不影响零件外观或功能的位置。
  • 浇口放置 :浇口是熔融塑料进入模具的地方。正确的浇口放置可确保最佳的塑料流动,并最大限度地减少熔接线或气泡等缺陷。
  • 底切 :底切是防止零件从模具中顶出的特征。最大限度地减少或消除底切可以简化模具设计并降低生产成本。

5. 原型设计和测试

在进行批量生产之前,必须对设计进行原型制作和测试。3D 打印或小规模成型运行可以帮助识别任何设计缺陷或需要改进的领域。此阶段允许在进行昂贵的模具生产之前进行必要的调整。

设计注塑零件需要仔细关注细节,并对材料特性和成型工艺有透彻的了解。通过遵循这些原则(例如确保一致的壁厚、合并拔模角和最大限度地减少尖角),您可以制造出既实用又具有成本效益的零件。在 AAA MOLD,我们专注于定制注塑模具和成型服务,确保我们的客户收到适合其特定应用的高质量、精心设计的零件。
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