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注塑成型壁厚的最佳实践

2021-12-09 阅读 1984

从20世纪50年代到现在,注射成型一直主导着消费品制造业,给我们带来了从动作人物到义齿容器的一切。尽管注塑具有难以置信的多功能性,但它确实存在一些设计限制。


基本的注射成型过程是加热和加压塑料颗粒,直到它们流入模具型腔;冷却模具;打开模具;弹出零件;然后关闭模具。重复和重复,通常一次塑料制造运行一万次,在模具寿命期间一百万次。生产数十万个零件并不容易,但塑料零件的设计有一些改变,其中最简单的是注意设计的壁厚。




注塑成型壁厚限制


如果你拆开家中周围的任何塑料器具,你会注意到大多数零件的壁厚约为1毫米到4毫米(成型的最佳厚度),整个零件的壁厚均匀。为什么?有两个原因。


首先,较薄的壁冷却速度更快,缩短了模具的周期时间,缩短了制造每个零件所需的时间。如果塑料零件在模具填充后能够更快冷却,那么它可以安全地更快推出而不会翘曲,而且因为在注塑机上的时间成本很高,因此该零件的生产成本较低。


第二个原因是均匀性:在冷却循环中,塑料零件的外表面首先冷却。冷却导致收缩;如果零件具有均匀的厚度,则整个零件在冷却时将均匀地从模具收缩,零件将顺利取出。


但是,如果零件的厚截面和薄截面相邻,则较厚区域的熔融中心将在较薄区域和表面已经凝固后继续冷却和收缩。当这个厚的区域继续冷却时,它会不断收缩,并且它只能从表面拉出材料。结果是零件表面有一个小凹痕,称为缩痕。


缩痕仅仅表明隐藏区域的工程设计很差,但在装饰性表面上,它们可能需要上万元的重新安装成本。您如何知道您的零件在注塑过程中是否存在这些“厚壁”问题?


厚壁的解决方案


幸运的是,厚墙有一些简单的解决方案。首先要做的是注意问题所在的区域。在下面的部分中,您可以看到两个常见问题:螺孔周围的厚度和零件中需要强度的厚度。


对于注塑件中的螺孔,解决方案是使用“螺钉凸台”:直接围绕螺孔的一个材料小圆柱体,使用一个加强筋或材料法兰连接到壳体的其余部分。这允许更均匀的壁厚和更少的缩痕。




当零件的某个区域需要特别坚固,但墙太厚时,解决方法也很简单:加筋。与其使整个零件变厚且难以冷却,不如将外表面变薄为一个外壳,然后在内部添加垂直的材料肋,以提高强度和刚度。除了更容易成型外,这还减少了所需材料的数量,降低了成本。




完成这些更改后,您可以再次使用 DFM 工具检查更改是否解决了问题。当然,当一切都解决后,在继续制造之前,可在 3D 打印机中制作零件原型以对其进行测试。

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