プラスチック部品の設計方法

以下では、3つの側面でプラスチック部品を設計する方法の詳細を共有します

*知っておくべきプラスチック部品の設計に関する10のヒント

 

1.製品の外観デザインとサイズを決定します。

これは、設計プロセス全体の最初のステップです。市場調査と顧客の要求に応じて、製品の外観と機能を決定し、製品開発タスクを策定します。

開発タスクに応じて、開発チームは製品の技術的および技術的実現可能性分析を実行し、製品の3D外観モデルを構築します。次に、機能の実現と製品の組み立てに応じて、可能な部品が計画されます。

 

2.製品図面から個々の部品を分離し、プラスチック部品にはプラスチック樹脂タイプを選択します

このステップでは、前のステップで取得した3Dモデルからパーツを分離し、個別に設計します。部品の機能要件に応じて、適切なプラスチック原料またはハードウェア材料を選択してください。たとえば、ABSは通常

シェル、ABS / BCまたはPCは、特定の機械的特性、ランプシェード、ランプポストPMMAまたはPCなどの透明部品、ギアまたは摩耗部品POMまたはナイロンを備えている必要があります。

部品の材質を選択した後、詳細設計を開始できます。

 

3.ドラフト角度を定義する

ドラフト角度により、金型からプラスチックを取り除くことができます。ドラフト角度がないと、取り外し中の摩擦により、パーツに大きな抵抗が生じます。ドラフト角度は、パーツの内側と外側に存在する必要があります。パーツが深いほど、ドラフト角度が大きくなります。簡単な経験則では、1インチあたり1度のドラフト角度を使用します。ドラフト角度が十分でない場合、パーツの側面に沿って擦り傷が発生したり、エジェクタピンマークが大きくなる可能性があります（これについては後で詳しく説明します）。

外面のドラフト角度：パーツが深いほど、ドラフト角度は大きくなります。簡単な経験則では、1インチあたり1度のドラフト角度を使用します。ドラフト角度が十分でない場合、パーツの側面に沿って擦り傷が発生したり、エジェクタピンマークが大きくなる可能性があります（これについては後で詳しく説明します）。

通常、表面の見栄えを良くするために、パーツの表面にテクスチャを作成します。テクスチャのある壁は粗く、摩擦が大きく、キャビティからの取り外しが容易ではないため、より大きな絞り角度が必要になります。テクスチャが粗いほど、必要なドラフト角度は大きくなります。

 

4.壁の厚さ/均一な厚さを定義します

次の理由により、射出成形ではソリッドシェイプ成形は望ましくありません。

1）。冷却時間は壁の厚さの2乗に比例します。固体の冷却時間が長いと、大量生産の経済性が損なわれます。（熱伝導が悪い）

2）厚い部分は薄い部分よりも収縮するため、収縮差が生じ、反りやヒケなどが発生します（プラスチックの収縮特性とpvT特性）

したがって、プラスチック部品の設計には基本的なルールがあります。可能な限り、肉厚は成形品全体で均一または一定である必要があります。この肉厚は公称肉厚と呼ばれます。

パーツに中実部分がある場合は、コアを導入して中空にする必要があります。これにより、コアの周囲の壁の厚さが均一になります。

3）。壁の厚さを決定するための考慮事項は何ですか？

それは仕事のために十分に厚くて堅くなければなりません。壁の厚さは0.5から5mmである可能性があります。

また、冷却速度を上げるために十分に薄くする必要があるため、部品の重量が軽くなり、生産性が向上します。

壁の厚さの変動は可能な限り最小限に抑える必要があります。

肉厚が異なるプラスチック部品では、冷却速度と収縮が異なります。そのような場合、厳密な許容範囲を達成することは非常に困難になり、多くの場合不可能になります。肉厚の変化が不可欠な場合、2つの間の移行は段階的に行う必要があります。

 

5.部品間の接続設計

通常、2つのシェルを接続する必要があります。内部コンポーネント（PCBアセンブリまたはメカニズム）を配置するために、それらの間に密閉された部屋を形成すること。

通常の接続の種類：

1）。スナップフック：

スナップフック接続は、中小規模の製品で一般的に使用されています。スナップフックは部品の端に設置するのが一般的で、製品サイズを小さくできるのが特徴です。組み立てるときは、ドライバーや超音波溶接ダイなどの工具を使用せずに直接閉じます。欠点は、スナップフックが金型をより複雑にする可能性があることです。スナップフックの接続を実現し、金型コストを上げるには、スライダー機構とリフター機構が必要です。

2）。ねじ継手：

ネジ継手はしっかりしていて信頼性があります。特に、ネジとナットの固定は非常に信頼性が高く耐久性があり、ひび割れのない複数の分解が可能です。ネジ接続は、ロック力が大きく、複数回分解する製品に適しています。欠点は、スクリューカラムがより多くのスペースを占めることです。

3）。取り付けボス：

ボスの取り付け接続は、ボスと穴の間の緊密な調整によって2つの部品を固定することです。この接続方法は、製品を分解できるほど強力ではありません。欠点は、分解時間が長くなるとロック強度が低下することです。

4）。超音波溶接：

超音波溶接は、2つの部品を超音波金型に入れ、超音波溶接機の作用で接触面を溶着することです。製品サイズを小さくすることができ、射出成形金型は比較的単純で、接続はしっかりしています。欠点は、超音波金型と超音波溶接機を使用することです。製品サイズが大きくなりすぎることはありません。分解後は超音波部品は使用できなくなります。

 

6.アンダーカット

アンダーカットは、金型のいずれかの半分の除去を妨げるアイテムです。アンダーカットは、デザインのほぼどこにでも表示されます。これらは、パーツにドラフト角度がないことよりも悪くはないにしても、同様に受け入れられません。ただし、いくつかのアンダーカットが必要および/または避けられません。そのような場合、必要

アンダーカットは、金型内で部品をスライド/移動することによって生成されます。

アンダーカットの作成は、金型を作成するときにコストがかかるため、最小限に抑える必要があることに注意してください。

 

7.サポートリブ/ガセット

プラスチック部品のリブは、部品の剛性（荷重と部品のたわみの関係）を改善し、剛性を高めます。また、リブ方向のメルトフローを促進するため、成形性が向上します。

リブは、パーツの非表示面の最大応力とたわみの方向に沿って配置されます。金型の充填、収縮、および排出も、リブの配置の決定に影響を与えるはずです。

垂直壁と結合しないリブは、突然終了しないようにする必要があります。公称壁への段階的な移行により、応力集中のリスクが軽減されます。

リブ-寸法

リブの寸法は次のとおりです。

リブの厚さは、ヒケを避けるために、公称壁の厚さの0.5〜0.6倍にする必要があります。

リブの高さは、公称壁厚の2.5〜3倍にする必要があります。

リブは、排出を容易にするために0.5〜1.5度のドラフト角度を持つ必要があります。

リブベースの半径は、公称壁厚の0.25〜0.4倍である必要があります。

2つのリブ間の距離は、公称肉厚の2〜3倍（またはそれ以上）である必要があります。

 

8.放射状のエッジ

2つの表面が出会うとき、それは角を形成します。コーナーでは、肉厚が公称肉厚の1.4倍に増加します。これにより、収縮差と成形応力が発生し、冷却時間が長くなります。したがって、鋭い角ではサービスの失敗のリスクが高まります。

この問題を解決するには、角を半径で滑らかにする必要があります。半径は、内部だけでなく外部にも提供する必要があります。ひび割れを促進するため、内部に鋭い角を付けないでください。半径は、一定の肉厚規則を確認するようなものにする必要があります。角の壁の厚さの0.6から0.75倍の半径を持つことが好ましい。ひび割れを促進するため、内部に鋭い角を付けないでください。

 

9.スクリューボス設計

私たちは常にネジを使用して2つのハーフケースを固定するか、PCBAまたはその他のコンポーネントをプラスチック部品に固定します。したがって、ねじボスは、固定部品にねじ込むための構造です。

スクリューボスは円筒形です。ボスはベースでマザーパーツにリンクすることも、サイドでリンクすることもできます。側面でリンクすると、プラスチックのセクションが厚くなる可能性があります。これは、ヒケが発生して冷却時間が長くなる可能性があるため、望ましくありません。この問題は、スケッチに示すように、リブを介してボスを側壁にリンクすることで解決できます。バットレスリブを設けることにより、ボスを剛性にすることができます。

ボスには他の部分を固定するためのネジが使用されています。ねじ山成形タイプとトレッドカットタイプのねじがあります。熱可塑性プラスチックにはねじ山形成ねじが使用され、非弾性熱硬化性プラスチック部品にはねじ山切断ねじが使用されます。

ねじ山形成ねじは、コールドフローによってボスの内壁にめねじを生成します。プラスチックは切断されるのではなく、局所的に変形します。

ネジボスは、ネジの挿入力と使用中のネジにかかる負荷に耐える適切な寸法である必要があります。

ねじに対する穴のサイズは、ねじの剥がれやねじの引き抜きに対する抵抗力にとって重要です。

ボスの外径は、ねじ山の形成によるフープ応力に耐えるのに十分な大きさである必要があります。

ボアは、短い長さの入口のくぼみでわずかに大きい直径を持っています。これは、打ち込む前にネジを見つけるのに役立ちます。また、ボスの開放端での応力を軽減します。

ポリマーメーカーは、材料のボスの寸法を決定するためのガイドラインを提供しています。スクリューメーカーは、スクリューの適切なボアサイズのガイドラインも提供しています。

ボスのねじ穴の周りに強力な溶接継手を確保するように注意する必要があります。

攻撃的な環境では失敗する可能性があるため、ボスに成形されたストレスがかからないように注意する必要があります。

ボスのボアは、ねじの深さよりも深くする必要があります。

 

10.表面装飾

見栄えを良くするために、プラスチックケースの表面に特殊な処理を施す場合があります。

例：テクスチャ、高光沢、スプレー塗装、レーザー彫刻、ホットスタンピング、電気めっきなど。後続の処理ができなかったり、サイズ変更が製品の組み立てに影響を与えたりしないように、事前に製品の設計を考慮する必要があります。