MID Mold 엔지니어는 고객과 협력하여 가장 견고한 플라스틱 사출 성형 제품을 개발하고 설계합니다. 최고의 제품을 개발하는 데에는 네 가지 주요 요소가 있습니다.
이 가이드의 섹션 1은 적절한 플라스틱 부품 설계 요소에 대해 고객을 돕기 위한 기본 도구로 개발되었습니다. 해당 영역에 대한 도움이 필요하면 다른 섹션을 참조하세요.
분할선 위치는 부품의 모양과 기능에 따라 다릅니다(그림 1 참조). 분할선은 두 개의 사출 금형 반쪽(A면과 B면)이 만나는 지점입니다. 또한 슬라이드 메커니즘이 금형 반쪽 중 하나에서 차단되는 곳과 만나는 곳이기도 합니다. 분할선은 항상 표시되지만 위치, 구배 여유 및 부품 형상에 따라 최소화될 수 있습니다.
그림 1
플라스틱 부품을 설계할 때 플라스틱은 액체 상태로 금형에 들어가는 동안 빠르게 냉각되어 캐비티 모양으로 굳어진다는 점을 명심하십시오. "직선 당김"을 사용하여 성형할 수 있는 부품을 설계하는 것은 사출 성형 비용을 낮추는 데 중요합니다. 직선 당김 금형은 두 부분(A면과 B면)이 서로 분리될 때 당기는 방향에서 플라스틱의 경로를 막는 금속이 없도록 설계되었습니다. 이는 스냅 디테일과 같은 언더컷이 있거나 측면에 구멍이 있는 경우를 의미합니다. 일단 부품이 냉각되면 언더컷이 완화되지 않는 한 금형에서 사출되지 않습니다. 이는 사출 금형의 슬라이드와 리프터를 사용하여 수행됩니다. 슬라이드는 기계식 또는 유압식일 수 있으며 모든 금형에 추가하기에는 비용이 많이 드는 기능입니다. 리프터는 일반적으로 더 작고 항상 기계식입니다. (그림 2 참조)
그림 2
부품이 금형에서 적절하게 취출되도록 하려면 금형 이동 방향의 모든 부품에 구배가 필요합니다. 사출 금형에서 부품을 꺼내려면 드래프트가 필수적입니다. 권장 표준 구배 각도는 1도입니다. 갈비뼈에 ½도. (그림 3 참조)
그림 3
스냅 기능을 수용하기 위해 개구부가 필요하고 코어 풀을 사용하지 않고 형성하려는 경우 최소 5도. 각도가 필요합니다. 이것을 "키스오프(kiss-off)"라고 하며 코어와 캐비티가 만나는 곳입니다(그림 4 참조).
그림 4
플라스틱 부품을 설계할 때 또 다른 필수 규칙은 균일한 벽 두께를 활용하고 설계가 허용하는 한 벽 부분을 최대한 얇게 활용하는 것입니다. 균일한 벽은 사출 금형의 재료 흐름을 돕고, 싱크 마크의 위험을 줄이고, 응력 및 차등 수축으로 성형됩니다. 또한 벽 단면을 최소로 유지하고 일관성을 유지할 때 비용 절감 효과가 가장 높습니다. 그 이유는 벽이 얇을수록 부품이 더 빨리 냉각되기 때문입니다. 즉, 사이클 시간이 짧아지고 시간당 더 많은 부품이 생산됩니다. 평균적으로 사출 성형 부품의 벽 두께는 0.060인치 ~ 0.180인치여야 합니다. 그러나 부품은 0.020인치의 얇은 벽과 1.50인치의 두께로 성형할 수 있습니다. 부품의 두꺼운 부분은 싱크, 기포 및 변색과 같은 외관상 문제를 야기할 수도 있습니다.
부품은 또한 균일한 벽 두께로 설계되어야 합니다. 이를 통해 금형 캐비티를 제한 없이 더 쉽게 채울 수 있습니다. 더욱이, 벽이 균일하지 않으면 얇은 부분이 먼저 냉각되고, 두꺼운 부분이 냉각되고 수축되면서 둘 사이의 경계 근처에 응력이 형성됩니다. 더 얇은 부분은 이미 굳어 있기 때문에 항복하지 않습니다. 더 두꺼운 부분이 생성되면 뒤틀림 및/또는 뒤틀림이 발생하고, 심할 경우 균열이 발생합니다. 균일하지 않은 벽의 경우 두께 변화는 공칭 벽의 20%를 초과해서는 안 되며(그림 5 참조) 점진적으로 전환되어야 합니다.
그림 5
코어링은 균일성을 유지하기 위해 두꺼운 부분에서 플라스틱을 제거하는 방법입니다.
모서리는 균일한 벽 두께를 유지하기 위해 항상 벽 두께의 50% 최소 필렛 반경과 벽 두께의 150% 외부 반경으로 설계되어야 합니다(그림 6 참조).
그림 6
보스는 일반적으로 나사 인서트, 가이드 핀 또는 셀프 태핑 나사를 설치할 수 있도록 플라스틱 부품으로 설계됩니다. 가능하면 독립된 보스를 피하세요. 보스는 구조적 안정성을 위해 리브나 거싯을 사용하여 벽이나 리브에 부착해야 합니다.
보스의 OD는 이상적으로 스크류 또는 인서트 직경의 2.5배여야 합니다. 베이스가 벽의 60%를 초과하는 두꺼운 벽으로 둘러싸인 보스에는 싱크 마크가 표시됩니다. 이러한 상황을 극복하기 위해 나사 직경의 2배 이하인 더 얇은 벽으로 둘러싸인 보스에는 여러 개의 리브가 있을 수 있습니다(그림 7 참조). 보스는 광택이 있는 표면이 있는 부품에서는 완전히 피해야 합니다. 왜냐하면 보스는 항상 싱크 마크를 나타내거나 최소한 외관 표면에 "고스팅"을 유발하기 때문입니다.
보스를 고정하는 데 사용되는 리브 바닥의 두께는 인접한 벽 두께의 60%를 초과해서는 안 됩니다. 보스 내부 및 외부 직경은 ½°이어야 합니다. 면당 초안.
두꺼운 부분을 피하고 싱크 마크 제거에 도움이 되도록 보스를 모서리에서 분리해야 합니다.
그림 7
강성과 강도를 추가하려면 거셋 및/또는 리브를 사용해야 합니다. 리브를 사용하여 부품을 채울 수도 있습니다. 주로 구조적이며 외관이 아닌 부품의 경우 리브 베이스 두께(t)는 인접한 벽 두께(T)의 최대 80%일 수 있습니다. 그러나 싱크마크가 문제가 되는 외관 부품의 경우, 리브 두께(t)는 외부 표면이 텍스처 처리된 경우 인접 벽 두께(T)의 60%를 초과해서는 안 되며, 외부 표면이 고광택인 경우에는 30%만 초과하면 안 됩니다.
가장 효과적인 강도를 위해서는 리브 높이가 벽 두께(T)의 3배 이상이어야 합니다. 초안은 ½도여야 합니다. 측면 명목 당. 리브 베이스의 필렛은 최소 0.030인치여야 합니다.
성형 응력 및 냉각 문제를 줄이는 데 도움이 되도록 여러 개의 리브를 벽 두께의 최소 2배 간격으로 배치해야 합니다(그림 8 참조).
그림 8
플라스틱 부품 설계에서는 날카로운 모서리를 피해야 합니다. 이는 부품 고장, 응력 집중, 불량한 흐름 패턴 및 사출 성형 마모 증가의 주요 원인입니다(그림 9 참조). 내부 및 외부 모서리의 반경을 부품 설계에서 허용하는 최대값까지 표시하십시오.
그림 9
수축은 부품 제조에 사용되는 폴리머의 특성입니다. 성형된 부품은 성형 후 최대 24시간 동안 크기가 줄어들어 부품 형상에 영향을 미칩니다. 금형을 설계하고 제작하는 데 사용할 적절한 수축량을 결정하는 것은 예술이자 과학입니다. 모든 폴리머에는 3D 부품 모델에 적용해야 하는 고유한 수축률이 있습니다. 불행하게도 폴리머 공급업체가 수축률 정보를 항상 제공하는 것은 아닙니다. 어떤 경우에는 제공되는 경우 일반적으로 범위가 넓습니다. 적절한 수축률을 선택하려면 신중하게 생각해야 하며 사출 금형을 설계하기 전에 폴리머 등급을 선택해야 합니다. 훌륭한 플라스틱 엔지니어는 귀하의 제품과 폴리머에 대한 최상의 수축 결정을 내리는 데 도움을 줄 수 있는 경험을 가지고 있습니다.
재료 수축은 부품 및 금형 설계에 따라 달라질 수 있습니다. 두꺼운 벽은 얇은 벽보다 더 많이 수축하며, 부품 두께 또는 형상의 변화로 인해 수축 및 뒤틀림이 발생합니다. 흐름 방향은 특히 섬유 충전 폴리머를 사용할 때 수축에 영향을 미칩니다.
수축은 공정 조건의 영향도 받습니다. 캐비티 압력이 증가하면 수축은 일반적으로 감소합니다. 성형 및 용융 온도도 수축에 큰 영향을 미칩니다. 금형 온도가 낮을수록 수축이 감소하고 용융 온도가 높을수록 수축이 증가합니다.
게이팅 방법에는 여러 가지 유형이 있습니다. 게이트 디자인과 유형은 최종 제품의 부품 디자인, 재료 선택, 외관 및 치수 요구 사항에 따라 달라집니다. (그림 10 참조) 게이트는 부품을 러너 시스템에 연결하며 부품 설계자에게는 필요악입니다. 게이트 설계 및 위치는 부품 형상, 금형 설계 및 폴리머 선택에 따라 달라집니다.
그림 10
통풍구는 성형 공정 중에 가스가 빠져나갈 수 있도록 사출 금형에 설계된 영역입니다. 적절한 환기가 이루어지지 않으면 과도한 사출 압력, 미성형, 탄 자국, 싱크 및 스플레이가 발생합니다. 금형을 벤트하는 방법에는 여러 가지가 있지만 일반적으로 분할선에서 수많은 얕은 채널을 가공하여 수행됩니다. 게이트의 크기는 재료 선택에 따라 달라집니다. 금형을 벤트하는 다른 방법으로는 이젝터 핀, 벤트 핀 및 러너가 있습니다. 캐비티가 채워질 때 가스가 빠져나갈 수 있도록 배출구를 이젝터 핀으로 절단할 수 있습니다. 충전 중에 금형에서 가스를 제거하기 위해 환기가 필요하거나 파팅 라인에만 환기가 부적절할 때 환기 핀은 부품 형상 내에 배치됩니다.
웰드 라인이라고도 알려진 니트 라인은 두 개 이상의 유동 선단이 수렴되는 성형 부품의 영역입니다. 해당 영역은 일반적으로 부품의 다른 영역보다 강도가 낮습니다. (그림 11 참조) 부품 설계에서는 가능한 니트 라인 위치를 고려하고 응력이 더 높은 영역에서 벗어나도록 작업해야 합니다. 니트 라인은 일반적으로 부품이나 보스에 구멍을 형성하는 핀과 같이 공칭 흐름 경로를 방해하는 구멍과 장애물의 반대쪽에 형성됩니다. 금형 흐름 소프트웨어를 사용하면 캐비티에 플라스틱을 채우는 과정을 시뮬레이션하고 외관상 또는 기계적 성능 문제가 발생할 수 있는 영역을 식별하는 데 도움이 됩니다.
그림 11
