韩国案例
韩系车企注塑件壁厚结构设计

塑料件对于汽车来说是非常重要的,其结构强度会影响寿命和行车安全,所以韩国汽车制造商对塑料件的采购非常严格。 汽车行业会在汽车上使用大量塑料零件,韩国本土注塑公司无法提供大量供应,这些汽车制造商将在海外采购塑料零件,就像从中国的 DJmolding 一样。

塑料件对于汽车来说如此重要,那么韩系车企如何设计注塑件的壁厚结构呢? 现在,DJmolding 将向您展示注塑件的厚度结构设计。

壁厚定义
壁厚是塑件的一个基本结构特征。 如果塑件的外表面称为外壁,内表面称为内壁,则外壁和内壁之间有一个厚度值。 该值称为壁厚。 结构设计时在软件上提取外壳时输入的值也可以说是壁厚。

壁厚函数

用于产品外壁

零件的外壁就像零件的外皮。 内壁是零件的结构骨架。 通过对零件外壁进行表面处理,可以达到不同的外观效果。 内壁只是将结构(加强筋、螺纹杆、卡扣等)连接在一起,使零件具有一定的强度。 同时,在感染成型过程中可能会填充其他结构。 对内外壁(散热、装配)无特殊要求。 通常,它被做成一个整体,这样零件就可以有足够的强度来保护内部零件不受环境的破坏或干扰。

对于产品的内部零件
作为支座或连接支架,对内外壁无严格要求,可根据实际情况在外壁设置其他结构(加强筋、螺纹杆、卡扣等)。 但为了制造方便(主要是指前后模分离时,为了将塑件留在后模内,模具的前表面,外壁应设计得尽可能简单.如果不是,调整前后模的拔模角度,甚至前模有顶针或后模有一定的小底切),一般在内壁上设计其他结构。

无论是外壳零件还是内部零件,壁厚作为模具顶针的接收面是必不可少的,才能使零件顺利顶出。

壁厚设计原则:
在塑料件的设计中,壁厚是重中之重,壁厚作为建筑物的地基是必不可少的。 其他结构需要建立在它之上。 同时,它还影响塑件的力学性能、成型性、外观、成本等。 因此,壁厚应根据以上因素来设计。

它提到壁厚需要是特定值。 如果有数值,是指壁厚均匀。 如果取值较多,则表示壁厚不均。 均匀和不均匀的区别后面会介绍。 下面,我们就来谈谈壁厚设计应遵循的原则。

1、根据力学性能原理:
其中提到,无论是外壳部件还是内部部件,都需要一定的强度。 除了其他因素外,在考虑零件的形成时,还需要抗蚀剂剥离力。 如果零件太薄,很容易变形。 一般来说,壁厚越厚,零件强度越高(壁厚增加10%,强度增加33%左右)。 如果壁厚超过一定范围,加起来壁厚会因收缩和气孔而降低零件的强度。 壁厚的增加会降低零件的强度,增加重量,延长注塑周期,成本等,显然,仅仅通过增加壁厚来提高零件的强度并不是最优方案。 最好利用几何特征来增加刚度,例如肋、曲线、波纹面、加强筋等。

不排除由于空间等因素的限制,部分零件的强度主要通过壁厚来实现。 因此,如果强度是一个重要因素,建议通过模拟力学模拟来确定合适的壁厚。 事实上,壁厚的取值也应符合以下形式原则。

2、根据成型性原则:
实际壁厚为前后模之间模腔的厚度。 当熔融树脂充满模腔并冷却时,就得到了壁厚。

1)注射和填充过程中熔融树脂如何流动?

塑料在型腔内的流动可视为层流。 根据流体力学理论,层流流体可以看成是在剪切力的作用下相互紧挨着滑动的液体层。

在注射成型过程中,熔融树脂与流道壁(模腔壁)接触,使流层粘附在流道壁(或模腔壁)上,首先冷却。 速度为零,与其相邻的液层产生摩擦阻力。 就这样传下去,中流层的速度是最高的。 靠近两侧流道壁(或模腔壁)层流速度减小的流动形式。

中间层为流体层,表层为凝固层。 随着冷却时间的推移,诅咒层数会增加。 流体层的截面积会逐渐变小。 填充物越硬,注射力越大。 实际上,将熔体推入模具型腔以完成注射更加困难。

因此,壁厚的大小对注塑件在注塑过程中的流动和充型影响很大,其值不能太小。

2)塑料熔体的粘度对流动性也有很大的影响

当熔体在外力作用下,层与层之间有相对运动时,会产生内摩擦力,干涉流体层间的相对运动。 流体产生的内摩擦力称为粘度。 用动力粘度(或粘度系数)评价粘性强度。 数值表示剪切应力与熔体剪切速率的比值。

熔体的粘度反映了塑料熔体流动难易的特性。 它是熔体流动阻力的量度。 粘度越高,流体阻力越大,流动越困难。 影响熔体粘度的影响因素不仅与分子结构有关,还与温度、压力、剪切率、添加剂等有关(决定塑料材料的种类后,温度、压力、剪切率、添加剂注塑过程中的其他因素可能会改变,从而改变塑料在注塑过程中的流动性。以后我们会根据情况写一篇关于流动性的文章。)

而在实际应用中,熔体指数表示塑料材料在加工过程中的流动性。 该值越高,材料的流动性越好。 反之,物料的流动性会变差。

因此,流动性好的塑料更容易充满模具型腔,特别是对于结构复杂的注塑件。

常用塑料的流动性按模具设计要求大致可分为三类:

①流动性好:PA、PE、PS、PP、CA、聚(4)甲基戊二烯;

②中等流动性:聚苯乙烯系树脂(如ABS、AS)、PMMA、POM、PPO;

③流动性差:PC、硬质PVC、PPO、PSF、PASF、氟塑料。

从上图可以看出,流动性最差的材料,对最小壁厚的要求会更高。 这已在层流理论中引入。

以上壁厚推荐值只是一个保守的数字。 在实际应用中,零件尺寸包括小、中、大,上图不指定参考范围。

3)我们可以通过流长比来计算

塑料的流长比是指塑料熔体流动的长度(L)与壁厚(T)之比。 这意味着对于给定的壁厚,流动长度比越高,塑料熔体流动的距离越远。 或者当塑料熔体流动长度一定时,流动长度比越大,壁厚可以越小。 由此可见,塑料的流长比直接影响塑料制品的喂料和分配数量。 此外,它还会影响塑料的壁厚。

更准确地说,壁厚的具体取值范围可以通过流长比的计算得到。 的确,这个值与料温、模具温度、抛光度等有关,只是一个大概的范围值,不同的条件不同,很难准确,但可以作为一个参考值。

流长比的计算:

L/T(总)= L1/T1(主通道)+ L2/T2(分通道)+ L3/T3(产品) 计算出的流长比应小于物性表给定值,否则可能有是填充不良的现象。

举个例子

胶壳,PC材质,壁厚2,填充距离200,流道100,流道直径5。

Calculation: L/T(total)=100/5+200/2=120

PC的流长比参考值为90,明显高于参考值。 射出困难,需要提高射出速度和压力,甚至需要特定的高性能射出成型机。 如果采用两个进料点或改变进料点位置,产品的灌装距离可以减少到100,即L/T(total)=100/5+100/2=70。 现在的长度比小于参考值,易于注塑成型。 L/T(total)=100/5+200/3=87 当壁厚改为3时,可以正常注塑。

3、根据外观原理:

壁厚影响零件外观的具体表现如下:

1)壁厚不均:表面收缩(包括缩孔、麻点、印刷厚薄等外观缺陷)、翘曲变形等。

2)壁厚过大:表面缩孔、内缩孔等缺陷。

3)壁厚太小:缺胶、顶针印刷、翘曲变形等缺陷。

收缩率或孔隙率
收缩或气孔通常发生在厚壁厚区域。 机理:根据材料凝固原理,注塑过程中的内部气孔和表面收缩是由于冷却过程中不断收缩所致。 当缩孔集中在后面的凝固部位,又不能立即弥补时,内部更容易产生缩孔和气孔。

以上壁厚的设计原则从力学性能、成型性、外观、成本四个方面进行了介绍。 如果用一句话来形容壁厚的设计,那就是在满足力学性能和加工性能的条件下,注塑件的壁厚取值应尽可能小,并尽可能均匀。 如果不是,则应统一过渡。

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