每个机械工程师都应该知道的成型技巧

在产品设计方面，机械工程师将被要求保持工业设计师新产品的酷炫外观，使产品的所有部件都能正常工作，并以最高质量进行工作，同时尽可能保持便宜.外壳部件通常由塑料制成，以低成本实现光滑的外观，并隐藏在内部的许多功能特性，而对于大批量生产，这意味着注塑成型的工程塑料。为了实现这一目标，多年来，工程师将建立一系列技巧来生产高质量的模制塑料零件，其中一些是战略性的，一些是细节性的。

近年来出现了一种信念，即只需获取一些外表面和零件分解的 3D CAD 文件即可满足新产品概念的模制塑料外壳零件之间间隙的公差研究，以便它们始终正确安装，将所有草稿添加到零件以从金属注塑模具中干净地脱模，并确保完美的光洁度。当然，这假设模具制造商和工具制造商可以读懂设计师的想法，因为在这种方法中没有传达设计意图细节、功能装配特征的关键、控制对齐的策略或装配顺序的考虑。事实上，许多模具车间只会进行更改以确保模具流动并最大程度地减少收缩和收缩变形，并且他们会以一种更容易的方式来做到这一点，即更快、更轻松的成型周期以提高他们的利润率。如果他们收到的 CAD 和图纸文件不清楚，他们没有义务提供重新设计的塑料零件，更有可能的是，成型商只会提供他们提供的东西，然后额外收取修理工具的费用。正确的部分。我们看到这对于那些试图在没有适当的工程审查或没有考虑工业设计意图的情况下走捷径到工具商/模具商/合同制造商的公司中发挥作用，在某些情况下，这意味着新启动的结束。不幸的是，作为一种经过深思熟虑的方法，并了解可能遇到的一些陷阱，并且生产优质零件的技术可以从早期引导产品的生产道路。

深思熟虑的 3D 文件和图纸来传达零件和产品设计的细节和需求，将形成最终零件的需求和期望的“合同”，适用于所有相关方，并允许一个地方可以从中获得小细节马上就解决了。这确实是第一个成型技巧。不要把详细的工作留到最后，而是确保在发布给制造商之前与团队一起考虑清楚。这将最终节省时间和金钱，并与成型商建立工作关系，推进第一个生产部件并签字。

不要让它闪闪发光！ 这确实是让整个团队参与到产品开发的早期工业设计阶段的诀窍，甚至在详细的机械工程开始之前。通常可以通过微小的更改来实现相同的产品设计，从而避免大麻烦或成本。 18 英寸高的部件的侧板真的需要拱起 0.080 英寸，半径为 628 英寸吗？这可能是不假思索地完成的，它可能会使图形生成照明中的渲染看起来更好，但是是否需要在 3D CAD 和工具中捕获才能制作真正的塑料零件。该特征可能在最终产品上完全不被察觉，但会使模具中模制的关键安装特征的制造控制更难以形成和检查。另一方面，也有另一面。设计简单、平坦、大面板，饰面光亮。在这种情况下，可能需要稍微弯曲以将面向外弯曲，以防止完成的一面看起来像下垂或向内油罐，即使它从模具中出来时没有翘曲问题，或者如果部分可能需要一些加载或用户联系，然后它可能会受益于这种形式，以确保随着时间的推移质量外观。

其他工业设计特征在计算机屏幕上放大看起来可能很好，但产品边框中的小独特字符凸块需要在成型工具中进行 4000 美元的升降动作，并且一旦产品放在家中的架子上可能永远不会被注意到, 可能不会增加产品的价值。像这样的角色特征可能只会分散产品外观的注意力。正确调整零件和功能的大小，查看装配和所有产品需求，以及功能是否真正添加到产品中，可以防止在计算机屏幕上炸毁的看起来不错的东西导致产品的制造和发布问题。事实上，许多像这样的功能，在没有其他考虑的情况下被添加以获得不同的外观，被丢弃并且没有投入生产。工业设计师和机械工程师应该一起努力，从一开始就满足功能、可制造性、成本和外观的目标。有一个闪亮的表面是可以的，但请记住，整个过程需要更多的工作。

隐藏部分与部分之间的差距！ 很好地模制塑料部件并不容易，生产这些塑料部件的组件也不容易紧密配合，以生产原始效果图中显示的干净外观的产品。如果塑料零件在注射周期后变形或翘曲，那么廉价零件成本的承诺就会消失。这可能是由于多种原因造成的，包括零件几何形状、壁厚变化、成型期间的工艺程序（包括周期时间），最终可能需要模具后冷却夹具的成本。许多复杂的零件都会在一定程度上存在这些问题，有些零件和设计要求会需要增加夹具的成本，但对于大多数其他零件，由于设计考虑不当，夹具只会增加步骤和成本。由于许多零件，尤其是薄零件或具有不同横截面的零件，都会在某种程度上与翘曲作斗争，因此在详细的工业设计和工程周期中对零件设计和零件之间的配合进行额外的考虑将大有帮助看产品按时完成。这可能需要仔细查看安装细节、内部特征，例如一个塑料部件的肋条和唇缘，这些部件将插入另一个塑料部件以相对于彼此定位，并隐藏潜在的错位。

即使零件的成型没有太多问题，设计是否经过深思熟虑才能使零件的装配不显示配合变化或需要额外的组装时间才能正确配合，这对于生产高质量的产品至关重要目标成本。这是不需要考虑在您的产品设计上放置可能的错位“中心舞台”的地方。这并不是说要避免跨多个零件的所有字符线或避免设计光滑的配件外壳，而是需要从一开始就努力考虑如何合理地生产成本效益并制定使零件对齐的策略在配合件中具有特征的零件之间。如果在所有工程完成后，设计了工装夹具，同意了线对线配合，并且制造商回来要求在零件配合对齐中再增加 0.03 英寸的坡度和每个零件另外 5 美元，则某些设计可能会重新努力只是重新移动产品设计的整个部分，以避免安装问题和费用。在这个过程的后期，由成型商进行的更改通常看起来是“附加的”，这让设计和工程团队看起来很糟糕，好像他们没有一起工作来考虑挑战，并且客户不再获得该奖项看起来他们认为他们会在 5 个月前获得，而如果尽早对整个过程进行更广泛的考虑，这本来可以避免的。

不要让它闪亮，再一次！ 每一件产品都会有它的外表，现代产品变得越来越时尚，外观经过调整。然而，为了解决零件的配合问题，正如刚才所讨论的，零件的内部将有一系列的肋条和凸台，它们将东西连接在一起，并安装内部零件并提供结构。在每一种情况下，产品表皮上的这些内部特征通常需要一定的强度，但通常无法消耗太多的塑料体积，不是因为材料成本或重量，而是因为想要避免产生局部较厚的横截面注塑材料的冷却速度与周围较薄的皮肤不同。这可能会导致零件的相对壁或外表面凹陷，即使问题不是太严重，也会导致光滑外表面的弯曲，从而可以捕捉到看起来不正确的亮点，从而破坏了使产品变得光滑的努力.闪亮的饰面比隐藏瑕疵的纹理饰面更糟糕，但这只是产品设计领域带来的挑战。以下是一些机械工程技巧，但并非所有工程师或成型商都广为人知或共享：

• 对于宽对齐的凸片或肋骨，它们可以分解成许多镂空的肋骨
• 对于螺丝凸台，它们可以装在凸台底部周围零件壁的内表面上，在底部形成护城河，减少该区域的材料量。此外，使凸台孔的孔径比凸台高可以局部减薄零件的外壁至公称壁厚的 30%，并有效降低外表面下沉或发白的风险。
• 对于肋骨，有选择地减少长肋骨上的吃水量，使它们的顶部保持可行的厚度，底部不会太胖，这样可以减少对侧出现凹痕的可能性。可以尽量减少内肋，但很多时候内肋是必要的，以加强零件，并且肋有助于在成型过程中塑料在整个零件中流动。
• 模制外壳壁相交的角落可以受益于取芯或凹口，这会减少零件该区域的有效对角材料厚度，这不仅会导致外表面变红，还会导致外壳壁向内弯曲，从而影响配合到其他部分。
• 一般来说，任何厚截面或过渡的取芯都可以在布局规划的早期完成，并通过利用 3D CAD 工具识别厚截面，甚至在塑料工具制造商进行初始模流分析之前对其进行取芯，这应该不会被推迟到开发周期中。
• 即使对于原型，也要牢记这些注塑成型技巧，因为铸造原型在制造过程中可能会遇到与上述某些类似甚至更严重的问题。
• 即使壁厚和取芯不是 3D 打印的阻碍，但如果要模制最终零件，如果牢记最终制造方法，整个设计过程将受益，使 3D 打印原型的几何形状更像最终部件，这也将保护 3D 打印材料并防止 3D 打印部件中的固化部分下厚实。

这些成型和零件设计技巧不仅适用于注塑成型工艺，因为其他工艺，如结构泡沫，旨在减轻对缩痕的担忧，但实际上在更薄和更厚的部分上仍然存在限制，并且很难获得模具制造商承诺结构泡沫部件的外观质量，而没有充分考虑这些相同的注塑问题。

这些塑料零件设计注意事项和技巧是应该在项目早期与成型商和工具制造商讨论的事情。如果他们不明白他们问的是什么，首先使用 CAD 工具来演示正在谈论的内容的示例。如果他们还是不明白，那么也许最好尽快选择另一家模具店。

因此，请随意使用其中一些肮脏的小技巧和团队策略，以确保为您的下一个产品设计提供更光滑、更具成本效益的塑料部件。归根结底，这是转向设计更优雅的部件，从而带来更好的产品结果，您和您的团队可以为未来的产品开发构建自己的技巧包。