如今的高性能塑料給零件設計帶來了許多好處，而以前人們認為只有金屬材料才能實現(xiàn)。首先是耐用性，隨著時間的推移，當今的高性能塑料在許多應用中已被證明比金屬更堅固耐用。從管道、醫(yī)療和航空航天等所有可以想象得到的行業(yè)，已有數(shù)百種應用，將以前設計的金屬零部件轉換為塑料零件。
利用塑料注塑零件和組件設計產(chǎn)品正逐漸成為更具吸引力的選擇。新的高性能塑料和創(chuàng)新的成型工藝使這一切成為可能。塑料注塑零件在一系列應用中提供了靈活性、韌性和耐化學性的重要組合，具有成本效益和長期性能優(yōu)勢。然而，并不是每個塑料零件的設計都能有效地注塑成型。因此，與注塑經(jīng)驗豐富的，尤其是有多年高性能塑料成型和復雜項目開發(fā)經(jīng)驗的供應商合作，對于項目的成功非常重要。這樣，您可以確保您的注塑成型零件和組件功能滿足您的要求，又能將成本嚴格控制在預算之內(nèi)。
目前有數(shù)以百計的塑料材料可供使用，它們具有不同的性能特征。您需要了解什么塑料材料最適合您的應用條件。您還應了解零件具體的應力情況，因為其會影響產(chǎn)品的性能和設計壽命。要回答的關鍵問題是：產(chǎn)品承受的應力是重復發(fā)生還是一次性發(fā)生？一個運動的塑料部件所承受的應力是連續(xù)的波峰-波谷循環(huán)負載，還是一個恒定的負載？哪些化學物質(zhì)會與該零件接觸？有些塑料對特定化學物質(zhì)非常敏感，而另一些塑料則不敏感。塑料材料供應商和經(jīng)驗豐富的注塑廠家都有助于為不同的應用條件選擇正確的塑料材料。
汽車變速箱中使用的密封環(huán)和襯套是當今高性能塑料耐久性應用的一個典型例子。這些塑料零件由PEEK材料注塑成型,使用溫度范圍為-409F至+264°F (-40°C至 129°C)。在長達數(shù)年的干燥或潤滑摩擦環(huán)境下，它們承載的壓力高達100 psi,速度可達8,000 ft/min。
這類電子測試設備需要高精度元件。其中包括-個快速扣合的設計,一個真空密封室,隔離和保護電路，通過定位柱定位固定電極，以及一個包含墊片和彈簧的驅動系統(tǒng)。
有些材料的流動可以通過薄壁，并能實現(xiàn)其應用所需的強度。然而，有些材料卻不能快速流動，或添加了增強輔料以提高其強度而影響流動性。這些類型的材料將需要更厚的成型厚度。
一個好的經(jīng)驗法則則是盡可能將所有部分橫截面設計得薄且均勻。使用加強筋位是實現(xiàn)剛性和強度的同時避免橫截面太厚的有效方法。
有些是為了確保零件結構的完整性所必須的——該零件的設計要求是什么？如果此零件處于恒定負載下，則可能需要比未承受任何負載的零件更厚的壁厚。
壁厚由該零件的多個設計輸入決定。
盡可將零件的截面設計的薄且均勻對制造是有幫助的。
在不可能避免厚橫截面的情況下，加強筋也有助于最大限度地減少零件扭曲的風險。當零件的形狀極其復雜時，必須提前評估厚和薄的橫截面組合，以確保注塑成型期間和之后的尺寸穩(wěn)定性和公差變化。
材料收縮也會影響零件的完整性。熱塑性材料在注塑機的料管中加熱融化并注入模具型腔中。當零件在模具內(nèi)冷卻時，它就會收縮。厚橫截面區(qū)域冷卻速率大大低于薄橫截面區(qū)域，注塑成型周期時間取決于最厚橫截面的冷卻速率。因此，即便只有一個相對較厚的橫截面區(qū)域也將增加成型周期時間，從而降低每小時的零件生產(chǎn)數(shù)量，增加每個零件的成本。
此外，這些厚/薄橫截面的冷卻率不均勻，可能導致該零件從模具中取出后變形。這種變形往往嚴重引起零件不符合規(guī)范要求。厚橫截面也可能導致零件外表面的凹陷稱之為縮痕，特別是當厚的截面寬度變化較大時。
錐度或"脫模角"是指成型零件垂直于分型線的錐度。在塑料零件的設計過程中應盡早確定脫模角的錐度。零件表面的錐度有助于將零件從模具中頂出，尤其是在高速、大批量生產(chǎn)過程中。
由于注塑模具的溫度和型腔壓力,細長的鑲針在連續(xù)使用下容易扭曲或斷裂。
表面均需要增加錐度，包括孔、腔體、內(nèi)部凹槽，以及外徑。
通過在型腔中插入pin針/鑲針，在零件內(nèi)部成型異形孔或圓孔。由于pin針/鑲針與注塑流動方向平行，與模具分型線垂直的直角孔相對容易成型。然而，正常的收縮過程會導致該零件在模具中冷卻時粘在pin針/鑲針上。為了方便將零件從模具中頂出，應沿孔的深度方向增加錐度。
與模具分型線平行的孔則需要使用滑塊，當模具打開時滑塊自動從該零件中脫出?；瑝K的使用增加了模具設計和制造的成本和復雜性。如果零件有一個通孔，或者如果該零件多個側面有孔，則模具必須設計為確保零件在開模時附在模具固定的一側，以方便產(chǎn)品能自動脫模。
由于注塑模具的高溫度和型腔壓力，細長的Pin針/鑲針在連續(xù)使用下容易扭曲或斷裂。因此，應盡可能把針的直徑最大化，從而最大化孔的直徑，特別是在根部，以確保Pin針/鑲針的可靠性。在設計零件孔時要記住的一條有用的經(jīng)驗法則是"2：1規(guī)則"：孔的高度不應超過其直徑的兩倍。
根據(jù)經(jīng)驗，對于有外部特征的零件，需要將外部特征的設計避開分型線。兩塊模芯接合的位置成型的零件必然有一條分型線。因此，如果零件表面有外觀要求，這一點應該要考慮到。如果一個零件的外部特征不能在分型線兩側，則需要使用整體滑塊結構來成型此特征。此外，必須要考慮滑塊的受力方向。
零件特征需要使用滑塊結構脫模，滑塊位置相應的會有分型線。
對于有外部特征的零件，需要將外部特征設計成在分型線兩側。
任何塑料成型零件都會有翹曲變形。使用的熱塑性材料的種類、澆口的位置和零件的截面壁厚不同引起的零件翹曲變形程度也各不相同。通常壁厚均勻一致的零件將具有較小的翹曲變形，平整度的總體效果最好。
消除熔合線
熔合線是指融化的塑料進入模具時被模仁結構阻擋不能正常流動，繞過這些內(nèi)部結構后匯合在一起流動到成型的充填末端，這些匯合的地方是注塑成型零件薄弱的位置。此薄弱的位置通常在材料流過pin針/中心銷后匯合的背面。這些薄弱的位置可以通過正確放置澆口的位置/進膠點來消除。當熔合線不能消除時，如何選擇熔合線出現(xiàn)的位置非常重要?？梢栽谀＞咴O計階段通過適當?shù)脑O計來消除這些潛在問題。
由于模具是用鋼材加工而成，因此加工R角比尖角更容易，成本更低。只要有可能，從模具頂部（開模方向）看過去是，零件的邊緣應設計成圓角。而從側面看時（分型方向），零件邊緣應為直角。
請注意，由于成型過程中熔融塑料的流動特性，尖角往往弱于圓角。為確保尺寸穩(wěn)定性，建議最小的R角為0.01in. （0.254 mm）。
注塑成型零件的設計有各種表面粗糙度，從高光面到粗糙的紋理。表面粗糙度的選擇通常是基于零件的整體外觀考慮。光面可以增強零件的外觀，然而，有紋理的表面卻有助于掩蓋縮痕和分型線。
零件設計時應正確定義表面粗糙度，防止與零件的脫模頂出相干涉。表面越光滑，該零件就越容易從模具中頂出脫模。極其粗糙的表面可能會阻礙零件從模具中頂出脫模。粗糙的表面往往很像零件外形上的倒扣，從而阻礙零件容易的脫模。
如果未另有說明，則應遵循塑料工程師協(xié)會和塑料工業(yè)協(xié)會的表面粗糙度標準。
由鋼、黃銅和鋁制成的嵌件通常在成型過程中或之后插入塑料零件中。金屬嵌件上增加皺紋、筋位或粗糙的表面有助于確保金屬嵌件和塑料之間有牢固的持久的粘結，使嵌件牢牢固定在成型零件中。明尼蘇達橡塑負責塑料零件設計的工程師可以為您提供更多信息和協(xié)助您設計嵌件。
明尼蘇達橡塑 (MRP)是一家全球性的解決方案提供商，致力于復雜產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)，使用醫(yī)用級別彈性體和熱塑性塑料，從高精度醫(yī)療零件和組件到最終無菌包裝器械，這些產(chǎn)品適用于最苛刻的應用場景。
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