Содержание
Пластиковый корпус может выглядеть просто снаружи, но большинство проблем проявляется после того, как проектирование переходит в стадию изготовления оснастки. Корпус, который хорошо выглядит в САПР, все равно может деформироваться, просесть, треснуть, протечь или не собраться, если при проектировании корпуса не был учтен процесс литья под давлением на достаточно ранних этапах.
Я часто замечаю, что клиенты в первую очередь обращают внимание на внешний вид. Это понятно, ведь именно корпус видят пользователи. Но для корпусов, изготовленных методом литья под давлением, внутренняя структура не менее важна. Толщина стенок, ребра жесткости, выступы, уклон, расположение затвора, крепежные стойки, уплотнительные поверхности и линии разъема при литье под давлением — все это влияет на конечную стоимость и качество. Хороший дизайн корпуса — это не только внешний вид. Это также обеспечение прочности корпуса, простоты формования, легкости сборки и стабильности в процессе производства.
Почему важна конструкция пластикового корпуса
Пластиковые корпуса защищают внутренние детали, удерживают электронные компоненты, обеспечивают сборку и формируют первое впечатление пользователя о продукте. Для электронных изделий корпус часто должен защищать печатную плату, кнопки, разъемы, светодиоды, батареи, экраны или датчики. Для промышленных изделий корпус также может быть устойчив к ударам, высоким температурам, влаге, химическим веществам или вибрации.
Некачественная конструкция корпуса обычно приводит к проблемам на более поздних этапах формования. К таким проблемам могут относиться:
- следы усадки вокруг выступов и ребер
- деформация плоских крышек
- слабые винтовые стойки
- плохое прилегание верхней и нижней частей корпуса
- видимые следы от литниковых каналов или следы от выталкивателя
- зазоры сборки
- трещины вблизи защелкивающихся соединений или резьбовых отверстий
- протечки воды в проектах по созданию водонепроницаемых ограждений
Думаю, самый важный момент прост: конструкцию корпуса следует пересматривать до изготовления пресс-формы, а не после того, как первый пробный образец выйдет из строя. Небольшое изменение в CAD-модели перед изготовлением оснастки обходится гораздо дешевле, чем модификация пресс-формы после резки стали.
Выберите подходящий материал для пластиковых корпусов.
Выбор материала зависит от того, как будет использоваться корпус. Не существует единого лучшего материала для любого пластикового корпуса. Для простого внутреннего корпуса, наружного корпуса датчика и водонепроницаемого корпуса могут потребоваться разные материалы для электронных устройств.
К распространенным материалам для пластиковых корпусов относятся:
| Материал | Общего пользования |
| ABS | Жилые корпуса общего назначения, товары народного потребления, привлекательный внешний вид и простота обработки. |
| PC | Повышенная ударопрочность, прозрачные или высокопрочные покрытия |
| ПК АБС | Сбалансированные ударопрочность, внешний вид и технологичность. |
| PP | Легкие корпуса, химическая стойкость, гибкие функциональные возможности. |
| ПА/нейлон | Прочные функциональные детали, зажимы, кронштейны, некоторые промышленные корпуса. |
| PBT | Электрические компоненты, стабильность размеров, требования к изоляции. |
При проектировании корпусов на заказ выбор материала должен соответствовать условиям эксплуатации. Необходимо проверить устойчивость к воздействию тепла, ударам, ультрафиолетовому излучению, химическим веществам, огнестойкость и требования к электроизоляции. Если корпус будет использоваться на открытом воздухе, важна устойчивость к ультрафиолетовому излучению. Если он будет находиться вблизи источников тепла, необходимо проверить термостойкость материала. Если это электрический корпус, важны огнестойкость и изоляционные свойства.
При проектировании водонепроницаемого корпуса выбор материала также влияет на герметичность. Некоторые виды пластика обладают большей стабильностью размеров, чем другие. Если корпус слишком сильно деформируется, даже хорошо спроектированная прокладка может не обеспечить надлежащую герметизацию.
Основные правила проектирования корпусов, изготовленных методом литья под давлением.
Удачная конструкция корпуса начинается с основных правил литья под давлением. Эти правила не являются декоративными. Они помогают детали заполняться, охлаждаться, извлекаться и повторять этот процесс.
толщина стенки
Толщина стенок изделий, изготовленных методом литья под давлением, должна быть максимально равномерной. Неравномерная толщина стенок может привести к образованию усадочных раковин, деформации, внутренним напряжениям и длительному времени охлаждения. Большие плоские крышки корпусов особенно чувствительны к этому.
Более толстые стенки не всегда означают более прочный корпус. Во многих случаях ребра лучше, чем толстый сплошной пластик. Если необходимо изменение толщины, используйте плавные переходы, а не резкие скачки.
Ребра и выступы
Ребра и выступы часто встречаются в корпусах, изготовленных методом литья под давлением. Ребра придают жесткость. Выступы служат опорой для винтов, креплений печатных плат, вставок или внутренних компонентов. Но если они слишком толстые, то могут вызывать усадку на внешней поверхности.
При проектировании пластиковых винтовых стоек проверьте толщину стенки, радиус основания, опорные ребра, тип винта и момент затяжки. Я видел много случаев выхода из строя корпусов из-за того, что стойки выглядели нормально в CAD-модели, но не были рассчитаны на реальную нагрузку при сборке.
Углы уклона
Правильный угол уклона при литье под давлением помогает изготовить деталь и извлечь ее из формы. Без достаточного уклона корпус может прилипнуть к сердечнику и деформироваться во время извлечения. Это особенно важно для глубоких боковых стенок, ребер, выступов и текстурированных поверхностей.
Необходимая уклонность зависит от материала, качества обработки поверхности, высоты стенки и конструкции формы. Для гладких поверхностей может потребоваться меньшая уклонность, а для текстурированных — обычно большая.
Скругления и радиусы
Острые углы создают концентрацию напряжений. Они также снижают стабильность заполнения и извлечения. Добавление соответствующих радиусов во внутренних углах, основаниях ребер, основаниях выступов, основаниях защелкивающихся элементов и кромках гильз улучшает прочность и формуемость.
Филе следует использовать с осторожностью. Слишком мелкие филе мало чем помогут. Слишком крупные могут создать толстые участки. Цель — плавный переход, а не дополнительная пластичная масса.
Подрезы
Подрезы при литье под давлением усложняют конструкцию пресс-формы. Для их удаления могут потребоваться направляющие, подъемники, вставки или дополнительные операции. Иногда они необходимы, но ненужные подрезы следует удалять на ранней стадии.
В сфере услуг по литью пластмасс поднутрения — это один из первых элементов, которые производитель пресс-форм проверяет в ходе анализа DFM (проектирование для производства). Если поднутрение можно заменить более простым элементом, пресс-форма может стать дешевле и надежнее.
Разработка особенностей сборки до изготовления оснастки.
Пластиковый корпус редко является самостоятельной деталью. Обычно он соединяется с другой крышкой, печатной платой, винтом, зажимом, прокладкой, кнопкой, разъемом или металлической вставкой. Это означает, что при проектировании корпуса необходимо учитывать процесс сборки с самого начала.
Винтовые бобышки и крепления для печатных плат
Крепежные элементы для винтов и монтажные гайки на печатной плате следует размещать, исходя из расположения внутренних компонентов, а не только из доступного пространства. Печатная плата должна лежать ровно. Нагрузка от винтов не должна деформировать плату. Крепежные элементы должны иметь достаточную опору, но не настолько много пластика, чтобы образовывались усадочные раковины снаружи.
При разработке корпуса на заказ лучше предоставить информацию о печатной плате, разъемах, батарее и дисплее до начала проектирования пресс-формы. Поставщик пластиковых пресс-форм сможет затем оценить, насколько внутренняя структура пригодна для изготовления оснастки и сборки.
Защелки и клипсы
Защелкивающиеся соединения позволяют уменьшить количество винтов и ускорить сборку, но для них необходима достаточная длина изгиба и правильный радиус основания. Если защелкивающийся элемент слишком короткий или слишком толстый, он может треснуть во время сборки.
Материал также имеет значение. Некоторые виды пластика лучше других выдерживают изгиб. Для деталей, которые будут многократно открываться, конструкцию с защелкивающимся соединением следует протестировать перед массовым производством.
Кнопки, порты и разъемы.
Кнопки, порты, светодиоды и разъемы влияют как на внешний вид, так и на структуру пресс-формы. Их расположение может привести к образованию тонких стенок, слабых кромок, подрезов или трудностей с разделением.
Обычно я рекомендую проверять эти отверстия вместе с внутренними компонентами. Отверстие разъема, которое выглядит нормально снаружи, все равно может мешать позиционированию печатной платы, зазору для кабелей или инструментам для сборки.
Верхняя и нижняя части корпуса подходят друг к другу.
Для корпусов, состоящих из двух частей, критически важна плотная посадка верхней и нижней частей. Неправильная посадка может привести к зазорам, дребезжанию, напряжению или проблемам с герметичностью. Необходимо одновременно проверить все элементы выравнивания, положение винтов, защелкивающиеся соединения и суммарный допуск.
Для водонепроницаемого корпуса такая посадка становится еще более важной. Необходимо контролировать площадь уплотнительной поверхности, а прокладка должна быть равномерно сжата.
Факторы конструкции пресс-формы, влияющие на качество корпуса.
Даже для удачной конструкции детали необходима удачная конструкция пресс-формы. В случае корпусов, изготовленных методом литья под давлением, компоновка пресс-формы может влиять на внешний вид, размеры, прочность и сборку.
Расположение ворот
Расположение литникового канала определяет направление потока, положение сварочного шва, плотность упаковки и внешний вид поверхности. Неправильное расположение литникового канала может оставлять следы на видимых поверхностях, создавать слабые сварочные швы или увеличивать деформацию.
При изготовлении корпусов с декоративным оформлением расположение литникового канала следует обсудить до начала изготовления оснастки. Оптимальный литниковый канал для литья не всегда является оптимальным с точки зрения внешнего вида, поэтому команда разработчиков и производитель пресс-форм должны прийти к согласию на раннем этапе.
Расположение выталкивателя
Выталкивающие штифты выталкивают деталь из формы. При неправильной установке они могут оставлять видимые следы, деформировать тонкие стенки или повредить внутренние конструкции.
На видимых наружных поверхностях следы от выталкивателя следует по возможности скрывать изнутри. Для глубоких корпусов система выталкивания должна быть сбалансирована, чтобы деталь не деформировалась и не треснула.
Контроль охлаждения и деформации
Охлаждение оказывает существенное влияние на качество корпуса. Неравномерное охлаждение может привести к деформации деталей, изготовленных методом литья под давлением , особенно больших плоских крышек или тонкостенных корпусов. Необходимо учитывать расположение каналов охлаждения, толщину стенок, конструкцию ребер и расположение литниковых каналов.
Деформацию проще предотвратить на этапе проектирования корпуса, чем исправить после литья. После изготовления пресс-формы для ее коррекции может потребоваться модификация пресс-формы, компромисс в технологическом процессе или изменение конструкции детали.
Отделка поверхности и текстура
Качество обработки поверхности влияет на внешний вид, видимость царапин, тактильные ощущения и извлечение детали. Текстура может скрывать мелкие дефекты, но также влияет на требования к уклону. Области нанесения логотипа, полированные поверхности, матовые поверхности и направление текстуры следует планировать до начала изготовления пресс-формы.
При изготовлении корпусов методом литья под давлением с высоким качеством внешнего вида поверхность пресс-формы, линия разъема, следы от литникового канала, следы от выталкивателя и текстура должны рассматриваться как единое целое.
Водонепроницаемое рассеивание тепла и качественная обработка поверхности.
Некоторым корпусам требуется больше, чем просто базовая защита. Водонепроницаемый корпус или корпус электронного устройства может нуждаться в герметизации, контроле температуры и контролируемом внешнем виде поверхности.
Канавки для прокладок и уплотнительные поверхности
Конструкция водонепроницаемого корпуса обычно зависит от нескольких факторов. Она может включать в себя наличие канавок для прокладок, уплотнительных ребер, плоских уплотнительных поверхностей, расстояния между винтами, контролируемого сжатия и надежной фиксации верхней и нижней частей корпуса.
Распространенная ошибка — это поздняя установка прокладки. Если канавка для прокладки и уплотнительная поверхность не учтены на раннем этапе, корпус может получиться слишком толстым, слишком слабым или его будет сложно формовать. Для водонепроницаемого корпуса проектирование уплотнений должно быть частью первого этапа проверки конструкции корпуса.
Вентиляция и регулирование температуры
Электронные корпуса могут нуждаться в отводе тепла. Вентиляционные отверстия способствуют циркуляции воздуха, но также влияют на защиту от пыли, воды и внешний вид. Если изделие требует герметизации, вентиляционные отверстия могут быть невозможны, если не используется специальная воздухопроницаемая мембрана или другая конструкция.
Источники тепла, такие как батареи, силовые модули, светодиоды, двигатели и печатные платы, следует проверить на раннем этапе. Материал корпуса, толщина стенок, внутренний зазор и схема вентиляции — все это влияет на тепловые характеристики.
Текстурирование логотипов и косметических поверхностей.
Текстура, логотип, цвет и отделка поверхности — это не только визуальные решения. Они влияют на стоимость пресс-формы, уклон, планирование линии разъема и стандарты контроля качества. Глубокая текстура может потребовать большего уклона. Логотип может потребовать тщательной обработки пресс-формы. На глянцевой поверхности легче видны усадочные раковины или линии растекания.
При проектировании корпусов на заказ лучше определить внешний вид поверхностей до начала изготовления пресс-формы.
От прототипа до корпуса, изготовленного методом литья под давлением.
3D-печать полезна на ранних этапах проектирования корпусов. Она помогает проверить размеры, компоновку, внутренние зазоры, расположение кнопок и базовую сборку. Однако корпус, напечатанный на 3D-принтере, не доказывает, что конструкция готова к литью под давлением.
Перед переходом к корпусу, изготовленному методом литья под давлением, проверьте следующее:
- толщину стенок
- проект
- ребра и выступы
- линия разъема
- подрезы
- местоположение ворот
- выброс
- выбор материала
- допуск при сборке
- требования к герметизации
Предварительный анализ DFM перед изготовлением пресс-формы помогает снизить риски. Компаниям, занимающимся литьем пластмасс под давлением, следует проверить CAD-модель, материал, конструкцию пресс-формы, требования к внешнему виду, метод сборки и объем производства перед резкой стали.
После изготовления оснастки по-прежнему необходимы испытания пресс-формы и сборочные испытания. Образец может выглядеть приемлемо, но при этом выйти из строя во время сборки шнека, испытаний на ударопрочность, испытаний на герметичность или при длительной эксплуатации.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
Какой материал лучше всего подходит для пластиковых корпусов?
Единого лучшего материала не существует. ABS, PC, PC-ABS, PP, нейлон и PBT — распространенные варианты. Выбор подходящего материала зависит от ударопрочности, термостойкости, воздействия УФ-излучения, контакта с химическими веществами, огнестойкости, электроизоляции, внешнего вида и стоимости.
Какова оптимальная толщина стенок для корпусов, изготовленных методом литья под давлением?
Оптимальная толщина стенок зависит от материала, размера детали, требований к прочности и конструкции пресс-формы. В большинстве случаев равномерная толщина стенок важнее, чем простое увеличение их толщины. Неровные стенки могут вызывать усадку, деформацию и длительное время охлаждения.
Могут ли корпуса, изготовленные методом литья под давлением, быть водонепроницаемыми?
Да, корпуса, изготовленные методом литья под давлением, могут быть водонепроницаемыми, если конструкция корпуса включает в себя надлежащие уплотнительные поверхности, канавки для прокладок, расстояние между винтами, выбор материала и контроль сборки. Водонепроницаемость корпуса следует планировать на ранних этапах, а не добавлять после завершения проектирования пресс-формы.
Заключение
Качественная конструкция корпуса должна обеспечивать правильный внешний вид, защиту внутренних деталей, беспроблемную сборку и формовку без лишнего риска. Если при проектировании игнорируются толщина стенок, уклон, выступы, герметизация, следы от литниковых каналов или выталкивание, эти проблемы обычно проявляются во время испытаний пресс-формы или в процессе производства.
Компания HingTung предоставляет услуги по изготовлению изделий из пластмассы методом литья под давлением на заказ , производству пресс-форм, обработке на станках с ЧПУ и сопутствующей производственной поддержке. Для проектов по изготовлению пластиковых корпусов главное преимущество заключается в возможности предварительной оценки конструкции детали, выбора материала, возможности изготовления пресс-формы и производственных рисков до начала изготовления оснастки. Если вы разрабатываете пластиковый корпус, электронный корпус, водонепроницаемый корпус или промышленную крышку, вы можете поделиться своими чертежами и требованиями к проекту с HingTung для предварительной оценки технологичности производства.