अनुभवी उत्पाद डिजाइनर इंजेक्शन मोल्डिंग प्रक्रिया की गहरी समझ रखते हैं और प्लास्टिक भाग डिजाइन में कई कारकों पर विचार करते हैं। यह लेख प्लास्टिक मोल्डेड हिस्सों को डिजाइन करने में प्रमुख तत्वों पर केंद्रित है, जैसे दीवार की मोटाई, ड्राफ्ट कोण, पसलियां, छेद, बॉस, स्नैप फिट, प्रेस फिट और सहनशीलता।
प्लास्टिक पार्ट डिज़ाइन में दीवार की मोटाई
उपयुक्त दीवार की मोटाई निर्धारित करना महत्वपूर्ण है। अन्य विशेषताएं, जैसे पसलियां और त्रिज्या, दीवार की मोटाई से संबंधित हैं। प्लास्टिक उत्पाद की दीवार की मोटाई विभिन्न कारकों पर निर्भर करती है, जिसमें बाहरी ताकतों का सामना करना, अन्य घटकों के लिए समर्थन, प्लास्टिक सामग्री के गुण, वजन, विद्युत प्रदर्शन, आयामी सटीकता, स्थिरता और असेंबली आवश्यकताएं शामिल हैं।
आमतौर पर, थर्मोप्लास्टिक सामग्रियों के लिए दीवार की मोटाई 1 से 6 मिमी तक होती है, जिसमें 2 से 3 मिमी सबसे आम होती है। बड़े -आकार वाले हिस्सों के लिए, दीवार की मोटाई 6 मिमी से अधिक हो सकती है। तालिका 1 विभिन्न थर्मोप्लास्टिक सामग्रियों के लिए अनुशंसित दीवार मोटाई मूल्यों को सूचीबद्ध करती है।
दीवार की मोटाई की एकरूपता
प्लास्टिक भाग के डिज़ाइन में समान दीवार की मोटाई एक प्रमुख सिद्धांत है। गैर-समान दीवार मोटाई के कारण पिघलने का प्रवाह और शीतलन संकोचन असंगत हो जाता है, जिसके परिणामस्वरूप सिंक के निशान, रिक्त स्थान, वारपेज और यहां तक कि दरार जैसे दोष हो जाते हैं। इसके अतिरिक्त, यह सिकुड़न के निशान, आंतरिक तनाव, विकृति, रंग में अंतर या पारदर्शिता में बदलाव का कारण बन सकता है। अत्यधिक पतली दीवारें उपयोग और संयोजन के दौरान भाग की ताकत और कठोरता को कम कर सकती हैं। आर्थिक दृष्टिकोण से, अत्यधिक मोटे हिस्से सामग्री लागत और उत्पादन समय में वृद्धि करते हैं। मोटे प्लास्टिक क्षेत्र अधिक धीरे-धीरे ठंडे होते हैं और धंसने के निशान पड़ने का खतरा होता है। चित्र 1 एकसमान दीवार मोटाई डिज़ाइन को दर्शाता है।
यदि मोटे से पतले खंड में संक्रमण अपरिहार्य है, तो यह क्रमिक होना चाहिए, अधिकतम दीवार मोटाई अनुपात 3:1 बनाए रखना चाहिए, जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है।
कई मामलों में, डिज़ाइनर दीवार की मोटाई बदलने के लिए पसलियों का उपयोग कर सकते हैं। इससे न केवल सामग्री की बचत होती है, उत्पादन लागत कम होती है, बल्कि शीतलन समय भी कम हो जाता है। ठंडा करने का समय मोटे तौर पर दीवार की मोटाई के समानुपाती होता है।
इसके अलावा, डिजाइनरों को प्रवाह पथ की लंबाई पर भी विचार करना चाहिए, जो कि गेट से गुहा के विभिन्न हिस्सों तक पिघली हुई सामग्री की दूरी है। आमतौर पर, प्रवाह पथ की लंबाई दीवार की मोटाई के समानुपाती होती है। दीवार की मोटाई जितनी अधिक होगी, प्रवाह पथ उतना ही लंबा होगा। यदि प्रवाह पथ की लंबाई और दीवार की मोटाई का अनुपात बहुत अधिक है, तो गेट से दूर अपर्याप्त सामग्री या अधूरा भराव हो सकता है। इसलिए, कुछ मामलों में, दीवार की मोटाई बढ़ाना आवश्यक हो सकता है।
नुकीले कोने
नुकीले कोने अक्सर आंशिक दोष और तनाव एकाग्रता का कारण बनते हैं। इन क्षेत्रों में इलेक्ट्रोप्लेटिंग या पेंटिंग जैसे प्रसंस्करण के बाद सामग्री जमा होने का खतरा रहता है। तनाव की सघनता के कारण भार या प्रभाव के कारण भाग टूट सकता है। इसलिए, डिज़ाइन में नुकीले कोनों से बचना चाहिए। चित्र 3 एक नुकीले कोने के डिज़ाइन का उदाहरण दिखाता है।
दृष्टिकोण कोण और इजेक्शन दिशा के लिए विचार
इजेक्शन दिशा और विभाजन रेखा
इंजेक्शन उत्पाद डिजाइन की शुरुआत में, इजेक्शन दिशा और बिदाई लाइन निर्धारित करना महत्वपूर्ण है। यह पार्श्व क्रिया तंत्र की आवश्यकता को कम करता है और उपस्थिति पर विभाजन रेखा के प्रभाव को कम करता है। एक बार इजेक्शन की दिशा निर्धारित हो जाने के बाद, पसलियों, स्नैप फिट और प्रोट्रूशियंस जैसी संरचनाओं को इसके साथ संरेखित किया जाना चाहिए ताकि साइड एक्शन से बचा जा सके, बुनाई की रेखाओं को कम किया जा सके और मोल्ड जीवन का विस्तार किया जा सके। इसके बाद, उत्पाद की उपस्थिति और प्रदर्शन को बढ़ाने के लिए एक उपयुक्त बिदाई लाइन चुनी जा सकती है।
जब किसी हिस्से को सांचे से निकाला जाता है, तो उसे इजेक्शन बल और उद्घाटन बल पर काबू पाना होगा। उद्घाटन बल से तात्पर्य गुहा से भाग के अलग होने की प्रक्रिया से है। जैसे ही भाग साँचे में ठंडा होता है, यह सिकुड़ जाता है, जिससे छेद की दीवारें कोर को कसकर पकड़ लेती हैं। भाग और कोर के बीच घर्षण, छिद्रों के तल पर वैक्यूम आसंजन और अन्य कारक इजेक्शन बल को उद्घाटन बल से कहीं अधिक बनाते हैं। अत्यधिक इजेक्शन बल के कारण भाग विरूपण, सफ़ेद होना, झुर्रियाँ पड़ना और सतह घिसना हो सकता है।
ड्राफ्ट कोण
इजेक्शन बल के परिमाण को निर्धारित करने में ड्राफ्ट कोण महत्वपूर्ण है। चूंकि इंजेक्शन से ढाले गए हिस्से अक्सर ठंडा होने और सिकुड़ने के बाद कोर (पुरुष भाग) से चिपक जाते हैं, कैविटी और कोर दोनों पर समान ड्राफ्ट कोण का उपयोग करने से एक समान दीवार की मोटाई सुनिश्चित होती है और इजेक्शन के बाद हिस्से को गर्म कैविटी से चिपकने से रोका जाता है। विशेष मामलों में, यदि इजेक्शन के बाद भाग का कैविटी से चिपकना आवश्यक हो, तो आसन्न कैविटी पर ड्राफ्ट कोण को कम किया जा सकता है, या कैविटी में जानबूझकर अंडरकट जोड़ा जा सकता है।
ड्राफ्ट कोण के लिए कोई निश्चित मान नहीं है; यह आमतौर पर अनुभवजन्य रूप से निर्धारित होता है। अत्यधिक पॉलिश वाली बाहरी दीवारों पर 1/8 या 1/4 डिग्री जितना छोटा ड्राफ्ट कोण का उपयोग किया जा सकता है। गहरे हिस्सों या बनावट वाले हिस्सों के लिए, ड्राफ्ट कोण को तदनुसार बढ़ाया जाना चाहिए। आमतौर पर, प्रत्येक 0.025 मिमी बनावट की गहराई के लिए, ड्राफ्ट कोण को 1 डिग्री तक बढ़ाने की आवश्यकता होती है।
इसके अलावा, हालांकि बड़े ड्राफ्ट कोण आम तौर पर भाग को ध्वस्त करने की सुविधा प्रदान करते हैं, आयामी सटीकता बनाए रखना सर्वोपरि है। ड्राफ्ट कोण के कारण होने वाली आयामी त्रुटियों को सटीक सहनशीलता के भीतर रखा जाना चाहिए। उच्च संकोचन या जटिल आकार वाले भागों के लिए, बड़े ड्राफ्ट कोण पर विचार किया जाना चाहिए।
प्लास्टिक पार्ट डिज़ाइन में पसलियां
प्लास्टिक के हिस्से की मजबूती केवल दीवार की मोटाई बढ़ाने पर निर्भर नहीं है। वास्तव में, दीवार की मोटाई बढ़ने से अधिक सिकुड़न होती है, जिसके परिणामस्वरूप आंतरिक तनाव होता है जो वास्तव में ताकत को कम करता है। प्लास्टिक के हिस्से की मजबूती में सुधार की कुंजी उसकी कठोरता में निहित है। यह अक्सर अनुभाग मापांक को बढ़ाने के लिए रणनीतिक रूप से रखी गई पसलियों के साथ एक पतली दीवार संरचना को जोड़कर हासिल किया जाता है।
रिब डिज़ाइन के लिए विचार
हालाँकि, पसलियों को जोड़ने से मुख्य दीवार के साथ जंक्शन पर मोटाई बढ़ जाती है। यह मोटाई आमतौर पर सबसे बड़े खुदे हुए वृत्त के व्यास से निर्धारित होती है, जो बदले में पसली की मोटाई और जड़ की त्रिज्या से निर्धारित होती है। 4 मिमी की आधार दीवार की मोटाई के लिए, पसली की मोटाई और जड़ की त्रिज्या अलग-अलग होने से सबसे बड़े अंकित वृत्त का व्यास बदल जाता है। चित्र 4 दिखाता है कि कैसे बढ़ी हुई स्थानीय दीवार की मोटाई विपरीत सतह पर धंसने के निशान पैदा कर सकती है, जिससे उपस्थिति प्रभावित होती है। एक तर्कसंगत डिज़ाइन सतह के अवसादन की संभावना को कम कर सकता है, जिससे भाग की गुणवत्ता में सुधार हो सकता है।
विश्लेषण से पता चलता है कि एक निश्चित सीमा के भीतर पसली की मोटाई को यथासंभव कम किया जाना चाहिए। यदि पसली बहुत पतली है, तो कठोरता बनाए रखने के लिए उसकी ऊंचाई बढ़ानी चाहिए। हालाँकि, अत्यधिक पतली पसलियाँ इंजेक्शन के दौरान सिकुड़न, साँचे को भरने में कठिनाई और साँचे से चिपकने का कारण बन सकती हैं। तनाव की सघनता से बचने के लिए पसली के आधार पर त्रिज्या बहुत छोटी नहीं होनी चाहिए।
आमतौर पर, पसली की जड़ की त्रिज्या पसली की मोटाई का कम से कम 40% होनी चाहिए। पसली की मोटाई आधार दीवार की मोटाई का 50% से 75% होनी चाहिए, उच्च प्रतिशत केवल कम संकोचन वाली सामग्रियों पर लागू होता है। पसली की ऊंचाई आधार मोटाई से पांच गुना से कम होनी चाहिए। पसलियों में एक ड्राफ्ट कोण होना चाहिए, और उनका अभिविन्यास इजेक्शन दिशा के साथ संरेखित होना चाहिए, या चल मोल्ड घटकों का उपयोग किया जा सकता है। पसलियों के बीच की दूरी आधार की मोटाई से दोगुनी से अधिक होनी चाहिए।
सभी दिशाओं में एक समान कठोरता प्राप्त करने के लिए, सबसे सरल तरीका पसलियों को अनुदैर्ध्य और अनुप्रस्थ दोनों तरह से जोड़ना है, जिसमें पसलियां लंबवत रूप से प्रतिच्छेद करती हैं। हालाँकि, इससे चौराहे पर दीवार की मोटाई बढ़ जाती है, जिससे अधिक सिकुड़न होती है। एक समान समाधान यह है कि एक समान दीवार की मोटाई बनाने के लिए चौराहे पर एक गोलाकार छेद जोड़ा जाए, जैसा कि चित्र 5 में दिखाया गया है।
प्लास्टिक भागों में छेद के लिए डिज़ाइन संबंधी विचार
1. छेद का स्थान और ताकत
असेंबली या कार्यात्मक उद्देश्यों में आसानी के लिए प्लास्टिक के हिस्सों में छेद करना आम बात है। आदर्श रूप से, इन छिद्रों के आकार और स्थान से उत्पाद की मजबूती से समझौता नहीं होना चाहिए या विनिर्माण जटिलता में वृद्धि नहीं होनी चाहिए। मुख्य विचार:
आसन्न छिद्रों के बीच की दूरी, या छेद से निकटतम किनारे तक की दूरी, कम से कम छेद के व्यास के बराबर होनी चाहिए। टूटने से बचाने के लिए किनारों के पास छेद के लिए यह विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। थ्रेडेड छेद के लिए, छेद से उत्पाद के किनारे तक की दूरी आमतौर पर छेद के व्यास के तीन गुना से अधिक होती है।
2. छिद्रों के प्रकार
छेद विभिन्न प्रकार के होते हैं, जैसे थ्रू होल, ब्लाइंड होल और स्टेप्ड होल। असेंबली के नजरिए से, ब्लाइंड होल की तुलना में थ्रू होल अधिक सामान्य और मशीन में आसान होते हैं। मोल्ड डिज़ाइन के संदर्भ में, छेद के माध्यम से संरचना सरल है। इन्हें साँचे के गतिशील और स्थिर दोनों हिस्सों पर कोर रखकर या केवल एक हिस्से में एक कोर का उपयोग करके बनाया जा सकता है। पहला पिघला हुआ प्लास्टिक की कार्रवाई के तहत दो कैंटिलीवर बीम बनाता है, लेकिन छोटी बीम लंबाई के कारण, विरूपण न्यूनतम होता है। उत्तरार्द्ध आम तौर पर न्यूनतम विरूपण के साथ एक सरल समर्थित बीम बनाता है। जब दो कोर का उपयोग किया जाता है, तो गलत संरेखण को रोकने और एक चिकनी संभोग सतह सुनिश्चित करने के लिए उनके व्यास थोड़े अलग होने चाहिए। कैंटिलीवर कोर पिन द्वारा बनाए गए ब्लाइंड छेद पिघले हुए प्लास्टिक के प्रभाव के तहत झुकने की अधिक संभावना रखते हैं, जिससे छेद का आकार अनियमित हो जाता है। आमतौर पर, ब्लाइंड होल की गहराई उसके व्यास के दोगुने से अधिक नहीं होनी चाहिए। 1.5 मिमी या उससे कम व्यास वाले ब्लाइंड होल के लिए, गहराई व्यास से अधिक नहीं होनी चाहिए। सिकुड़न से बचने के लिए ब्लाइंड होल के नीचे की दीवार की मोटाई छेद के व्यास का कम से कम छठा हिस्सा होनी चाहिए।
3. साइड होल
साइड छेद आमतौर पर साइड कोर का उपयोग करके बनाए जाते हैं, जिससे मोल्ड की लागत और रखरखाव बढ़ जाता है, खासकर जब साइड कोर लंबा होता है और टूटने का खतरा होता है। यदि संभव हो, तो इन समस्याओं को कम करने के लिए चित्र 6 में दिखाए अनुसार डिज़ाइन में सुधार किया जा सकता है।
प्लास्टिक पार्ट डिज़ाइन में बॉस
बॉस आमतौर पर मुख्य दीवार की मोटाई से बाहर निकलते हैं और उत्पाद संयोजन, वस्तुओं के बीच अंतर रखने और अन्य घटकों का समर्थन करने के लिए उपयोग किए जाते हैं। खोखले बॉस इन्सर्ट या स्क्रू को समायोजित कर सकते हैं। इन अनुप्रयोगों के लिए मालिकों के पास बिना दरार के दबाव झेलने के लिए पर्याप्त ताकत की आवश्यकता होती है। बॉस आमतौर पर बेलनाकार होते हैं, क्योंकि इस आकार को ढालना आसान होता है और बेहतर यांत्रिक गुण प्रदान करता है।
संरचना के साथ एकीकरण
आदर्श रूप से, बॉस को एक पृथक सिलेंडर के रूप में डिज़ाइन नहीं किया जाना चाहिए, बल्कि इसे बाहरी दीवार से जोड़ा जाना चाहिए या पसलियों के साथ संयोजन में उपयोग किया जाना चाहिए। यह दृष्टिकोण बॉस की ताकत को बढ़ाता है और प्लास्टिक सामग्री के सुचारू प्रवाह में सहायता करता है। धंसने के निशानों से बचने के लिए बाहरी दीवार से कनेक्शन पतली {2}दीवार वाला होना चाहिए।
आधार पर फ़िलेट त्रिज्या जहां बॉस सब्सट्रेट से जुड़ता है, सब्सट्रेट की मोटाई का 0.4 से 0.6 गुना होना चाहिए। बॉस की दीवार की मोटाई सब्सट्रेट की मोटाई से 0.5 से 0.75 गुना होनी चाहिए। स्क्रू स्थापना की सुविधा के लिए बॉस के शीर्ष को चैम्फर्ड किया जाना चाहिए। बॉस के पास ड्राफ्ट एंगल भी होना चाहिए। ये डिज़ाइन आवश्यकताएँ पसलियों के समान हैं, इसलिए बॉस को पसली का एक रूप माना जा सकता है। इन संबंधों के लिए चित्र 7 और 8 देखें।
स्वंय के लिए थ्रेडेड बॉस-टैपिंग स्क्रू
कई बॉसों का उपयोग स्वयं {{0}टैपिंग स्क्रू को जोड़ने के लिए किया जाता है। इन बॉसों पर आंतरिक धागे ठंडे प्रवाह मोल्डिंग प्रक्रिया द्वारा बनते हैं, जो प्लास्टिक को काटने के बजाय विरूपण के माध्यम से आकार देता है। थ्रेडेड बॉस के आयाम स्क्रू प्रविष्टि बलों और उनके द्वारा उठाए जाने वाले भार का सामना करने के लिए पर्याप्त होने चाहिए। बॉस पर बोर व्यास को यह सुनिश्चित करना चाहिए कि स्क्रू निर्दिष्ट टॉर्क और कंपन स्थितियों के तहत सुरक्षित रहे।
बॉस के बाहरी व्यास को बिना किसी फ्रैक्चर के पेंच कसने के दौरान उत्पन्न परिधिगत बलों का सामना करना होगा। स्क्रू डालने की सुविधा के लिए, आमतौर पर बॉस के शीर्ष पर एक काउंटरसिंक प्रदान किया जाता है, जिसका व्यास नाममात्र स्क्रू व्यास से थोड़ा बड़ा होता है। बॉस आयामों की गणना करना जटिल हो सकता है।
विदेशी वेबसाइटों पर सुझाई गई और नाममात्र पेंच व्यास के आधार पर एक सरलीकृत अनुमान विधि की सिफारिश की जाती है। सबसे पहले, स्क्रू की सामग्री निर्धारित करें, फिर, तालिका में संबंधित गुणांक के आधार पर, उचित आकार निर्धारित करने के लिए गुणांक को नाममात्र स्क्रू व्यास में प्रतिस्थापित करें।
प्लास्टिक पार्ट डिज़ाइन में कनेक्शन फ़िट करने के लिए स्नैप करें
स्नैप -फिट असेंबली एक सुविधाजनक, किफायती और पर्यावरण के अनुकूल कनेक्शन विधि है। स्नैप फिट घटकों को उत्पाद के साथ एक साथ ढाला जाता है, जिससे स्क्रू जैसे अतिरिक्त फास्टनरों की आवश्यकता समाप्त हो जाती है। असेंबली में बस संबंधित हिस्सों को एक साथ जोड़ना शामिल है।
स्नैप फिट कनेक्शन के सिद्धांत में एक घटक के उभरे हुए हिस्से को दूसरे के अवरोध पर धकेलना शामिल है। इस प्रक्रिया में लोचदार विरूपण शामिल है; एक बार रुकावट दूर हो जाने के बाद, भाग अपने मूल आकार में वापस आ जाता है और अपनी जगह पर लॉक हो जाता है, जैसा कि चित्र 9 में दिखाया गया है। स्नैप -फिट कनेक्शन स्थायी या अलग करने योग्य हो सकते हैं।
संरचनात्मक रूप से, स्नैप फिट को कैंटिलीवर, कुंडलाकार और गोलाकार प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है, जैसा कि चित्र 10 में दिखाया गया है।
मुख्य कोण और गणना
महत्वपूर्ण कोण
स्नैप फिट डिज़ाइन में दो मुख्य कोण रिटर्न एंगल (या रिटेंशन एंगल) और लीड इन एंगल हैं। आम तौर पर, एक बड़ा रिटर्न कोण अधिक सुरक्षित फिट का पक्ष लेता है। जब रिटर्न कोण 90 डिग्री तक पहुंचता है, तो स्नैप - फिट कनेक्शन स्थायी हो जाता है, जैसा चित्र 11 में दिखाया गया है।
