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산업 제조
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이 가이드에서는 사출 성형에 대해 알아야 할 모든 것을 찾을 수 있습니다. 기술의 기본 원리를 익히고 실행 가능한 디자인 팁을 빠르게 배워 시간과 비용을 절감해 보세요.
사출 성형이란 무엇입니까? 어떻게 작동하며 어떤 용도로 사용되나요?
이 섹션에서는 이러한 질문에 답하고 사출 성형 부품의 일반적인 예를 보여줌으로써 기술의 기본 메커니즘과 응용에 익숙해지도록 돕습니다.
사출성형은 대량생산을 위한 제조기술입니다. 동일한 플라스틱 부품 좋은 공차로. 사출 성형에서는 폴리머 과립이 먼저 녹은 다음 압력을 가하여 금형에 주입되어 액체 플라스틱이 냉각되고 응고됩니다. 사출 성형에 사용되는 재료는 착색되거나 다른 첨가제로 채워질 수 있는 열가소성 폴리머입니다.
주변의 거의 모든 플라스틱 부품 자동차 부품부터 전자 인클로저, 주방용품까지 사출성형을 통해 제조되었습니다.
사출 성형은 단위당 비용이 극적으로 낮기 때문에 매우 인기가 높습니다. 대량 제조 시 . 사출 성형은 높은 반복성을 제공합니다. 디자인 유연성이 좋습니다. . 사출 성형에 대한 주요 제한 사항은 일반적으로 높은 초기 투자로 인해 경제성으로 귀결됩니다. 금형이 필요합니다. 또한 처리 시간 디자인부터 제작까지 느리다(최소 4주).
사출 성형은 오늘날 소비자 제품과 엔지니어링 응용 분야 모두에 널리 사용됩니다. 주변의 거의 모든 플라스틱 품목은 사출 성형을 통해 제조되었습니다. 이는 이 기술이 동일한 부품을 매우 많은 양으로 생산할 수 있기 때문입니다. (일반적으로 1,000~100,000개 이상) 매우 저렴한 부품당 비용 (일반적으로 단위당 $1-5).
하지만 다른 기술에 비해 초기 비용이 사출 성형의 비율은 상대적으로 높습니다. 주로 맞춤형 툴링이 필요하기 때문입니다. 금형 비용은 복잡성, 재료(알루미늄 또는 강철) 및 정확성(시제품, 시험 가동 또는 실제 규모 생산 금형)에 따라 $3,000에서 $100,000+ 사이입니다.
모든 열가소성 소재는 사출 성형이 가능합니다. 일부 유형의 실리콘 및 기타 열경화성 수지도 사출 성형 공정과 호환됩니다. 사출 성형에 가장 일반적으로 사용되는 재료는 다음과 같습니다.
다른 가능한 제조 기술을 모두 고려하더라도 이 4가지 소재를 이용한 사출 성형이 40% 이상을 차지합니다. 매년 전 세계에서 생산되는 모든 플라스틱 부품 중!
1869년 존 웨슬리 하얏트(John Wesley Hyatt)는 당구공 생산을 위해 상아를 대체할 최초의 실용적인 인공 플라스틱인 셀룰로이드를 발명했습니다! 초기 사출 성형 기계는 배럴을 사용하여 플라스틱을 가열하고 플런저를 사용하여 플라스틱을 금형에 주입했습니다.
1950년대 중반, 왕복 스크류의 발명은 플라스틱 산업에 혁명을 가져왔습니다. 왕복 나사는 이전 시스템이 직면했던 플라스틱의 불균일한 가열 문제를 해결하고 플라스틱 부품 대량 생산의 새로운 지평을 열었습니다.
오늘날 사출 성형 시장은 3,000억 달러 규모입니다. 매년 전 세계적으로 500만 미터톤 이상의 플라스틱 부품이 사출 성형을 통해 생산됩니다. 최근 환경적인 이유로 생분해성 소재의 수요가 증가하고 있습니다.
사출 성형기는 사출 장치라는 세 가지 주요 부품으로 구성됩니다. , 금형 - 전체 프로세스의 핵심 - 그리고 클램핑/이젝터 장치 .
이 섹션에서는 각 시스템의 목적과 기본 작동 메커니즘이 사출 성형 공정의 최종 결과에 어떤 영향을 미치는지 살펴보겠습니다.
여기 동영상에서 3초마다 72개의 병뚜껑을 생산하는 대형 사출 성형 기계의 작동 모습을 시청해 보세요:
사출 장치의 목적은 원료 플라스틱을 녹여 금형에 넣는 것입니다. 호퍼로 구성됩니다. , 배럴 , 왕복 나사 .
사출 성형 공정의 작동 방식은 다음과 같습니다.
전체 프로세스는 매우 빠르게 반복될 수 있습니다. 이 주기는 약 30~90초가 소요됩니다. 부품의 크기에 따라 다릅니다.
부품이 배출된 후 컨베이어 벨트나 보관 용기에 분배됩니다. 일반적으로 사출 성형 부품은 즉시 사용할 수 있으며 후처리가 거의 또는 전혀 필요하지 않습니다.
금형은 사진의 네거티브와 같습니다. 금형의 기하학적 구조와 표면 질감이 사출 성형 부품에 직접 전달됩니다.
이는 일반적으로 사출 성형 초기 비용의 가장 큰 부분을 차지합니다. 일반적인 금형 비용은 간단한 형상과 상대적으로 작은 생산 실행(1,000~10,000개)의 경우 약 $2,000~5,000에서 시작하고, 전체 생산 주문(100,000개 이상)에 최적화된 금형의 경우 $100,000까지 올라갈 수 있습니다.
이는 수천(또는 수십만) 개의 부품을 정확하게 생산할 수 있는 고품질 금형을 설계하고 제조하는 데 필요한 높은 수준의 전문 지식 때문입니다.
주형은 일반적으로 CNC 가공됩니다. 알루미늄이나 공구강으로 만든 다음 필요한 표준에 따라 마무리합니다. 부품의 네거티브 외에도 재료가 금형으로 쉽게 흐르는 러너 시스템, 부품 냉각을 돕고 속도를 높이는 내부 수냉 채널과 같은 다른 기능도 갖추고 있습니다.
제조 및 설계 가이드에서 CNC 가공에 대해 자세히 알아보세요 →
최근 3D 프린팅 재료의 발전으로 적은 비용으로 소량 사출 성형(부품 100개 이하)에 적합한 금형을 제조할 수 있게 되었습니다. 과거에는 이러한 소량 생산이 경제적으로 불가능했습니다. 기존 금형 제작 비용이 매우 높았기 때문입니다.
*수만 개의 플라스틱 부품을 생산하기 위한 산업용 금형 설계입니다. 캐비티는 왼쪽에, 코어는 오른쪽에 표시됩니다.*
가장 간단한 금형은 스트레이트 풀 금형입니다. 이는 2개의 반쪽, 즉 공동으로 구성됩니다. (앞면) 및 코어 (뒷면).
대부분의 경우 스트레이트 풀 몰드 설계 및 제조가 간단하고 총 비용이 상대적으로 낮기 때문에 선호됩니다. 그러나 몇 가지 디자인 제한 사항이 있습니다. 부품의 각 측면에 2.D 형상이 있어야 하며 돌출부(즉, 아래에서 지원되지 않는 영역)가 없어야 합니다.
더 복잡한 형상이 필요한 경우 접이식 사이드 액션 코어 또는 다른 삽입물이 필요합니다.
측면 작용 코어는 상단 또는 하단에서 금형에 들어가는 이동 요소이며 돌출부(예:캐비티 또는 구멍)가 있는 부품을 제조하는 데 사용됩니다. 하지만 비용이 급격히 증가하므로 보조 작업은 자제해서 사용해야 합니다.
흥미로운 사실: 일반적인 사출 성형 사이클의 약 50%는 냉각 및 응고에 전념합니다. 디자인의 두께를 최소화하는 것이 이 단계의 속도를 높이고 비용을 절감하는 데 중요합니다.
사출 성형 부품에는 캐비티를 향하는 A면(금형의 전면 절반)과 코어를 향하는 B면(금형의 후면 절반)이 있습니다. 이 두 측면은 일반적으로 서로 다른 목적으로 사용됩니다:
러너 시스템 용융된 플라스틱을 금형의 캐비티 안으로 안내하는 채널입니다. 흐름과 압력을 제어합니다. 액체 플라스틱이 캐비티에 주입되고 배출된 후 제거됩니다(분리됨). 러너 시스템은 일반적으로 3개의 주요 섹션으로 구성됩니다:
다양한 게이트 유형은 다양한 애플리케이션에 적합합니다. 사출 성형에는 4가지 유형의 게이트가 사용됩니다:
러너 시스템이 부품과 연결된 지점에는 일반적으로 흔적이라고 불리는 작은 결함이 보입니다.
흔적의 존재가 미적 목적으로 바람직하지 않은 경우 부품의 기능적 B 면에 흔적이 "숨겨질" 수도 있습니다.
사출 성형기의 반대편에는 클램핑 시스템이 있습니다. 클램핑 시스템에는 두 가지 목적이 있습니다. 즉, 사출 중에 금형의 두 부분을 단단히 닫아주고, 열린 후에는 금형 밖으로 부품을 밀어내는 것입니다.
부품이 배출된 후 컨베이어 벨트나 보관용 버킷 위로 떨어지고 사이클이 다시 시작됩니다.
그러나 금형의 다양한 움직이는 부분의 정렬은 결코 완벽하지 않습니다. 이로 인해 거의 모든 사출 성형 부품에서 볼 수 있는 2가지 일반적인 결함이 발생합니다.
구분선 이는 금형의 두 반쪽이 만나는 부분의 측면에 표시됩니다. 이는 작은 정렬 불량과 금형의 약간 둥근 모서리로 인해 발생합니다.
퇴출자(또는 목격자) 표시 부품의 숨겨진 B면에 표시됩니다. 이는 이젝터 핀이 금형 표면 위로 약간 돌출되거나 아래로 움푹 들어가 있기 때문에 생성됩니다.
아래 이미지는 리모컨 케이스의 양면을 제작하는데 사용되는 금형을 보여줍니다. 빠른 퀴즈:*코어*(A면), *캐비티*(B면), 러너 시스템을 찾아보세요. , 이젝터 핀 , 사이드 액션 핵심 그리고 환기구 이 금형에.
사출 성형은 오랜 역사를 지닌 확립된 제조 기술이지만 새로운 기술 발전을 통해 끊임없이 개선되고 개선되고 있습니다.
다음은 사출 성형이 귀하의 응용 분야에 적합한 솔루션인지 이해하는 데 도움이 되는 주요 장점과 단점을 간략히 요약한 것입니다.
플라스틱 대량 제조
사출 성형은 동일한 플라스틱 부품을 대량으로 제조할 수 있는 가장 비용 경쟁력 있는 기술입니다. 금형을 만들고 기계를 설정한 후에는 추가 부품을 매우 빠르고 저렴한 비용으로 제조할 수 있습니다.
사출 성형에 권장되는 최소 생산량은 500개입니다. 이 시점에서 규모의 경제가 시작되고 상대적으로 높은 초기 툴링 비용은 단가에 덜 눈에 띄는 영향을 미칩니다.
다양한 자료
거의 모든 열가소성 재료(일부 열경화성 수지 및 실리콘 포함)는 사출 성형이 가능합니다. 이는 디자인에 사용할 수 있는 다양한 물리적 특성을 지닌 매우 광범위한 재료를 제공합니다.
사출 성형으로 생산된 부품은 물리적 특성이 매우 좋습니다. 원하는 수준의 강도, 강성 또는 내충격성을 달성하기 위해 첨가제(예:유리 섬유)를 사용하거나 다양한 펠렛(예:PC/ABS 혼합물)을 함께 혼합하여 특성을 조정할 수 있습니다.
매우 높은 생산성
일반적인 사출 성형 주기는 부품 크기와 금형의 복잡성에 따라 15~60초 정도 소요됩니다. 이에 비해 CNC 가공이나 3D 프린팅은 동일한 형상을 생성하는 데 몇 분에서 몇 시간이 걸릴 수 있습니다. 또한 단일 금형에 여러 부품을 수용할 수 있어 제조 공정의 생산 능력이 더욱 향상됩니다.
이는 매 시간마다 수백(또는 수천) 개의 동일한 부품을 생산할 수 있음을 의미합니다.
뛰어난 반복성과 허용 오차
사출 성형 공정은 반복성이 뛰어나며 생산된 부품은 본질적으로 동일합니다. 물론 시간이 지남에 따라 금형에 약간의 마모가 발생하지만 일반적인 시험 실행 알루미늄 금형은 5,000~10,000주기 동안 지속되는 반면, 공구강으로 만든 실물 크기 생산 금형은 100,000+주기를 견딜 수 있습니다.
일반적으로 사출 성형에서는 공차가 ± 0.500mm(0.020'')인 부품을 생산합니다. 특정 상황에서는 ± 0.125mm(0.005'')까지 더 엄격한 공차도 가능합니다. 이 수준의 정확도는 대부분의 응용 분야에 충분하며 CNC 가공 및 3D 프린팅과 비슷합니다.
뛰어난 시각적 외관
사출 성형의 주요 장점은 추가 마무리 작업이 거의 또는 전혀 필요하지 않은 완제품을 생산할 수 있다는 것입니다. 금형의 표면을 매우 높은 수준으로 연마하여 거울과 같은 부품을 만들 수 있습니다. 또는 비드 블라스트 처리하여 질감이 있는 표면을 만들 수도 있습니다. SPI 표준은 달성할 수 있는 마무리 수준을 규정합니다.
마감/소재 호환성 권장사항 확인 →
툴링을 위한 높은 초기 비용
사출 성형의 주요 경제적 제한은 높은 툴링 비용입니다. 각 형상에 대해 맞춤형 금형을 제작해야 하므로 시작 비용이 매우 높습니다. 이는 주로 금형의 설계 및 제조와 관련이 있으며 일반적으로 비용은 $5,000에서 $100,000 사이입니다. 이러한 이유로 사출 성형은 500개 이상의 생산에 대해서만 경제적으로 실행 가능합니다.
디자인 변경에는 비용이 많이 듭니다
금형을 제작한 후 수정하는 데 비용이 매우 많이 듭니다. 설계를 변경하려면 일반적으로 처음부터 새로운 금형을 만들어야 합니다. 이러한 이유로 사출 성형을 위한 부품을 올바르게 설계하는 것은 매우 중요합니다.
2부에서는 사출 성형을 설계할 때 염두에 두어야 할 가장 중요한 설계 고려 사항을 나열합니다. 5부에서는 부품의 실제 프로토타입을 만들어 위험을 완화할 수 있는 방법도 살펴보겠습니다.
다른 기술보다 리드 타임이 깁니다
사출 성형의 일반적인 소요 시간은 6~10주입니다. 금형 제작에 4~6주가 소요되고, 생산 및 배송에 2~4주가 더 소요됩니다. 디자인 변경이 필요한 경우(매우 일반적인 경우) 이에 따라 처리 시간도 늘어납니다.
이에 비해 데스크탑 3D 프린터로 만든 부품은 밤새 배송 준비가 가능한 반면, 산업용 3D 프린팅 시스템은 일반적으로 리드 타임이 3~5일입니다. CNC 가공 부품은 일반적으로 10일 또는 빠르면 5일 이내에 배송됩니다.
지금 주위를 둘러보면 사출성형으로 제작된 제품을 몇 개 볼 수 있을 것입니다. 여러분은 아마도 지금 이 가이드를 읽기 위해 사용하고 있는 장치의 케이스를 보고 계실 것입니다.
이를 알아보려면 구분선 3가지를 살펴보세요. , 증인 표시 숨겨진 면과 상대적으로 균일한 벽 두께 부분 전반에 걸쳐.
사출 성형으로 일반적으로 제조되는 제품의 몇 가지 예를 수집하여 이 제조 공정으로 무엇을 얻을 수 있는지 더 잘 이해할 수 있도록 돕습니다.
장난감
포장
미니어처
자동차
전기
의료
레고 벽돌은 사출 성형 부품의 가장 잘 알려진 예 중 하나입니다. 그림과 같은 금형을 사용하여 제작되었으며, 제작이 중단되기 전까지 1억 2천만 개의 레고 블록(1,500만 주기)을 생산했습니다.
레고 브릭에 사용되는 소재는 ABS로 충격에 강하고 성형성이 우수합니다. 모든 벽돌은 완벽하게 설계되어 10마이크로미터(또는 사람 머리카락의 10분의 1)까지 허용 오차를 달성합니다.
이는 다음 섹션에서 검토할 최고의 디자인 사례(균일한 벽 두께, 구배 각도, 리브, 엠보싱 텍스트 등)를 사용하여 부분적으로 달성됩니다.
은퇴한 레고 벽돌 몰드
많은 플라스틱 포장 제품은 사출 성형됩니다. 실제로 포장은 사출 성형의 가장 큰 시장입니다.
예를 들어, 병뚜껑은 폴리프로필렌으로 사출 성형됩니다. 폴리프로필렌(PP)은 내화학성이 뛰어나 식품과 접촉하기에 적합합니다.
병뚜껑에서는 일반적으로 피할 수 없는 사출 성형 결함(분할선, 이젝터 표시 등)과 일반적인 디자인 특징(리브, 언더컷 제거 등)을 모두 볼 수 있습니다.
모형 비행기는 사출 성형 부품의 또 다른 일반적인 예입니다. 여기에 사용된 재료는 대부분 폴리스티렌(PS)으로, 가격이 저렴하고 성형이 용이합니다.
모형 비행기 키트의 흥미로운 점은 러너 시스템이 여전히 부착된 상태로 제공된다는 것입니다. 그래서, 녹은 플라스틱이 빈 금형을 채우기 위해 따라가는 경로를 볼 수 있습니다.
자동차 내부의 거의 모든 플라스틱 부품은 사출 성형되었습니다. 자동차 산업에서 사용되는 가장 일반적인 3가지 사출 성형 재료는 중요하지 않은 부품에 사용되는 폴리프로필렌(PP), 우수한 내후성을 제공하는 PVC, 높은 충격 강도를 제공하는 ABS입니다.
범퍼, 차체 내부 부품, 대시보드 등 자동차의 플라스틱 부품 중 절반 이상이 이러한 재료 중 하나로 만들어집니다.
대량 생산되는 거의 모든 소비자 전자 장치의 인클로저는 사출 성형되었습니다. ABS와 폴리스티렌(PS)은 뛰어난 내충격성과 우수한 전기 절연성 때문에 선호됩니다.
멸균 가능하고 생체 적합성인 다양한 재료를 사출 성형에 사용할 수 있습니다.
의료용 실리콘은 의료 산업에서 가장 인기 있는 재료 중 하나입니다. 하지만 실리콘은 열경화성이므로 특수한 기계와 공정 제어가 필요하므로 비용이 증가합니다.
요구 사항이 덜 엄격한 응용 분야의 경우 ABS, 폴리프로필렌(PP) 및 폴리에틸렌(PE)과 같은 다른 재료가 더 일반적입니다.
의료기기 제조에 대해 자세히 알아보기 →
품질에 영향을 미칠 수 있는 몇 가지 요소가 있습니다. 최종 제품의 반복성 프로세스의. 프로세스의 이점을 최대한 활용하려면 디자이너는 특정 디자인 지침을 따라야 합니다.
이 섹션에서는 사출 성형의 일반적인 결함과 기본 및 고급 지침을 간략하게 설명합니다. 비용을 최소화하기 위한 권장 사항을 포함하여 부품을 설계할 때 따라야 할 사항입니다.
사출 성형의 결함 대부분은 용융된 재료의 흐름이나 응고 중 불균일한 냉각 속도와 관련이 있습니다.
다음은 사출 성형용 부품을 설계할 때 염두에 두어야 할 결함 목록입니다. 다음 섹션에서는 좋은 디자인 관행을 따라 이러한 문제를 피할 수 있는 방법을 살펴보겠습니다.
특정 섹션이 다른 섹션보다 빠르게 냉각(결과적으로 수축)되면 내부 응력으로 인해 부품이 영구적으로 구부러질 수 있습니다.
벽 두께가 일정하지 않은 부품은 휘어지기 쉽습니다.
부품의 내부가 표면보다 먼저 응고되면 평평한 표면에 싱크 마크라고 불리는 작은 홈이 나타날 수 있습니다.
벽이 두껍거나 리브가 제대로 설계되지 않은 부품은 가라앉기 쉽습니다.
플라스틱이 수축하면서 금형에 압력이 가해집니다. 배출하는 동안 부품의 벽이 금형에 미끄러지거나 긁혀 끌림 자국이 생길 수 있습니다.
수직 벽이 있고 구배 각도가 없는 부품은 드래그 마크가 가장 쉽게 나타납니다.
2개의 흐름이 만나면 작은 머리카락 같은 변색이 나타날 수 있습니다. 이러한 니트 라인은 부품의 미적 측면에 영향을 주지만 일반적으로 부품의 강도를 감소시킵니다.
급격한 형상 변화나 구멍이 있는 부품은 편직선이 생기기 쉽습니다.
금형에 갇힌 공기는 사출 중 재료의 흐름을 방해하여 불완전한 부품을 만들 수 있습니다. 좋은 디자인은 녹은 플라스틱의 유동성을 향상시킬 수 있습니다.
벽이 매우 얇거나 리브가 제대로 설계되지 않은 부품은 미성형이 발생할 가능성이 더 높습니다.
가장 간단한 금형(스트레이트 풀 금형)은 2개의 반쪽으로 구성됩니다. 그러나 언더컷이 있는 형상(예:스레드의 톱니 또는 스냅핏 조인트의 후크)은 스트레이트 풀 금형으로 제조할 수 없습니다. 이는 금형을 CNC 가공할 수 없거나 재료가 부품을 배출하는 데 방해가 되기 때문입니다.
사출 성형의 언더컷은 단순한 두 부분으로 구성된 금형으로는 제조할 수 없는 부품 형상입니다. 금형이 열리거나 배출되는 동안 재료가 방해가 되기 때문입니다.
스레드의 톱니 또는 스냅핏 조인트의 후크가 언더컷의 예입니다.
언더컷을 처리하는 데 도움이 되는 몇 가지 아이디어는 다음과 같습니다.
언더컷을 완전히 피하는 것이 최선의 선택일 수 있습니다. . 언더컷은 항상 금형에 비용, 복잡성 및 유지 관리 요구 사항을 추가합니다. 현명한 재설계로 언더컷을 제거할 수 있는 경우가 많습니다.
차단은 부품 내부 영역(스냅핏의 경우) 또는 부품 측면(구멍이나 핸들의 경우)에 있는 언더컷을 처리하는 데 유용한 방법입니다.
다음은 언더컷을 방지하기 위해 사출 성형 부품을 재설계할 수 있는 방법에 대한 몇 가지 예입니다. 기본적으로 언더컷 아래 영역에서 재료가 제거되어 문제가 완전히 제거됩니다.
언더컷을 처리하는 가장 간단한 방법은 금형의 분할선을 이동하여 언더컷과 교차하는 것입니다.
이 솔루션은 외부 표면에 언더컷이 있는 다양한 설계에 적합합니다. 이에 따라 구배 각도를 조정하는 것을 잊지 마세요.
스트리핑 언더컷(범프오프라고도 함)은 피처가 취출 중에 금형 위에서 변형할 만큼 충분히 유연한 경우 사용할 수 있습니다. . 스트리핑 언더컷은 병뚜껑의 실을 제조하는 데 사용됩니다.
언더컷은 다음 조건에서만 사용할 수 있습니다:
섬유 강화 플라스틱으로 만든 부품에서는 언더컷을 벗기지 않는 것이 좋습니다. 일반적으로 유연한 플라스틱 PP, HDPE 또는 나일론(PA)과 같은 언더컷은 직경의 최대 5%까지 견딜 수 있습니다.
*스트리핑 언더컷이 포함된 부품의 예입니다. 부품이 금형 밖으로 밀려나면서 변형됩니다.*언더컷을 방지하기 위해 사출 성형 부품을 재설계하는 것이 불가능할 때 슬라이딩 사이드 액션과 코어가 사용됩니다.
사이드 액션 코어는 삽입입니다. 금형이 닫힐 때 미끄러지고 열리기 전에 미끄러지는 것입니다. 이러한 메커니즘은 비용과 복잡성을 추가한다는 점을 명심하세요. 금형에 넣습니다.
사이드 액션을 디자인할 때 다음 지침을 따르세요:
이러한 실용적인 지침을 통해 사출 성형 부품에서 접할 수 있는 가장 일반적인 기능을 설계하는 방법을 알아보세요. 이를 사용하여 기본 디자인 규칙을 준수하면서 디자인의 기능을 향상시킬 수 있습니다.
사출 성형 부품에 패스너를 추가하는 방법에는 3가지가 있습니다. 부품에 스레드를 직접 설계하거나, 나사를 부착할 수 있는 보스를 추가하거나, 스레드 인서트를 포함하는 것입니다.
부품에 직접 스레드 모델링 가능하지만 권장되지 않습니다. 나사산의 톱니가 본질적으로 언더컷이므로 금형의 복잡성과 비용이 크게 증가합니다(언더컷에 대해서는 이후 섹션에서 자세히 설명합니다). 나사산이 있는 사출 성형 부품의 예로는 병뚜껑이 있습니다.
보스는 사출 성형 부품에서 매우 일반적이며 부착 또는 조립 지점으로 사용됩니다. . 나사, 나사형 인서트 또는 기타 유형의 고정 및 조립 하드웨어를 수용하도록 설계된 구멍이 있는 원통형 돌출부로 구성됩니다. 보스를 스스로 닫히는 갈비뼈로 생각하는 좋은 방법 서클에서.
보스는 부착 또는 고정 지점으로 사용됩니다(셀프 태핑과 함께 사용). 크루 또는 스레드 인서트).
*보스의 추천 디자인*
보스를 고정 지점__으로 사용하는 경우 보스의 외부 직경은 나사 또는 인서트의 공칭 직경의 2배이고 내부 직경은 나사 코어 직경과 동일해야 합니다. 보스의 구멍은 조립에 전체 깊이가 필요하지 않더라도 형상 전체에서 __균일한 벽 두께__를 유지하기 위해 바닥 벽 수준까지 확장되어야 합니다. 나사나 인서트를 쉽게 삽입할 수 있도록 모따기를 추가하세요.
__최상의 결과를 얻으려면:__
메인 벽에 합쳐지는 보스를 디자인하지 마세요
갈비뼈로 보스를 지지하거나 메인 벽에 연결하세요
인서트가 있는 보스의 경우 인서트 공칭 크기의 2배에 해당하는 외경을 사용하십시오.
금속 나사형 인서트 플라스틱 사출 성형 부품에 추가하여 기계 나사와 같은 패스너에 내구성 있는 나사산 구멍을 제공할 수 있습니다. 인서트 사용의 장점은 많은 조립 및 분해 주기가 가능하다는 것입니다. .
인서트는 열, 초음파 또는 금형 내 삽입을 통해 사출 성형 부품에 설치됩니다. 스레드 인서트를 수용할 보스를 설계하려면 인서트 직경을 안내 치수로 사용하여 위와 유사한 지침을 사용하십시오.
*보스에 배치된 나사형 인서트*
__최상의 결과를 얻으려면:__
사출 성형 부품에 스레드를 직접 추가하지 마십시오
외경이 나사 또는 인서트 공칭 직경의 2배인 디자인 보스
스레드 가장자리에 0.8mm 릴리프 추가
피치가 0.8mm(인치당 32개)보다 큰 나사산을 사용하세요.
사다리꼴 또는 지지실을 사용하세요
생성된 언더컷을 처리하는 가장 좋은 방법:
피치가 0.8mm(인치당 32개)보다 큰 나사산을 사용하세요.
외부 스레드의 경우 분할선을 따라 배치하세요
최대 권장 벽 두께도 부품의 기능적 요구 사항을 충족하기에 충분하지 않은 경우 리브를 사용하여 강성을 향상시킬 수 있습니다.
리브를 디자인할 때:
● 0.5 × 주벽 두께에 해당하는 두께를 사용하세요
● 리브 두께의 3배보다 작은 높이를 정의하세요
● 반경이 ¼ × 리브 두께보다 큰 베이스 필렛을 사용하세요.
● 최소 0.25° - 0.5°의 구배 각도를 추가하세요.
● 분을 추가하세요. 리브와 벽 사이의 거리 4 × 리브 두께
스냅핏 조인트는 패스너나 도구 없이 두 부품을 결합하는 매우 간단하고 경제적이며 빠른 방법입니다. . 스냅핏 조인트에는 다양한 디자인 가능성이 있습니다.
As a rule of thumb, the deflection of a snap-fit joint mainly depends on its length and the permissible force that can be applied on it on its width (since its thickness is more or less defined by the wall thickness of the part). Also, snap-fit joints are another example of undercuts.
*Example of an assembly with snap-fit joints*
In the example above, the most common snap-fit joint design (known as the __cantilever snap-fit joint__) is shown. As with ribs, add a draft angle to your snap-fit joints and use a minimum thickness of 0.5x the wall thickness.
Specific guidelines on designing snap-fit joints is a big subject that goes beyond the scope of this article. For more detailed information, please refer to this article from MIT.
For best results:
Add a draft angle to the vertical walls of your snap-fit joints
Design snap-fits with thickness greater than 0.5x the wall thickness
Adjust their width and length to control their deflection and permissible force
Living hinges are thin sections of plastic that connect 2 segments of a part and allow it to flex and bend . Typically these hinges are incorporated in mass-produced containers, such as plastic bottles. A well-designed living hinge can last for up to a million cycles without failure.
The material used to injection mold a living hinge must be flexible. Polypropylene (PP) and Polyethylene (PE) are good choices for consumer application and Nylon (PA) for engineering uses.
A well-designed hinge is shown below. The recommended minimum thickness of the hinge ranges between 0.20 and 0.35 mm, with higher thicknesses resulting in more durable, but stiffer, parts.
{{img}}
*Example of a living hinge (left) and recommended design dimensions for PP or PE (right)*
Before going to full-scale production, prototype your living hinges using CNC machining or 3D printing to determine the geometry and stiffness that best fits your application. Add generous fillets and design shoulders with a uniform wall thickness as the main body of the part to improve the material flow in the mold and minimize the stresses. Divide hinges longer than 150 mm in two (or more) to improve lifetime.
For detailed guidelines, please refer to this MIT guide.
For best results :
Design hinges with a thickness between 0.20 and 0.35 mm
Select a flexible material (PP, PE or PA) for parts with living hinges
Use shoulders with a thickness equal the thickness of the main wall
Add fillets as large as possible
Crush Ribs are small protruding features that deform to create friction when different components are pushed together, securing their possition.
Crush ribs can be an economical alternative for manufacturing high tolerance holes for tight fits . They are commonly used to house bearings or shafts and other press fit applications.
An example of a part with crush ribs is shown below. Using three crush ribs is recommended to ensure good alignment. The recommended height/radius for each rib is 2 mm . Add a minimum interference of 0.25 mm between the crush rib and the fitted part. Because of the small surface contact with the mold, crush ribs can be designed without a draft angle.
*Example of an crush rib (left) and recommended design dimensions (right)*__For best results:__
Add a minimum interference of 0.25 mm between crush rib and the component
Do not add a draft angle on the vertical walls of a crush rib
Text is a very common feature that can be useful for logos, labels, warnings, diagrams and instructions, saving the expense of stick-on or painted labels.
When adding text, choose embossed text over engraved text, as it’s easier to CNC machine on the mold and thus more economical.
Also raising the text 0.5 mm above the part surface will ensure that the letters are easy to read. We recommend selecting a bold, rounded font style with uniform line thickness, with a size of 20 points or larger. Some font examples include:Century Gothic Bold, Arial and Verdana.
Use embossed text (0.5 mm height) instead of engraved texted
Use a font with uniform thickness and a minimum font size of 20 points
Align the text perpendicular to the parting line
Use a height (or depth) greater than 0.5 mm
Injection molding typically produces parts with tolerances of ± 0.250 mm (0.010").
Tighter tolerances are feasible in certain circumstances (down to ± 0.125 mm - and even ± 0.025 mm), but they increase the cost drastically.
For small production runs (<10,000 units), consider using a secondary operation (such as drilling) to improve accuracy. This ensures the correct interference of the part with other components or inserts (for example, when using press fits).
One of the biggest benefits of injection molding is how easily complex geometries can be formed, allowing a single part to serve multiple functions.
Once the mold is manufactured, these complex parts can be reproduced at a very low cost. But changes to the mold design at later stages of development can be very expensive, so achieving the best results on the first time 필수적입니다. Follow the guidelines below to avoid the most common defects in injection molding.
Use a uniform wall thickness throughout the part (if possible) and avoid thick sections . This is essential as non-uniform walls can lead to warping or the part as the melted material cools down.
If sections of different thickness are required, make the transition as smooth as possible using a chamfer or fillet. This way the material will flow more evenly inside the cavity, ensuring that the whole mold will be fully filled.
For best results:
Use a uniform wall thickness within the recommended values
When different thickness are required, smoothen the transition using a chamfer or fillet with length that is 3x the difference in thickness
Thick sections can lead to various defects, including warping and sinking. Limiting the maximum thickness of any section of your design to the recommended values by making them hollow is essential.
To improve the strength of hollow section, use ribs to design structures of equal strength and stiffness but reduced wall thickness. A well-designed part with hollow sections is shown below:
*Hollow thick sections and add ribs to improve stiffness*Ribs can also be used to improve the stiffness of __horizontal sections__ without increasing their thickness. Remember though that the wall thickness limitations still apply. Exceeding the recommended rib thickness (see below) can result in sink marks.
*The wall thickness limitations still apply for ribs*For best results:
Hollow out thick sections and use ribs to improve the strength and stiffness of the part
Design ribs with max. thickness equal to 0.5x the wall thickness
Design ribs with max. height equal to 3x the wall thickness
Recommended: 3 × wall thickness difference
Sometimes sections with different wall thicknesses cannot be avoided. In these cases, use a chamfer or fillet to make the transition as smooth as possible.
Similarly, the base of vertical features (like ribs, bosses, snap-fits) must also always be rounded.
The uniform wall thickness limitation also applies to edges and corners:the transition must be as smooth as possible to ensure good material flow.
For interior edges , use a radius of at least 0.5 x the wall thickness . For exterior edges , add a radius equal to the interior radius plus the wall thickness . This way you ensure that the thickness of the walls is constant everywhere (even at the corners).
Adding to this, sharp corners result in stress concentrations which can result in weaker parts.
*Add wide radii to all edges to maintain uniform wall thickness and avoid defects*
For best results:
Add a fillet equal to 0.5x the wall thickness to internal corners
Add a fillet equal to 1.5x the wall thickness to external corners
To make the ejection of the part from the mold easier, a draft angle must be added to all vertical walls. Walls without a draft angle will have drag marks on their surface, due to the high friction with the mold during ejection.
A minimum draft angle of 2° is recommended. Larger draft angles (up to 5o °) should be used on taller features.
Learn more about the importance of draft angles in this article →
A good rule of thumb is to increase the draft angle by one degree for every 25 mm . For example, add a draft angle of 3o degrees to a feature that is 75 mm tall. Larger draft angle should be used if the part has a textured surface finish . As a rule of thumb, add 1o to 2o extra degrees to the results of the above calculations.
Remember that draft angles are also necessary for ribs. Be aware though that adding an angle will reduce the thickness of the top of the rib, so make sure that your design complies with the recommended minimum wall thickness.
*Add a draft angle (minimum 2o)to all vertical walls*__For best results:__
Add a minimum draft angle of 2o degrees to all vertical walls
For features taller than 50 mm, increase the draft angle by one degree every 25 mm
For parts with textured surface finish, increase the the draft angle by 1-2o extra degrees
Injection molding is compatible with a wide range of plastics. In this section, you’ll learn more about the key characteristics of the most popular materials. We’ll also discuss the standard surface finishes that can be applied to injection molded parts.
All thermoplastics can be injection molded. Some thermosets and liquid silicones are also compatible with the injection molding process.
They can be also reinforced with fibers, rubber particles, minerals or flame retardant agents to modify their physical properties. For example fiberglass can be mixed with the pellets at ratios of 10%, 15% or 30% resulting in parts with higher stiffness.
The most common Injection molding plastic. Excellent chemical resistance. Food-safe grades available. Not suitable for mechanical applications.
Common thermoplastic with high impact resistance, low-cost &low density. Vulnerable to solvents.
Lightweight thermoplastic with good impact strength &weather resistance. Suitable for outdoor applications.
The Injection molding plastic with the lowest cost. Food-safe grades available. Not suitable for mechanical applications.
Thermoplastic with high impact strength and good mechanical properties &hardness. Suitable for molding parts with thick walls.
Engineering thermoplastic with excellent mechanical properties and high chemical &abrasion resistance. Susceptible to moisture.
The plastic with the highest impact strength. High thermal resistance, weather resistance &toughness. Can be colored or transparent.
Blend of two thermoplastics resulting in high impact strength, excellent thermal stability, and high stiffness. Vulnerable to solvents.
Engineering thermoplastic with high strength, stiffness &moisture resistance and self-lubricating properties. Relatively prone to warping.
High-performance engineering thermoplastic with excellent strength and thermal &chemical resistance. Used to replace metal parts.
Thermoset with excellent heat &chemical resistance and customizable shore hardness. Food-safe and medical grade available.
An additive that is commonly used to improve the stiffness of the injection molded parts is fiberglass. The glass fibers can be mixed with the pellets at ratios of 10%, 15% or 30%, resulting in different mechanical properties.
Colorant can be added to the mixture (at a ratio of about 3%) to create a great variety of colored parts. Standard colors include red, green, yellow, blue, black and white and they can be mixed to create different shades.
Surface finishes can be used to give an injection molded part a certain look or feel. Besides cosmetic purposes surface finishes can also serve technical needs . For example, the average surface roughness (Ra) can dramatically influence the lifetime of sliding parts such as plain bearings.
Injection molded parts are not usually post-processed, but the mold itself can be finished to various degrees.
Keep in mind that rough surfaces increase the friction between the part and the mold during ejection, therefore a larger draft angle is required.
The Society of Plastics Industry (SPI) explains several standard finishing procedures that result in different part surface finishes.
When selecting a glossy surface finish, remember these useful tips:
Learn more about the main cost drivers in injection molding and actionable design tips that will help you reduce the costs of your project.
The biggest costs in injection molding are:
Tooling costs are constant (starting at $3,000 and up to $5,000). This cost is independent of the total number of manufactured parts, while the material and production costs are dependent on the production volume.
For smaller productions (1,000 to 10,000 units), the cost of tooling has the greatest impact on the overall cost (approximately 50-70%). So, it’s worthwhile altering your design accordingly to simplify the process of manufacturing of the mold (and its cost).
For larger volumes to full-scale production (10,000 to 100,000+ units), the contribution of the tooling costs to the overall cost is overshadowed by the material and production costs. So, your main design efforts should focus on minimizing both the volume part and the time of the molding cycle.
Here we collected some tips to help you minimize the cost of your Injection molded project.
Side-action cores and the other in-mold mechanisms can increase the cost of tooling by 15% to 30%. This translates to a minimum additional cost for tooling of approximately $1,000 to $1,500.
In a previous section, we examined ways to deal with undercuts. To keep your production on-budget, avoid using side-action cores and other mechanisms unless absolutely necessary.
Undercuts always add cost and complexity, as well as maintenance to the mold. A clever redesign can often eliminate undercuts.
Smaller parts can be molded faster resulting in a higher production output, making the cost per part lower. Smaller parts also result in lower material costs and reduce the price of the mold.
As we saw in a previous section, fitting multiple parts in the same mold is common practice. Usually, 6 to 8 small identical parts can fit in the same mold, essentially reducing the total production time by about 80%.
Parts with different geometries can also fit in the same mold (remember, the model airplane example). This is a great solution for reducing the overall cost of assembly.
Here’s an advanced technique:
In some cases, the main body of 2 parts of an assembly is the same. With some creative design, you can create interlocks points or hinges at symmetrical locations, essentially mirroring the part. This way the same mold can be used to manufacture both halves, cutting the tooling costs in half.
To manufacture a mold with small details require longer machining and finishing times. Text is an example of this and might even require specialized machining techniques such as electrical discharge machining (EDM) resulting in higher costs.
Finishes are usually applied to the mold by hand, which can be an expensive process, especially for high-grade finishes. If your part is not for cosmetic use, don’t apply a costly high-grade finish.
Reducing the wall thickness of your part is the best way to minimize the part volume. Not only does it mean less material is used, but also the injection molding cycle is greatly accelerated.
For example, reducing the wall thickness from 3 mm to 2 mm can reduce the cycle time by 50% to 75%.
Thinner walls mean that the mold can be filled quicker. More importantly, parts thinner parts cool and solidify much faster. Remember that about half the injection molding cycle is spent on the solidification of the part while the machine is kept idle.
Care must be taken through to not overly reduce the stiffness of the part which would downgrade its mechanical performance. Ribs in key locations can be used to increase stiffness.
For lower volume productions (less than 1000 parts), it may be more cost effective to use a secondary operation to complete your injection molded parts. For example, you could drill a hole after molding rather than using an expensive mold with side-action cores.
Once your design ready and optimized for injection molding, what’s next? In this section we’ll take you through the steps needed to start manufacturing with injection molding.
Before you commit to any expensive injection molding tooling, first create and test a functional prototype of your design.
This step is essential for launching a successful product. This way design errors can be identified early, while the cost of change is still low.
There are 3 solutions for prototyping:
Use the information below as a quick comparis on guide to decide which solution is best for your application.
Designs optimized for injection molding can be easily 3D printed
The prototyping solution with the lowest cost and fastest turnaround
Not every injection molding material is available for 3D printing
3D printed parts are 30-50% weaker than injection molded parts
Material properties identical to the injection molded parts
Excellent accuracy and finishing
Design modifications may be need, as different design restrictions apply
More expensive than 3D printing with longer lead time
The most realistic prototypes with accurate material properties
The actual process and mold design is simulated
The prototyping solution with the highest cost
Smaller availability than CNC or 3D printing
With the design finalized, it time to get started with Injection molding with a small pilot run.
The minimum order volume for injection molding is 500 units. For these quantities, the molds are usually CNC machined from aluminum. Aluminum molds are relatively easy to manufacture and low in cost (starting at about $3,000 to $5,000) but can withstand up to 5,000 - 10,000 injection cycles.
At this stage, the typical cost per part varies between $1 and $5, depending on the geometry of your design and the selected material. The typical lead time for such orders is 6-8 weeks.
Don’t get confused by the term “pilot run”. If you only require a few thousand parts, then this would be your final production step.
The parts manufactured with “pilot” aluminum molds have physical properties and accuracy identical to parts manufactured with “full-scale production” tool steel molds.
When producing parts massive quantities of identical parts (from 10,000 to 100,000+ units) then special Injection molding tooling is required.
For these volumes, the molds are CNC machined from tool steel and can withstand millions of Injection molding cycles. They are also equipped with advanced features to maximize production speeds, such as hot-tip gates and intricate cooling channels.
The typical unit cost at this stage varies between a few cents to $1 and the typical lead time is 4 to 6 months, due to the complexity of designing and manufacturing the mold.
In this guide we touched on everything you need to get started with injection molding - but there’s plenty more to learn.
Here are the most useful resources on injection molding and other digital manufacturing technologies if you want to delve deeper.
Want to learn more about digital manufacturing? There are more technologies to explore:
수지
3GPP 릴리스 16은 고정밀 위치 서비스를 더 저렴하고 안정적으로 만들겠다는 약속을 담고 있습니다. 다양한 비 셀룰러 기술과 결합하여 새로운 신호 속성을 활용하면 하이브리드 포지셔닝의 형태를 구현할 수 있습니다. 3GPP 릴리스 16은 고정밀 위치 서비스를 더 저렴하고 안정적으로 만들겠다는 약속을 담고 있습니다. 다양한 비 셀룰러 기술과 결합하여 새로운 신호 속성을 활용하면 하이브리드 포지셔닝 형태를 구현할 수 있습니다. 당신은 당신의 GPS를 신뢰합니까? 맹목적으로 따를 준비가 되셨습니까? 우리는 거의 그렇게 생각하지 않지만
로봇 용접은 각각 MIG 및 TIG 용접으로 더 잘 알려진 가스 금속 아크 용접 및 가스 텅스텐 아크 용접을 포함하여 다양한 형태를 취합니다. 로봇 용접 공정에는 많은 단계가 있고 로봇 암, 용접 건, 필러 등 다양한 장비가 필요하지만 가장 중요한 것 중 하나는 용접 공정 중에 영역을 보호하는 재료인 차폐 가스입니다. 실드 가스는 헬륨 및 아르곤과 같은 불활성 가스이거나 이산화탄소, 산소, 질소 및 수소와 같은 반불활성 가스일 수 있습니다. 이러한 가스는 대량으로 사용하면 유해한 특성을 가질 수 있지만 소량으로 로봇 용접을 향상시