Trucos de moldeo que todo ingeniero mecánico debe conocer

Cuando se trata del diseño de productos, los ingenieros mecánicos deberán mantener el aspecto fresco de un nuevo producto de los diseñadores industriales, hacer que todas las partes del producto funcionen y hacerlo con la más alta calidad sin dejar de ser lo más económico posible. . Las piezas de la carcasa exterior a menudo están hechas de plástico para lograr un aspecto suave a bajo costo con muchas características funcionales ocultas en el interior, y para una producción de alto volumen, esto significa plásticos de ingeniería moldeados por inyección. Para lograr esto, a lo largo de los años, un ingeniero establecerá una serie de trucos que funcionan para producir piezas de plástico moldeadas de alta calidad, algunas estratégicas y otras detalladas.

En los últimos años ha surgido la creencia de que basta con obtener algunos archivos CAD en 3D de las superficies exteriores y la ruptura de la pieza para la carcasa de plástico moldeado de un nuevo concepto de producto, ya que el técnico y el moldeador extranjero tomarán estos archivos e incorporarán un Estudio de tolerancia de holguras entre piezas para que encajen siempre correctamente, añadir todo el calado a las piezas para un despegue limpio de los moldes de inyección de metal y asegurar un acabado perfecto. Por supuesto, esto supone que el moldeador y el fabricante de herramientas pueden leer las mentes de los diseñadores, ya que en este enfoque no se transmiten los detalles de la intención del diseño, una clave crítica para las características de ajuste funcional, la estrategia para controlar las alineaciones ni las consideraciones para la secuencia de ensamblaje. De hecho, muchos talleres de moldes solo realizarán cambios para garantizar el flujo del molde y minimizar las deformaciones por hundimiento y contracción, y lo harán de una manera que les facilite las cosas, es decir, ciclos de moldeo más rápidos y fáciles para mejorar su margen de beneficio. Si los archivos CAD y de dibujo que recibieron no están claros, no tienen la obligación de proporcionar piezas de plástico rediseñadas, y es más probable que el moldeador solo proporcione lo que se les dio y luego cobrará un cargo adicional para arreglar las herramientas para obtener las partes correctas. Vemos que esto ocurre para las empresas que intentan tomar un atajo directo a un fabricante de herramientas / moldeador / contratista sin un escrutinio de ingeniería adecuado o sin consideración de la intención del diseño industrial y, en algunos casos, esto significa el final de una nueva puesta en marcha. Es lamentable, ya que un enfoque más bien pensado con el conocimiento de algunos de los escollos que se pueden encontrar y las técnicas para producir buenas piezas podrían haber dirigido el camino del producto a la producción desde el principio.

Los archivos y dibujos 3D bien pensados ​​para comunicar los detalles y las necesidades de las piezas y el diseño del producto formarán un "contrato" de las necesidades y expectativas de las piezas finales, para todas las partes involucradas, y permite un lugar desde el que se pueden extraer los pequeños detalles. funcionó de inmediato. Este es realmente el primer truco de moldeo. No deje que el trabajo detallado termine, sino que asegúrese de que el equipo esté bien pensado antes de entregarlo a los fabricantes. En última instancia, esto ahorrará tiempo y dinero, y establecerá una relación de trabajo con el moldeador que avanza a través de las primeras piezas de producción y firma.

¡No lo hagas brillante! Este es realmente el truco de involucrar a todo el equipo incluso en las primeras etapas de diseño industrial del desarrollo del producto, incluso antes de que la ingeniería mecánica pueda comenzar en detalle. A menudo, se puede lograr el mismo diseño de producto con cambios menores que evitan grandes dolores de cabeza o costos en el futuro. ¿Es necesario que el panel lateral de la pieza que tiene 18 pulgadas de altura tenga una cúpula de 0,080 pulgadas con un radio de 628 pulgadas? Esto se puede hacer sin pensarlo, puede hacer que el renderizado se vea mejor en la iluminación generada por los gráficos, pero es necesario capturarlo en el CAD 3D y la herramienta para hacer la pieza de plástico real. Esta característica puede pasar totalmente desapercibida en el producto final, pero hace que el control de fabricación de las características de montaje clave moldeadas en la herramienta sea más difícil de moldear e inspeccionar. Por otro lado, hay una otra cara; un diseño con un panel grande, plano y simple con un acabado brillante. En esto, es posible que deba haber una ligera curvatura para inclinar la cara hacia afuera para evitar que el lado terminado parezca que se cae o que las latas de aceite están hacia adentro, incluso si no tiene un problema con la deformación cuando sale del molde, o si el Una parte puede requerir cierta carga o contacto con el usuario, entonces puede beneficiarse de este formulario para garantizar una apariencia de calidad a lo largo del tiempo.

Otras características de diseño industrial pueden verse bien ampliadas en una pantalla de computadora, pero la pequeña protuberancia de carácter único en el bisel del producto requerirá una acción de elevación de $ 4000 en la herramienta de moldeo, y es posible que nunca se note una vez que el producto se coloca en el estante de la casa. , no puede aumentar el valor del producto. Una característica de carácter como esta solo puede distraer la atención del aspecto de un producto. Dimensionar correctamente la pieza y la característica, observar el ajuste y todas las necesidades del producto, y si las características realmente se suman al producto, puede evitar que algo que se ve bien en la pantalla de la computadora cause problemas en la fabricación y el lanzamiento de un producto. De hecho, muchas funciones como esta, que se agregan para obtener un aspecto variado sin otras consideraciones, se eliminan y no llegan a producción. Los diseñadores industriales y los ingenieros mecánicos deben trabajar juntos para alcanzar los objetivos de función, capacidad de fabricación, costo y apariencia, desde el principio. Está bien tener un acabado brillante, pero tenga en cuenta que requerirá un poco más de trabajo durante todo el proceso.

¡Oculte el espacio entre una pieza y otra! Moldear bien las piezas de plástico no es fácil, ni producir un ensamblaje de esas piezas de plástico que encajen bien con facilidad para producir el producto de aspecto limpio que se muestra en las representaciones originales. La promesa de costos de piezas de bajo costo puede desaparecer si la pieza de plástico se deforma o deforma después del ciclo de inyección. Esto puede deberse a varias razones, incluida la geometría de la pieza, las variaciones en el grosor de la pared, los procedimientos del proceso durante el moldeo, incluido el tiempo del ciclo, y en última instancia, puede requerir el costo de los accesorios de enfriamiento posteriores al molde. Muchas piezas complejas tendrán estos problemas hasta cierto punto, y algunas piezas y requisitos de diseño necesitarán el costo adicional de los accesorios, pero para la mayoría de los demás, los accesorios serán solo un paso y un costo adicionales debido a consideraciones de diseño deficientes. Dado que muchas piezas, especialmente las delgadas o las que tienen secciones transversales variadas, tendrán problemas con la deformación hasta cierto punto, pensar más en el diseño de la pieza y encajar entre las piezas durante el ciclo de ingeniería y diseño industrial detallado será de gran ayuda para obtener una buena buscando producto terminado a tiempo. Esto puede requerir observar de cerca los detalles de montaje, las características internas como las nervaduras y los labios de una pieza de plástico que se encajarán en otra para posicionarlos entre sí, y ocultar posibles desalineaciones.

Incluso si las piezas se moldean sin demasiados problemas, qué tan bien pensado fue el diseño para hacer que el ensamblaje de las piezas no muestre variaciones en el ajuste o requiera tiempo adicional en el ensamblaje para lograr el ajuste correcto será importante para producir un producto de calidad para el costo objetivo. Aquí es donde se debe considerar no poner una posible desalineación "en el centro del escenario" en el diseño de su producto. Esto no quiere decir que se eviten todas las líneas de caracteres en varias piezas o que se evite el diseño de cerramientos de ajuste suave, pero se necesita un esfuerzo, desde el principio, para considerar lo que será razonable para producir de manera rentable y tener una estrategia para alinear la pieza encajada. entre las partes con características en las piezas de acoplamiento. Si después de que se realiza toda la ingeniería, se diseñan los accesorios de las herramientas, se acuerdan los ajustes de línea a línea y el fabricante regresa pidiendo otro 0.03 de pulgada de pendiente en la alineación del ajuste de la parte y otros $ 5 por pieza, algunos diseños pueden volverse muy reestructurados. trabajó para quitar toda esa parte del diseño del producto para evitar el problema de ajuste y los gastos. Un cambio tan tarde en el proceso, por parte del moldeador, a menudo parece "agregado", y esto hace que el equipo de diseño e ingeniería se vea mal como si no hubieran trabajado juntos para considerar los desafíos, y el cliente ya no tiene ese galardonado. aspecto que pensaron que iban a obtener hace 5 meses, y esto podría haberse evitado con una consideración más amplia de todo el proceso desde el principio.

¡No lo hagas brillante, otra vez! Cada producto tendrá su piel exterior, y los productos modernos se han vuelto cada vez más elegantes con un aspecto afinado. Sin embargo, para abordar el ajuste de la pieza, como se acaba de comentar, el interior de una pieza tendrá una serie de nervaduras y protuberancias que combinan las cosas, además de montar las piezas internas y proporcionar estructura. En cada uno de estos casos, estas características internas en la piel del producto generalmente necesitan algo de resistencia, pero a menudo no pueden permitirse gastar mucho volumen de plástico, no tanto por el costo del material o el peso, sino por querer evitar crear secciones transversales localmente gruesas. de material moldeado por inyección que se enfriará a velocidades diferentes que la piel circundante más delgada. Esto puede causar hundimientos en la pared opuesta de la pieza o en la superficie exterior, e incluso cuando el problema no es demasiado dramático, puede causar inflexiones de superficies exteriores lisas que pueden captar reflejos que no se ven bien, arruinando el esfuerzo realizado para hacer que el producto sea elegante. . Los acabados brillantes son peores que los acabados texturizados que ocultan imperfecciones, pero esto es solo un desafío que viene con el territorio del diseño de productos. A continuación, presentamos algunos trucos de ingeniería mecánica, que no siempre son ampliamente conocidos o compartidos entre todos los ingenieros o moldeadores:

• Para pestañas o costillas de alineación amplia, se pueden dividir en muchas costillas esqueletizadas
• Para los salientes roscados, estos pueden colocarse en la cara interior de una pared parcial alrededor de la parte inferior de un saliente, formando un foso en la base, reduciendo la cantidad de material en esa región. Además, si el diámetro interior del orificio del saliente es más profundo que el alto, se puede adelgazar localmente la pared exterior de la pieza al 30 por ciento del espesor nominal de la pared y reducir efectivamente el riesgo de hundimiento o rubor en la superficie exterior.
• Para las costillas, la reducción selectiva de la corriente en las costillas largas para mantenerlas con un grosor viable en la parte superior y no demasiado gruesas en la parte inferior reducirá la probabilidad de marcas de hundimiento en el lado opuesto. Se pueden minimizar las nervaduras internas, pero las nervaduras internas son necesarias, muchas veces, para fortalecer una pieza, y las nervaduras ayudan a que el plástico fluya por toda la pieza durante el moldeado.
• Las esquinas donde se juntan las paredes de la carcasa moldeada pueden beneficiarse de la extracción de núcleos o muescas que reducen el espesor diagonal efectivo del material en esta región de la pieza, lo que puede causar no solo rubores en la superficie exterior, sino que también pueden hacer que las paredes de la carcasa se doblen hacia adentro, afectando el ajuste a otras partes.
• La extracción de testigos, en general, de las secciones gruesas o las transiciones se puede realizar desde el principio durante la planificación del diseño y mediante la explotación de las herramientas CAD 3D para identificar las secciones gruesas y extraer las muestras incluso antes de que el operario de plástico realice su análisis inicial de flujo de molde, que debería no se desanime en el ciclo de desarrollo.
• Tenga en cuenta estos consejos de moldeo por inyección incluso para los prototipos, ya que los prototipos fundidos pueden tener problemas similares o incluso peores en la fabricación con algunos de los puntos anteriores.
• Aunque el grosor de la pared y la extracción de muestras no son topes para la impresión 3D, si las piezas finales se van a moldear, todo el proceso de diseño se beneficiará si se tiene en cuenta el método de fabricación final, haciendo que la geometría del prototipo impreso en 3D sea más parecida la parte final, y esto también conservará el material impreso en 3D y evitará secciones gruesas debajo del curado en sus partes impresas en 3D.

Estos consejos de moldeo y diseño de piezas no son solo para el proceso de moldeo por inyección solo, ya que otros procesos, como la espuma estructural, que pretenden aliviar las preocupaciones sobre las marcas de hundimiento, en realidad todavía tienen limitaciones en las secciones más delgadas y más gruesas, y puede ser difícil de obtener. que un moldeador se comprometa con la calidad cosmética de una pieza de espuma estructural sin que estos mismos problemas de moldeo por inyección se tengan en cuenta por completo.

Estos consejos y consideraciones sobre el diseño de piezas de plástico son el tipo de cosas que deberían discutirse desde el principio con el moldeador y el fabricante de herramientas del proyecto. Si no comprenden lo que se les pide, primero utilice las herramientas CAD para demostrar ejemplos de lo que se está hablando. Si aún no lo entienden, entonces tal vez sea mejor seleccionar otro taller de moldes lo antes posible.

Así que no dude en utilizar algunos de estos pequeños trucos sucios y estrategias de equipo para garantizar piezas de plástico más suaves y rentables para el próximo diseño de su producto. En última instancia, se trata de un cambio hacia piezas de diseño más elegante que conducirán a mejores resultados del producto, y usted y su equipo pueden crear su propia bolsa de trucos para futuros desarrollos de productos.