1. Инсертті қалыптау дегеніміз не?
Қоспа – металл, шыны, ағаш, талшықтар, қағаз, резеңке немесе алдын ала қалыпталған пластикалық компонент сияқты пластикке салынған зат. Металл – ең көп таралған қоспа материалы. Қоспаны қалыптау – бұл қоспа алдымен инъекциялық қалып ішіндегі тиісті орынға бекітілетін процесс. Содан кейін пластик қалыпқа құйылады. Қалып ашылғаннан кейін, салқындатылған және қатқан пластик қоспаны қаптайды, нәтижесінде жіптер немесе электродтар сияқты элементтері бар бөлшек пайда болады.
Инсертациялық қалыптауда инсерттерді қалыпқа екі жолмен орналастыруға болады:
1) Қолмен орналастыру
бұл инъекциялық қалыптау циклінің уақытын айтарлықтай арттырады және шағын өндірістік серияларға немесе күрделі құрылымдары бар өнімдерге жарамды;
2) Автоматтандырылған орналастыру
бұл жаппай өндіріс үшін жақсырақ, адами қателіктерді азайтуға, тиімділікті арттыруға, цикл уақытын қысқартуға және өнімнің сенімділігін арттыруға көмектеседі.
2. Кірістірілген қалыптаудың артықшылықтары мен кемшіліктері2.1 Кірістірілген қалыптаудың артықшылықтары
1) Пластмассаның қалыптау қабілеті мен серпімділігін металдың қаттылығымен, беріктігімен және ыстыққа төзімділігімен біріктіру өнімнің өлшемі мен салмағын азайта отырып, берік, күрделі, біріктірілген металл-пластикалық бұйымдарды өндіруге мүмкіндік береді.
2) Пластмассаның электр оқшаулағышын металлдың электр өткізгіштігімен біріктіру қалыпталған бөлшектердің электр өнімдерінің негізгі функционалдық талаптарына сай болуына мүмкіндік береді. Сондай-ақ, ол магнит өткізгіштігі, тозуға төзімділік және бекіту сияқты арнайы талаптарға сай келе алады.
3) Пластмассаға металл қоспаларды қосу пластикалық бөлшектің беріктігін арттыра алады.
4) Инсертациялық қалыптау дизайнның икемділігін арттырады және пластик, металл және басқа компоненттерді біріктірудің жаңа мүмкіндіктерін жасайды.
5) Бұл термиялық стейкинг, дәнекерлеу және шегелеу сияқты қосымша процестерді болдырмай, құрастыру уақыты мен құнын азайтуы мүмкін.
6) Қоспалар тек металлмен шектелмейді; оларға мата, қағаз, сымдар, пластик, шыны, ағаш, катушкалар, электрлік бөлшектер және қалыпталған пластикалық бөлшектер де кіруі мүмкін.
7) Резеңке тығыздағыш парақтардағы қатты қалыпталған бөлшектер мен икемді иілген бөлшектер үшін бөлшектерді біріктірілген өнімге біріктіру тығыздағыш сақиналарды орналастырудың күрделі міндетін жояды және кейінгі автоматтандырылған құрастыруды жеңілдетеді.
8) Балқытылған пластик металл кірістірулермен байланысқандықтан, металл кірістірулердің айналасындағы саңылауды престеу әдістеріне қарағанда кішірек етіп жобалауға болады, бұл өнімнің сенімділігін арттырады және өнімнің діріл сынақтарынан өту ықтималдығын арттырады.
9) Қолайлы пластикалық материалдар мен қалыптау жағдайларында, тіпті деформацияға немесе зақымдануға бейім бөлшектерді, мысалы, әйнек, катушкалар және электрлік компоненттерді де пластикпен тығыздап, бекітуге болады.
10) Тиісті қалып дизайнымен, қосымша толығымен пластикке оралуы мүмкін.
11) Тік инъекциялық қалыптау машиналарын роботтармен және кірістіру-орналастыру құрылғыларымен біріктіру арқылы кірістіру-қалыптау операцияларының көпшілігін автоматтандыруға болады.
2.2 Кірістіру қалыптауының кемшіліктері
1) Кірістіруді орналастыру көбінесе қалып құрылымын күрделі етеді, қалыптау циклін ұзартады, өндіріс шығындарын арттырады және автоматтандыруды қиындатады.
2) Қоспа мен пластмассаның термиялық кеңею коэффициенттері әртүрлі болғандықтан, дайын өнімде қалдық кернеу пайда болып, жарықшақтардың пайда болуына әкелуі мүмкін. Бұл мәселе әсіресе гайкалы қоспаларды қалыптау кезінде байқалады.
3) Кірістіру мен пластик арасындағы термиялық кеңеюдегі айырмашылық өнімнің майысуына немесе деформациялануына әкелуі мүмкін.
4) Қалдық кернеуді азайту үшін кірістірулерді, әсіресе гайка кірістірулерін жиі алдын ала қыздыру немесе кептіру қажет.
5) Қоспалар қалыпқа мықтап бекітілуі керек; әйтпесе, балқытылған материалдың әсері олардың ығысуына немесе деформациялануына әкелуі мүмкін.
6) Егер қалыптау кезінде ақаулар пайда болса — мысалы, толық емес қалыптау, қалыптау, қалыптардың болмауы немесе қалыптардың дұрыс орналаспауы — бүкіл өнімді қалдықтардан тазарту қажет болуы мүмкін, бұл айтарлықтай шығындарға әкеледі.
7) Инсертті қалыптау өнімді қайта өңдеуді және жоюды қиындатады.
3. Инсерт қалыптауды қолдану
Инсерт қалыптау автомобиль, медициналық, электроника және қосқыштар сияқты салаларда кеңінен қолданылады.
4. Кірістіру қалыптарын жобалау бойынша нұсқаулық
Қалдықтарды қалыптауды жобалау кезінде процестің сипаттамаларын толығымен ескеру қажет және дизайн өндіріске арналған жобалау (DFM) қағидаттарына сәйкес келуі керек.
Нұсқауларға мыналар кіреді:
1) Қондырма материалын таңдау. Мыс, алюминий, болат, қатты және әртүрлі пластикалық бөлшектер, керамика, шыны және пластмассалардың барлығын қондырма материалдары ретінде пайдалануға болады. Жез коррозияға төзімді, өңдеуге оңай және бағасы орташа болғандықтан жиі қолданылады.
2) Пішінді енгізіңіз. Мүмкіндігінше дөңгелек немесе осьтік симметриялы пішіндерді пайдаланыңыз. Біркелкі кішіреюді қамтамасыз ету және жергілікті кернеудің немесе кернеудің шоғырлануының алдын алу үшін өткір бұрыштар мен өткір бұрыштардан аулақ болыңыз.
3) DFM принциптерін кірістірменің өзіне қолданыңыз. Металл кірістірмелер механикалық өңдеу немесе штамптау арқылы жасалады, сондықтан олардың геометриясы өндіріс процесіне сәйкес келуі керек.
▲ Қоспаның өзінің DFM дизайны
4) Қалыпқа орналастыруды және орналастыруды жеңілдету үшін, дөңгелек тесіктерді қалыпта өңдеу оңайырақ болғандықтан, шығыңқы кірістірменің бөлігі (қалыпта орналасқан бөлік) цилиндр тәрізді болуы керек.
▲ Қосындының шығыңқы бөлігінің дизайны
5) Инъекциялық қалыптау кезінде пластмассаның жыпылықтауын болдырмау үшін кірістірулерде тығыздағыш иықтар немесе ұқсас элементтер болуы керек.
▲ Қосалқы иықтың дизайны
6) Қоспаның астындағы пластиктің тым жұқа болып, сыртқы түрі мен беріктігіне әсер ететін толқынды шөгінділердің пайда болуына жол бермеу үшін, қоспаның түбінен пластик қабырғаға дейінгі ең аз қашықтық T > D/6 болуы керек.
▲ Қоспа мен төменгі бет арасындағы қашықтық
Егер қашықтық тым аз болса, төменде көрсетілген дизайнды пайдалануға болады.
▲ Қабырға қалыңдығын біркелкі сақтау
7) Қалып жеткілікті беріктігін сақтау үшін кірістіру мен өнімнің бүйір қабырғасы арасындағы саңылау тым аз болмауы керек.
▲ Кірістіру мен бүйір қабырға арасындағы саңылау
8) Бассүйекке қосымша салынған кезде, ол пластикалық корпустың берік байланысын және жеткілікті беріктікті қамтамасыз ету үшін бассүйектің түбіне дейін созылуы керек (ең аз түбінің қалыңдығын сақтай отырып). Қосымшаның басын дөңгелектеңіз.
▲ Бастықты енгізіңіз
9) Кішкентай цилиндрлік ендірмелерді пластикалық корпусқа бетіндегі орталық ойықты немесе ромб тәрізді тоқу арқылы бекітуге болады. Тоқу ойықтарының тереңдігі 1-2 мм болуы керек.
▲ Кішкентай цилиндрлік кірістірулерді бекіту
10) Пластиналық немесе парақ тәрізді кірістірулерді тесіктер немесе терезелер арқылы бекітуге болады. Жұқа кірістірулер үшін (қалыңдығы 0.5 мм-ден аз) ойықтар немесе майыстыру ұсынылады.
▲ Пластиналық немесе парақ тәрізді кірістірулерді бекіту
11) Шыбық тәрізді кірістірулерді ұшын тегістеу, ойық жасау, майыстыру немесе бөлу арқылы немесе дөңгелек шыбықтың ортаңғы бөлігін тегістеу арқылы бекітуге болады.
▲ Шыбық тәрізді кірістірулерді бекіту (деформацияланған ұшы)
▲ Түтікшелі кірістірулерді бекіту (деформацияланған ортаңғы бөлік)
12) Штампталған түтікшелі кірістірулер үшін, ұстап тұруды жақсарту үшін штамптау кезінде көтерілген томпақ пайда болуы мүмкін.
▲ Штампталған түтікшелі кірістірулерді бекіту (деформацияланған ортаңғы бөлік)
13) Қосқыштарда терминалдық кірістірулердің пластикке мықтап бекітілгенін қамтамасыз ету өнім дизайны инженерлері үшін маңызды мәселе болып табылады. Терминалды ұстап тұруды айтарлықтай жақсартудың кең таралған әдістеріне мыналар жатады:
- Пластикке ендірілген терминалда тесіктер жасау
- Терминалға тұрақты емес профиль беру
- Терминалды бүгу
- Терминалға беткі кедір-бұдырлықты немесе көтерілген/ойық элементтерді қосу
- Пластикалық қабырға қалыңдығын арттыру
▲ Тесіктері, пішінсіз профильдері және иілімдері бар терминалдық кірістірулер
5. Гайка кірістірулеріне арналған жобалау нұсқаулары
Гайка кірістері кірістірулердің ең көп таралған түрлерінің бірі болып табылады. Гайка кірістірілген бөлігі және оған сәйкес келетін пластикалық басс дұрыс жобалануы керек; әйтпесе, тарту күшінің жеткіліксіздігі немесе басстың жарылуы сияқты сапа мәселелері туындауы мүмкін.
5.1 Гайкаларды орнатудың үш әдісі
Пластикалық бөлшектерге гайкаларды салудың үш әдісі бар:
1) Қыздыру арқылы бекітілген гайкалар
Жылумен бекіту - ең көп таралған орнату әдісі және әдетте жылумен бекіту машинасын немесе қолмен басқарылатын дәнекерлеу үтігін пайдаланып орындалады.
2) Қалыпталған гайкалар
Бұл әдіс пластикалық босстағы тесік диаметрін өте қатаң бақылауды талап етеді, әдетте 0.05 мм шегінде. Гайка қалыптау түйреуіші арқылы орнында ұсталады және инъекциялық қалыпқа орналастырылады, сондықтан тесік диаметрі инъекциялық қалыптау машинасындағы түйреуіштің өлшеміне сәйкес басқарылуы керек.
3) Ультрадыбыстық енгізу
Ультрадыбыстық діріл гайка мен дайындама арасында үйкеліс тудырады, бұл шекарадағы температураны көтереді. Температура дайындаманың жұмсару температурасына жеткенде, гайка пластикалық бөлікке енеді. Діріл тоқтағаннан кейін, дайындама суытып, қысыммен қатаяды. Әрбір әдістің артықшылықтары мен кемшіліктері бар; бұл мақалада қалыпталған гайкаларға баса назар аударылады.
5.2 Кірістіру гайкаларының сыртқы геометриясы
Кіріктірілген гайкалардың сыртқы геометриясы пластикалық материалдармен берік механикалық өзара байланыстыру үшін арнайы жасалған. Негізгі ерекшеліктерге әдетте моментке қарсы және тартуға төзімділікті барынша арттыру үшін ромб тәрізді немесе түзу тоқу кіреді. Айналудың алдын алу үшін бойлық ойықтар немесе астыңғы ойықтар жиі қосылады. Төменгі жағындағы қиғаш бағыттаушы қалыпқа немесе алдын ала қалыпталған тесікке оңай және дәл орналастыруға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, жоғарғы фланец немесе мойынтірек кірістіру тереңдігін шектейді және осьтік тірек береді. Кейбір конструкцияларда балқытылған пластиктің бұрандаларға төгілуіне жол бермеу үшін тығыздағыш сақина бар. Бұл геометриялық ерекшеліктер бірге өте сенімді және берік қосылысты қамтамасыз етеді.
5.3 Қосалқы гайка сипаттамаларының мысалдары
5.4 Пластикалық Boss дизайны және гайканы таңдау
1) Гайка мен пластикалық босстың негізгі өлшемдері
- d өлшемі - гайканың негізі, ол бағыттаушы/орналасу бөлімі деп те аталады. Кіргізу алдында ол пластикалық тіреуіштің C бөліміне сәйкес келеді. Сондықтан, орналастыруды жеңілдету үшін гайканың төменгі жағындағы d өлшемі пластикалық тіреуіштің ішкі тесік диаметрінен C кіші болуы керек.
- D өлшемі - гайканың сыртқы диаметрі және пластикалық тесіктің ішкі диаметріне C сәйкес келеді. Ұялы телефон гайкалары үшін пластикалық тесіктің диаметрі әдетте гайканың сыртқы диаметрінен шамамен 0.25–0.3 мм кіші болады.
- L өлшемі - гайканың ұзындығы және пластикалық тіреуіштегі тесік тереңдігі Y-ге сәйкес келеді. Пластикалық тесік, әдетте, артық пластикке орын беру үшін гайканың ұзындығынан 0.5–1.0 мм тереңірек етіп жасалған.
- W - тесіктің айналасындағы пластик қабырға қалыңдығы. Пластикалық босстың қабырға қалыңдығы әдетте кемінде 0.8–1.0 мм құрайды. Үлкен гайкалар қалың қабырғаларды қажет етеді. Төмендегі параметрлер кестесін қараңыз.
| жіп | Сыртқы диаметрі D | L ұзындығы | Пластикалық Босс тесігі | Пластикалық қабырға қалыңдығы W | |
| Диаметрі C | Тереңдігі Y | ||||
| M1.2 * 0.25 | 2.3 | 2.0 | 2.0 | 3.0 | 0.8 |
| 2.5 | 3.5 | ||||
| 3.0 | 4.0 | ||||
| 3.5 | 4.5 | ||||
| M1.2 * 0.25 | 2.5 | 2.0 | 2.2 | 3.0 | 0.8 |
| 2.5 | 3.5 | ||||
| 3.0 | 4.0 | ||||
| 3.5 | 4.5 | ||||
| M1.4 * 0.3 | 2.3 | 1.8 | 2.0 | 2.8 | 0.8 |
| 2.0 | 3.0 | ||||
| 2.5 | 3.5 | ||||
| 3.0 | 4.0 | ||||
| M1.4 * 0.3 | 2.35 | 2.0 | 2.1 | 3.0 | 0.8 |
| 2.5 | 3.5 | ||||
| 3.0 | 4.0 | ||||
| 4.0 | 5.0 | ||||
| M1.4 * 0.3 | 2.5 | 2.0 | 2.2 | 3.0 | 0.8 |
| 2.5 | 3.5 | ||||
| 3.0 | 4.0 | ||||
| 3.5 | 4.5 | ||||
| M1.4 * 0.3 | 2.7 | 2.0 | 2.3 | 3.0 | 0.8 |
| 2.5 | 3.5 | ||||
| 3.0 | 4.0 | ||||
| 3.5 | 4.5 | ||||
| M1.6 * 0.35 | 2.5 | 1.8 | 2.2 | 2.8 | 1.0 |
| 2.0 | 3.0 | ||||
| 2.5 | 3.5 | ||||
| 3.0 | 4.0 | ||||
| 3.5 | 4.5 | ||||
| 4.0 | 5.0 | ||||
| M1.6 * 0.35 | 2.7 | 2.0 | 2.3 | 3.0 | 1.0 |
| 2.5 | 3.5 | ||||
| 3.0 | 4.0 | ||||
| 3.5 | 4.5 | ||||
| 4.0 | 5.0 | ||||
| M1.6 * 0.35 | 3.0 | 2.0 | 2.6 | 3.0 | 1.0 |
| 2.5 | 3.5 | ||||
| 3.0 | 4.0 | ||||
| 3.5 | 4.5 | ||||
| 4.0 | 5.0 | ||||
| M1.7 * 0.35 | 3.0 | 2.0 | 2.6 | 3.0 | 1.2 |
| 2.5 | 3.5 | ||||
| 3.0 | 4.0 | ||||
| 3.5 | 4.5 | ||||
| 4.0 | 5.0 | ||||
| M1.8 * 0.35 | 3.0 | 2.0 | 2.6 | 3.0 | 1.2 |
| 2.5 | 3.5 | ||||
| 3.0 | 4.0 | ||||
| 3.5 | 4.5 | ||||
| 4.0 | 5.0 | ||||
5.5 Жалпы мәселелер мен шешімдер
1) Пластик тесіктегі тесіктің дұрыс өлшемін таңдау өте маңызды. Егер тесік тым үлкен болса, пластик гайканы орнатқаннан кейін оған жеткілікті түрде бекітілмейді, бұл айналу моменті мен тарту кедергісінің жеткіліксіздігіне әкеледі. Егер тесік тым кішкентай болса, жарқыл немесе жарықшақ пайда болуы мүмкін.
2) Егер гайка мен пластик өлшемдері дұрыс болса, бірақ мәселелер шешілмесе, дизайнды жақсартуды қарастырыңыз.
Пластикалық басс таяз болғандықтан, қос қиғаш гайканы пайдалану гайканың өлшемдері пропорционалданғаннан кейін қысқа иілген бөлікке әкелуі мүмкін. Орнатылғаннан кейін, иінге тым аз пластик жабысып, момент пен тарту кедергісінің жеткіліксіздігіне әкеледі. Сондықтан, әдетте, пластикалық басс тесігінің тереңдігі кемінде 2.5 мм, ал гайканың ұзындығы кемінде 2.0 мм болуы ұсынылады.
Жақсарту: Егер қалыпқа өзгерту енгізу қиын болса, оң жақта көрсетілгендей, гайканың тізбекті үлгісін бір қиғаш BS1 үлгісіне өзгертуді қарастырыңыз. Бұл тізбекті баспалдақтың биіктігін және тізбекке жабысатын пластмасса мөлшерін арттырады, осылайша айналу моментін және тартылу кедергісін жақсартады.
3) Пластикалық босстағы тесіктің айналасында жыпылықтау немесе жарылу
Сол жақта көрсетілген гайка стилі қолданылған кезде, гайка пластикке салынғаннан кейін A1 және A2 аймақтары кеңейеді, ал B аймағы күрт жиырылады. Бұл пластиктің ағып кетуін қиындатады және гайканың жоғарғы және төменгі ұштарында жарқыл пайда болуы мүмкін, бұл өнімнің сыртқы түріне айтарлықтай әсер етеді.
Жақсарту: С бөлігін бағыттаушы және орналастыру функциясы ретінде пайдаланыңыз, сонда гайканы пластикалық тесікке мықтап орналастыруға болады, бұл тиімділік пен өнімділікті арттырады. С бөлігіндегі бағыттаушы бөлік A2 аймағынан пластиктің бір бөлігін ығыстыруға мүмкіндік береді, ал A1 аймағы үшін жеткілікті пластик қалдырады. Сонымен қатар, A1 және A2 бөліктерінде 90° қосылған бұрышы және 45° көлбеуі бар қиғаш түйіндер бар. Олардың қиылысуы шеңбер бойымен айналу моментіне қарсы тұратын берік түйінді құрайды, бұл айналу моментін және тарту кедергісін айтарлықтай арттырады.
