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设计包覆成型时需考虑的3个重要方面

目录

注塑成型是一种经过验证的、经济高效的制造工艺,适用于从医疗设备和儿童玩具到家用电器和汽车零部件的广泛产品。它可靠地生产出坚固且轻便的零件,在许多情况下可以替代更重的加工或铸造金属零件。.

然而,单独的标准注塑塑料零件有时并不足够。较低的振动或冲击强度、滑腻的表面、人体工程学缺陷和视觉限制是常见的添加第二个成型零件的原因——通常以手柄、盖子或保护套的形式出现。.

传统方法是通过胶水、螺钉或过盈配合将这两个独立的成型零件连接起来。但这种方法会增加额外的组装工作,提高成本,并可能导致结果不一致。二次注塑提供了一种更优雅且更可靠的替代方案。.

本指南涵盖了二次注塑设计中的三个重要方面:

01
粘合
02
材料
03
可成型性原则

什么是二次注塑?

二次注塑是通过机械连接、化学连接或两者结合,将两个独立零件永久结合成一个组件——从而省去二次组装步骤,简化整体产品设计,并通常改善成品零件的功能特性。.

实际操作中,先前成型的零件——称为基材——会被重新放入注塑机中。然后,将第二种塑料材料或液态硅橡胶(LSR)注射到基材上方、内部及周围。这种双射流方法需要两套模具:一套用于成型基材,另一套用于完成整个二次注塑组件。通常由操作员进行基材的装载和成品零件的取出,这一过程称为拾取和放置。.

在开始任何二次注塑设计项目之前,必须提前仔细考虑三个方面:

附着力

两种材料之间可靠的连接是任何成功二次注塑零件的基础。.

材料

基材和覆盖材料必须在物理、化学和热性能上兼容。.

原则

注塑成型的常规设计规则同样适用于二次注塑,但需考虑一些额外的工艺特定因素。.

附着力

理想的二次注塑零件中,覆盖层与基材的结合如此牢固,以至于覆盖层会带动或剥离基材材料,而不是干净地分离。例如,热塑性塑料如TPU和TPC与ABS、聚碳酸酯及PBT Valox(一种聚对苯二甲酸丁二醇酯)形成强烈的化学键。Santoprene TPV——一种耐用且柔韧的硫化橡胶,常用于气候密封件、食品工业组件以及电线电缆应用——选择性较强,容易与聚丙烯形成化学键,但与其他基材的结合较少。.

然而,完全的化学结合并非总是可实现,也不总是必要。以带有二次注塑密封件的电子外壳盖为例。一旦盖子固定,密封件被机械固定,无法滑动。连接只需足够强大以在组装过程中保持密封件位置——这使得二次注塑成为极佳的应用案例,因为它消除了单独冲压的纸质或橡胶密封件的需求,否则这些密封件需要手工粘贴。.

对于大多数应用,强烈建议采用机械锁定以补充或甚至替代化学连接。这包括在基材中设计倒钩、反锥形孔或沉头孔,使二次注塑材料流入并机械地固定在这些结构周围——从而在除极端负载条件外,确保极其可靠的连接。.

材料兼容性参考

下表显示了常见的基材与包覆材料组合,并指出是否实现了化学结合(C)或需要机械结合(M)。在评估材料组合时,请将此表作为初始参考。.

包覆材料 ABS Lustran ABS/PC Cycolo C2950-111 PC Lexan PBT Valox PP Profax 6323 尼龙66
TPU – Texin C C C C M M
TPV – Santoprene M M M M C M
TPE – Santoprene M M M M C M
LSR – Elastosil M M M
TPC – Hytrel 3078 C C C C M M
TPE – Versaflex OM C C C M M M
TPE – Versaflex OM M M M M M C
TPE – Versaflex OM 6258-1 M M M M M C
TPE – Versaflex OM 1040X-1 C C C M M M

C = 化学结合
M = 机械结合(推荐)

优化利用您的材料选项

选择包覆的理由有很多,但在保持结构完整性的同时提升握持感是最常见的原因之一。电动工具的人体工学手柄和外科器械的防滑手柄是经典示例。对于这些应用,TPU包覆ABS是一种极佳的材料组合。包覆也是提升美观和品牌识别的有效手段——例如,运动俱乐部可以制造双色、以团队颜色包覆的护齿,或者装备制造商可以使用对比色包覆嵌件来增强品牌认知。.

注意:液态硅胶(LSR)

LSR 具有出色的拉伸和撕裂强度,疏水性,柔韧性以及抗菌性能;由于其抗紫外线和生物相容性,适用于医疗应用。. 重要提示: LSR 的模具温度约为 350°F(177°C),足以使 ABS 和聚乙烯等基材变形。然而,聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和玻璃纤维增强尼龙则能轻松承受这些温度。.

过模成型的基本成型原则

过模成型遵循与传统注塑相同的基本设计规则,但需注意一些特定于该工艺的额外方面:

1

基材和过模件都必须保证适当的脱模斜度、均匀的壁厚和平滑的过渡线。.

2

过模层的壁厚应等于或小于下方基材的厚度。.

3

过模材料的熔点应低于基材的熔点——如上述 LSR 示例所示。.

4

如果无法实现化学结合,机械锁扣是一种可靠的替代方案,应在可行的情况下加以整合。.

5

基材表面的结构化可以提高附着力。外部过模表面的结构化可以提升产品的握持感和整体美观度。.

6

过模层的表面应与相邻基材表面齐平或略低于基材表面。.

过模成型是一种极为有效的方法,可提升产品的性能、用户体验或视觉吸引力。它也常用作原型开发和验证的步骤——用于测试附着力和材料兼容性,然后再投资制造双组分生产模具——或作为这些长期模具制造期间的过渡方案。.

由于过模成型本质上比单次注塑更复杂,模具的前期成本可能略高于两个单独组装组件的总成本。但在实际操作中,这种差异很快通过省去二次组装工序以及制造更耐用、高质量成品来抵消。.

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作者

seo

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