การออกแบบชิ้นส่วนสำหรับ Plastic Injection Molding ตอน 2

บทความนี้เป็นบทความที่เขียนเกี่ยวกับ ปัจจัยที่สำคัญในการออกแบบชิ้นส่วนเพื่อผลิตด้วยขบวนการ Plastic injection molding และเป็นตอนต่อจาก การออกแบบชิ้นส่วนสำหรับ Plastic Injection Molding ตอน 1 ที่พูดเกี่ยวกับเรื่องของ Draft Angle, Tolerance และ Wall thickness สำหรับวันนี้จะมาต่อกันที่ Radius, corner, ribs, boss และ weld lines

ปัจจัยสำคัญของการออกแบบชิ้นส่วน

Radius และ Corners

สิ่งที่มีผลต่อ Corner คือความหนาของผนังหรือ Wall thickness ซึ่งควรออกแบบให้มีความหนาของผนังทุกด้านเท่ากันในจุดที่เป็น corner สำหรับ Radius ที่จุดนี้ควรออกแบบให้ทั้ง internal และ external radius ใช้จุด center point ร่วมกัน และค่าของ external radius ก็ควรมีค่าตามสมการด้านล้าง

External radius = Internal radius + Wall thickness

ค่าน้อยสุดของ Radius ที่บริเวณ corner ควรมีค่าตามสมการด้านล่าง

Minimum radius = 0.25 x Wall thickness

ค่าทั่วไปของ Radius ที่จุดต่างๆ ควรมีค่าตามสมการด้านล่าง

0.5 x Wall Thickness < Radius < 0.75 x Wall thickness

เหตุผลที่ค่าของ Radius ไม่ควรมีค่าน้อยเกินไป เนื่องจากเวลาที่มี load หรือ stress เกิดขึ้นกับชิ้นงาน load หรือ stress ต่างๆ จะสามารถถ่ายเทไปตามพื้นที่ ที่เป็น radius ได้ นี่คือเหตุผลทางด้านคุณสมบัติของชิ้นส่วน แต่อีกผลทางด้านการผลิตคือ radius ที่มีค่าน้อยจะทำให้ขั้นตอนการผลิตยุ่งยาก ใช้เวลานานและเสียค่าใช้จ่ายมากไปด้วย

Ribs

ribs-dimension

ค่าความหนาทั่วไปของ Ribs ที่จุดต่างๆ ควรมีค่าตามสมการด้านล่าง

0.5 x Wall Thickness < Ribs Thickness < (2/3) x Wall thickness

และความสูงของ Ribs ไม่ควรเกิน 3 เท่าของความหนาของ Ribs โดยที่ค่าความลาดเอียงหรือ taper หรือ draft angle ของ Ribs จะเท่ากับ 1 องศา ผลกระทบที่เกิดจากความหนาของ Ribs ที่มากเกินไปคือการหดตัวของชิ้นงานจะมากขึ้นและอาจเกิดการบิดเบี้ยว เพราะส่วนที่หนาจะมีการหดตัวมากกว่าส่วนที่บาง และผลกระทบจากความสูงของ Ribs ที่มากเกินไปคือระยะเวลาในการฉีดชิ้นงานที่ต้องนานขึ้นเพื่อให้พลาสติกไหลเข้าไปยังพื้นที่ส่วนที่บาง

Bosses

การออกแบบค่าของส่วนต่างๆ ของ Bosses ควรเป็นตามสมการด้านล่างเพื่อเหตุผลของความปลอดภัยของชั้นงานจากการแตกหัก

bosses-dim-injection

  • Diameter ratio หรือสัดส่วนของค่าของเส้นผ่านศูนย์กลางระหว่าง outside diameter และ inside diameter ควรอยู่ที่ 2 – 3
  • 0.5 x Wall Thickness < Bosses Thickness < (2/3) x Wall thickness
  • Gusset Height = (2/3) x ความสูงของ Bosses
  • ความสูงของ Bosses = ความยาวน้อยที่สุดของ fastener
  • ค่าความลาดเอียงหรือ taper หรือ draft angle ของ Bosses จะเท่ากับ 1 องศา

Weld lines

สำหรับบริเวณต้องพิจารณาร่วมกันระหว่างผู้ออกแบบชิ้นส่วนและผู้ผลิต Mold เพราะ weld lines เกิดขึ้นเนื่องจากอุณหภูมิของพลาสติกลดลงระหว่างขั้นตอนการฉีกพลาสติกเข้าไปใน mold และพลาสติกเกิดการแข็งตัวก่อนที่จะไปรวมตัวกัน จึงเกิดเป็นลักษณะของเส้นขึ้นมาบนชิ้นงาน และส่วนนี้จะเป็นจะเป็นส่วนที่ไม่แข็งแรงและมักจะเป็นจุดที่เกิดการแตกหัก ดังนั้นการกำจัดหรือหลีกเลี่ยง weld lines ไม่ให้ไปเกิดในตำแหน่งสำคัญของชิ้นงาน จึงต้องมาจากผู้ออกแบบที่พิจารณาร่วมกับ function ของชิ้นงานและผู้ผลิต mold ว่าสามารถผลิตออกมาได้หรือไม่