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押出成型 DFM 設計指南:產品開發者必懂的 5 大關鍵原則

在產品開發中,導入製造可行性設計DFM, Design for Manufacturability)是連結概念與量產的關鍵橋樑。對於採用押出成型的產品(如型材、管件、密封條)而言,在設計初期就遵循 DFM 原則,能大幅降低模具成本、縮短開發週期並顯著提升產品質量。

以下是產品開發人員在設計押出件時,必須掌握的 5 個核心原則。

1. 保持均勻一致的壁厚

這是押出設計中最重要的原則。如果產品的壁厚差異過大,較薄的部分會冷卻較快,而較厚的部分冷卻較慢。這種冷卻不均勻會產生內部應力,最終導致產品翹曲、變形或尺寸不穩定。盡可能保持整個剖面壁厚一致,是確保成品精度的首要條件。

2. 多使用圓角,避免尖銳直角

在設計中應盡量使用圓角來取代尖銳的直角。

  • 簡化模具: 尖角會增加模具加工的難度與成本,也更容易磨損。
  • 增加強度: 圓角有助於分散應力,而尖角會造成應力集中點,使產品在該處變得脆弱易裂。
  • 改善流動: 圓角能讓熔融的塑膠流動更順暢,減少模具內的阻力。

3. 了解並設定合理的公差

產品開發者必須理解,押出成型在精密度上天生就不如 CNC 加工射出成型。塑膠在冷卻過程中會收縮,要達到極度嚴苛的公差非常困難且成本高昂。在不影響功能的前提下,應盡量放寬公差範圍。在設計圖上明確標示出關鍵尺寸的公差,並與製造商充分溝通。

4. 盡可能簡化剖面設計

剖面設計越複雜,生產控制的難度就越高。過於複雜、不對稱或帶有過多中空腔體的設計,會使塑膠流動難以預測,導致壁厚不均或成品缺陷。在滿足功能需求的前提下,盡可能追求對稱、簡潔的設計,有助於提高生產良率與穩定性。

5. 早期確認材料特性

材料的選擇(如 PVC, ABS, PC 或 TPE)會直接影響設計。不同材料的流動性、收縮率、硬度與耐候性截然不同。一個適用於硬質 PVC 的設計,可能完全不適用於軟質 TPE。必須在設計初期就將材料特性納入考量,以確保設計與材料能夠完美匹配。

總結

遵循押出的 DFM 原則,能讓您的設計從一開始就站在有利的基礎上。透過均勻壁厚、使用圓角、設定合理公差、簡化設計並考量材料特性,您將能更順利地將產品投入量產,並有效控制成本。

什麼是助拉成型?這是解決真空成型深度拉伸的關鍵

真空成型深度拉伸的天然限制

在真空成型製程中,最棘手的問題之一就是深度拉伸。當您試圖製作一個較深的盒子或外殼時,會發生一個不可避免的物理現象:

塑膠板材最先接觸模具的頂面或邊緣會停止拉伸,保持原始厚度;但側壁與底部的角落則會被這股拉力極度拉伸,變得像紙一樣薄。這會嚴重影響產品的結構強度與耐用性。

為了解決這個根本問題,助拉成型技術應運而生。

什麼是助拉成型?

助拉成型並不是一種獨立的成型方式,而是在真空成型機台上加裝的一套輔助裝置。

它通常是一個由耐熱材料製成、形狀類似產品內腔的栓塞或柱塞。

其核心作用是在抽真空之前,先以純機械方式將加熱軟化的塑膠板材預先推入模穴的深處,將材料做一次預分配。

助拉的運作原理 (三步驟)

助拉的介入,改變了材料的拉伸時機與分佈。

步驟一:板材加熱

如同標準的真空成型,塑膠板材被均勻加熱至理想的可塑狀態。

步驟二:助拉裝置下壓 (關鍵步驟)

在抽真空之前,助拉裝置從板材上方下降,將軟化的板材預先推擠並拉伸到模穴的深處。這一步能將更多材料預分配到底部與角落。

步驟三:啟動真空成型

助拉裝置停在定位後,真空系統立刻啟動,將已經被預拉伸過的板材完全吸附並貼合於模具的最終表面。

助拉成型的核心優勢

1. 大幅改善壁厚均勻度

這是最大的優勢。它解決了傳統真空成型角落過薄、頂部過厚的致命缺陷,使成品整體的強度更一致、更可靠。

2. 允許製造更深的產品

有了助拉,就能挑戰過去無法實現的深度拉伸比,製造出更深、更複雜的零件,拓展了真空成型的應用範圍。

3. 降低材料成本

由於壁厚更均勻,您可以使用更薄的起始板材來達到相同的最薄處強度要求,這能顯著降低量產時的材料成本。

何時需要使用助拉成型?

一個簡單的判斷法則是檢視拉伸比,也就是零件的深度與其開口寬度的比例。

專業經驗判斷: 當拉伸比大於 1:1 時,例如一個 10 公分寬、10 公分深的盒子,厚薄不均的問題就會非常明顯。此時,導入助拉成型是確保品質的必要手段。

對於拉伸比大於 2:1 的極限設計,助拉更是唯一的解決方案。