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5分钟读完MIM产品设计指南

对MIM制品的结构设计比其他金属成形工艺设计更像是注塑模具产品设计。忽视那些传统的金属成形技术的局限性,设计工程师可以从一个新的视角重新想象一个制品--可以一开始就考虑材料含量减少、多组分的结合、或成型在功能与装饰功能。

为了使MIM应用优势的最大化,这里提供一套以提高其可制造性设计应用指南。此外,还包括一些二次操作过程。


1
Designing for Manufacturability (可制造性设计)
Uniform Wall Thickness (壁厚均匀) 

在可行的情况下,壁厚应是均匀的,厚度的变化导致变形,内部应力,空隙,开裂和下沉的痕迹。此外,它们导致不均匀的收缩,干扰尺寸和公差控制。首选厚度范围为1.3-6.3毫米(0.05-0.25英寸),但在两个方向上的例外是可能的。

 

图1显示了几种常见的修改方式,以实现更均匀的壁厚。创建的壁厚均匀性提供了额外的好处,节省材料去除材料;鉴于MIM使用超细的金属粉末的成本高,这是一个显著的经济效益。

2
Thickness Transition
厚度过渡

虽然MIM零件壁厚均匀是非常必要的,有的时候,无法避免结构厚度一致。在这些情况下,设计应该提供不同的厚度之间的渐变。如图2所示

 

3
Coring Holes
芯孔

芯孔可用于减少截面内的准则范围内,达到均匀的壁厚,降低材料消耗,减少或消除加工操作。如图3所示,优选的方向是平行于模具开口的方向,换句话说,垂直于分型面。通孔是首选的盲孔因为核心销支承在两端,而盲孔用挑针

 

4
Draft
脱模

脱模斜度是在表面上的小角度,正常范围为0.5至2°,随着孔或凹槽的深度的增加而增加的实际量,以及与该组件或多个核心的复杂性的复杂性。如图4

 

5
Ribs and Webs  

加强筋和腹板

加强筋和腹板可用于加固相对薄的壁和避免厚的部分。除了增加薄壁的强度和刚性,还可以改善材料的流动和极限变形。筋的厚度不应超过相邻壁的壁厚。在结构要求使用较厚的肋时,应使用多个肋。图5a所示推荐肋骨的比例。图5b所示如何使用加强筋来减少质量的同时保持组件的强度。

 

6
Fillets and Radii
倒圆角和圆角半径

圆角和半径一般有利于产品减少交叉口的应力集中。它们也有利于模具的生产,消除尖角通过促进利于充模流动。倒角也是一种美学的设计。一般优先0.4-0.8毫米(0.015-0.030英寸)

7
Threads
螺纹

内部和外部的螺纹可以由金属粉末注射成型;然而,攻内螺纹通常是比使用旋芯精度更高更经济。外螺纹的最佳位置是在模具分型线上的成员消除拧开形成模具部件的需要。在螺纹直径上保持螺纹公差,通常在0.005”-在分型线一般指定,


如图7所示。这确保了适当的模具密封,减少了分模线痕迹的可能性,并消除了在螺纹根批锋的问题,从而降低了模具的后期处理。

 

8
Holes and Slots
孔和槽

除了被用来减少制件的质量和提供均匀的壁厚,孔和槽还可以提供有用的功能特。然而,这些功能的加入也增加了模具的复杂程度,如图8a所示,垂直于分型线的孔是最容易(而且最便宜)的模具。位于平行于分型线的孔,而容易实现的,需要滑块机构或液压缸,这增加了模具成本。

如图8b内部连接孔是可能的。为了防止潜在的密封问题和披锋的问题,必须认真考虑设计。

 

9
Undercuts
卡扣

如图9所示的外部卡扣可以很容易地用侧抽芯机构实现;需要额外增加模具机构,使生产成本增加和生产效率降低。一些内部的卡扣可以使用滑块,而另一些人可能通过伸缩芯成型生产使用。

 

10
Gating
浇口

原料通过开口叫“浇口”进入型腔;由于金属粉末注射压力较高,这些开口通常比塑料注射成形大得多。

如图10所示,浇口通常最好位于铸型的分型线,这样定位流撞击在腔壁或型芯。此外,对不同壁厚的组成部分,它通常是放置在厚截面使物料从厚流到薄的部分。这样的放置消除空隙,沉痕,应力集中,和表面上的流动线。如果制品是一模多腔,必须考虑到浇口的大小和位置,以保证各个型腔具有相同的填充速率。

 

11


Parting Lines 
分型线

分型线是模具的两半模具的平面。在可能的范围内,所有的特征都应该垂直于分型线,以方便脱模。如图11所示的例子中,整个制件都在模具的上半部分,在这种情况下,分型线将沿组件的底部边缘,保证制品表面光滑,因此“隐藏”的分模线。

 

12
Decorative Features
装饰特点

如徽标、滚花、部分数字特征、识别标志和腔可以在地方容易成型,无需增加成本。MIM能提供高层次的特征细节,包括比较尖锐的菱形滚花。

 

13
Sintering Support
烧结的支持

脱脂、高温烧结过程中,绿色部分缩水20%。在这个时候,必须充分支持的部分,以尽量减少失真的可能性。由于金属注射成型零件通常放置在平板陶瓷板或托盘,如图13所示,它是理想的,他们设计的一个大的平面表面,或几个组件的功能,有一个共同的平面,使标准装置可以使用。部分有跨度的悬臂梁,或微妙的点可能需要特定的设备或者支持的一部分,它可以是昂贵的生产。

 

13
Secondary Operations
二次操作

由于对MIM工艺属于±0.3%0.5%公差,许多部分烧结的最终尺寸。如果更严格的公差是一定的功能需要,一次加工即可进行操作。MIM材料可加工,攻丝,钻孔、拉、大小、地面,像他们的同行或焊接变形。MIM零件处理也可以提高强度、硬度和耐磨性的热。因为MIM通常限制的一部分的互连孔隙率小于0.2%,标准色和电镀技术可以应用于无特殊表面处理的需要。

来源: Metal Injection Molding Association


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