在我们最新的科技周二播客中，设计世界的Michelle Froese与PTI工程塑料的首席项目经理Jonathan Cottrell谈论了制造和注射成型过程的设计。
我们讨论在设计塑料部件时要考虑的关键因素，包括材料，门，墙壁和考虑草案，以及改善部分美学的提示，而不会影响完整性。
下面的这种谈话的轻微编辑的转录物。
设计世界（DW）：你好！我是米歇尔罗斯。欢迎来设计世界技术，周二的播客。谢谢你加入我们。今天的话题是制造注塑成型的设计，我们将听到Jonathan Cottrell，Lead Program Manager的Jonathan Cottrell与PTI。
PTI是一种定制注塑模制品和塑料部件制造商，塑料部件和组件，专门从事低批量生产。乔纳森拥有近25年的经验，在汽车，航空航天，军事，农业，医疗器械等若干行业开发了产品。
在他的职业生涯中，他有机会跟踪产品的整个生命周期——从概念到完成——这使他在使用设计生产高质量零件的制造实践中获得了宝贵的经验。当然，在设计任何部件，特别是塑料部件时，有几个关键因素需要考虑，包括均匀的壁厚、浇口位置，甚至是对零件模型应用适当的草稿。因此，本次讨论的目的是通过我们的嘉宾的见解来阐明这些关键的设计领域。
乔恩，非常感谢你今天参加我们的节目。很高兴和你谈话。
乔纳森·科特雷尔(JC):感谢您的款待。
DW：肯定的!在我们开始之前，我想知道你是否可以分享一点关于你的背景和职业重点，特别是考虑到制造设计是一个如此广泛的话题。
JC：正如您所指出的那样，我在该行业接近25年，在高中后不久的小型注塑房。我的正规教育包括在机械工程中的学士学位，拥有塑料产品设计专业。之后，我得到了我的MBA。而且，如您所指出的，我一直在管理产品作为设计工程师，一个设计发布工程师，一个项目经理，项目工程师，在许多不同部门的多年中全部各种不同的名称。
通常，我推出的部分是用于汽车内部的。它们还包括更多中间塑料，而不是特种，薄壁成型或高批量型产品。因此，这包括您可以在日常工作的组件。您使用的计算机使用的鼠标，您在医院房间，监视器，智能手机箱和类似的东西中看到的设备 - 更多的一般，经典类型的组件。
DW：得到它!所以你在制造和设计中有很多不同的组件和途径的经验?
JC：我想这么想！
DW：为什么你认为对设计师来说，在项目早期和产品设计阶段的初期考虑制造过程是如此重要?
JC：好的，充分了解零件是如何制造的，允许设计师应用特定于制造过程的原则。通常我们得到的设计在纸上看起来很好，然而，设计不利于注塑或什么将是理想的机加工操作。我无法告诉你，在过去的几年里，有多少次我收到零件图或零件模型，却意识到它不是用于注射成型的。因此，由于不了解成型世界所需的要求，在尝试实现产品的过程中，大量的时间和成本都被浪费了。
DW：你能告诉我们更多关于注塑过程吗？例如，设计师在开发零件时应考虑的主要设计方面是什么？
JC：我可能会谈谈这个话题几个小时，但我们会让它重点关注一些细节。这包括材料选择，其更常见地被使用的树脂。但对于今天，我们将把它称为材料。主要设计考虑因素包括墙体股票的厚度，添加绘制角度，分组，部分将被门控，我们想如何注射部分，肋骨的老板设计。此外，如果它不是独立的部分，那部分将如何加入或制作姐姐部分？
DW:对的。你提到了材料，在选择项目使用的材料时有什么特点需要考虑吗?
JC：确实。我要问的第一个问题之一是......材料将居住的环境是什么？是否会遇到任何化学品或任何极端温度？它会是一个化妆品部分，还是人们要触摸和感受到的东西？要考虑的另一件事是：您需要更高，工程级材料是否进行性能？我通常会依靠材料树脂制造商来帮助我们在我们妥善理解应用后引导我们。
公司，如PTI ......好吧，我们有我们的首选供应商，我们可以帮助客户指导客户到使用理想的材料等级。但是，充分了解谁将使用它，它正在使用它的东西，在哪里使用它，以及他们将如何使用它已经很长的路要走。它基本上发展了一个故事。它类似于我们在年级学校学到的东西 - 谁，什么，何时，何时，为什么和如何。一旦我们回答这些问题，我们就可以磨练我们需要使用的正确类型的材料。
DW：五个W和H。
JC：确切地。
DW: Jon，根据你的经验，什么样的墙会被认为太薄或者甚至太厚?树脂的类型在这个决定中扮演了怎样的角色?
JC：正如我所指出的，我是从你们标准塑料零件的角度来考虑这个问题的。因此，我们建议在任何地方从2到3毫米是一个良好的壁厚，这有助于确保更一致和可预测的模具后收缩。另外，正如我指出的，我们不是在讨论薄壁成型。我们看到很多塑料包装，比如水瓶和容器，它们都很薄。但我指的是更普通的塑料或零部件的一般设计，它们是专门的、薄壁的、体积大的。
DW:对的。
JC：这里有一个很好的故事，在我职业生涯的早期——这是我永远不会忘记的事情——我在一家为大型家具供应商制造这些非常酷的杠杆的公司工作。它们看起来像木头，直径约为四分之三英寸。我相信他们用了某种木头填充物因为我们开那些零件的时候总能闻到篝火的味道。不管怎样，这个零件的目的是替换一个木把手，所以他们总是使用完全相同的零件设计。
不幸的是，这么大的一块，直径四分之三英寸，造成了很多处理问题。这意味着这些部件实际上必须被倒进一个冷却的浴缸中大约5分钟来冷却。如果他们不去洗澡，他们会扭曲，下沉，扭曲。它们看起来就像一条盘绕在地板上的蛇。
最终，这个漫长而肮脏的过程被重新设计，以除去零件的核心，为它提供更好的设计原则。这消除了水浴的需要，并减少了循环时间，所以它节省了大量的成本，消费者和制造商，只需应用适当的设计原则。现在，每当我看到一个很厚的部分，我的大脑就会立刻想到那个手柄，它做了什么，然后变成了什么。所以，这确实是值得思考的事情，每次我看到一个非常厚的部分，它就会把我带回到那个故事。
DW：好的经历。
JC：是的。并且，回答你的问题的下半场，你询问了材料和墙壁股票。当我们看待材料以及部分的材料有多厚或薄，重要的是选择具有该墙壁股票的正确流动特性的材料。让我们说我们有一个大的平坦部分，如果我们有一个不是非常粘性的材料，它不会轻易填充，这导致制造问题。因此，我们需要认识到材料选择与材料需要多远。
DW:好点。这些流动特性是否影响浇口位置的重要性?有不同类型的门吗?
JC：是的，这两个问题。控制部分,根据定义,控制我们的腔注入材料几何部分——非常重要,因为它规定一部分流多远,流方面在哪里,如果有洞,那里的编织线,等等。
门控也会影响我们看到的东西，比如物体的视觉末端，以及我们触摸到的物体表面。例如，在零件的a表面上的浇口可能会留下一点浇口痕迹。假设，这是一个外科医生需要触摸的医疗设备他们戴着橡胶手套，门的痕迹可能会撕裂手套，现在外科医生暴露在他们正在研究的东西中。这显然是我们想要避免的。
这就引出了工具设计过程中的下一个要点。我们通常会通过几个问题，并确保我们从客户那里得到登机口位置的批准等。但是，如果设计师在早期就有这些考虑，如:“我们想要在哪里立足?或“零件上是否有一块区域是不可触摸的表面或不可看见的表面?”如果我们能在零件图上识别出来或者在设计阶段就能识别出零件的特征，那么有时候一旦我们进入工具设计阶段，就可以消除设计周期。
DW：这是如此重要的考虑因素......在制造之前。那么，有什么类型的盖茨是什么？
JC：我想，幸运和不幸的是，有很多。但其中一个主要的是边缘门。举个例子，记得当我们还是孩子的时候，我们做模特，或者我们现在用模特来帮助我们的孩子吗?或者，它可能是一个带框的玩具。这个框架通常有玩具部件和转轮。当你把这些碎片掰下来时，通常会在部分的一侧留下一点站立的痕迹——这有利于边门的形成。除非你有一个有才能的操作者用刀或剪刀修剪，否则边缘部分就会剩下。
还有所谓的子门。副浇口在部分弹出过程中被切断。它们更清洁，但生产起来也更复杂。还有一种叫腰果门的东西。这是一个包裹在零件背面的东西。它也更复杂，但它对用户和最终用户隐藏了gate位置。
还有更复杂的直接闸板和阀门闸板，它们是热歧管系统的一部分。在这一点上，我们建议设计师了解浇口样式并考虑使用的部件，或咨询我们的模具专家。即使是一个快速的互联网搜索也能帮助你找到零件设计的选择
DW：这是有道理的，考虑到它们是如此多的选择。
JC：是的。这些只是常见的。有更多的选择。另外，模具专家和工艺工程师专家对于最佳选择都有自己的意见。我们需要警惕的一件事是，当选择不同的材料时，材料选择和浇注风格必须相互配合。所以，如果它是一种易碎的，高度工程化的材料，例如，它可能不利于腰果门，因为腰果门需要材料的灵活性。可以这么说，你往往不能两全其美。它必须是一个协同工作的组合。
DW:成本会严重影响门的选择吗?
JC：成本肯定会扮演一部分。设计师可能不关心成本过多，但是......在整体上思考系统时，我们肯定需要考虑成本。
沃克:乔恩，你之前提到了部分弹出。当从模具中弹出时，应该考虑哪些变量?
JC：从模具中挤出一个零件在质量上是非常关键的，因为我可以给你一个非常好的塑料零件，但如果我们不能把它从工具中取出来，你就会得到一块钢。
我们希望确保设计师在设计过程中始终牢记这一点。如果我们在部件上添加一个功能，我们可以弹出它吗?或者，如果我们确定-在图纸上甚至在CAD模型区域-在哪里弹出或不弹出?这是很重要的。另一件需要考虑的事情是角色的草稿。如果我们在墙上没有任何草稿，那么那面墙可能不会从工具变量中释放出来。
那么，什么是draft?这可能是你在问的问题。牵伸是如果一个零件有一个垂直的壁，比如说垂直于工具钢的方向，垂直的壁需要有一个角度，这样它才能从工具中释放出来。很多时候，我们看到的设计没有草稿。因此，零件很可能会粘在工具上。这个部分也可能以某种形式的诽谤结束，或者它可能破裂或压力。但稍作准备将有助于释放并防止这种情况发生。
很多人问我需要多少草稿。典型的经验法则，也是我们推荐的，是1.5度。这是一个起点。作为一名发型师，我可能会要求更多。作为一名产品设计师，我总是会要求更少。我们当然来回玩了一点，因为不同的材料可以用更少的草案比其他。
多年来，我见过零件的草稿和很多肋骨。当您尝试塑造时，它很有趣，因为有时我们会通过零件吹出吹出的引脚，或者在您尝试将它们脱离工具时，我们会得到休息和破碎的零件。没有人喜欢看到它，因为它是一个乱七八糟的东西！
DW:毫无疑问。
JC：是的。应该注意到表面牵引和材料的一件事，特别是对于部分或视觉侧的A侧......很多人喜欢将纹理应用于零件。在汽车世界中，您将看到大量的动物印花或假皮革型纹理。这些纹理有自己的要求草案，那些要求草案通常由纹理房屋或OEM说，所有权利......这是这种类型的表面完成需要的纹理的草案。因此，有文件在那里有助于指导设计师在应该看起来像什么。
沃克:我只是想问你关于一个部件的美学或外观。设计师如何才能在不损害组件完整性和可靠性的前提下提高组件的美感呢?
JC：首先，对于大多数设计师来说，他们的部分在A侧看起来很漂亮。当然，每个设计师都希望自己的部分看起来很棒，但在美学方面，我们需要警惕很多b面东西。我们已经谈到了一些事情，比如我们如何给它设定门槛，以及如何添加草稿。
理想情况下，当我们讨论b侧的材料或组件时，需要考虑该草案。背面的这些特征通常是你的结构部件或连接点，如肋、凸台和夹子。同样的，这些背面特征以及它们的设计好坏会影响到a面或前部。例如，一根肋骨应该只有它所连接的墙壁厚度的50%。如果它比这个厚，你就能看到所谓的通读，你可以找到目击者或者在a面有个小水槽。所以最后这里会有一点额外的质量。
除此之外，让我们说肋骨上没有草案，或者有人说这是不可能添加任何草案。好吧，你可以得到的另一件事被称为吮吸或拉扯。这意味着当您将部件推出工具时，该区域拉回并离开肋骨的一部分证人 - 因为该肋沿零件的A侧表面拉动。这就像在一个字符串上拉扯。
我今天看到了一个很好的例子。今天早上，我坐在桌子上，我准备了这次讨论。我的电脑有扬声器，我一直注意到他们一直见证。我突然出现了盖子，看看，这正是肋骨所在的地方。现在，证人根本不会影响功能。扬声器工作得很好，但在视觉上，我可以看到错误。作为塑料世界的某人，我注意到了。一般消费者可能或可能不会。但是，扬声器再次设计得当吗？可能不是。 But does it meet the intent of the function of the part? Definitely.
DW：我想你现在注意到了很多组件以及它们是如何设计的，并且设计持有的程度。
JC：我的妻子，她总是挑我的毛病，因为每次我一上车，就会看着所有的塑料制品，然后批评它。
DW：这是你工作的副作用。
JC：确切地。
DW:那容差呢，乔恩?对于注塑件，设计师应该考虑什么样的公差?材料在这里起作用吗?
JC：因此，容忍问题可能会使我被问到的一个问题。
DW:有趣。
JC：当我第一次看一个绘图并开始看公差时，如果我说，“这对这个功能有点紧张，”随后的问题总是如下：“你能握住什么？”或者，这是：“我们有多紧？”好事是那里有很多文件。在过去50年里出版的白皮书，书籍和行业指南 - 可能是自露堡发明以来，这是第一款塑料之一。因此，我喜欢帮助指导设计师使用这些工具来发展公差。
每个成绩或物质家庭都有基本准则，但要知道的一件事是这些指导方针通常来自通用几何形状。这是一个平板或它是圆形部分和一致的墙壁库存，但我们打破了所有这些规则，因为我知道塑料。那里没有完美的设计。我的意思是我们设计或我们注塑模具的一切，这些都是复杂的形状。我们很少得到一个漂亮的平板或漂亮的平狗骨，从中开发了大部分规格或标准。所以再次，我们回到基线建议，然后我们可以从那里工作。
DW：听起来很像你在设计中获得更多自由，也许是塑料，也许是？
JC：你知道，有什么......有时候。我们始终从标准的建议开始，就像我们在谈论那样，然后我们可以从那里玩耍。
DW：早些时候你提到了连接点。你能告诉更多关于这些和塑料的更多信息吗？
JC：首先我会说，加入不是我的专长，但我知道的足够多，会很危险。首先，我和我的很多同事会说，我们建议不要使用粘合剂，比如胶水或环氧树脂。其他人可能会有不同的想法。但是，在我的职业生涯中，它们似乎往往是混乱和不一致的。而且，如果使用不当，我们可能会对塑料产生化学影响，粘合剂可能会降解塑料，它会摇摇晃晃。这可以归结为没有正确地审查应用程序和粘合剂。然而，在过去的几年里，在粘合剂的世界里，我看到了越来越多的改进。在PTI，我们最近放置了一个六轴机器人，它使用两部分环氧树脂将几个部分连接起来——但它并非没有一些保留。
除了这些粘合剂，还有一长串的贴合和压合设计概念可以使用。我们的设计团队提供了一个大型图书馆的建议snap和press fits。它的第一个问题是:什么应用程序?这个部件用在哪里?它是如何被使用的?这就决定了我们会推荐什么样的压合度。我们也看到螺纹成型螺钉的大量使用，通常称为PT螺钉。如果两个组件连接在一起，而不需要进行维护或拆卸或重新组装，则使用它们。
我们还看到了使用热插入件和封盖螺钉，而且通常用于服务的组件。因此，如果您必须拍摄电池以更换电池或进入电路面板，或类似的东西。再次，另一个例子是如果您有新电池玩具的孩子。之前，当我们不得不更换电池时，它通常是一个小门或面板，带有卡扣的设计。想想你的电视遥控器。进出电池箱很容易。
但现在，一些带电池的玩具有一个小螺丝，你需要解开。而且，为了保持便宜，它通常是一个自攻螺丝，在一两次更换电池后，我们去掉那个螺丝孔或螺丝座。在我看来，这个应用程序使用错误。他们用的东西只能用一次，不能用很多次。在更高端的产品中，你会看到螺丝是插入到有螺纹的热嵌件或模压嵌件中，这样就可以在没有损坏的情况下进行维修。这又回到了产品将如何使用，谁将使用它，以及多久使用一次?提出正确的问题。
我们使用的最后一次加入技术之一，绝不是唯一的一个，是超声波焊接。如果您不熟悉该术语，基本上它涉及使用一块设备，该设备将大量的能量放入塑料部件的表面上，激励分子并在与其他塑料接触的点重新熔化它们。它不仅仅是一种机械键，它是将这两件拼凑在一起的化学键。这提供了一个很好的密封，它可能是隐蔽的。强度非常高，它通常用于可能或可能不具有巨大几何形状的部件或者将卡扣或螺钉放入它们的部件上。所以，加入技术是设计需求的函数，以及设计允许它的功能。
DW：我在紧固行业编辑了不少，所以我知道关键的一点是在设计阶段考虑紧固。你的观点很好!出于好奇，环氧树脂的项目进展顺利吗?
JC：绝对，它是。我们仍然是，我们仍然是在推出前的阶段，而是从功能性的角度来看，它正在工作。
DW:很好。在注塑制造方面，设计师是否应该注意到其他最新的技术进展?
JC：这对我来说是一个棘手的问题，因为当我们正在寻找我们注塑模具或设备的技术进步时，始终是下一代，更新，更好，或最新的设备。但是，设计部分的基础是相同的。在我们看到技术等进步与设计中，我建议的是我们首先通过初始概念并遵循良好的设计原则。然后，我们可以开始查看系统设计，其中包括新技术以及它如何影响零件设计的样子。
回到我们之前谈论门控的时候，有新技术和新的门控方式，以及那些参与该部件的设计。什么是第一个？鸡还是鸡蛋？我们在整个过程中设计吗？我们是否在使用时设计？它需要清楚我们需要到达，然后考虑我们从哪里或如何开始。I’ve been involved with a lot of those new technology introductions over the years and we started with a part, made sure the part was of sound design, and then we brought in the questions like: How are we going to make it with this new technology? Or what new technology are we going to introduce? And then, what do we need to tweak on design for that new technology to work best?
DW：所以，首先以基本面开头。
JC：你说对了。我猜我对零部件设计师的整体建议是从一般原则开始，了解制造过程所在的良好理解，以及从设计角度来看的需求，然后与制造商接合。在那里有很多知识，要么在材料供应商级别，在成型水平，或在工具构建世界内。在那里使用资源。当然，没有一个人知道这一切，但是有一个集体的知识，有助于让良好的产品更快地推出。
DW：你在这里提到了相当多的少数，但我们的听众在设计或注塑时可能想考虑的任何其他好实践？
JC：我想我最大的事情是：做一点家庭作业走了很长的路。多年来，我见过很多人设计了他们认为在没有进行研究的情况下，他们认为可以提供更好的信息。所以是的，它回去了，做一点家庭作业并与模板交谈。你会很快获得很多知识。大多数模型器会与您合作。
对于PTI的我们来说，我们喜欢从一开始就参与设计。我们的设计团队在这里是精通和设计制造实践。我们有一个很好的格式，我们遵循特定的问题，其中很多都与我们今天讨论的内容有关。
DW:太好了!非常感谢你告诉我这些，乔恩。我们的时间快到了。在我们结束今天的讨论之前，你还有什么想谈的吗?
JC：您可以联系到我们....我们有很多设计文档可用。您可以在Teampti.com找到我们。此外，即使在我们的网站内，也有关于我们的DFM过程的文档。随着门户网站，随向我们联系，看看我们必须提供什么。
DW:太好了!再次感谢你的加入，乔恩，并提供了如此精彩的见解。感谢各位听众的时间和关注。要了解更多关于我们的信息，请访问设计世界的网站designworldonline.com，并一定要订阅并在任何收听播客的地方分享。谢谢,大家好!祝你愉快。
PTI
Teampti.com.
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