热塑性塑料原型
热塑性塑料是一类可以反复熔化和重新配置的塑料。 它们通常用于多个领域的原型设计。 使用背后有多种原因 热塑性塑料 在机械原型制作中。 它具有优良的机械强度、耐磨性、耐腐蚀性、电绝缘性、化学稳定性、 机械加工性，以及成本效益。 此外，特定类型的热塑性塑料具有一些独特的特性，使其适合许多应用。
原型制作中使用的一些常见热塑性塑料包括 聚乙烯 (PE)、聚丙烯 (PP)、聚苯乙烯 (PS)、聚碳酸酯 (PC) 和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯 (ABS)。
数控加工 和 注塑成型 是热塑性材料原型开发中流行的制造技术。 本文 将讨论这两种方法的几个方面，以得出为什么 CNC 加工比注塑成型更适合原型制作的结论。
制造中的原型设计是什么意思？
原型设计是指创建产品或零件的物理模型以测试和评估其设计和功能。 这是开发机械零件和产品的关键步骤，使工程师能够在产品投入批量生产之前识别并解决产品设计中的任何缺陷。 原型设计可确保最终产品的最佳质量和经济能力。
开发热塑性塑料原型涉及两种主要技术： CNC加工和注塑。
CNC 加工的热塑性塑料原型
CNC 加工是热塑性零件原型制作的热门选择，因为它具有设计复杂性、精度、加工质量高、交货时间短以及许多其他优势。 它涉及创建 3D 模型、生成命令程序、使用各种工具进行加工以及测试以进行改进。
CNC 原型制作的不同阶段
它是一种生产原型的有效方法，通常用于各个行业，包括航空航天、汽车、医疗、家用电器和电子产品。
注塑成型热塑性塑料原型
注塑工艺
注塑成型涉及将液态塑料注入模具中以形成所需的形状。 它是一种流行的原型制作方法，因为它具有良好的尺寸精度和可重复性。
模具的制作是第一步，模具由硬化钢、铝和黄铜等硬质材料制成。 模具设计用于生产特定形状，并具有与所需零件相反的型腔。 将熔融形式的热塑性塑料在高压下注入模具中，固化后形成所需的形状。
所以， 根本区别 这些技术之间包括模具创建和热塑性材料物理状态的变化。 CNC 加工方法在 3D 模型开发后立即开始实际制造。 相比之下，注塑成型涉及在进入制造过程之前的模具创建和热塑性塑料的流动性。
原因：为什么数控加工是热塑性塑料原型的更好选择
我们已经讨论了数控加工和注塑成型热塑性塑料原型的基础知识。 现在，让我们概述一下 CNC 加工成为更好选择的根本原因。
#1. 生产速度高
与注塑成型相比，数控加工可以在短时间内生产出原型。 它可以在几个小时内根据设计创建物理零件。 完成原型设计后，刀具路径选择和使用各种刀具进行加工是创建原型的进一步步骤。
另一方面，注塑成型需要准备定制模具，这可能需要几天的时间来制造。 只有在创建模具后才开始制造原型。
缩短交付周期对于原型设计至关重要，因为它允许产品开发人员快速创建原型并花更多时间进行测试和修改。 这也可以让他们在市场竞争中占据优势，使他们能够更快地将产品推向市场。 快速原型制作 可以将更多时间花在开发和改进最终产品上，从而获得更高质量的结果。
#2. CNC 生产的零件比注塑成型更精确
CNC加工可以达到非常 严格的公差，公差可能低至 ± 0.005 英寸。 CNC 加工中的计算机控制和自动化允许为原型创建精确的热塑性零件（Vosniakos，2001）。 然而，注射成型无法达到这种精度水平。 模具的高温、压力和精度影响公差，难以达到高精度。
另一件事是，通过注塑获得严格的公差取决于许多变量。 完美地控制大量变量以使成型零件达到所需的精确度是很困难的。
＃3。 通过 CNC 加工可以获得更好的表面光洁度。
如果我们比较 CNC 加工和注塑成型之间的表面精加工结果，CNC 加工的热塑性零件可提供更好的结果。 精确的加工和最好的切削刀具带来高质量的加工表面光洁度。 相比之下，由于模具内部的熔化和强大的压力，注射成型会导致表面光洁度稍微粗糙。 表面光洁度还受到模具型腔粗糙度的影响。
CNC加工平均可达到 粗糙度值（Ra） 低至 0.4 μm （库马尔，2014）。 然而，通过注射成型几乎不可能获得这种水平的光洁度。
＃4。 使用 CNC 很容易改变原型设计。
在评估制造可行性后，设计改进一直是原型制作的重要组成部分。 由于制造过程由计算机数控 (CNC) 系统控制，因此 CNC 加工可以轻松更改设计。 如果特征、尺寸、公差和其他方面需要更改，则需要更新 CNC 代码。
另一方面，注塑成型在许多情况下都需要定制模具和全新的模具，即使是对原型进行微小的设计更改。
＃5。 CNC 加工可以创建复杂的几何形状
使用 CNC 加工创建的原型
由于加工过程可以创建各种形状和特征，因此 CNC 加工非常适合生成具有复杂几何形状的原型。 定制模具设计包括对注塑成型的限制，使其不适合创建具有复杂形状的原型。
CNC 加工工艺可以创建曲线、轮廓、底切、内部特征（孔、通道和型腔）、螺纹特征、锥度、倒角、自由曲面、深型腔、旋转对称、厚度可变零件、不规则孔等更多的。
＃6。 CNC 加工的原型制作成本较低。
关于注塑成型有一个常见的误解，认为它比数控加工更便宜。 它并非在所有情况下都有效。 零件的批量生产比 CNC 加工方法更具成本效益，因为单个模具可用于数千个零件。 然而，由于模具制造成本较高，原型制作过程成本较高。
例如， 如果制造一个模具的成本为 1000 美元，而您需要生产 10,000 个相同的零件。 模具成本将分摊到所有零件上，每件模具成本的份额为 0.1 美元。 在原型制作过程中，您不太可能需要生产 10,000 件物品。 如果您只需要制造 100 个相同的零件，则每个零件的模具成本份额将为 10 美元。
此示例展示了模具成本如何显着影响每个零件的成本，尤其是在小批量生产的情况下。
#7. 热塑性性能的一致性
注射成型涉及使用熔融形式的热塑性材料； 原材料的物理状态从固态变为液态。 在形成所需形状后，这种现象可能无法保留热塑性塑料的所有物理和机械性能。 由于状态和强压力的变化，强度和硬度等特性可能会改变。
相比之下，数控加工涉及使用加工工具对原材料进行成型，并在制造后保留所有原始属性。
＃8。 并非所有热塑性塑料都非常适合注塑成型
一些热塑性塑料在注塑所需的高温下会收缩、分解或降解。 它会导致成品零件的质量出现问题。 这是因为它们的物理或化学特性。 一些不太适合注塑成型的热塑性塑料包括 PVC 和 LDPE。
因此，所有热塑性塑料都不能用于注射成型原型制作。 CNC 加工可以对所有热塑性塑料进行高精度成型，并且不会降低任何性能。
总结
CNC加工和注塑成型是当今流行的制造技术 原型开发 与热塑性材料。 CNC 加工是热塑性零件原型制作的更好选择，因为它具有设计复杂性、精度、加工完成质量、交货时间短以及许多其他优势。 注射成型最显着的缺点之一是模具制造成本较高，对于小批量生产效果不佳。
如果您计划通过注塑成型制造热塑性零件，通常最好使用 CNC 加工进行原型制作。 这使您可以快速生产原型并测试其设计和功能，然后再进行批量生产。 一旦原型通过了所有必要的测试，您就可以稍后切换到注塑成型进行大批量生产。
ProleanTech 是 数控制造服务 热塑性塑料和其他各种材料的原型设计提供商。 我们为几乎每个行业提供原型设计，包括 汽车、航空航天、能源、电子和机器人。 上传您的设计 并请求报价以开始您的原型设计项目。
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常见问题
CNC加工与注塑相比有哪些显着优势？
CNC 加工具有设计复杂性、精度、加工完成质量、交货时间短以及许多其他优势。 它还非常适合生产具有复杂几何形状和严格公差的原型。
注塑成型有哪些缺点？
注塑成型的一些缺点包括需要定制模具，这可能需要几天的时间来制造，并且由于涉及高温和高压，工艺的可变性更大。
原型制作中最常用的热塑性材料有哪些？
原型制作中最常用的一些热塑性材料包括聚乙烯 (PE)、聚丙烯 (PP)、聚苯乙烯 (PS)、聚碳酸酯 (PC) 和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯 (ABS)。
从CNC加工转向注塑进行批量生产是否合适？
一旦使用 CNC 加工生产的原型通过了所有必要的测试，您就可以切换到注塑成型进行大批量生产。 对于生产大量零件来说，注射成型通常更经济。
参考书目
- 库马尔，V.（2014）。 工程塑料表面粗糙度的加工研究。 国际工程研究与技术杂志 (IJERT).
- 沃斯尼亚科斯，G.-C。 （2001）。 形位公差测量与数控加工的集成。 KTISIVIOS 会议。 希腊圣托里尼：ResearchGate。
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