专业科班分享！粉末注射成型（PIM）产品经典设计流程图

设计师必备：粉末注射成型（PIM）产品经典设计流程图x0ax0a除了结合市场 ，粉末注射成型（PIM）产品交互设计才是最好的！...





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设计的动机

零件和系统是不断地被发明、再发明或重新设计的。人们希望提高产品的性能，顺应社会和市场的潮流，增加产品的差异性以及重新开发一个产品，这就需要新的设计。

设计的开始通常来源于市场，在此需求声明之后，接着会有一个层次似的，可优化结构来描述设计约束和目标的要点，图1给出了一个经典的PIM设计流程图，以及设计团队和PIM销售商在产品概念、工程概念、外形设计和最后参数声明进行交流后会遇到的问题。





图1经典的PIM设计流程图(设计周期包括问题时别从问题声明和方案监理到工程，概念化设计和定义的推进，通常PIM在这个设计进行后才被引入的，但这也限制了产品的成本，节约和质量提高)。

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提升质量和降低成本的方法

许多例子表明如果设计人员能够在早期花时间来了解PIM工艺。设计过程会变得更快，成本会更低，产品质量会更高。图2对设计过程改进版本的阐述，反映了PIM设计顾问周期性的参与，可以确保是新设计的可制造性，采用这种方式了解那些对成本和质量有重要影响的因素，利用其优点来改进设计，此外回收维护维修、装配、库存、交货等因素，可以在早期讨论，避免后期的麻烦。

图2改进的PIM设计流程图，依赖于一些PIM工艺专家的意见，将设计中的变化考虑进来，便于更好的提高质量并降低成本。

在许多现代化的公司里，设计过程没有被分割，而是如图3所建议的沿着一条螺旋线，随着项目的推进，不断增加其宽度和细节设计零件特征方面的问题，材料选择和工艺确认。通过交互设计PIM工艺，团队不断输入一件到设计中，这种方案降低了成本，提高了质量，正如不断重复声明的设计阶段的花费，对于最终产品成本的影响很小，但是设计过程中的决策对于最终生产的成本却有着很大的影响。所以设计过程中的一些额外的咨询在项目进展到生产阶段可以节约大量的成本。

粉末注射成型业务的存在以及对制造细节的引入和对制造业发展的跟踪，可以让客户在新转变中受益，从而愿意推广哪些可以提高工艺产能的设计变化。此外，PIM销售商知道可以降低模具成本并提高质量的设计因素。例如，注射周期长，成本就会高，因为大概有三分之二的注射工序，成本与时间相关，如果更改设计可以降低注射周期，零件的成本就会降低，同样，PIM销售商会提供装配、零件合并、材料的可选性以及其他因素方面的指导。

考虑到模具成本模具可以被加工成一腔、两腔等类型。每个模腔所增加的初始模具成本在整个生产运行中分摊，因而多腔模具降低了与注射工艺相关的成本，如采用四十个腔位的模具，注射时间可以大概将近四十倍，同时节约了人力和机器，哪种应用是最好的呢？通过早期向PIM设计指导人员的咨询，这些知识是可以获得的。

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PIM技术十五项注意

1）一些化学成分对PIM来说很重要、很常用，相应的粉末和价格会较低，因此在材料选择方面即会获得好的产品性能也会得到低的产品价格。

2）采用标准的工业设备和材料，可以选择更广的销售商，并降低最终用户的成本。

3）零件壁厚沿着喂料流动路径光滑且梯度变化是十分期望的。

4）喂料必须能够达到零件所有细节之处，磨具填充过程仿真可用来确保所有的特征是否被填充。

5）在注射周期结束时，喂料必须被很好的冷却，壁厚零件热传导差，因而减慢了注射周期，增加了成本。

6）零件必须从模具中顶住，因此凹槽螺纹纹理可以出现在零件上，但是在某些位置，他们会大大增加成本。

7）模具的寿命取决于很多因素，包括粉末的化学成分，粉末形态，粘接剂和注射工艺条件。在某些情况下，较贵的化学成分或粉末可以大大降低模具磨损。

8）注射缺陷是PIM与生俱有的，但一些设计的改变可以将缺陷移到非关键的部位，省去昂贵的烧结后处理。

9）平的零件表面用作热处理的支撑面，但是如果零件没有供支撑的平表面，那么则需要专用的夹具。

10）公差要求高会大大增加成本，因此，几何公差需要平衡考虑零件功能和成本。

11）有些特征是必须的（设计约束），另一些则是在无需增加额外成本的情况下，可以增加（如零件标识码）；在PIM指导人员讨论，确认设计包括了所有的必需特征，同时可以建议增加一些附加的特征。

12）与过分的要求PIM工艺相比，有时候后续加工是完成目标、成本较低的方法，

13）如果PIM销售商介入到设计过程中，产品的生命周期问题（回收、环境相容性、维修、维护）可以在早期加以重视。

14）质量和可检验性可以设计到零件和工艺中。

15）通常小批量零件决定了系统的成本，因此早期与PIM指导人员讨论有助于在概念设计阶段实现对成本的集中控制。

来源：《粉末注射成型——材料、性能、设计与应用》 （美）Randall M.German (中)宋久鹏 著

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