کیفیت قطعه قالب گیری تزریقی ضربه زاویه پیش نویس و هزینه های تولید چگونه است؟

PTSMAKE سال گذشته 200 قالب شکست خورده را تجزیه و تحلیل کرد. 63% دارای یک مخرج مشترک - طراحی قالب‌گیری تزریقی با زاویه پیش‌نویس ناکافی بود.

این فقط اعداد در یک صفحه گسترده نیستند. آسیب قالب، تأخیر در بیرون ریختن، و قطعاتی است که زمانی که باید سر بخورند، می چسبند. این چیزی است که شگفت‌انگیز است: اکثر مهندسان فکر می‌کنند که زوایای پیش نویس صرفاً مربوط به پرتاب است. اشتباه است. مسئله بزرگتر؟ آنها مستقیماً راندمان خنک کننده شما را کنترل می کنند - که 70٪ زمان چرخه را تشکیل می دهد (منبع: hubs.com).

هنگامی که دیوارهای عمودی با پیش نویس صفر طراحی می کنید، نیروهای تخلیه می توانند به 23 تن افزایش پیدا کنند. این مانند تعلیق چهار SUV از پین های اجکتور است. فیزیک اینجا مذاکره نمی کند.

چرا زاویه پیش نویس در قالب گیری تزریقی موفقیت تولید را تعیین می کند؟

قالب‌گیری تزریقی زاویه‌ای به باریکه‌ای گفته می‌شود که بر روی سطوح عمودی اجزای قالب‌گیری شده اعمال می‌شود که بر حسب درجه از محور عمودی اندازه‌گیری می‌شود. تزئینی نیست - یک ضرورت مکانیکی است.

هنگامی که گرمانرم مذاب در داخل یک حفره قالب سرد می شود، بسته به خواص مواد، درصد خاصی منقبض می شود. این انقباض باعث ایجاد کشش سطحی بین دیواره های قسمت و سطوح قالب می شود و اصطکاک ایجاد می کند که در برابر پرتاب مقاومت می کند. بدون کشش مناسب، قطعات یا خراشیده می شوند، تاب می یابند یا به طور کامل در حفره محبوس می مانند.

این رابطه از فیزیک پایه پیروی می کند. نیروی اصطکاک در حین پرتاب برابر با μ × Fn × cos است که نشان دهنده زاویه پیش نویس است. با افزایش بادکش، جزء کسینوس اصطکاک را به طور متناسب کاهش می دهد. اما این پارادوکس - عملکرد اصلی پیش نویس کاهش اصطکاک ایستا نیست (زاویه معمولاً برای آن بسیار کوچک است). در عوض، هنگامی که قطعه شروع به جدا شدن از قالب کرد، تماس را به طور کامل از بین می برد (منبع: firstmold.com).

انقباض مواد باعث ایجاد مشکل می شود. ترموپلاستیک ها در طول خنک شدن به سمت هسته جمع می شوند و آن را محکم می گیرند. پلی پروپیلن 4{4}}5% کوچک می شود در حالی که پلاستیک های مهندسی شده مانند PEEK رفتار حرارتی متفاوتی از خود نشان می دهند. مواد پر شده از{5}شیشه مشکل را تشدید می‌کنند - خواص سایشی آن‌ها برای جلوگیری از آسیب سطح قالب، زوایای پیشروی بزرگ‌تری را می‌طلبد.

پارامترهای مهم قالب گیری تزریق زاویه پیش نویس برای ابزار تولید

قانون 1-درجه-در هر اینچ همه جا نقل قول می شود. بیش از حد ساده شده است.

برای عمق قالب تا 2 اینچ، 1.5-2 درجه معمولاً برای سطوح صاف صیقلی کافی است. فراتر از این عمق، شما تقریباً 1 درجه در هر اینچ اضافی اضافه می کنید تا سطح تماس افزایش یافته را جبران کنید (منبع: revpart.com). اما این شرایط ایده آل را فرض می کند - بدون بافت، هندسه پیچیده، پلاستیک کالای استاندارد.

پرداخت سطح همه چیز را تغییر می دهد. سطوح صیقلی به حداقل 1 درجه کشش نیاز دارند تا از علائم کشش جلوگیری شود. سطوح بافت دار؟ 1.5 درجه به ازای هر 0.001 اینچ از عمق بافت اضافه کنید. بافت سبک (PM-T1) به حداقل 3 درجه نیاز دارد، بافت سنگین (PM-T2) به 5 درجه یا بیشتر نیاز دارد (منبع: fictiv.com). ریز{14}}زیر برش‌های ایجاد شده با بافت‌سازی قطعات قفل در قالب‌ها بدون فاصله پیش‌روی کافی.

خواص مواد بر قوانین کلی غلبه می کند. مواد نرم و انعطاف پذیر مانند نایلون یا پلی اتیلن به دلیل انعطاف پذیری و خاصیت روانکاری خود از نظر تئوری می توانند با کشش تقریباً صفر- کار کنند. در عمل، تولیدکنندگان همچنان 0.5-1 درجه را برای اطمینان از ثبات توصیه می‌کنند. مواد سخت و شکننده - به‌ویژه کامپوزیت‌های شیشه- - به حداقل ۲ تا ۳ درجه نیاز دارند زیرا نمی‌توانند در حین پرتاب خم شوند.

ABS معمولاً در 0.5-1 درجه برای هسته و 1 درجه برای سطوح حفره خوب کار می کند. یکی از مهندسان قالب‌گیری در انجمن‌های Xometry خاطرنشان کرد: "به ازای هر 25 میلی‌متر عمق، کشش را 1 درجه افزایش دهید. پرداخت سطح نیز مهم است - بافت‌های خشن‌تر برای آزادسازی تمیز نیاز به کشش بیشتری دارند" (منبع: xometry.pro).

هندسه قسمت تغییرات موضعی را معرفی می کند. دنده ها و باس ها نیاز به بررسی پیش نویس خود دارند. کشش دنده باید با پیش نویس دیوار بیرونی - معمولاً حداقل 0.5-1 درجه مطابقت داشته باشد یا از آن فراتر رود. دنده های بلند حفره های عمیقی در قالب ایجاد می کنند که هزینه ماشینکاری و دشواری پرتاب را افزایش می دهد. ضخامت دنده توصیه شده؟ کمتر از 0.6 برابر ضخامت دیواره مجاور برای به حداقل رساندن علائم فرورفتگی، در حالت ایده آل زیر 0.5 برابر (منبع: boyanmfg.com).

چگونه زاویه پیش نویس راندمان خنک کننده و زمان چرخه را کنترل می کند

یک مبادله ذاتی در طراحی قالب وجود دارد که اکثر مهندسان آن را نادیده می گیرند. مکانیسم‌های بیرون‌کشی و کانال‌های خنک‌کننده برای همان املاک و مستغلات درون هسته رقابت می‌کنند.

هنگامی که قطعات به دلیل پیش نویس مناسب به راحتی خارج می شوند، به پین ​​ها و آستین های اجکتور کمتری نیاز دارید. که حجم هسته را برای کانال های خنک کننده آزاد می کند. کانال‌های خنک‌کننده بیشتر به معنای استخراج سریع‌تر گرما، زمان‌های چرخه کوتاه‌تر، هزینه کمتر برای هر-واحد است. ریاضی در حجم تولید بالا قانع‌کننده می‌شود - حتی کاهش‌های کوچک زمان چرخه در هزاران یا میلیون‌ها قطعه ضرب می‌شوند.

سرمایش بر زمان سیکل غالب است. به طور متوسط، 70٪ از زمان چرخه قالب گیری تزریقی به خنک سازی می رسد (منبع: hubs.com). کاهش آن حتی تا 10-15٪ از طریق طراحی بهتر پیش نویس و بهبود هندسه خنک کننده، مستقیماً به افزایش توان عملیاتی و کاهش هزینه ترجمه می شود.

اثر خلاء مشکلات خنک کننده را ترکیب می کند. بدون کشش کافی، قطعات پلاستیکی می‌توانند مکش خلاء را در مقابل دیواره‌های حفره در حین تخلیه ایجاد کنند، به‌ویژه روی سطوح براق{1}. این خلاء جداسازی را دشوار می کند و می تواند باعث تغییر شکل ساختار هسته شود. کشش کافی اجازه می دهد هوا بین قالب و قطعه ایجاد شود و خلاء به طور تمیز بشکند (منبع: firstmold.com).

واقعی-شکست‌ها و راه‌حل‌های پیش‌نویس جهان

یک استارتاپ تجهیزات پزشکی خانه خود را سه بار طراحی مجدد کرد زیرا آنها بر دیوارهای عمودی اصرار داشتند. راه حل نهایی؟ پیش نویس 0.75 درجه با جلوگیری از خراشیدگی سطح و کاهش زمان پرتاب 28000 دلار هزینه های پس از{4} پردازش را حذف کرد (منبع: ptsmake.com).

مورد دیگر: یک محفظه حسگر صنعتی که در PEEK قالب‌گیری شده بود، 18 درصد نرخ رد را با پیش‌نویس اصلی 0.8-درجه نشان داد. مشکل؟ خواص PEEK در دمای بالا و سفتی، خروج را دشوار می کند. این راه حل با تنظیم زمان تاخیر اجکتور، پیش نویس را به 1.2 درجه افزایش داد. نتایج: نرخ ضایعات به 2.3٪ کاهش یافت و عمر قالب 300٪ افزایش یافت (منبع: ptsmake.com).

ابزارآلات آلومینیومی محدودیت های خاص خود را معرفی می کند. قالب‌های تولیدی با حجم کم که از آلومینیوم تولید می‌شوند از ماشین‌کاری CNC برای ویژگی‌های حفره استفاده می‌کنند. قطر، طول و قابلیت‌های کشش آسیاب‌های انتهایی، ماشین‌کاری را محدود می‌کند. قطعات طراحی‌شده برای قالب‌های تولید فولاد ممکن است به ضخامت دیواره و کشش اضافی در هنگام تغییر به ابزارآلات آلومینیومی نیاز داشته باشند (منبع: protolabs.com).

تله نمونه سازی به طور مکرر طراحان را می گیرد. 3چاپ D و ماشینکاری CNC نیازی به زوایای پیش نویس ندارد. مهندسان نمونه اولیه را با دیوارهای کاملا عمودی می‌سازند، عملکرد و تناسب را تأیید می‌کنند، سپس متوجه می‌شوند که طرح بدون تغییرات عمده قابل قالب‌گیری تزریقی نیست. تجزیه و تحلیل DFM Protolabs این را در بخش‌های نقل قول خودکار - که نیاز به زوایای پیش‌نویس دارند، با اصلاحات پیشنهادی برجسته می‌کند (منبع: protolabs.com).

مواد-شرایط خاص قالب‌گیری تزریق زاویه پیش نویس

ترموپلاستیک های مختلف رویکردهای متفاوتی را بر اساس نرخ انقباض، سفتی و خواص برهمکنش سطحی می طلبند.

پلی پروپیلن (PP) با انقباض 4-5٪ نیاز به بررسی دقیق پیش نویس دارد. انقباض زیاد آن باعث می شود که هسته ها را محکم بگیرد. حداقل 1 درجه توصیه می‌شود، با هسته‌های صیقلی و اسپری رهاسازی دوره‌ای قالب، عمر ابزار را در مواقعی که کشش محدود است افزایش می‌دهد.

PEEK و سایر ترموپلاستیک های مهندسی انقباض کمتر اما سفتی بالاتری از خود نشان می دهند. سفتی آنها از خم شدن در حین پرتاب جلوگیری می کند و حداقل 1-1.5 درجه را حتی برای اعماق متوسط ​​می طلبد. انواع پر شده از{4}شیشه، سایندگی را افزایش می‌دهند - برای محافظت از سطوح قالب تا 2 تا 3 درجه ضربه می‌زنند.

نایلون به عنوان یک استثنا ایستاده است. خود{1}}خواص روانکاری و انعطاف پذیری آن از نظر تئوری اجازه می دهد که قالب گیری پیش نویس صفر باشد. اما حتی نایلون از بادکش 0.5-1 درجه برای قوام تولید و ماندگاری قالب بهره می برد. سوال این نیست که آیا نایلون می تواند بدون پیش نویس کار کند یا خیر، بلکه این است که آیا باید کار کند یا خیر.

چسبندگی LDPE به سطوح صیقلی، علیرغم انعطاف پذیری، نیاز به کشش تقریباً 1.5 درجه دارد. ویژگی‌های کشش سطحی مواد باعث ایجاد مشکلات چسبندگی می‌شود که فقط باریکه‌ای کافی می‌تواند بر آن غلبه کند (منبع: rapiddirect.com).

پیش نویس جهت و ملاحظات خط جدایی

پیش نویس باید از جهت کشش قالب پیروی کند - مسیری که هسته و حفره از هم جدا می شوند. اشتباه کنید، و قطعات به نیمه قالب اشتباه می چسبند و کابوس های بیرون را ایجاد می کنند.

برای جعبه های توخالی با دیوارهای پیش نویس، وقتی پیش نویس به درستی اعمال می شود، قسمت بالای باز کمی گسترده تر از پایین به نظر می رسد. این مخروط قابل مشاهده جهت پیش نویس مناسب را با باز شدن قالب تأیید می کند.

قطعات دارای خطوط جداکننده در وسط - سیلندرهای جامد، به عنوان مثال - در هر دو انتها نیاز به پیش نویس دارند. دو عمل رهاسازی قالب به معنای دو نیاز پیش نویس است، یکی برای هر جهت حرکت قالب.

خطوط جداکننده پلکانی نیاز به توجه ویژه دارند. هنگامی که خط جداکننده صاف نیست، سطوح بسته{1} از ایجاد شکاف بین نیمه های قالب جلوگیری می کند. این خاموش کردن‌ها معمولاً برای جلوگیری از تداخل نیاز به 5 تا 7 درجه دارند (منبع: fictiv.com).

استراتژی پیش نویس هسته در مقابل حفره برای قطعات بدون تنظیمات ظاهری مشخص اهمیت دارد. کشش هسته را به حداقل برسانید و در عین حال کشش حفره را به حداکثر برسانید (در محدوده تحمل) تا اطمینان حاصل شود که قطعات در سمت قالب متحرک جایی که سیستم های جهشی در آن قرار دارند باقی می مانند. این کار از مکانیسم های بیرون راندن کمکی در نیمه حفره ثابت جلوگیری می کند (منبع: firstmold.com).

استراتژی های پیش نویس پیشرفته برای هندسه های پیچیده

زوایای پیش نویس متغیر الزامات قالب گیری متفاوتی را در طول قطعه برآورده می کند. این یک-اندازه-براساس همه-همه - نیست، بلکه برای شرایط محلی بهینه شده است.

دنده ها، ضامن ها و لوورها همگی نیاز به بررسی پیش نویس خود دارند. هر سطحی که با قالب تماس می گیرد به مخروط کافی نیاز دارد. فقدان پیش نویس در ویژگی های داخلی همان مشکلاتی را ایجاد می کند که پیش نویس از دست رفته در دیوارهای خارجی.

سوراخ‌ها و حفره‌های داخلی چالش‌های جهت‌گیری را ایجاد می‌کنند. برای یک قسمت مستطیلی با سوراخ‌های-، کشیدن سوراخ‌ها به سمت حفره باعث می‌شود که قطعات به جای هسته که در آن اجکتورها قرار دارند، در آنجا بچسبند. راه‌حل: سوراخ‌هایی را به سمت هسته که سیستم تخلیه می‌تواند آن‌ها را آزاد کند، بکشید.

هسته‌های جمع‌شونده موارد شدیدی را که واقعاً نیاز به پیش‌نویس صفر است، کنترل می‌کنند. این هسته‌های چند قطعه‌ای در طول قالب‌گیری به صورت عمودی نسبت به یکدیگر حرکت می‌کنند، که به کاهش اندازه افقی تبدیل می‌شود که اجازه آزاد شدن قطعه را می‌دهد. مبادله؟ پیچیدگی و هزینه ابزار به طور قابل توجهی افزایش یافت. علائم شاهد از بخش‌های اصلی، حلقه‌های O- یا سایر سطوح آب‌بندی را خراش می‌دهند و کاربردها را محدود می‌کنند (منبع: eng-tips.com).

برای اطمینان از جداسازی مناسب، تماس فلز-به-فلز در اجزای قالب به حداقل 3 درجه پیش نویس نیاز دارد. این در جایی اعمال می‌شود که یک جزء قالب فلزی مستقیماً با دیگری تماس می‌گیرد، نه برای هندسه قطعه (منبع: revpart.com).

دستورالعمل های اجرایی عملی

با پیش نویس در مراحل اولیه طراحی شروع کنید. طراحان با تجربه، ملاحظات پیش نویس را به طور کامل درونی می کنند تا مشکلات را ناخودآگاه حل کنند. برای بقیه، توجه اولیه صریح از طراحی مجدد دردناک بعدی جلوگیری می کند.

حداقل پیش نویس قابل دوام به سه عامل بستگی دارد: سختی قطعه، زبری سطح هسته و جمع شدگی مواد. سفتی بالاتر نیاز به کشش بیشتر دارد. هسته های صاف تر کشش کمتری را تحمل می کنند. مواد با انقباض کمتر می توانند زوایای کوچکتر را بپذیرند - اما هرگز صفر را نمی پذیرند مگر اینکه خواص مواد واقعاً اجازه دهند (منبع: vem-tooling.com).

مصالحه هایی برای طرح هایی که به دیوارهای نزدیک{0}}عمودی نیاز دارند وجود دارد. پیش نویس نیم درجه، حد وسط مناسبی را بین دیوارهای مستقیم و الزامات قالب گیری فراهم می کند. عملکرد و توان عملیاتی با استانداردهای 1.5-2 درجه مطابقت ندارد، اما بسیار بهتر از پیش نویس صفر است. هر پیش نویس هیچ پیش نویس را شکست نمی دهد - این اصل تقریباً در تمام سناریوهای قالب گیری صدق می کند.

مشاوره با سازندگان قالب در مراحل اولیه طراحی، از شگفتی های گران قیمت در نقاط عطف "آزادسازی برای ابزارسازی" جلوگیری می کند. طراحان ابزار، تغییرات پیش نویس محلی مورد نیاز برای ویژگی های خاص را درک می کنند. ورودی آنها در طول طراحی باعث صرفه جویی در زمان و هزینه در مقایسه با{2}}اصلاحات طراحی پست می شود.

ابزارهای تجزیه و تحلیل DFM قبل از شروع ابزار، مشکلات پیش نویس را تشخیص می دهند. سیستم‌های خودکار مناطق مشکل‌دار را علامت‌گذاری می‌کنند و اصلاحاتی را پیشنهاد می‌کنند. بررسی دستی توسط مهندسان قالب با تجربه، ارزش هندسی های پیچیده را افزایش می دهد.

تحلیل تاثیر هزینه پیش نویس تصمیمات زاویه

پیش نویس ناکافی باعث ایجاد هزینه در ابعاد مختلف می شود. هزینه های مستقیم شامل نرخ ضایعات بالاتر از قطعات خراشیده یا تاب خورده است. هزینه های غیرمستقیم از زمان چرخه طولانی، افزایش نگهداری قالب و توقف تولید برای حذف دستی قطعات ناشی می شود.

آسیب کپک ناشی از کشش ناکافی مستلزم پرداخت دوره ای و تعویض نهایی است. اصطکاک و تنش در حین پرتاب اجباری سایش را تسریع می کند. پیش نویس مناسب عمر قالب را به طور چشمگیری افزایش می دهد - به یاد داشته باشید که 300٪ گسترش در محفظه محفظه سنسور PEEK.

زباله های مواد بدون پیش نویس مناسب افزایش می یابد. مواد بیشتری برای پر کردن قالب‌های سخت--به‌علاوه ضایعات قسمت‌های آسیب‌دیده در حین تخلیه مورد نیاز است. بهینه سازی پیش نویس ضایعات را به طور مستقیم کاهش می دهد.

کاهش زمان چرخه ناشی از خنک‌سازی با پیش‌نویس بهتر-فعال، بیشترین صرفه‌جویی طولانی‌مدت را ارائه می‌کند. حتی بهبودهای 5-10 درصدی زمان چرخه به طور قابل توجهی در طول دوره های تولید چند برابر می شود. در حجم های بالا، این صرفه جویی ها سرمایه گذاری اولیه طراحی را در تجزیه و تحلیل مناسب پیش نویس کوتوله می کند.

سؤالات متداول: سؤالات متداول در مورد قالب گیری تزریق زاویه پیش نویس

Q1: آیا واقعا می توانم قطعاتی را با زاویه پیش نویس صفر قالب بزنم؟

از نظر تئوری برای مواد نرم مانند نایلون بله، اما از نظر عملی خطرناک است. حتی موادی که می‌توانند پیش‌کش صفر را اجرا کنند با حداقل 0.5-1 درجه بهتر عمل می‌کنند. سازگاری و بهبود طول عمر قالب، پیش نویس کوچک را حتی زمانی که به شدت مورد نیاز نیست، توجیه می کند. پیش نویس صفر به این معنی است که هر پرتاب با حداکثر اصطکاک مبارزه می کند.

Q2: چگونه می توانم زاویه پیش نویس دقیق مورد نیاز قطعه خود را محاسبه کنم؟

هیچ فرمول یکپارچه ای به دلیل پیچیدگی مدل اصطکاک و پارامترهای مختلف تزریق وجود ندارد. با دستورالعمل‌های{1} ویژه مواد شروع کنید: 1.5-2 درجه برای سطوح صیقلی استاندارد تا عمق 2 اینچ، سپس 1 درجه در هر اینچ عمق اضافی اضافه کنید. برای بافت (اضافه کردن 1.5 درجه در هر 0.001 اینچ عمق بافت)، خواص مواد (سخت تر/ساینده تر به کشش بیشتر نیاز دارد) و الزامات پرداخت سطح را تنظیم کنید. شبیه سازی مقادیر مرجع را ارائه می دهد اما برای اعتبار سنجی با سازنده قالب خود مشورت کنید.

Q3: اگر طراحی قطعه من نتواند زوایای پیش نویس قابل مشاهده را در خود جای دهد چه؟

هسته‌های جمع‌شونده را برای بخش‌های پیش‌نویس صفر{0} بحرانی کاوش کنید، هرچند گران هستند. از طرف دیگر، پیش نویس را در یک طرف اولویت قرار دهید در حالی که طرف دیگر را به حداقل برسانید - پیش نویس حفره را به حداکثر برسانید، پیش نویس هسته را به حداقل برسانید تا قطعات در سمت جهش باقی بمانند. در نظر بگیرید که آیا طراحی شما واقعاً به پیش نویس صفر نیاز دارد یا اینکه مشکل را بیش از حد محدود کرده اید. اغلب، 0.5-0.75 درجه از نظر بصری نامحسوس است اما از نظر عملکرد بسیار مهم است.

Q4: زاویه پیش نویس چگونه بر ابعاد نهایی قطعه من تأثیر می گذارد؟

پیش نویس ابعاد را متناسب با عمق تغییر می دهد. یک کشش 2 درجه روی یک حفره عمیق 4 اینچی تقریباً 0.14 اینچ اختلاف عرض بین بالا و پایین ایجاد می کند. برای مجموعه های دقیق، این تغییرات ابعادی در پشته های تحمل را در نظر بگیرید. برخی از طراحان با تنظیم ابعاد اسمی برای ضربه زدن به ویژگی‌های حیاتی در مکان‌های خاص در مخروطی پیش نویس جبران می‌کنند.

Q5: آیا باید زوایای پیش نویس را در نمونه های اولیه خود طراحی کنم حتی اگر آنها را پرینت سه بعدی می کنم؟

بله. برای روش ساخت نهایی خود طراحی کنید، نه روش نمونه سازی شما. افزودن پیش‌نویس به نمونه‌های اولیه هیچ هزینه‌ای ندارد و فرم، تناسب و عملکرد را با هندسه{2}}نماینده تولید تأیید می‌کند. جایگزین - طراحی مجدد پس از تأیید اعتبار نمونه اولیه - تولید را به تاخیر می اندازد و ممکن است اعتبار مجدد را مجبور کند. یک بار با پیش نویس از ابتدا طراحی کنید.

طراحی قالب تزریق با زاویه پیش نویس مناسب، تولید کارآمد را از عیب یابی ثابت جدا می کند. با پیش نویس کافی در مراحل اولیه طراحی شروع کنید، با تجزیه و تحلیل DFM اعتبارسنجی کنید و قبل از نهایی کردن هندسه با سازندگان قالب مشورت کنید. سرمایه گذاری اولیه در مشخصات پیش نویس صحیح سود سهام را در هر دوره تولید می پردازد.