První krok v plísně navrhování pro vstřikování je získat potřebné údaje. To zahrnuje zjištění počtu dutin, výběr materiálu pro formu a shromáždění příslušných informací. To může vyžadovat spolupráci se specialisty, jako jsou materiáloví inženýři a výrobci nástrojů, analytici nákladů. I když materiál formy obvykle nevybírá konstruktér formy, úspěšný návrh formy vyžaduje pochopení několika důležitých faktorů. Ověřte si tipy pro návrh žeber plastových dílů.

Výběr materiálu pro konstrukci formy

Při navrhování vstřikovacích forem je důležité porozumět vlastnostem lisovacích materiálů. různé materiály a dokonce i třídy mají různou míru smrštění, takže je důležité to potvrdit jako první věc před zahájením návrhu formy, protože pokud se smrštění nastaví v návrhu formy, později nemůžete změnit na jiný smršťovací materiál, protože to změní rozměry dílu. Některé plasty lépe absorbují a odvádějí teplo, což ovlivňuje, jak dobře se forma ochlazuje. To může ovlivnit umístění chladicích kanálů formy a konstrukce vtoků, vtokových kanálů a odvzdušňovacích otvorů je značně ovlivněna viskozitou plastu.

Úvahy o smrštění

Klíčovým faktorem při návrhu formy je míra smrštění neboli fáze smršťování, ke které dochází u polymerů. Množství, o které se díl po vyjmutí z formy smrští, je určeno faktorem smrštění, který je přiřazen každému typu plastu. Plasty se mohou smršťovat anizotropně nebo izotropně. Podobně jako amorfní materiály se izotropní materiály smršťují rovnoměrně ve všech směrech. Na druhé straně anizotropní materiály - které jsou často krystalické - mohou vykazovat větší smrštění podél směru toku.

Například pro dosažení potřebné velikosti po smrštění potřebuje 6palcový výrobek s faktorem smrštění 0,010 palce na palec dutinu formy o velikosti 6,060 palce. Tři kategorie faktorů smrštění jsou následující: nízký, který se pohybuje mezi 0,000 palce a 0,005 palce, střední, který se pohybuje mezi 0,006 palce a 0,010 palce, a vysoký, který přesahuje 0,010 palce.

Použití faktorů smrštění na každý centimetr výrobku má vliv na všechny jeho rozměry. Tři kategorie smrštění - nízké, střední a vysoké - mají vliv na rozměry dutiny formy. Smrštění může být ovlivněno kolísáním teploty ve formě i úpravami tloušťky stěny výrobku. Odhadnout smrštění je obtížné; musí se do něj zapojit dodavatelé materiálů, výrobci forem i zkušení formíři. pokud nevíte, jaké smrštění byste měli použít, nemusíte se obávat, stačí nám sdělit, jaký materiál pro svůj projekt preferujete, a zbytek zařídíme za vás.

V následující tabulce je uvedena míra smrštění pro nejoblíbenější materiály.

Určení dutin při návrhu formy pro vstřikování plastů

Zjištění počtu potřebných dutin je důležitým prvním krokem před diskusí o velikosti formy a požadavcích na vybavení. Tento parametr má zásadní význam pro určení množství, které lze vstřikovacím procesem vyrobit za určitý čas, spolu s celkovou dobou cyklu.

Roční cíle objemu výroby určitého výrobku přímo souvisejí s počtem potřebných dutin. Výpočet například vyžaduje znalost ročního výrobního času, který je k dispozici, pokud je cílem vytvořit v průměru 100 000 jednotek ročně. Jedná se o 6 240 hodin ročně (52 týdnů * 5 dní/týden * 24 hodin/den) za předpokladu, že typický pracovní týden trvá pět dní a 24 hodin denně. Každý měsíc má pak k dispozici průměrně 520 hodin (6 240 / 12).

Odhadování doby cyklu

Odhad doby cyklu je zásadní pro určení počtu potřebných dutin. Největší vliv na dobu cyklu má nejtlustší část stěny lisovaného předmětu. Vodítko pro tento odhad je uvedeno na obrázku 2-3, který zohledňuje předpoklady vhodně dimenzovaného vstřikovacího stroje a typické doby vstřikovacího procesu. Přestože se doba cyklu může v závislosti na materiálu výrazně lišit, poskytuje graf užitečný výchozí bod.

Po aproximaci celkové doby cyklu lze vypočítat počet cyklů za hodinu vydělením odhadované doby cyklu číslem 3 600, což je počet sekund v hodině. Pokud je například maximální tloušťka stěny 0,100 palce a doba cyklu je zhruba 36 sekund, je na jeden kus vyrobeno 100 cyklů lisování.

Dutiny a měřítko výroby

Předpokládejme, že máme roční potřebu 100 000 jednotek. Pro splnění tohoto kritéria by forma s jednou dutinou potřebovala přibližně 1 000 hodin, tj. 8,33 týdne. Alternativně by se doba výroby mohla zkrátit na polovinu, tedy na 4,16 týdne, při použití formy se dvěma dutinami. Je však třeba pečlivě zvážit finanční důsledky dvoudutinové formy.

Forma s jednou dutinou pracující nepřetržitě by nebyla proveditelná pro větší výrobní počty, např. 10 milionů kusů ročně. V tomto případě by se mohlo ročně vyrobit 624 000 kusů pomocí formy se 16 dutinami. Pro dosažení 10 milionů kusů by bylo možné uvažovat o více formách s 16-32 dutinami, přičemž výroba by byla rozložena do tří až šesti měsíců. Je však důležité posoudit aspekty, jako jsou náklady a dostupnost lisovacího zařízení.

Výběr správného materiálu pro konstrukci vstřikovací formy

Výběr vhodného materiálu pro konstrukci vstřikovací formy je kritickým aspektem, který významně ovlivňuje účinnost a efektivitu procesu vstřikování. Různé materiály, od ocelí přes slitiny až po hliník, nabízejí jedinečné vlastnosti odpovídající různým požadavkům na vstřikování.

Ocel

1. Uhlíková ocel 1020: Díky své obrobitelnosti je ideální pro vyhazovací a přidržovací desky. Pro kalení je nutná karbonizace.
2. Uhlíková ocel 1030: Používá se pro základny forem, vyhazovací pouzdra a upínací desky. Lze snadno obrábět a svařovat, s možností kalení na HRC 20-30.
3. Legovaná ocel 4130: Vysokopevnostní ocel vhodná pro dutinové a jádrové přídržné desky, opěrné desky a upínací desky. Dodává se s tvrdostí 26 až 35 HRC.
4. Nástrojová ocel S-7: Odolné proti nárazům a s dobrou odolností proti opotřebení, používané pro zámky a západky. Kalené na 55-58 HRC.
5. Nástrojová ocel P-20: Modifikovaný plech 4130, předem kalený pro dutiny, jádra a odizolovací desky. Dodává se s tvrdostí HRC 28-40.
6. Nerezová ocel S136: Jedná se o jeden z nejlépe kalených materiálů pro dutiny, jádra, vložky a další součásti tvářecích forem, kalený na 50-54 HRC.
7. Vysoce leštitelná ocel NAK80: Pro dutiny, jádra a další vložky do forem s vysokým skelným povrchem, předkalená na 38-42HRC.
8. Ocel 1.2344 a 1.2343? Jedná se o kalenou ocel, která se většinou používá pro dutiny, jádra a další součásti forem, kalená na 50-54 HRC.

Hliník

Nejběžnější třída hliníku pro formy je 7075 (T6). Tato slitina pro letadla dosahuje po eloxování tvrdosti povrchu až 65 Rc, což zvyšuje odolnost proti opotřebení. Může být použita pro celou formu a její povrch má tendenci se sám vyhlazovat, což snižuje dobu sestavení formy a vstřikovacího cyklu.

Slitiny berylia a mědi

Tyto slitiny, například CuBe 10, CuBe 20 a CuBe 275, se často používají jako součásti montované do ocelových nebo hliníkových základen forem. Pomáhají při odvodu tepla, zejména v oblastech s náročným umístěním chladicích kanálů. Tvrdost se pohybuje od Rb 40 do Rc 46.

Ostatní materiály

I když jsou méně obvyklé, jiné materiály, jako např. epoxidové pryskyřice, slitiny hliníku a epoxidu, silikonové pryže a dřevo. lze použít pro formy, především pro malosériovou výrobu nebo výrobu prototypů (obvykle do 100 kusů). Tyto materiály nejsou vhodné pro velkosériovou výrobu z důvodu jejich omezené trvanlivosti a mohou být vhodnější pro účely výroby prototypů.

V poslední době se hliník, zejména slitina 7075, stal životaschopnou volbou i pro velkosériovou výrobu, což zpochybňuje tradiční představu, že hliník je vhodný pouze pro formy pro malé objemy nebo prototypy. Výběr materiálu formy by měl odpovídat požadavkům na objem výroby, kompatibilitě materiálu a specifickým vlastnostem potřebným pro proces lisování.

Povrchová úprava a zvláštní požadavky na konstrukci forem pro vstřikování plastů

Pokud jde o design lisovaných výrobků, je správný vzhled povrchu důležitý jak z estetického hlediska, tak z hlediska usnadnění aplikace dokončovacích prvků, jako jsou loga značky nebo ornamentální umělecká díla. Parametry vstřikovacího procesu a stav dutiny formy mají přímý vliv na kvalitu povrchu výlisku. Konstruktéři forem nemohou kontrolovat parametry zpracování, ale musí stanovit kritéria pro konkrétní vzhled, aby mohli vyrobit formy se správnými povrchovými podmínkami.

Různé techniky obrábění vytvářejí na povrchu formy různé stupně drsnosti povrchu, což ovlivňuje dokončovací postup. Například běžné povrchové úpravy, které se vytvářejí Obrábění elektrickým výbojem (EDM) v rozmezí od 10 do 100 mikroinchů (250 až 2 500 mikrometrů). K dosažení zrcadlového povrchu může stačit méně než 1 mikroinch (25 mikrometrů), zatímco průměrná hodnota pro většinu dílů se může pohybovat v rozmezí 20 až 40 mikroinchů (500 až 1 000 mikrometrů).

Hladší povrchová úprava dutiny snižuje množství kopců a údolí, které vznikají při obrábění, což obvykle usnadňuje vyhazování výlisků. Vliv elektroerozivního obrábění na drsnost povrchu dutiny je znázorněn na obrázku 2-4, který zdůrazňuje nutnost vhodného kamenování a leštění, aby byla zajištěna požadovaná hladkost. Pro povrchovou úpravu dutin forem vytvořila Společnost plastikářského průmyslu (SPI) normy. V každé třídě (A, B, C a D) jsou tři úrovně (1, 2 a 3), přičemž A-1 je nejhladší povrchová úprava a D-3 je hrubý, za sucha tryskaný povrch.

Ačkoli rovný povrch usnadňuje vyhazování, příliš hladký povrch může vytvářet podtlak, zejména při použití tuhých a tvrdých pryskyřic. V těchto situacích pomáhá malé zdrsnění povrchu kovu odstranit podtlak a umožňuje vhodné vysunutí dílu.

Pokud jsou použity povrchové úpravy po lisování, je třeba povrch výlisku připravit. U polyolefinů je nutná oxidace povrchu, aby se usnadnila přilnavost barvy, barviva, horkých razítek nebo jiných dekorativních povrchových úprav. Minimalizace použití uvolňovačů formy během vstřikování plastů je vhodné zabránit narušení adheze, což dále zdůrazňuje důležitost vysoce leštěného povrchu formy.

Na výkresech výrobků je nezbytné identifikovat povrchy určené k dekoraci po lisování. Toto upozornění zajišťuje, že výrobci forem a lisovači rozpoznají kritické oblasti, které vyžadují zvláštní pozornost v procesu dokončování.

Gate Metoda a umístění

Konečná kvalita, vzhled a fyzikální vlastnosti lisovaného výrobku jsou ovlivněny umístěním vrat a typem použitého systému vrat. V ideálním případě by měla být dutina uzavřena tak, aby roztavený materiál vstupoval nejprve do nejtlustší části dílu, jak je znázorněno na následujícím obrázku.

Tento koncept vychází z chování molekul roztaveného plastu, které mají tendenci obsazovat dostupný prostor a usilují o rovnoměrné rozložení vzduchu. Umístění hradla v nejtlustší části dutiny nutí molekuly k sobě a stlačuje je při jejich pohybu do dutiny. Toto stlačení vytlačuje vzduch mezi molekulami, čímž vzniká hustě zabalená molekulární struktura a výlisek s optimální strukturální integritou.

Naproti tomu brány na tenkém konci umožňují molekulám rozpínat se, čímž se zvětšují vzduchové mezery mezi nimi a dochází ke slabší molekulární vazbě. Výsledkem je výlisek s nízkou strukturální integritou.

Ideální umístění a konstrukce brány budou rozebrány v jedné z následujících kapitol, v této fázi je však zásadní rozpoznat potenciální umístění brány. Identifikace těchto míst umožňuje proaktivní komunikaci s konstruktérem výrobku za účelem řešení případných problémů. Brány, bez ohledu na typ, zanechávají stopy, známé jako stopa, které buď vyčnívají z výlisku, nebo jsou do něj vlomeny. Nikdy nebude dokonale zarovnaná s výliskem. Pokud stopa brání funkci, vzhledu nebo zamýšlenému použití tvarovaného dílu, může být nutné bránu přemístit, což je rozhodnutí, na kterém by se měl aktivně podílet konstruktér výrobku.

Ejector Metoda a umístění

Poté, co roztavený plast ve formě ztuhne, je třeba finální výlisek z formy vyjmout. Převážná metoda pro tento úkol zahrnuje použití vyhazovacích kolíků, které se používají k vytlačení výlisku z dutiny, kde se formoval, jak je znázorněno na následujícím obrázku.

Pro optimalizaci procesu vyhazování a minimalizaci namáhání je vhodné použít vyhazovací kolíky s větším průměrem. Tím je zajištěno rovnoměrné rozložení vyhazovací síly na celý výlisek, čímž se snižuje riziko vzniku trhlin nebo průrazů způsobených nedostatečnou vyhazovací plochou. V ideálním případě by měly být vyhazovací kolíky strategicky rozmístěny tak, aby působily silou na nejsilnější místa dílu, například v blízkosti rohů, pod bosážemi a v blízkosti průsečíků žeber. Ačkoli jsou nejběžnější a cenově nejefektivnější vyhazovací kolíky kulatého průřezu, lze použít i kolíky obdélníkového průřezu.

Podobně jako u bran zanechávají vyhazovací kolíky na výlisku stopy. Vzhledem k neustálému rozpínání a smršťování různých součástí formy během procesu vstřikování je dosažení dokonalé slícovanosti s povrchem dílu náročné. V důsledku toho, pokud jsou kolíky příliš krátké, zanechávají výstupek nebo přebytečnou plastovou podložku, známou jako svědecká stopa, jak je znázorněno na obrázku níže. Naopak, pokud jsou kolíky příliš dlouhé, vytvářejí v plastovém dílu otisky.

Důležité je najít rovnováhu v délce kolíku. Příliš dlouhé kolíky mohou vést k tomu, že výlisek zůstane na vyhazovacích kolících, což představuje riziko poškození, pokud se forma uzavře na nevyhozeném dílu. Proto je rozumné záměrně udržovat kolíky krátké, čímž vznikne tenká podložka z přebytečného materiálu. Konstruktéři výrobku musí být informováni o zamýšleném umístění vyhazovacích kolíků a výsledných svědeckých značek, aby mohli přijímat informovaná rozhodnutí o přijetí.

Pokud jsou svědecké stopy považovány za nepřijatelné z funkčních nebo estetických důvodů, může být nutné prozkoumat alternativní metody vyhazování, jako je například odstraňovací deska nebo pokročilý systém tryskání vzduchem. Další možností je změna polohy dílu ve formě, která umožní přemístění vyhazovacích kolíků, i když může být spojena s vyššími náklady na formu.

Location dutin a chladicích kanálů

Při použití formy s jednou dutinou je optimální umístit dutinu do středu formy. Tato konfigurace usnadňuje vtokové ústí a vytváří příznivé podmínky pro proces vstřikování. Vstřikování materiálu probíhá přímo do dutiny, čímž se minimalizuje dráha pohybu. Bez omezení lze snížit vstřikovací tlak a účinně minimalizovat napětí. Tyto podmínky jsou vyhledávány i u forem s více dutinami.

U forem s více dutinami je nezbytné umístit dutiny co nejblíže středu formy. Je však třeba vzít v úvahu potřebu vyhazovacích kolíků jak pro díly, tak pro vtokové ústrojí, které je zodpovědné za dopravu materiálu do dutin. Kromě toho musí být v deskách formy strategicky umístěny chladicí kanály, které přivedou chladicí kapalinu, obvykle vodu, co nejblíže k dutinám formy, aniž by byla narušena integrita oceli a došlo k úniku vody.

Je důležité pečlivě umístit dutiny tak, aby nepřekážely montážním šroubům a vyhazovacím kolíkům. S rostoucím počtem dutin se rozvržení stává složitějším, což činí proces náročnějším. Obecným vodítkem je, že chladicí kanály by neměly být umístěny blíže než dvojnásobek svého průměru od jakéhokoli jiného objektu, jak je znázorněno na následujícím obrázku. Tím se zajistí, že v okolí bude dostatek kovu, aby se minimalizovalo riziko průrazu.

Ideální uspořádání vícedutinové formy se podobá paprskům kola. Toto uspořádání umožňuje umístit dutiny co nejblíže středu formy a eliminuje pravoúhlé zatáčky v systému kanálů. Takové zatáčky mají za následek pokles tlaku 20% pro každou zatáčku, což vyžaduje zvětšení průměru vtokového ústrojí, aby byl zachován správný tok materiálu. Tato eskalace vede k vyšším materiálovým nákladům a delším dobám cyklů a je třeba se jí vyhnout, kdykoli je to možné. níže uvedený obrázek znázorňuje typické uspořádání vřeten pro osmidutinovou formu.

Navzdory výhodám koncepce paprsků je tato koncepce spojena s omezením celkového počtu dutin, které je možné v rámci dané velikosti formy vytvořit. Čtvercový vzor, jak je znázorněno na obrázku 10, může pojmout více dutin. Čtvercové vzory však zavádějí do vtokového systému zatáčky, které jsou často znázorněny jako pravé úhly. Pravoúhlé zatáčky vyžadují dodatečný vstřikovací tlak, který pohání materiál, což vede ke zvětšení průměru primárních kanálů, aby se vyrovnaly tlaky. Pokud jsou nutné čtvercové vzory, je vhodnější mít běhouny se šikmými zatáčkami namísto pravoúhlých,

Obrázek 10

Bez ohledu na použitý vtokový systém jsou vyhazovací kolíky nezbytné pro vyhazování vtokového systému i výlisku. Proto je třeba při uspořádání dutin brát v úvahu nejen blízkost dutin ke středu formy pro minimální posun materiálu, ale také to, jak se vyhnout umístění vyhazovacích kolíků (a montážních šroubů) uprostřed chladicích kanálů.

Výše uvedené položky jsou pouze obecné požadavky týkající se návrhu formy pro vstřikování plastů, budou existovat některé další požadavky, jako jsou koncepty odvzdušnění, dimenzování formy, posuvník formy nebo zvedák a tak dále, navrhnout formu není snadné dovednosti. pokud chcete mít návrh formy pro vstřikování plastů, můžete nás kontaktovat pro cenovou nabídku.

Případová studie návrhu vstřikovací formy od společnosti Sincere Tech - DFM Anylisis

Abychom mohli v rámci společnosti SinereTech uvažovat stejným způsobem a mohli používat rozměry vhodné pro všechny aplikace, vytvořili jsme následující pokyny. Tyto pokyny pro navrhování forem budou sloužit jak pro výpočetní techniky, tak jako základna pro naše konstruktéry v případě jakýchkoli problémů. Vstřikovací forma a někdy to můžeme nazvat jako Zpráva DFM také anylisis.

1. Vstřikovací brána a celkové uspořádání.

   1. Obecně platí, že vstřikovací brána bude umístěna podél nejdelší strany dílu a válec vstřikovací brány bude v nejbližší vzdálenosti od této strany (běhoun obvykle neobchází dutinu jako banán).
   2. Pokud jsou použity posuvníky nebo pokud umístění vstřikovací brány nebo běhounu mohou ovlivnit jiné faktory, navrhněte umístění brány a zeptejte se zákazníka, kterému umístění brány dává přednost. Dohodněte se na řešení před konstrukce formy. Pak bude obecné uspořádání vhodné pro téměř všechny formy.

2. Vzdálenost mezi okraji dutiny a okraji vložky.

   1. V běžných případech, s výjimkou vstřikovacích forem s většími posuvníky nebo "hlubokých" dílů, používejte vzdálenost 50-80 mm. Horní hranice se používá pro "větší" díly a dolní hranice pro menší díly.
   2. Pro nástroj pro vstřikování plastů u větších jezdců může být vzdálenost až 90-100 mm, zejména pokud jde o dvě strany vpravo a vlevo od jezdce.
   3. U opravdu hlubokých dílů může být vzdálenost větší než 100 mm, ale pak bychom měli požádat zákazníka o radu, zda je pro něj vstřikovací stroj vhodný.
   4. Pro opravdu malé díly se používá minimální vzdálenost 50 mm.
   5. Vzdálenost na straně směrem ke vstřikovacímu válci je stejná jako na ostatních stranách, ale asi o 10-15 mm větší.
   6. V případě, že bychom chtěli tyto vzdálenosti optimalizovat. To lze s výhodou použít pro tento typ nástrojů pro tlakové lití

3. Vzdálenost mezi dutinami.

   1. Obecně se ve většině případů používá vzdálenost mezi jednotlivými dutinami 30-50 mm.
   2. Pro opravdu malé díly se používá vzdálenost minimálně 15-30 mm.
   3. U opravdu hlubokých dílů je vzdálenost obvykle větší než 50 mm, ale pak bychom měli požádat zákazníka o radu, zda velikost vstřikovací formy vyhovuje stroji zákazníka.
   4. V případech, kdy je běžec mezi dutinami, bude vzdálenost mezi jednotlivými dutinami min. 30-40 mm, při použití banánového hradla bude vzdálenost mezi jednotlivými dutinami o 10 mm větší.

4. Vzdálenost mezi okrajem vložky a okrajem základny formy.

   1. Obecně (pro běžné případy) platí pravidlo, že je třeba použít stejnou vzdálenost, jaká se používá pro vstřikování plastů (pokud díl nevyžaduje velké posuvníky). To zahrnuje větší díly, hlubší díly a díly vyžadující menší posuvníky. To znamená, že vzdálenost 60-90 mm je pro většinu forem v pořádku.
   2. U forem s velkými hydraulickými posuvníky je třeba zvětšit vzdálenost o 50-200 mm nad rámec běžné vzdálenosti (více, než by bylo potřeba pro vstřikování). Pro tyto případy bychom však měli požádat zákazníka o schválení. Jednou z otázek také je, jak asymetrická může být forma v případě, že se velký jezdec použije pouze na pravé nebo levé straně formy.

5. Tloušťka desek A/B a vložek.

   1. Tloušťka destiček i desek A/B se řídí především promítanou plochou dílu. Při navrhování forem pro tlakové lití se zpravidla použijí tloušťky uvedené v následující tabulce. Promítané plochy jsou uvedeny v cm². U velkých projektovaných ploch nebo hlubokých forem se doporučuje požádat zákazníka o schválení. Mohou existovat vzorce, které se použijí v případě, že tyto rozměry budou optimalizovány.

A konečně, pokud si nejste jisti, jaké je nejlepší řešení návrhu formy pro vaši vstřikovací formu, můžete nás kontaktovat, nabídneme vám. konstrukce formy, výroba forem a výrobní služby vstřikování plastů.