چگونه می توان قالب های تزریق پلاستیکی را طراحی کرد؟

فرآیند قالب گیری تزریق پلاستیکی یکی از رایج ترین فرآیندهای تولید انبوه قطعات پلاستیکی است. این فرایند به دلیل تحویل سریع و مداوم قطعات دقیق ، توسط صنایعی مانند خودرو ، الکترونیک مصرفی ، وسایل پزشکی و بسته بندی به شدت استفاده می شود. با این حال ، عملکرد ، زندگی و اثربخشی هزینه قطعات قالب تزریق تا حد زیادی به نحوه طراحی قالب بستگی دارد.

ایجاد قالب تزریق پلاستیکی صرفاً روی تشکیل حفره کار نمی کند. این شامل بسیاری از تصمیمات مرتبط با مواد ، عملکرد قسمت ، حجم تولید و پیکربندی قالب است. این جنبه ها به شما کمک می کند تا بدون در نظر گرفتن قالب های بهتر و کارآمدتر ایجاد کنید’دوباره یک مهندس ، طراح محصول یا تولید کننده.

راهنمای گام به گام برای طراحی قالب تزریق پلاستیکی

اگر تازه وارد زمینه طراحی قالب هستید ، این مراحل به شما کمک می کند تا بدون اینکه غرق شوید ، درک کنید.

طراحی محصول اول است

هنگامی که فرآیند طراحی قالب را شروع می کنید ، باید با جزئیات فیزیکی و عملکردی قسمت مورد نظر آشنا باشید. هرچه طراحی قسمت بهتر باشد ، ایجاد قالب که دقت و کیفیت را تضمین می کند ، ساده تر خواهد بود.

ملاحظات در طراحی محصول

• ابعاد و تحمل ها: قطعات با دقت بالا به تحمل های محکم احتیاج دارند. ابعاد قالب باید انقباض پلاستیکی را به خود اختصاص دهد و تحمل ها باید به وضوح تعریف شود تا از مشکلات پایین دست جلوگیری شود.

• انتخاب مواد: رفتار پلاستیک در هنگام قالب بندی برای نیمه کریستالی (نایلون) و آمورف (ABS) متفاوت است. پلاستیک های مختلف به طور متفاوتی جریان و خنک می شوند ، و این هم بر دمای قالب و هم در طراحی تأثیر می گذارد.

• ضخامت دیوار: ضخامت یکنواخت دیوار برای کاهش اثرات پیچ و تاب ، علائم سینک و حفره ها بسیار مهم است. در مواردی که از مناطق ضخیم جلوگیری نمی شود ، اضافه کردن دنده ها یا هسته ها می تواند به توزیع مواد به طور یکسان و تقویت خنک کننده کمک کند.

• سطح سطح: قالب دارای سطح سطح خود تحت تأثیر پایان مورد نظر (براق ، مات ، بافت) خواهد بود. قطعات زیبایی شناسی ممکن است دارای سطوح جلا باشد یا ممکن است به فرآیندهای بافت خاص نیاز داشته باشد.

با تقویت این جزئیات بیشتر قسمت ، بعداً تغییرات کمتری در طراحی قالب وجود دارد و می توان زمان و هزینه را کنترل کرد.

انتخاب پیکربندی قالب مناسب

تصمیم طرح قالب تا حد زیادی بر اساس پیچیدگی قسمت و تعداد قطعات تولید شده است.

انواع قالب مشترک

• قالب دو صفحه: این ساده ترین و پرکاربردترین نوع قالب است. دارای یک خط واحد است و برای تولید دسته ای کوچک و متوسط ​​قطعات ساده مناسب است.

• قالب سه صفحه: معمولاً برای مؤلفه های پیچیده تر که دارای ویژگی های پیچیده ای هستند یا برای موقعیت هایی که به چندین دروازه مورد نیاز است استفاده می شود.

• Hot Runner Mold: پلاستیک را در سیستم دونده داغ نگه می دارد و نیاز به دویدن را از بین می برد. این ماده زباله را به حداقل می رساند و چرخه تولید را تسریع می کند ، به ویژه برای موارد با حجم بالا سودمند است.

• قالب خانوادگی: می تواند در یک چرخه واحد اجزای مختلف تولید کند. این برای مجامع یا قسمت های مشابه مناسب است اما به منظور پر کردن حفره ها به طور مساوی نیاز به کنترل جریان دقیق دارد.

هر نوع با تجارت بین هزینه ، سهولت نگهداری و کارآیی تولید همراه است. ابزارهای شبیه سازی مانند تجزیه و تحلیل جریان قالب می توانند در انتخاب بهترین پیکربندی قسمت شما و نیازهای تولید کمک کنند.

ملاحظات اصلی و حفره

در قلب هر قالب تزریق هسته و حفره قرار دارد – قطعاتی که محصول نهایی را تشکیل می دهند. اینها باید با احتیاط مهندسی شوند تا آنها را قوی ، دقیق و تکرار کند.

عناصر مهم طراحی

• خط فراق: این جایی است که دو نیمه قالب با هم جمع می شوند. این موقعیت باید برای به حداقل رساندن علائم قابل مشاهده و بیرون کشیدن قسمت آسان باشد. چنین قطعات پیچیده ممکن است به بالابرها یا اقدامات جانبی نیاز داشته باشد تا از بین سایر ویژگی ها روی زیربناها عمل کنند.

• زاویه های پیش نویس: زاویه های کوچک (درباره 1°-2°) در سطوح عمودی به حذف قسمت از قالب کمک می کند. مقدار بیشتری از پیش نویس ممکن است برای سطوح بافتی یا مواد مستعد انقباض مورد نیاز باشد.

• Undercuts: اینها خصوصیاتی هستند که قسمت را در قالب قفل می کنند و به مکانیسم های اضافی مانند اسلایدها یا بالابرها نیاز دارند. آنها به هزینه و پیچیدگی اضافه می کنند ، بنابراین هر زمان ممکن آنها را از بین ببرید.

نوع فولاد برای هسته و حفره به حجم تولید بستگی دارد. برای قالب های با حجم بالا که برای مدت طولانی کار می کنند ، از فولاد سخت شده مانند H13 استفاده می شود ، در حالی که می توان از آلومینیوم یا فولاد نرم تر برای نمونه سازی یا تولید کم حجم استفاده کرد.

طراحی سیستم بیرون کشیدن

پس از خنک شدن و سخت شدن پلاستیک ، بدون ایجاد آسیب ، باید از قالب خارج شود. سیستم بیرون کشیدن از این مرحله مراقبت می کند.

روش های تخلیه

• پین های Ejector: اینها قسمت را از پشت بیرون می کشند. برای جلوگیری از علائم ، آنها را باید در بخش های ضخیم و قوی قسمت قرار دهید.

• آستین های آستین: ایده آل برای قطعات دایره ای ، زیرا آنها حتی فشار را در اطراف قسمت ایجاد می کنند.

• صفحات استریپ و بیرون زدگی هوا: هنگام استفاده از پین ها ممکن است لکه ها یا قطعات بزرگتر با سطوح پیچیده را ترک کند.

یک سیستم بیرون کشیدن ضعیف می تواند منجر به خراش ، پیچ و تاب یا گیر شده شود. برنامه ریزی این سیستم به درستی به اطمینان از حذف قسمت صاف و مداوم کمک می کند و از تأخیرهای تولید جلوگیری می کند.

سیستم های دروازه و دونده

سیستم دروازه و دونده پلاستیک مذاب را از نازل تزریق به حفره قالب منتقل می کند. طراحی آنها بر جریان پلاستیکی ، پر کردن حفره و خنک کننده آن تأثیر می گذارد.

عناصر طراحی دروازه کلیدی

• انواع دروازه: سبک های مشترک دروازه شامل لبه ، پین ، زیر دریایی و دروازه های فن است. انتخاب به شکل و نیازهای عملکردی قسمت بستگی دارد. به عنوان مثال ، دروازه های زیر دریایی امکان پیرایش اتوماتیک را فراهم می کند ، که باعث صرفه جویی در زمان در تولید با حجم بالا می شود.

• قرار دادن دروازه: قرار دادن دروازه در یک منطقه متعادل و غیر قابل مشاهده به جلوگیری از نقص های آرایشی کمک می کند و حتی جریان را نیز تضمین می کند. قرار دادن ضعیف می تواند منجر به خطوط جوش یا نقاط ضعیف شود.

• طراحی دونده: دوندگان برای کاهش کاهش فشار و به حداقل رساندن زباله های مواد باید کوتاه و متعادل باشند. در قالب های چند حفره ، تعادل دونده تضمین می کند که همه حفره ها با همان سرعت پر می شوند.

دروازه های به اندازه صحیح و قرار داده شده به کاهش فشار تزریق و بهبود کیفیت کلی قسمت کمک می کند.

بهینه سازی سیستم خنک کننده

خنک کننده طولانی ترین مرحله چرخه تزریق را تشکیل می دهد ، بنابراین یک سیستم خنک کننده به خوبی طراحی شده به طور مستقیم بر بهره وری و کیفیت جزئی تأثیر می گذارد.

عناصر خنک کننده کارآمد

• طرح کانال خنک کننده: کانال های خنک کننده باید هندسه قسمت را تا حد امکان برای حتی برای خنک کننده و کاهش زمان چرخه دنبال کنند.

• حفره ها و حباب ها: در مکانهایی اعمال می شود که کانال های معمولی نمی توانند به آنها ، یعنی جیب های عمیق یا باریک برسند.

• خنک کننده کنفرانس: اکنون می توان کانال های خنک کننده را طراحی کرد که با استفاده از چاپ سه بعدی مدرن ، شکل قسمت را تقلید می کند. خنک کننده کارآمدتر و یکنواخت تری می بخشد.

خنک کننده صحیح باعث پیچیدگی جزئی می شود ، ثبات بعدی را فراهم می کند و زندگی قالب را بهبود می بخشد.

تهویه

در حین تزریق ، هوا و گاز برای جلوگیری از مشکلاتی مانند علائم سوختگی یا پر کردن ناقص ، باید از حفره خارج شوند.

بهترین روشها برای تهویه

• عمق دریچه: معمولاً از 0.02 تا 0.05 میلی متر. به اندازه کافی کم عمق برای جلوگیری از پلاستیک ، اما به اندازه کافی عمیق برای بیرون کشیدن هوا. ممکن است عمق بر اساس مواد مورد استفاده تنظیم شود.

• قرار دادن دریچه: دریچه ها باید در انتهای مسیرهای جریان ، در گوشه ها یا عناصر نازک قرار بگیرند ، جایی که هوا شانس زیادی برای به دام انداختن دارد.

یک تهویه مناسب باعث افزایش کیفیت قطعات ، تسکین قالب استرس و کمک به جلوگیری از نقص می شود.

جریان قالب و تجزیه و تحلیل ساختاری

با استفاده از ابزارهای دیجیتال ، می توان قبل از قطع هر فولاد ، چگونه پلاستیک از طریق قالب حرکت کرد. این ابزارها در شناسایی مشکل و پرداختن به آنها قبل از پرهزینه بودن مهم هستند.

چرا شبیه سازی ها مهم هستند

• تجزیه و تحلیل جریان قالب: به تشخیص تله های هوا ، خطوط جوش و مناطقی که ممکن است جریان باشد ، کمک می کند. همچنین در انتخاب بهترین مکان دروازه و اندازه دونده کمک می کند.

• تجزیه و تحلیل ساختاری (FEA): تضمین می کند که ساختار قالب می تواند بدون تغییر شکل ، نیروهای بست و تزریق را کنترل کند.

شبیه سازی اولیه باعث صرفه جویی در وقت ، کاهش هزینه و احتمال گرفتن قطعات با کیفیت در یک شات می شود.

آزمایش نمونه های اولیه قبل از تولید کامل

ایجاد قالب آزمایشی برای قالب گیری یا استفاده از نمونه سازی سریع ، مانند چاپ سه بعدی ، می تواند قبل از سرمایه گذاری در ابزار پر هزینه فولاد ، از طراحی شما اطمینان حاصل کند.

مزایای نمونه سازی

• اطمینان می دهد که قطعات متناسب هستند و به درستی کار می کنند.

• موضوعاتی مانند پیچ ​​و تاب یا جریان ضعیف را در اوایل مشخص می کند.

• ذینفعان را قادر می سازد تا طراحی را بررسی و تصویب کنند.

انتقال از نمونه اولیه به قالب تولید پس از اعتبار سنجی آسان تر و خطرناک تر است.

طراحی برای حفظ قابلیت

بهترین قالب طراحی شده نیز نیاز به تعمیر و نگهداری دارد. اگر در ابتدا برای آن برنامه ریزی کنید ، خرابی را به حداقل می رسانید و عمر سرویس قالب را گسترش می دهید.

ویژگی های مناسب برای نگهداری

• درج های مدولار: اینها باعث می شود بدون اینکه کل قالب را خرد کنید ، جایگزینی مناطق فرسوده را آسان می کند.

• مواد سخت پوشاننده: برای مکانهایی مانند اسلایدها و آسانسورهایی که در معرض اصطکاک مداوم قرار دارند ، اعمال می شود.

• دسترسی به بازرسی: ویژگی های قالب مانند درگاه ها و سوراخ های دسترسی به تمیز کردن و بررسی های بصری کمک می کند.

• سیستم های تراز: رولپلاک ها و پین های راهنما اطمینان حاصل می کنند که همه چیز به درستی در طول مونتاژ خط می شود.

مستندات شفاف مانند پرونده های CAD ، نقشه ها و روش های نگهداری نیز به تکنسین های قالب کمک می کند تا به سرعت تعمیرات را انجام دهند.

پایان

طراحی قالب تزریق پلاستیکی کار صرفاً برای یک تکنسین کار نیست – این یک مطالعه دقیق در مورد علوم مواد ، مهندسی و تجربه عملی است. هر چیزی از نحوه جریان پلاستیک ، از طریق نحوه خنک شدن و بیرون کشیدن قسمت ، بر نتایج تأثیر می گذارد.

هنگامی که به درستی انجام شد ، قالب بندی خوب قطعات با کیفیت بالا ، زباله های کمتری و چرخه های کوتاه شده را در حالی که در طولانی مدت صرفه جویی می کند ، تولید می کند. با دانستن جنبه های مهم مورد بحث ، یعنی انتخاب مواد ، نوع قالب ، خنک کننده و بیرون کشیدن ، می توانید قالب هایی را طراحی کنید که می توانند عملکرد قابل اعتماد و نتایج مداوم را ارائه دهند.