Jak zaprojektować plastikowe formy wtryskowe?
Proces formowania wtrysku z tworzywa sztucznego jest jednym z najczęściej stosowanych procesów do masowej produkcji części tworzyw sztucznych. Proces ten jest silnie używany przez branże, takie jak motoryzacyjna, elektronika konsumpcyjna, urządzenia medyczne i opakowania ze względu na jej szybkie i konsekwentne dostarczanie szczegółowych części. Jednak wydajność, żywotność i opłacalność części formowanych wtrysku w dużej mierze zależy od tego, jak dobrze zaprojektowano pleśń.
Tworzenie plastikowej formy wtryskowej nie tylko pracuje nad formacją wnęki. Obejmuje wiele powiązanych ze sobą decyzji dotyczących materiału, funkcji części, objętości produkcji i konfiguracji pleśni. Te aspekty pomogą Ci tworzyć lepsze i bardziej wydajne formy, niezależnie od tego, czy ty’Ponownie inżynier, projektanta produktu lub producent.
Poradnik krok po kroku w projektowaniu plastikowej formy wtryskowej
Jeśli jesteś nowy w dziedzinie projektowania pleśni, te kroki pomogą ci zrozumieć bez przytłoczenia.
Projekt produktu jest pierwszy
Po uruchomieniu procesu projektowania pleśni powinieneś zapoznać się z fizycznymi i funkcjonalnymi szczegółami części do uformowania. Im lepszy projekt części jest, tym prostsze byłoby stworzenie formy gwarantującej precyzję i jakość.
Rozważania dotyczące projektowania produktu
Wymiary i tolerancje: części precyzyjne wymagają ścisłych tolerancji. Wymiary pleśni powinny uwzględniać skurcz z tworzywa sztucznego, a tolerancje powinny być wyraźnie zdefiniowane, aby uniknąć problemów.
Wybór materiału: Zachowanie plastiku podczas formowania jest różne dla półkrystalicznych (nylonów) i amorficznych (ABS). Różne tworzywa sztuczne przepływają i chłodzą inaczej, a to wpływa zarówno na temperaturę i design formy.
Grubość ściany: Jednoliczna grubość ściany jest bardzo ważna, aby zmniejszyć skutki wypaczenia, śladów zlewu i pustek. W przypadkach, w których nie można uniknąć grubych obszarów, dodanie żeber lub rdzeni może być pomocne w równym rozmieszczeniu materiału i poprawie chłodzenia.
Wykończenie powierzchni: pleśń będzie miała obróbkę powierzchniową pożądane wykończenie (błyszczący, matowy, teksturowany). Części estetyczne mogą mieć wypolerowane powierzchnie lub mogą wymagać specjalnych procesów tekstury.
Wczesnym wzmocnieniem tych szczegółów części jest mniej zmian w projekcie formy później, a czas i koszty można kontrolować.
Wybór właściwej konfiguracji formy
Decyzja układu pleśni jest w dużej mierze oparta na złożoności części i liczbie wytworzonych części.
Typowe typy pleśni
Dwupblowna forma: Jest to najłatwiejszy i najczęściej używany typ formy. Ma pojedynczą linię części i nadaje się do małej i średniej produkcji partii prostych części.
Trzyplastka forma: jest powszechnie stosowany w przypadku bardziej skomplikowanych komponentów, które mają złożone cechy lub w sytuacjach, w których wymagane jest wiele bram.
Hot Runner Mold: Utrzymuje plastik w systemie biegaczy i eliminuje potrzebę przycinania biegaczy. Minimalizuje odpady i przyspiesza cykl produkcji, szczególnie korzystny dla przypadków o dużej objętości.
Forma rodzinna: może wytwarzać różne komponenty w jednym cyklu. Jest to wygodne dla zespołów lub podobnych części, ale wymaga ścisłej kontroli przepływu w celu równomiernego wypełnienia wnęki.
Każdy typ ma kompromisy między kosztami, łatwością konserwacji i wydajnością produkcji. Narzędzia symulacyjne, takie jak analiza przepływu pleśni, mogą pomóc w wyborze najlepszej konfiguracji potrzeb i potrzeb produkcyjnych.
Względy rdzenia i wnęki
Sercem każdej formy wtryskowej są rdzeń i wnęka – Części, które tworzą produkt końcowy. Muszą one stale zaprojektować, aby uczynić je silnymi, dokładnymi i powtarzalnymi.
Ważne elementy projektu
Linia rozbijająca: Tutaj łączą się dwie połówki pleśni. Powinien być ustawiony w celu zminimalizowania widocznych znaków i łatwego wyrzucania części. Takie złożone części mogą wymagać od podnośników lub działań ubocznych na podcięcie wśród innych funkcji.
PROJEKT Kąty: małe kąty (o 1°-2°) Na pionowych powierzchniach pomaga usunąć część z formy. Większa ilość szkicu może być wymagana dla teksturowanych powierzchni lub materiałów podatnych na skurcz.
Podcięcia: są to cechy, które blokują część w formie i wymagają dodatkowych mechanizmów, takich jak szkiełka lub podnośniki. Zwiększają koszty i złożoność, więc eliminuj je w miarę możliwości.
Rodzaj stali dla rdzenia i wnęki zależy od wielkości produkcji. W przypadku pleśni o dużej objętości, które działają przez długi czas, stosuje się stalową stal, taką jak H13, podczas gdy aluminium lub bardziej miękka stal można stosować do prototypowania lub produkcji o niskiej objętości.
Projektowanie systemu wyrzucania
Po schłodzeniu i zatwardzeniu plastiku należy go wyjąć z formy bez powodowania uszkodzenia. System wyrzucania zajmuje się tym krokiem.
Metody wyrzutowe
Pinsy wyrzucające: wypychają część od tyłu. Aby uniknąć śladów, należy je umieścić w grubych, mocnych sekcjach części.
Wyrzucające rękawy: Idealne do części okrągłych, ponieważ zapewniają równomierne naciski wokół części.
Płyty do striptizerki i wyrzucanie powietrza: używane, gdy szpilki mogą pozostawić skazy lub większe części o złożonych powierzchniach.
Słabo zaprojektowany system wyrzucania może powodować porysowane, wypaczone lub utknięte części. Właściwe planowanie tego systemu pomaga zapewnić sprawne, spójne usuwanie części i pozwala uniknąć opóźnień w produkcji.
Systemy bram i biegaczy
System bramy i biegacza przesuwa stopiony plastik od dyszy wtryskowej do wnęki pleśni. Ich konstrukcja wpływa na przepływ plastikowy, wypełnienie wnęki i chłodzenie.
Kluczowe elementy projektu bramki
Rodzaje bram: Wspólne style bramy obejmują krawędź, pin, okrętów podwodnych i bramy wentylatora. Wybór zależy od kształtu i funkcjonalnych potrzeb części. Na przykład bramy podwodne pozwalają na automatyczne przycinanie, co oszczędza czas w produkcji o dużej objętości.
Umieszczenie bramy: Ustawienie bramy w zrównoważonym, niewidzialnym obszarze pomaga zapobiegać wadom kosmetycznym i zapewnia równy przepływ. Złe umieszczenie może prowadzić do linii spoiny lub słabych plam.
Projektowanie biegaczy: biegacze powinni być krótcy i zrównoważone, aby zmniejszyć stratę ciśnienia i zminimalizować marnotrawstwo materiałowe. W formach wielokrotnościowych równoważenie biegaczy zapewnia, że wszystkie wnęki wypełniają się w tej samej tempie.
Bramy o prawidłowej wielkości i umieszczone pomagają zmniejszyć ciśnienie wtrysku i poprawić ogólną jakość części.
Optymalizacja systemu chłodzenia
Chłodzenie stanowi najdłuższą fazę cyklu wtrysku, więc dobrze zaprojektowany układ chłodzenia bezpośrednio wpływa na wydajność i jakość części.
Elementy wydajnego chłodzenia
Układ kanału chłodzenia: Kanały chłodzenia powinny być tak blisko, jak to możliwe, aby równomierne chłodzenie i skrócone czasy cyklu.
Przegrody i bubblery: stosowane w miejscach, w których konwencjonalne kanały nie mogą dotrzeć, tj. Głębokie lub wąskie kieszenie.
Conformalne chłodzenie: Teraz możliwe jest zaprojektowanie kanałów chłodzenia, które naśladują kształt części za pomocą nowoczesnego drukowania 3D. Daje bardziej wydajne i jednolite chłodzenie.
Prawidłowe chłodzenie minimalizuje wypaczenie części, zapewnia stabilność wymiarową i poprawia żywotność formy.
Odnośnik do formy
Podczas iniekcji powietrze i gaz będą musiały zostać wentylowane z wnęki, aby uniknąć problemów, takich jak znaki spalania lub niekompletne wypełnienia.
Najlepsze praktyki w odpowietrzaniu
Głębokość wentylacyjna: zwykle od 0,02 do 0,05 mm; wystarczająco płytkie, aby zapobiec plastikowi, ale wystarczająco głębokie, aby wypuścić powietrze. Głębokość może wymagać dostosowania na podstawie zastosowanego materiału.
Umieszczenie wentylacyjne: Otwory wentylacyjne powinny być umieszczane na końcach ścieżek przepływu, w zakątkach lub w pobliżu cienkich pierwiastków, gdzie powietrze ma duże szanse na uwięzienie.
Właściwe odpowietrzanie poprawia jakość części, łagodzi formę stresu i pomaga w zapobieganiu wadom.
Przepływ pleśni i analiza strukturalna
Korzystając z narzędzi cyfrowych, możliwe jest symulować sposób, w jaki plastik przemierzy się przez formę przed wycięciem jakiejkolwiek stali. Narzędzia te są ważne w identyfikacji problemów i zajmowaniu ich przed ich kosztownym.
Dlaczego symulacje mają znaczenie
Analiza przepływu pleśni: pomaga wykryć pułapki powietrzne, linie spoiny i obszary, w których przepływ może utknąć. Pomaga również w wyborze najlepszej lokalizacji bramy i rozmiaru biegacza.
Analiza strukturalna (FEA): Zapewnia, że struktura formy może poradzić sobie z siłami zacisku i wtrysku bez deformowania.
Wczesna symulacja oszczędza czas, obniża koszty i zwiększa prawdopodobieństwo uzyskania wysokiej jakości części przy jednym ujęciu.
Prototypy testowe przed pełną produkcją
Utworzenie formy testowej do formowania lub szybkie prototypowanie, takie jak drukowanie 3D, może zapewnić projekt przed zainwestowaniem w kosztowne narzędzia stalowe.
Korzyści z prototypowania
Zapewnia, że części pasują i działają prawidłowo.
Identyfikuje kwestie takie jak wypaczanie lub słaby przepływ wcześnie.
Umożliwia interesariuszom przegląd i zatwierdzenie projektu.
Po walidacji jest łatwiejsze i mniej ryzykowne przejście z prototypu do formy produkcyjnej.
Projektowanie możliwości utrzymania
Najlepiej zaprojektowana pleśń wymaga również konserwacji. Jeśli planujesz to na początku, zminimalizujesz przestoje i przedłużysz żywotność obsługi formy.
Funkcje przyjazne dla konserwacji
Wkładki modułowe: Ułatwiają one wymianę zużytych obszarów bez skrobania całej formy.
Materiały ciężko noszące: zastosowane do takich miejsc, jak slajdy i podnośniki, które są poddawane ciągłym tarciu.
Dostęp do kontroli: Funkcje pleśni, takie jak porty i otwory dostępu, pomagają w czyszczeniu i kontrolach wizualnych.
Systemy wyrównania: kołki i przewodniki upewniają się, że wszystko jest prawidłowo ustawione podczas montażu.
Wyraźna dokumentacja, taka jak pliki CAD, rysunki i procedury konserwacji, pomagają również technikom pleśni w szybkim radzeniu sobie z naprawami.
Wniosek
Projekt formy wtrysku z tworzywa sztucznego nie jest zadaniem dla technika – Jest to staranne badanie nauki materialnej, inżynierii i praktycznego doświadczenia. Wszystko od tego, jak płynie plastik, przez sposób chłodzenia i wyrzucania części, wpływa na wyniki.
Po prawidłowym wykonaniu dobre formowanie wytwarza części wysokiej jakości, mniej odpadów i skrócone cykle podczas oszczędności w perspektywie długoterminowej. Znając ważne aspekty, które zostały omówione, tj. Wybór materiału, rodzaj pleśni, chłodzenie i wyrzut, możesz zaprojektować formy, które mogą zapewnić niezawodną wydajność i spójne wyniki.
