Як спроектувати систему викиду прес-форм?

Викидання часто отримує менше уваги інженерів, ніж рішення про литник, охолодження та розділову лінію на початковому етапі проектування форми. Це розглядається як деталь, яку необхідно вирішити після того, як буде встановлено основну геометрію порожнини, а не як основний проектний аспект.

Це замовлення є помилкою. Система виштовхування безпосередньо визначає:

Там, де на поверхні деталі з’являються сліди, що впливають на косметичні якості

Яка сила прикладена і де, що визначає, деформуються або тріскаються тонкі ділянки

Наскільки надійно деталь відпускається, що впливає на час безвідмовної роботи та кількість браку

Чи може прес-форма працювати протягом цільового часу циклу, оскільки хід викиду та час скидання є частиною загального циклу

Погано розроблена система виштовхування може призвести до того, що фундаментально надійна конструкція прес-форми постійно вироблятиме дефектні деталі. Хороша новина полягає в тому, що принципи добре-встановлені, а рішення прийнятні, якщо вони приймаються в правильній послідовності.

Виштовхувачі - Стандартний вибір

Круглі виштовхувачі є найпоширенішим способом виштовхування. Їх легко обробляти, легко замінити, і вони добре-зрозумілі виробникам прес-форм у всьому світі. Найбільш важливі дизайнерські рішення:

Розташування: штифти слід розташовувати на не-косметичних поверхнях, у структурно надійних частинах деталі (ребрах, виступах, плоских ділянках) і розподіляти так, щоб сила виштовхування була максимально рівномірною по всій площі деталі. Концентрація сили виштовхування на невеликій кількості штифтів створює локальну напругу, яка може деформувати тонкі ділянки.

Діаметр: штифти більшого діаметру розподіляють силу на більшу площу та мають меншу ймовірність залишити видимі сліди. Мінімальний практичний діаметр шпильки зазвичай становить 2–3 мм; шпильки менше цього розміру крихкі та схильні до поломки. Якщо косметичні обмеження вимагають маленьких шпильок, використовуйте найбільший діаметр, який дозволяє геометрія.

Кількість: Більше шпильок зазвичай означає кращий розподіл сили. Поширена помилка полягає в тому, що вказується мінімальна кількість штифтів, щоб уникнути збільшення вартості, а потім виявляється, що зменшений розподіл сили спричиняє деформацію деталі. для Форма для лиття під тиском оболонки миші у випадках, коли якість поверхні має вирішальне значення, схема викиду повинна використовувати стільки штирів, скільки дозволяє геометрія.

Пластини для зачистки - для деталей, які не терплять слідів від шпильок

Пластина знімача замінює окремі виштовхувальні штифти пластиною, яка контактує по всьому периметру або великій площі деталі. Коли пластина просувається, вона рівномірно відштовхує частину від серцевини без точкового контакту, який створюють штифти.

Пластини знімача є кращим методом викиду для:

Корпуси з тонкими{0}} стінками та частини оболонки, де контакт штифтів може створювати сліди

Частини з великими відкритими поверхнями, які можуть деформуватися під дією точкового виштовхування

Прозорі частини, де видно будь-яку поверхню

Компроміс-: пластини знімача додають механічної складності прес-формі та вимагають конфігурації роздільної лінії, за якої пластина може працювати, не заважаючи іншим компонентам форми.

Ежектори лопатей - для ребер, плавників і вузьких елементів

Лопаткові виштовхувачі — це плоскі прямокутні виштовхувачі, які використовуються там, де круглий виштовхувач був би занадто широким або не мав би функції, яка потребує виштовхування. Вони є стандартними для викидання глибоких ребер, тонких плавників і вузьких виступів, які інакше захоплювали б серцевину та протистояли викиду.

Для зубів шестерні на aПрес-форма для лиття двигуна, виштовхувачі лопатей або кільцевий виштовхувач (втулка, яка контактує з зовнішнім зовнішнім виглядом зуба шестерні) часто є кращими, ніж стандартні круглі штифти, розташовані в перетинці шестерні, оскільки вони дозволяють більш пряме застосування сили виштовхування до деталей з найбільшою площею захоплення.

Викид повітря - для неглибоких деталей із великою площею поверхні

Стиснене повітря, що впорскується через маленькі отвори в порожнині або серцевині, створює різницю тиску, яка допомагає порушити вакуумне ущільнення між деталлю та поверхнею прес-форми. Викид повітря найбільш корисний для неглибоких частин-великої-поверхні (кришок, лотків, плоских панелей), де всмоктування є основним опором викиду, а не зчеплення з усадкою.

Викиду повітря рідко буває достатньо як єдиного механізму виштовхування, але добре працює в поєднанні зі штифтами або знімною пластиною - повітря порушує всмоктування, тоді як механічні елементи застосовують силу виштовхування.

Комбіновані системи - для складних частин

Більшість деталей будь-якої геометричної складності виграють від комбінації методів виштовхування: стандартні круглі штифти в основних секціях корпусу, виштовхувачі лопатей на ребрах або плавниках, можливо, виштовхувач втулки навколо центральної втулки та виштовхування повітря на великих плоских ділянках. Розробка комбінації вимагає нанесення на карту зон зчеплення по всій геометрії деталі та вибору найбільш відповідного механізму для кожної області.

Мишка Спекло для лиття під тиском

Визначальною проблемою в конструкції викиду форми для лиття під тиском є ​​те, що на зовнішній поверхні - A-поверхня, якої торкається користувач -, не може бути жодних слідів від виштовхувальних штифтів. Внутрішня поверхня має більший допуск до слідів, але навіть там надто виражені сліди можуть перешкоджати встановленню внутрішніх компонентів.

Переважний підхід для корпусів миші та подібних корпусів побутової електроніки:

Визначте всі косметичні поверхні на зовнішній оболонці та виключіть будь-який контакт ежектора з цими регіонами

Розташуйте виштовхувальні штифти у внутрішніх місцях перетину ребер -, де конструкція ребра забезпечує підтримку від деформації під навантаженням виштовхування

Використовуйте знімне кільце по периметру, якщо оболонка має певний нижній край, що дозволяє викидати периметр без контакту штифта з внутрішньою-поверхнею

Розташуйте штифти в дозволених областях, щоб мінімізувати контактний тиск і зменшити глибину позначки

Опубліковане тематичне дослідження в International Journal of Plastic Technology (2020) показало, що перерозподіл виштовхувальних штифтів з 6 великих штифтів на 14 менших штифтів у подібному корпусі споживчої електроніки зменшив глибину слідів виштовхування на 62% і усунув спотворення розмірів під час виштовхування - без додаткових витрат на форму.

Прес-форма для лиття двигуна

Викидання прецизійних шестерень без спотворення геометрії зубів є одним із найскладніших завдань викиду в стандартній конструкції форми. Основні міркування:

Застосуйте виштовхувальну силу до перетинки або втулки шестерні, а не до зубів шестерні. Контакт із зубами під час виштовхування може спричинити постійну деформацію профілю зубів, погіршуючи якість сітки.

Використовуйте втулку або кільцевий виштовхувач навколо зовнішнього діаметра шестерні, рівномірно контактуючи з лицьовою частиною шестерні, а не точково-навантажуючи будь-яку конкретну функцію.

Зведіть до мінімуму хід виштовхування, необхідний для вивільнення частини. Шестерні з глибокими зубами можуть вимагати більшого ходу, але надмірний хід із контактом на поверхнях зубів створює більше можливостей для спотворення профілю.

Перед викиданням переконайтеся, що температура форми стабільна. Шестерня двигуна, виштовхнута в той час, коли втулка все ще значно гарячіша за зуби, має набагато більший ризик викривлення втулки під час виштовхування.

Форма для лиття пластику для іграшкових автомобілів

в Форма для лиття пластику для іграшкових автомобілівдизайну, пріоритет зміщується до надійності викиду та ефективності циклу, а не до косметичної досконалості на кожній поверхні. Кузови іграшкових автомобілів і компоненти шасі зазвичай викидаються з високою частотою циклів, а система викиду має бути достатньо міцною, щоб надійно працювати протягом мільйонів знімків без-інтенсивного технічного обслуговування.

Основні міркування включають:

Використовуйте загартовані штифти виштовхувача (H13 або еквівалентну інструментальну сталь, HRC 48–52) замість стандартних штифтів з м’якої сталі, які швидко зношуються при високій швидкості циклу

Конструкція для легкої заміни штифтів - штифти з часом зношуються або зламаються, а компонування має забезпечувати доступ до окремих штифтів без серйозного розбирання

Збалансований викид по всій частині - корпуси іграшкових автомобілів часто мають асиметричну геометрію (одна сторона з отворами для коліс, інша сторона відносно плоска), і компонування викиду має компенсувати цю асиметрію за допомогою розташування штифтів, яке все ще забезпечує збалансований розподіл сили

Кут тяги - невеликий звужується до вертикальних стінок, щоб вони відокремлювалися від ядра форми та порожнини під час викиду - так само важливий, як і сама конструкція системи викиду. Недостатня тяга є однією з найпоширеніших причин залипання деталей у прес-формі, і її неможливо повністю компенсувати додаванням більшої сили виштовхування.

Стандартні вказівки щодо кута осадки:

Це мінімальні значення - більше тяги завжди краще з точки зору виштовхування в межах обмежень функціональної геометрії деталі. Текстуровані поверхні потребують значно більшої тяги, ніж гладкі, оскільки текстура фізично зачіпає поверхню форми. Деталі, які на гладких прототипах виглядають так, ніби мають відповідну тягу, часто залипають під час застосування робочої текстури - — поширена проблема, якої можна уникнути.

дляФорма для лиття під тиском оболонки мишідизайни з дрібною текстурою поверхні, кут нахилу на текстурованих гранях слід підтвердити перед нанесенням текстури на форму. Зміна кута нахилу після текстурування потребує повторної-обробки сталі та повторного-нанесення текстури - дорога переробка.

Сила, необхідна для виштовхування деталі, залежить головним чином від:

Прогнозована площа всіх поверхонь, що контактують із серцевиною форми та стінками порожнини

Коефіцієнт тертя між матеріалом деталі та поверхнею форми

Температура форми під час викиду

Спрощена формула оцінки, яка широко використовується в промисловості:

Сила виштовхування (Н)=Прогнозована площа контакту (см²) × Тиск при усадці (МПа) × Коефіцієнт тертя

Тиск захоплення залежить від матеріалу: приблизно 5–15 МПа для ПП, 10–20 МПа для ABS, 15–25 МПа для ПОМ і 20–35 МПа для ПК. Коефіцієнти тертя залежать від обробки поверхні та покриття форми.

Практичне використання цього розрахунку полягає не в тому, щоб отримати точне число, а в тому, щоб зрозуміти, як сила виштовхування залежить від геометрії -, і переконатися, що загальна сила виштовхування розподіляється по достатній площі контакту, щоб залишатися нижче місцевого тиску, який може деформувати деталь.

Якщо розрахункова сила виштовхування, поділена на кількість виштовхувальних штифтів, створює контактний тиск, що перевищує межу текучості матеріалу при температурі виштовхування (зазвичай 30–60% від межі текучості при кімнатній температурі), потрібно більше штифтів або більша контактна площа.

Дослідження вПолімерна техніка та наука(2021) виявили, що неправильний розподіл сили виштовхування спричинив приблизно 22% розмірних відхилень у тонкостінних корпусах споживчої електроніки -, причому значна частка пов’язана виключно з конструкцією системи виштовхування, а не змінними матеріалу чи процесу.

Дослідження вМіжнародний журнал пластикових технологій(2020) задокументував, що перерозподіл виштовхувального контакту від зосереджених масивів штифтів до розподілених периметрів знімача зменшує деформацію-пов’язаної з виштовхуванням частини на 58% у тонкостінних-деталях оболонки.

Опублікована робота про ефекти кута осідання (Журнал технології лиття під тиском, 2019) підтвердив, що деталі, викинуті з кутами осідання, нижчими від мінімально рекомендованого для рівня їхньої текстури, демонстрували прилипання та сліди від тягання з частотою, яка в 4–7 разів перевищує частоту деталей з відповідною тягою - незалежно від інших параметрів конструкції форми.

Виробник побутової електроніки в Південно-Східній Азії виготовляв корпус бездротової миші з ABS. Форма була розроблена з шістьма виштовхуючими штифтами на внутрішній поверхні оболонки для простоти. Під час кваліфікації виробництва виникли дві постійні проблеми:

По-перше, шість виштовхувальних штифтів утворювали видимі ямочки на внутрішній поверхні, які заважали правильному встановленню монтажного кронштейна друкованої плати - кронштейн доводилося натискати на мітки, що створювало проблеми в процесі складання. По-друге, один кут оболонки постійно злегка деформувався - в результаті нерівномірного розподілу сили виштовхування, причому найближчий штифт знаходився на відстані 45 мм від кутової області.

Компанія Sunhingstones переробила систему виштовхування у співпраці з виробником прес-форм: шість великих штифтів було замінено на дванадцять менших штифтів, розподілених більш рівномірно по внутрішній структурі ребра, а в нижньому периметрі корпусу було додано часткове знімне кільце. Кутова зона, яка раніше не мала опори для виштовхування, отримала два додаткові штирі, розташовані на перетині ребер.

Результати після модифікації системи викиду:

Глибина виїмок на внутрішній поверхні зменшена з 0,15 мм до 0,03 мм - нижче порогового зазору для монтажу, усуваючи проблему посадки кронштейна

Викривлення кута усунуто - попередній уражений кут тепер вимірюється в межах 0,05 мм від номінального на 500 частинах, виміряних у кваліфікації

Відсоток браку продукції через косметичні та розмірні причини знизився з 3,8% до 0,6%

Витрати на модифікацію прес-форми були відшкодовані протягом шести тижнів після виробництва лише за рахунок зменшення браку та повторної обробки.

Рішення щодо проектування системи виштовхування можна керувати на етапі проектування, і їх дорого змінювати після створення форми. Визначення косметичних обмежень, картографування сил зчеплення, вибір правильного механізму для кожної області та підтвердження належної тяги перед текстуруванням - ці кроки, виконані правильно на початку, запобігають витратам на брак, переробку та модифікацію форми, які є результатом усунення проблем викиду під час виробництва.

У Sunhingstones ми розглядаємо конструкцію викиду як основну технічну характеристику прес-форми з моменту першого перегляду конструкції -, а не деталь, яку потрібно вирішити після завершення геометрії порожнини. Незалежно від того, чи це програма для прецизійної форми для лиття під тиском оболонки миші, форми для компонентів шестерні чи-компонентів іграшок великого об’єму, ми систематично працюємо над макетом викиду, перш ніж дизайн буде переданий на механічну обробку.

Зв'язатися зараз

Rosato, DV і Rosato, MG. Посібник з лиття під тиском, 3-є видання. Springer, 2000. [Основна довідка щодо принципів проектування системи викиду]

Menges, G. та ін. Як робити прес-форми для лиття під тиском, 3-є видання. Ганзер, 2001.

Chen, WC та ін. «Оцінка сили виштовхування та оптимізація для деталей, виготовлених під тиском із пластику». Полімерна інженерія та наука, том . 61, випуск 4, 2021.

Lin, CY та Cheng, CH "Вплив компонування виштовхувального штифта на точність розмірів у тонкостінному лиття під тиском." International Journal of Plastic Technology, Vol. 24, Issue 2, 2020.

Brydson, JA Plastics Materials, 7-е видання. Butterworth-Heinemann, 1999. [Властивості матеріалу для оцінки сили виштовхування]

Shoemaker, J. Moldflow Design Guide. Ганзер, 2006.

Pouzada, AS та ін. "Вплив кута тяги на сили виштовхування та якість деталей при лиття під тиском". Журнал технології лиття під тиском, Том . 12, 2019.