Які поширені помилки при проектуванні прес-форм для лиття під тиском?

Помилка, виявлена ​​під час перевірки DFM, майже нічого не коштує - це лише дискусія між інженерами. Помилка, виявлена ​​після завершення 3D-моделі, зазвичай коштує від 500 до 2000 доларів США, щоб виправити її в ревізії САПР. Та сама помилка, виявлена ​​після початку різання сталі, коштує від 5 000 до 15 000 доларів. Після випробування T0 або T1 ви очікуєте від 10 000 до 30 000 доларів США на доопрацювання. І якщо помилка потрапляє в серійне виробництво, її виправлення зазвичай коштує від 50 000 до 200 доларів США000 - плюс брак запасів і збиток у відносинах із клієнтами, який важко підрахувати.

Це збільшення вартості 100-до-1 на етапах саме тому так важливе переднє завантаження DFM. Найдешевше місце для виправлення помилок завжди вище за течією, а найдорожче місце завжди вниз за течією.

Вони впорядковані приблизно за тим, як часто вони з’являються в реальних проектах, на основі досвіду нашої команди, яка працювала в сотнях програм для форм.

Помилка 1: недостатні кути осадки

Це помилка номер один за частотою, і вона з’являється скрізь - від простих формованих деталей до складних багато-інструментів для виробництва порожнин.

Кожна пластикова деталь потребує невеликої конусності, яка називається тягою, яка дозволяє плавно вивільняти деталь із порожнини. Мінімальна рекомендована тяга становить 1 градус на кожну сторону для більшості матеріалів, а для косметичних поверхонь класу A- та текстурованих елементів рекомендовано від 1,5 до 2 градусів. При падінні нижче 1 градуса сила виштовхування може зрости на 30-50 відсотків, що призведе до відбілювання напруги, спотворення розмірів і прискореного зносу форми.

Ця помилка особливо шкідлива для складної форми для лиття під тиском оболонки миші з вигнутими косметичними поверхнями. Дизайнери, які зосереджуються на естетиці, іноді забувають, що кожна вертикальна грань потребує тяги, що призводить до форм, які виглядають чудово в САПР, але створюють деталі з позначкою напруги-на виробництві.

Помилка 2: неправильне розташування воріт

Затвор – це місце, де пластик надходить у порожнину, і його розташування визначає схему потоку, положення лінії зварювання та розподіл тиску. Розмістіть ворота в неправильному місці, і ви отримаєте лінії зварювання на видимих ​​поверхнях, нерівне заповнення деталей або сліди раковини на свідку воріт.

Для косметичних засобів розташування воріт ніколи не повинно бути на видимій поверхні. Для форми для лиття під тиском оболонки миші затвор зазвичай розміщується на внутрішній поверхні, де її не побачить кінцевий користувач. Нижня-за-шлюз, кінцева-частка-затвор або приховані підводні ворота – усі варіанти -, але ворота не повинні бути на поверхні, яку бачитиме клієнт.

Для функціональних частин розташування воріт також має уникати створення зварювальних ліній у зонах-несучих навантажень. АПрес-форма для лиття двигунаіз затвором, розміщеним на зубі шестерні, створить слабке місце саме там, де міцність має найбільше значення.

Помилка 3: неоднакова товщина стінок

Пластикові деталі повинні мати однакову товщину стінок. Якщо товщина стінок різна, товщі секції охолоджуються повільніше, ніж тонкі. Результат: сліди раковини, викривлення та внутрішня напруга, які можуть з’явитися лише через кілька тижнів або місяців після формування.

Емпіричне галузеве правило: варіація товщини не повинна перевищувати плюс-або-мінус 25 відсотків від номінальної товщини стінки. Таким чином, частина з номінальною стінкою 2 мм повинна коливатися від 1,5 мм до 2,5 мм щонайбільше. Будь-що екстремальніше - як-от перехід стіни товщиною 1 мм на суцільний виступ товщиною 3 мм - гарантує проблеми.

Якщо жорсткість або міцність вимагають більш товстих секцій, використовуйте ребра та вставки, а не твердий матеріал. Це досягає конструктивної мети при збереженні рівномірного охолодження.

Помилка 4: Невідповідна конструкція системи охолодження

Час охолодження становить від 60 до 70 відсотків загального часу циклу. Прес-форма з погано сконструйованими каналами охолодження виготовлятиме деталі з повільними циклами протягом усього терміну служби -, залишаючи виробничі потужності та норму прибутку назавжди.

Це найдорожча помилка для-товарів великого обсягу. АПластикові PS чашки для ін'єкційякий працює 12-секундними циклами, тоді як він повинен працювати 7-секундними циклами, коштує виробнику приблизно 70 відсотків потенційної потужності. Понад 50 мільйонів одиниць виробництва — це величезні гроші.

Правильна конструкція охолодження вимагає аналізу CFD на етапі проектування, збалансованого розташування каналів, що забезпечує рівномірний розподіл температури в порожнині, і розміщення каналів у межах 1,5-2,5 товщини стінки поверхні порожнини. Конформні канали охолодження в 3D-надрукованих вставках можуть додатково скоротити цикл на 15-30 відсотків для деталей зі складною геометрією.

Помилка 5: гострі внутрішні кути

Будь-який гострий внутрішній кут радіусом менше 0,5 мм створює точку концентрації напруги. Під навантаженням -, включаючи навантаження виштовхування -, ці точки стають природним місцем пошкодження.

Галузеве правило: мінімальний внутрішній радіус має бути принаймні 0,5 товщини місцевої стінки, а в ідеалі більше. Ділянка стіни товщиною 2 мм повинна мати внутрішній радіус не менше 1 мм. Менше того, і ця частина має вбудовану-слабку точку саме там, де фізика її використає.

Для точностіПрес-форма для лиття двигуна,це правило стосується саме коренів зубів шестерень. Корені зубів із невідповідними радіусами галтелів руйнуються під час втомного навантаження за значно меншої кількості циклів, ніж правильно сконструйовані зуби - іноді в 5–10 разів порівняно з очікуваним терміном служби.

Помилка 6: погана конструкція вентиляційних отворів

Коли розплавлений пластик потрапляє в порожнину, він повинен виштовхнути повітря кудись. Невідповідна вентиляція спричиняє стиснення повітря в деталі, що призводить до слідів опіків (затримане повітря запалюється під час стиснення), коротких ударів (деталь не заповнюється повністю) або пористості (бульбашки повітря, захоплені в деталі).

Промислова-стандартна глибина вентиляційних отворів становить від 0,02 до 0,04 мм для більшості термопластів - достатньо глибоко, щоб виходити повітря, достатньо дрібно, щоб пластик не міг протиснутися та створити спалах. Вентиляційні отвори слід розміщувати в останніх точках заповнення, як правило, на кінцях шляхів потоку.

Правильно вентильована форма може працювати на 10-20 відсотків швидше, ніж форма з поганою вентиляцією, що безпосередньо впливає на тривалість циклу та якість.

Помилка 7: недооцінка вимог до викиду

Викидання здається простим - шпильки виштовхують деталь із форми. Але виштовхування – це те, де насправді виникають багато косметичних проблем і проблем з розмірами.

До поширених помилок виштовхування належать занадто мала кількість штифтів (концентрація сили на надто малій площі), штифти, розміщені під косметичними поверхнями (створення видимих ​​слідів), штифти надто малого діаметра (концентрація напруги) та штифти, розміщені на тонких стінках (спричиняючи побілювання напруги або спотворення).

Галузеві рекомендації рекомендують один виштовхувальний штифт на 25–40 см² площі спроектованої частини, із зусиллям на штифт, що не перевищує 2 Н/мм². Для косметичних-важливих застосувань, таких як aФорма для лиття під тиском оболонки миші, розгляньте пластини знімача, які рівномірно розподіляють силу виштовхування по всьому периметру, а не концентрують її в місцях розташування штифтів.

Різні категорії продуктів найчастіше страждають від різних помилок. Розуміння того, яка помилка є найбільш імовірною для вашого конкретного проекту, допомагає зосередити увагу DFM на тому, де це найважливіше.

Перевірка дизайну для виробництва – це-найвища рентабельність інвестицій у будь-якому проекті інструментів. Ось чому виявляти проблеми на ранній стадії набагато дешевше, ніж виявляти їх пізно.

Найкращою практикою в галузі є щонайменше два формальних цикли перевірки DFM на проект: один на стадії концепції (перед початком детального проектування) і один із завершеною 3D-моделлю (перед початком виготовлення інструментів). Деякі серйозні проекти додають третій огляд, спеціально зосереджений на результатах моделювання від Moldflow або подібних інструментів.

Індустрія дизайну прес-форм значно змінилася за останні п’ять років, головним чином завдяки моделюванню та інструментам ШІ.

Симуляція Moldflow і Moldex3D тепер є стандартною практикою приблизно на 62 відсотках-провідних фабрик із виробництва прес-форм. Ці інструменти прогнозують схеми потоку, визначають потенційні лінії зварювання, позначають ризики короткого-пострілу та виявляють проблеми з охолодженням до того, як будь-яка сталь буде розрізана.

Інструменти аналізу DFM- на основі штучного інтелекту можуть сканувати 3D-модель САПР і автоматично позначати поширені проблеми з проектуванням - занижена черга, гострі кути, нерівна товщина стінок тощо. Деякі платформи створюють автоматизовані звіти DFM за лічені хвилини, які раніше займали години перевірки інженерів.

Цифрова подвійна перевірка з’являється для високо-вартісних програм, де змодельована модель прес-форми перевіряється на фактичні показники виробництва для вдосконалення майбутніх конструкцій.

Галузеві дані показують, що рівень переробки прес-форм знизився з приблизно 35 відсотків (перед-ера симуляції) до приблизно 15 відсотків для цехів зі зрілими процесами моделювання - різке покращення рівня успіху першого-випробування.

Декілька стандартів регулюють процес проектування форми та критерії прийнятності:

Структура системи управління якістю ISO 9001

Рекомендації SPE DFM для пластмас, виготовлених під тиском

Стандарт ASTM D955 для вимірювання усадки пластику

Стандартна практика ASTM D3641 для лиття під тиском

IATF 16949 щодо якості постачальників автомобільної продукції

ISO 20457 для допусків на розміри пластикових деталей

Серйознийвиробник лиття під тискомдокументує перевірку DFM на відповідність цим стандартам як частину стандартних результатів проекту.

68% проектів лиття під тиском мають серйозні проблеми з дизайном під час першого випробування (дані SPE)

Проблеми, виявлені в DFM, коштують 0-2000 доларів США; ті самі випуски в масовому виробництві коштують 50 000–200 доларів США,000+

Сім найпоширеніших помилок: недостатня тяга, неправильне розташування воріт, нерівні стіни, недостатнє охолодження, гострі кути, погана вентиляція, недооцінка викиду

Різні продукти мають різні типові помилки -Форма для лиття під тиском оболонки мишіу проектах часто спостерігаються помилки розташування воріт, у проектах з литтям під тиском двигуна шестерні виникають проблеми з кутовим радіусом, у проектах з лиття під тиском із пластикових чашок PS платять за погане охолодження

Два цикли перевірки DFM є найкращою галузевою практикою

Сучасне моделювання скоротило рівень переробки прес-форм з 35% до 15%

Найкраща рентабельність інвестицій у інструменти – це завжди-інвестиції DFM

На сім помилок, описаних вище, припадає приблизно 80 відсотків невдач проектів лиття під тиском. Кожному з них можна запобігти за допомогою належної перевірки DFM на етапі проектування -, і кожен з них значно дорожчає, чим пізніше його виявляють.

Sunhingstones надає всебічну перевірку DFM як стандартну практику для кожного проекту: косметичні програми лиття під тиском оболонки миші, прецизійні інструменти для лиття під тиском двигуна шестерні та-проекти лиття під тиском пластикових чашок PS. Поговоріть із нашою командою інженерів про свій дизайн перед початком роботи з інструментами - це єдина-розмова щодо вашого проекту з найвищим рівнем ефективності.

Зв'язатися зараз

Товариство інженерів із пластмас (SPE) - Щорічне дослідження дефектів лиття під тиском

Асоціація промисловості пластмас - Аналіз витрат на переробку форм

ASTM D955 - Стандартний метод випробувань для вимірювання пластичної усадки

Стандартна практика ASTM D3641 - для тестових зразків для лиття під тиском

ISO 9001:2015 - Системи управління якістю

ISO 20457 - Допуски на розміри пластикових деталей

Autodesk Moldflow - Технічні документи моделювання лиття під тиском

Журнал Plastics Technology - Щорічний галузевий огляд практики DFM

IATF 16949 - Стандарт управління якістю автомобілів

Компанія DME - Посібник із розробки компонентів форм