Làm thế nào để thiết kế hệ thống phóng của khuôn ép?

Việc đẩy khuôn thường nhận được ít sự chú ý về mặt kỹ thuật hơn so với các quyết định về cổng, làm mát và phân khuôn trong giai đoạn thiết kế khuôn ban đầu. Nó được coi là một chi tiết cần được giải quyết sau khi hình học khoang chính được thiết lập chứ không phải là một yếu tố thiết kế chính được xem xét.

Thứ tự này là một sai lầm. Hệ thống phóng trực tiếp xác định:

Trường hợp dấu hiệu chứng kiến ​​xuất hiện trên bề mặt bộ phận, ảnh hưởng đến việc chấp nhận thẩm mỹ

Lực tác dụng là bao nhiêu và ở đâu, điều này quyết định xem các phần mỏng có bị biến dạng hay nứt không

Độ tin cậy của bộ phận được giải phóng ra sao, điều này ảnh hưởng đến thời gian hoạt động sản xuất và tỷ lệ phế liệu

Liệu khuôn có thể chạy ở thời gian chu kỳ mục tiêu hay không, vì hành trình đẩy và thời gian đặt lại là một phần của tổng chu kỳ

Một hệ thống đẩy được thiết kế kém có thể làm cho thiết kế khuôn về cơ bản hợp lý tạo ra các bộ phận bị lỗi liên tục. Tin vui là các nguyên tắc đã được thiết lập tốt và các quyết định có thể quản lý được nếu chúng được đưa ra theo đúng trình tự.

Ghim đẩy - Sự lựa chọn tiêu chuẩn

Chân đẩy tròn là phương pháp phóng phổ biến nhất. Chúng dễ gia công, dễ thay thế và-được các nhà sản xuất khuôn trên toàn thế giới hiểu rõ. Các quyết định thiết kế quan trọng nhất:

Vị trí: Các chốt phải được đặt trên các bề mặt không-mỹ phẩm, trong các phần có cấu trúc chắc chắn của bộ phận (gân, phần lồi, các vùng bằng phẳng) và phân bố để tác dụng lực đẩy đồng đều nhất có thể trên toàn bộ bề mặt bộ phận. Lực phóng tập trung vào một số lượng nhỏ chốt tạo ra ứng suất cục bộ có thể làm biến dạng các phần mỏng.

Đường kính: Các chốt có đường kính lớn hơn sẽ phân bổ lực trên một diện tích lớn hơn và ít có khả năng để lại dấu vết hơn. Đường kính chốt thực tế tối thiểu thường là 2–3mm; các chân dưới kích thước này rất dễ vỡ và dễ bị gãy. Khi những hạn chế về mặt thẩm mỹ yêu cầu các chốt nhỏ, hãy sử dụng đường kính lớn nhất mà hình học cho phép.

Số lượng: Nhiều chân hơn thường có nghĩa là phân bổ lực tốt hơn. Sai lầm phổ biến là chỉ định số lượng chốt tối thiểu để tránh tăng thêm chi phí, sau đó phát hiện ra rằng sự phân bổ lực giảm gây ra biến dạng bộ phận. Vì Khuôn ép vỏ chuột các ứng dụng mà chất lượng bề mặt là rất quan trọng, bố trí đẩy nên sử dụng nhiều chân như hình học cho phép.

Tấm thoát y - dành cho các bộ phận không chịu được vết ghim

Tấm gạt phôi thay thế các chốt đẩy riêng lẻ bằng một tấm tiếp xúc với toàn bộ chu vi hoặc diện tích lớn của bộ phận. Khi tấm tiến lên, nó sẽ đẩy bộ phận ra khỏi lõi một cách đồng đều mà không có điểm tiếp xúc mà các chốt tạo ra.

Tấm thoát y là phương pháp đẩy được ưu tiên cho:

Vỏ-có thành mỏng và các bộ phận vỏ nơi chốt tiếp xúc sẽ tạo ra dấu vết

Các bộ phận có bề mặt mở lớn sẽ bị biến dạng dưới lực đẩy điểm

Các bộ phận trong suốt nơi có thể nhìn thấy bất kỳ dấu hiệu bề mặt nào

Sự cân bằng-đổi: các tấm gạt phôi làm tăng thêm độ phức tạp cơ học cho khuôn và yêu cầu cấu hình đường phân khuôn để tấm có thể hoạt động mà không ảnh hưởng đến các thành phần khác của khuôn.

Dụng cụ đẩy lưỡi - dành cho các gân, vây và các tính năng hẹp

Đầu đẩy lưỡi là các chân đẩy hình chữ nhật phẳng, được sử dụng trong trường hợp chốt tròn quá rộng hoặc sẽ thiếu tính năng cần đẩy ra. Chúng là tiêu chuẩn để đẩy các gân sâu, vây mỏng và các phần nhô ra hẹp có thể bám chặt vào lõi và chống lại sự phóng ra.

Đối với các răng bánh răng trênKhuôn ép bánh răng động cơ, bộ đẩy lưỡi hoặc bộ đẩy vòng (ống bọc tiếp xúc với đường kính ngoài của răng bánh răng) thường được ưa chuộng hơn so với các chốt tròn tiêu chuẩn được đặt trong vỏ bánh răng, vì chúng cho phép tác dụng lực đẩy trực tiếp hơn vào các bộ phận có diện tích bám nhiều nhất.

Phun khí - cho các bộ phận nông có diện tích bề mặt lớn

Khí nén được bơm qua các cổng nhỏ trong khoang hoặc lõi tạo ra sự chênh lệch áp suất giúp phá vỡ lớp đệm chân không giữa chi tiết và bề mặt khuôn. Phóng khí hữu ích nhất cho các bộ phận có diện tích bề mặt--nông, rộng (nắp, khay, tấm phẳng) trong đó lực hút là lực cản chính đối với lực đẩy chứ không phải lực bám co ngót.

Lực đẩy không khí hiếm khi đủ như cơ chế đẩy duy nhất nhưng hoạt động tốt khi kết hợp với các chốt hoặc tấm gạt phôi - không khí ngắt lực hút trong khi các bộ phận cơ học tác dụng lực đẩy.

Hệ thống kết hợp - dành cho các bộ phận phức tạp

Hầu hết các bộ phận với bất kỳ độ phức tạp về hình học nào đều được hưởng lợi từ sự kết hợp của các phương pháp phóng: chốt tròn tiêu chuẩn ở các phần thân chính, bộ đẩy lưỡi ở các gân hoặc vây, có thể là bộ đẩy ống bọc xung quanh trùm trung tâm và phóng khí ở các khu vực bằng phẳng lớn. Việc thiết kế sự kết hợp yêu cầu vạch ra các vùng kẹp trên hình dạng bộ phận và chọn cơ chế thích hợp nhất cho từng vùng.

Chuột Skhuôn ép địa ngục

Thách thức rõ ràng trong thiết kế đẩy khuôn ép vỏ chuột là bề mặt bên ngoài - bề mặt A- mà người dùng chạm vào - không thể hiển thị bất kỳ dấu hiệu chứng kiến ​​nào từ các chốt đẩy. Bề mặt bên trong có khả năng chịu vết tốt hơn, nhưng ngay cả ở đó, những vết quá rõ có thể cản trở việc lắp các bộ phận bên trong.

Cách tiếp cận ưa thích đối với vỏ chuột và vỏ điện tử tiêu dùng tương tự là:

Xác định tất cả các vùng bề mặt thẩm mỹ ở lớp vỏ bên ngoài và loại trừ mọi tiếp xúc với đầu phun khỏi các vùng này

Đặt các chốt đẩy vào các điểm giao nhau của sườn bên trong - nơi cấu trúc sườn cung cấp khả năng hỗ trợ chống biến dạng dưới tải trọng phóng

Sử dụng vòng gạt xung quanh chu vi nếu vỏ có cạnh dưới xác định, cho phép đẩy chu vi ra mà không cần tiếp xúc với chốt bên trong{0}}bề mặt

Kích thước chân rộng rãi trong các khu vực được phép để giảm thiểu áp lực tiếp xúc và giảm độ sâu dấu

Một nghiên cứu điển hình được công bố trên Tạp chí Công nghệ Nhựa Quốc tế (2020) đã phát hiện ra rằng việc phân phối lại các chốt đẩy từ 6 chốt lớn thành 14 chốt nhỏ hơn trong một vỏ điện tử tiêu dùng tương tự đã giúp giảm 62% độ sâu của dấu phóng và loại bỏ biến dạng kích thước trong quá trình đẩy - mà không mất thêm chi phí khuôn.

Khuôn ép bánh răng động cơ

Đẩy bánh răng chính xác mà không làm biến dạng hình học của răng là một trong những thách thức khó khăn hơn trong thiết kế khuôn tiêu chuẩn. Những cân nhắc chính:

Tác dụng lực phóng lên màng bánh răng hoặc trục bánh răng, không tác dụng lên răng bánh răng. Sự tiếp xúc của răng trong quá trình đẩy có thể tạo ra biến dạng vĩnh viễn trên mặt cắt răng, ảnh hưởng đến chất lượng lưới.

Sử dụng ống lót hoặc vòng đẩy xung quanh đường kính ngoài của bánh răng, tiếp xúc đồng đều với mặt của bánh răng thay vì-tải điểm bất kỳ tính năng cụ thể nào.

Giảm thiểu hành trình phóng cần thiết để giải phóng bộ phận. Bánh răng có răng sâu có thể yêu cầu hành trình dài hơn, nhưng hành trình quá mức khi tiếp xúc với các mặt răng sẽ tạo ra nhiều cơ hội cho biến dạng biên dạng.

Đảm bảo nhiệt độ khuôn ổn định trước khi đẩy ra. Một bánh răng động cơ được đẩy ra trong khi trục vẫn còn nóng hơn đáng kể so với các răng sẽ có nguy cơ bị biến dạng trục trong quá trình phóng ra cao hơn nhiều.

Khuôn ép nhựa ô tô đồ chơi

TRONG Khuôn ép nhựa ô tô đồ chơithiết kế, ưu tiên sẽ chuyển sang độ tin cậy phóng và hiệu quả về thời gian chu kỳ thay vì sự hoàn hảo về mặt thẩm mỹ trên mọi bề mặt. Thân ô tô đồ chơi và các thành phần khung gầm thường được đẩy ra ở tốc độ chu kỳ cao và hệ thống phóng phải đủ mạnh để hoạt động đáng tin cậy qua hàng triệu lần bắn mà không cần bảo trì-nhiều.

Những cân nhắc chính bao gồm:

Sử dụng các chốt đẩy cứng (H13 hoặc thép công cụ tương đương, HRC 48–52) thay vì các chốt thép nhẹ tiêu chuẩn, chúng bị mòn nhanh ở tốc độ chu kỳ cao

Thiết kế để dễ dàng thay thế chốt - các chốt cuối cùng sẽ bị mòn hoặc gãy và bố cục phải cho phép truy cập từng chốt riêng lẻ mà không cần tháo rời nhiều

Lực phóng cân bằng trên các bộ phận - thân ô tô đồ chơi thường có hình học không đối xứng (một bên có lỗ bánh xe, bên kia tương đối phẳng) và bố cục phóng cần bù đắp cho sự bất đối xứng này bằng cách định vị chốt mà vẫn đạt được sự phân bổ lực cân bằng

Góc nháp - độ côn nhẹ áp dụng cho các bức tường thẳng đứng để chúng tách khỏi lõi khuôn và khoang trong quá trình đẩy - cũng quan trọng như bản thân thiết kế của hệ thống đẩy. Lực đẩy không đủ là một trong những nguyên nhân phổ biến nhất khiến các bộ phận bị dính trong khuôn và không thể bù đắp hoàn toàn bằng cách tăng thêm lực đẩy.

Hướng dẫn về góc dự thảo tiêu chuẩn:

Đây là các giá trị tối thiểu - nhiều bản nháp hơn luôn tốt hơn từ quan điểm phóng, trong giới hạn hình học chức năng của bộ phận. Các bề mặt có kết cấu cần nhiều lực kéo hơn đáng kể so với các bề mặt nhẵn vì kết cấu liên kết vật lý với bề mặt khuôn. Các bộ phận trông giống như có bản phác thảo đầy đủ trên nguyên mẫu trơn tru thường bị dính khi áp dụng kết cấu sản xuất - một vấn đề phổ biến và có thể tránh được.

VìKhuôn ép vỏ chuộtthiết kế có kết cấu bề mặt mịn, góc nghiêng trên các bề mặt có kết cấu phải được xác nhận trước khi áp dụng kết cấu vào khuôn. Việc thay đổi góc nháp sau khi tạo họa tiết đòi hỏi phải-gia công lại thép và-áp dụng lại họa tiết - một công việc làm lại tốn kém.

Lực cần thiết để đẩy một bộ phận phụ thuộc chủ yếu vào:

Diện tích hình chiếu của tất cả các bề mặt tiếp xúc với lõi khuôn và thành khoang

Hệ số ma sát giữa vật liệu chi tiết và bề mặt khuôn

Nhiệt độ khuôn tại thời điểm đẩy ra

Một công thức ước lượng đơn giản được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp:

Lực đẩy (N)=Diện tích tiếp xúc dự kiến ​​(cm²) × Áp suất bám co ngót (MPa) × Hệ số ma sát

Áp lực bám thay đổi tùy theo vật liệu: khoảng 5–15 MPa đối với PP, 10–20 MPa đối với ABS, 15–25 MPa đối với POM và 20–35 MPa đối với PC. Hệ số ma sát phụ thuộc vào độ hoàn thiện bề mặt và lớp phủ khuôn.

Công dụng thực tế của phép tính này không phải là để có được một con số chính xác mà là để hiểu lực đẩy tỷ lệ như thế nào với hình học - và để đảm bảo rằng tổng lực phóng được phân bổ trên đủ diện tích tiếp xúc để duy trì dưới áp suất cục bộ sẽ làm biến dạng bộ phận.

Nếu lực đẩy ước tính chia cho số lượng chân đẩy tạo ra áp suất tiếp xúc cao hơn ứng suất chảy của vật liệu ở nhiệt độ phóng (thường bằng 30–60% ứng suất chảy ở nhiệt độ phòng), thì cần nhiều chân hơn hoặc diện tích tiếp xúc lớn hơn.

Một nghiên cứu ởKhoa học và Kỹ thuật Polymer(2021) nhận thấy rằng việc phân bổ lực phóng không chính xác là nguyên nhân gây ra khoảng 22% số lần loại bỏ kích thước trong-sản xuất vỏ thiết bị điện tử tiêu dùng có thành mỏng -, một tỷ lệ đáng kể hoàn toàn do thiết kế hệ thống phóng chứ không phải do các biến số về vật liệu hoặc quy trình.

Nghiên cứu ởTạp chí quốc tế về công nghệ nhựa(2020) đã ghi nhận rằng việc phân phối lại tiếp điểm phóng từ các mảng chốt tập trung đến các chu vi của bộ gạt phôi phân tán đã làm giảm 58% biến dạng của bộ phận liên quan đến phóng ở các bộ phận có thành mỏng.

Công trình đã xuất bản về hiệu ứng góc nháp (Tạp chí công nghệ ép phun, 2019) đã xác nhận rằng các bộ phận được đẩy ra với góc nháp dưới mức tối thiểu được khuyến nghị cho mức độ kết cấu của chúng cho thấy vết dính và vết kéo ở mức cao hơn 4–7 lần so với các bộ phận có độ nháp thích hợp - bất kể các thông số thiết kế khuôn khác.

Một nhà sản xuất thiết bị điện tử tiêu dùng ở Đông Nam Á đang sản xuất vỏ chuột không dây bằng nhựa ABS. Khuôn đã được thiết kế với sáu chốt đẩy ở bề mặt bên trong của vỏ để đơn giản hóa. Trong quá trình kiểm tra chất lượng sản xuất, hai vấn đề dai dẳng đã xuất hiện:

Đầu tiên, sáu chốt đẩy tạo ra các vết lõm có thể nhìn thấy trên bề mặt bên trong làm cản trở việc đặt giá đỡ gắn PCB một cách chính xác - giá đỡ phải được ép qua các dấu, tạo ra các vấn đề trong quá trình lắp ráp. Thứ hai, một góc của vỏ liên tục bị cong vênh - do lực đẩy phân bố không đều, với chốt gần nhất cách vùng góc 45 mm.

Sunhingstones đã thiết kế lại hệ thống đẩy với sự cộng tác của nhà sản xuất khuôn: sáu chốt lớn được thay thế bằng mười hai chốt nhỏ hơn được phân bố đều hơn trên cấu trúc sườn bên trong và một vòng tháo dỡ một phần đã được thêm vào ở chu vi phía dưới của vỏ. Khu vực góc trước đây thiếu hỗ trợ phóng đã nhận được hai chốt bổ sung được đặt ở giao điểm sườn.

Kết quả sau khi sửa đổi hệ thống phóng:

Độ sâu vết lõm trên bề mặt bên trong giảm từ 0,15 mm xuống 0,03 mm - dưới ngưỡng khe hở lắp ráp, loại bỏ vấn đề về chỗ ngồi của giá đỡ

Cong vênh góc đã loại bỏ - góc bị ảnh hưởng trước đây hiện được đo trong phạm vi 0,05mm danh nghĩa trên 500 bộ phận được đo theo tiêu chuẩn

Tỷ lệ từ chối sản xuất trên cơ sở thẩm mỹ và kích thước giảm từ 3,8% xuống 0,6%

Chi phí sửa đổi khuôn đã được thu hồi trong vòng sáu tuần kể từ khi sản xuất chỉ dựa trên việc giảm phế liệu và làm lại.

Các quyết định thiết kế hệ thống đẩy có thể quản lý được ở giai đoạn thiết kế và tốn kém để thay đổi sau khi khuôn được chế tạo. Xác định các hạn chế về mặt thẩm mỹ, vạch ra các lực bám, chọn cơ chế phù hợp cho từng vùng và xác nhận bản phác thảo đầy đủ trước khi tạo họa tiết - những bước này được thực hiện chính xác ngay từ đầu giúp ngăn ngừa chi phí phế liệu, làm lại và sửa đổi khuôn do khắc phục các sự cố phóng trong sản xuất.

Tại Sunhingstones, chúng tôi coi thiết kế đẩy là yếu tố kỹ thuật khuôn chính được xem xét từ lần đánh giá thiết kế đầu tiên - chứ không phải là chi tiết cần giải quyết sau khi hình học khoang được hoàn thiện. Cho dù ứng dụng là Khuôn ép vỏ chuột chính xác, khuôn thành phần bánh răng hay các thành phần đồ chơi có khối lượng-cao, chúng tôi đều xử lý thông qua bố cục đẩy một cách có hệ thống trước khi thiết kế được đưa vào gia công.

Liên hệ ngay

Rosato, DV và Rosato, Cẩm nang ép phun MG, tái bản lần thứ 3. Springer, 2000. [Tài liệu tham khảo cơ bản về nguyên tắc thiết kế hệ thống phóng]

Menges, G. và cộng sự. Cách làm khuôn ép phun, tái bản lần thứ 3. Hanser, 2001.

Chen, WC và cộng sự. "Ước tính và tối ưu hóa lực đẩy cho các bộ phận đúc phun nhựa." Khoa học và Kỹ thuật Polymer, Tập. 61, Số 4, 2021.

Lin, CY và Cheng, CH "Ảnh hưởng của việc bố trí chốt đẩy tới độ chính xác về kích thước trong khuôn ép phun có thành mỏng." Tạp chí Quốc tế về Công nghệ Nhựa, Tập. 24, Số 2, 2020.

Brydson, Vật liệu nhựa JA, Phiên bản thứ 7. Butterworth-Heinemann, 1999. [Đặc tính vật liệu để ước tính lực phóng]

Thợ đóng giày, J. Hướng dẫn thiết kế Moldflow. Hanser, 2006.

Pouzada, AS và cộng sự. "Ảnh hưởng của góc nháp đến lực đẩy và chất lượng bộ phận trong quá trình ép phun." Tạp chí Công nghệ ép phun, Tập. 12, 2019.