הקדמה: התפקיד הקריטי של חלק גאומטריה ב Compression מולידינג

עובש קומפרספרסוני הוא תהליך בלחץ גבוה, עתירי גבוה המשמש ליצירת פולימרים מורכבים, תרכובות גומי, וסיבים-reinforceed מורכב לתוך חלקים עמידים, נטו-שאפ. בשיטה זו, מטען טרום-הכיוע של חומר ממוקם לתוך משטח פתוח, מתוחמם עובש.

הגיאומטריה של החלק הסופי - הצורה הכוללת, התכונות, הממדים, מרקם פני השטח, והפרטים הפנימיים - היא הגורם המשפיע ביותר בעיצוב התבנית.כל עקומה, עובי, ו- rib קובע כיצד יש לבנות את התבנית, כיצד זורם חומר במהלך מילוי, כיצד העברות חום במהלך הריפוי, וכיצד ניתן להסיר את החלק.

מאמר זה בוחן את ההשפעה הישירה של חלק גיאומטריה על עיצוב כלי דחיסה וייצור.אנו לחקור אילו תכונות גיאומטריות יוצרות את האתגרים הגדולים ביותר, כיצד מעצבי הכלים מתאימים את הגישה שלהם, ומה שיטות הייצור נדרשים לייצר תבניות שיכולות להתמודד עם צורות מורכבות.

יסודות של הדבקה מוליד וקידוד

לפני ניתוח גיאומטריה, זה שימושי לזכור את הארכיטקטורה הבסיסית של עובש דחיסה.הכלי מורכב משני חלקים עיקריים: הכוח העליון (נקבה) ואת הכובד התחתון (נקבה) המטען ממוקם בתוך העשב, וכתקשורת סוגרת, הכוח נכנס לקביעות, דחוס את החומר ומניע אותו לכל פיסת חום מועבר דרך התבניות לרפא את החלק: אלמנטים עיצוב כוללים:

  • (ב) ,0) ,בכוח ושטחי כוח (ב) 1 (השלילי של הצורה.
  • (ב) ,0) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ויקרא י"ד: ויקרא י"ד, תהילים, שרוולים או להבים שדוחפים את החלק המחוספס.
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ , שמן או תנורי חשמל לשליטה בטמפרטורה.
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

חלק גיאומטריה מטילה מגבלות על כל האלמנטים האלה.לדוגמה, חלק עמוק עם קירות אנכיים גבוהים דורש עיצוב זווית זהיר כדי למנוע מקלות. חלק עם צלעות דקות, ארוכות עשוי צריך ערוצי קירור ממוקמים קרוב מאוד אל פני השטח השכול כדי לחלץ חום במהירות.

כיצד חלק הגיאומטריה מניע החלטות עיצוב כלי

נביחות וזריקת

כל קיר אנכי בחלק מדבק דחיסה חייב לכלול זווית טיוטה - באופן חד פעמי 1 מעלות עד 5 מעלות בצד - כדי לאפשר לחלק המחוספס לשחרר מהתבנית ללא נזק. זווית הטיוטה הנדרשת תלוי התכווצות של החומר, את פני השטח לסיים, ואת עומק התכונה.דייק עמוק (למשל, צד של 100 מ"מ עמוק) צריך יותר מאשר הטיוטה של הבוסים, אם יש להוסיף רכיבי תאורה מכנית או טפטופית, או עיצוב (למשל, מומנטום), או ציפוי מכני), כלומר, תכונות מכניות).

המונחים: Movings and the Need for Movings

חתלתול הוא כל תכונה המשתרעת הצידה או ניצוץ תחת הכיוון הרגיל של עובש.קישורים, שפתים מותאמות, חורים מאוחרים, וצמחים פנימיים נפוצים תחת דחיסה, תחת מחסומים לא ניתן ליצור על ידי תבנית פשוטה של שני חלקים. במקום, הכלי חייב לכלול מעצבי פעולה צדדיים (hydrlic או מטופחים), מנגנונים משניים שאינם יכולים להיות מעוצבים על ידי כלי תחזוקה קבוע, כי הם צריכים להחליף רכיבי תחזוקה משמעותיים או להחליף את עלויות.

קיר תותבות וזרימת חומרית

עובש קומפרסוני מסתמכ על המטען להיות מלחיצה לתוך העשב. עובי הקיר אחיד מקדם אפילו זרימה וריפוי עקבי. כאשר חלק יש מעברים פתאומיים מקטעים עבים עד דק (למשל, משטח עבה המחובר לאינטרנט דק), החומר עשוי להתקרר ולרפא תחילה בחלק הדק, למנוע את החלק העבה מאריזות באופן מלא.

שארפ קורנל ורדי

פינות פנימיות של שארפ בחלק יוצרות ריכוזי מתח וזרימת חומר מעצורים במהלך עובש.במכשיר, פינות חדות הן קשות למכונה וללטש, והן הופכות לאתרים ללחצים שנקטקו בפלדת עובש תחת מחזורים תרמיים חוזרים.כל פינה בתוך פינה צריכה להיות רדיוס של לפחות 0.5 מ"מ, ו- 1-2 מ"מ בחוץ ניתן גם להיות חדה יותר, אך עדיין ליהנות מרדיוס קטן כדי להפחית את הלחמית על קצה על קצה על פני השטח של פלדה, על פני השטח, על גבי הצבעים מורכבים, וניתן להשתמש בגוון חום, כמו גם על גבי הצבעים מורכבים.

Surface End and Texture

פני השטח של החלק משפיעים ישירות על פני השטח העצומים.חלק מבריק, גבוה-פוליטי דורש משטח עובש מבוסס מראה, אשר קשה יותר להשיג בכבדות עמוקות או סביב תכונות מורכבות. משטחים טקסטירים (למשל, מראה גרגר) דורש תחריט כימי או EDM-טקסט של מעצבי הגולגולת.

תכונות גיאומטריות מפתח והשלכותיהם

ריבס ו Gusets

ריבס הם דקים, קירות מוגדלים המשמשים כדי להוסיף קשיחות ללא עובי הקיר הכולל.בתבנית דחיסה, צלעות ליצור ערוצים עמוקים, צרים שקשה למלא.הכוח של הכלי חייב להתאים חריצים; חריצים אלה פועלים כמו כיור חום יכול לגרום קירור מוקדם של החומר.

הבוסים

הבוסים מוגדלים כריות המשמשות עבור ממריצים, היערכות, או אסיפה. הם למעשה תכונות עבה כי יכול לייצר התכווצות ועיוות.בעיבוד, בוס צריך להיות מתוכנן עם רדיוס נדיב בבסיסו כדי למנוע למשוך את פני השטח של החלק.אם הבוס הוא עמוק יותר מאשר קוטר שלו, סיכה הליבה עשוי להיות נחוץ בכלי, אשר חייב להיות ממושך לפני הבוס מספר פעמים יכול ליצור מרפא גדול יותר.

קישורים פנימיים

אביזרים או חוטים מעוצבים נפוצים בטיפולים מצופים, כובעים, והתאמה. חוטים מזוהים ניתן לייצר באמצעות ליבות לא-מעוררות - הוספתים כי חזרה מן החלק לאחר הריפוי.The החוט, אורך, ומצמצמצמצמצמים חומריים לקבוע כמה סיבובים נדרשים.

חורי צד וחור

באמצעות חורים ניתן ליצור על ידי סיכות ליבה המשתרעות על פני השטח והכוח, אבל זה יוצר נקודות צובט כי ללבוש במהירות.צד חורים (מלבד הכיוון הפתוח) דורשות ליבות של פעולה צדדית.המעצב חייב להחליט אם לעצב את החור או למקד אותו כמבצע משני.מול מוסיף מורכבות; קידוח עבודה וטיפול חומרי.

חלקים עמוקים וגבוהים

חלקים גבוהים יחסית לרוחבם (למשל, כוס משיכה עמוקה) דורשים שבץ כלי ארוך והדרכה זהירה כדי למנוע את הכוח להכות את קירות העשבות.התבנית חייבת לכלול סיכות מדריך חזקות ושיחים כדי לשמור על היערכות.חלקים עמוק גם אוויר בתחתית המשטח; מציאויות חייבות להיות ממוקמות בנקודה העמוקה ביותר.

אתגרים לייצור כלים עבור Geometries

CNC Machining of Cavities and Forces

גיאומטריה מורכבת דורשת רב-אקסי CNC מ"ג, לפעמים חמש צירים, לייצר חללים וכוח ללא רצף ידיים מופרז. חללים עמוקים דורשים חתך ארוך שעשוי לצפטף או לשבור.קטעי קיר דקים בכלי עצמו (למשל, בין חללים מעוקלים הדוקים בתבנית משפחתית) יכול להיות גמיש במהלך מאצ'ין כלי לעתים קרובות בצורות מורכבות (למשל, כלומר, כלומר, עבור צורות חשמליות קשות ביותר).

תשלום חשמלי (EDM) לפרטים יפים

EDM משתמשת ניצוץ חשמלי כדי לשקוע מתכת מן העבודה, המאפשר יצירת פינות חדות, חריצים עמוקים, מרקמים יפים שאינם אפשריים עם חותכי EDM רגילים, Sinker EDM משמש עבור חללים עם צורות תלת-ממדיות מורכבות; חוטי EDM חותך דרך חורות או פיצולים. עם זאת, EDM הוא איטי ודורש אלקטרודה מעוצבת (או גרפיט) עבור כל אחד מהם יש צורך לעתים קרובות אלקטרודות גבוהות, יש צורך.

ייצור תוספתי עבור Conformal Cooling

חלקים עם תכונות פנימיות מורכבות או עובי קיר משתנה לעתים קרובות סובלים מערוצי קירור לא אחידים.מרוץ מסורתי לא יכול לעקוב אחר משטחים חלק מעוקלים. תוספתי ייצור (אבקת אבקת היתוך) עכשיו מאפשר את ייצור של עובש להוסיף עם ערוצי קירור תואמים כי להתאים את החלקים גיאומטריה. אלה לשפר את החילוץ חום, להפחית את מחזור, למזער את הזמן, עם זאת, תוספת הייצור הוא יקר ומוגבל כדי להוסיף את המורכבות ביותר כדי להוסיף את התכונות הגדולות ביותר; עדיין לא יכול להיות יעיל יותר, אבל, אבל, אבל, אבל, אבל לא יכול להיות יעיל יותר טוב יותר, אבל, אבל, אבל, אבל, אבל, עדיין לא יכול להיות מסוגלות גבוהה יותר ויותר טוב יותר טוב יותר, אבל, אבל, אבל, אבל, אבל, אבל, אבל, אבל, אבל, אבל, אבל, אבל, כימותקפוחיות קירור מלא, אבל, אבל, אבל, אבל, אבל, אבל, אבל, אבל, אבל, אבל, אבל, אבל, אבל, אבל, אבל, כימותקיקי מתכת חזק יותר מדיום דיוק, לא יכול להיות יעיל יותר יעיל יותר יעיל יותר יעיל יותר, אבל, עדיין לא יכול להיות יעיל יותר יעיל יותר יעיל יותר מדיום תכונות קירור מלא, אבל, אבל, אבל,

סובלנות ו Fits

חלק גיאומטריה מכתיבת את הסובלנות הנדרשת לתבניות עובש (±0.05 מ"מ או פחות) לדרוש שחיקה מדויקת או EDM לסיים. סלידינג מתאים (מלבד פעולות, סיכות ליבה) דורשות ניקוי של 0.01–0.03 מ"מ כדי למנוע פלאש אך לאפשר תנועה. מורכבת גיאוגרפית מורכבת עם חלקים רבים נעים להגדיל את הסיכון לערעור סובלנות.

Simulation and Analysis for Geometry-Driven Design

עיצוב עובש דחיסה מודרני מסתמך רבות על סימולציה ממוחשבת כדי להתמודד עם אתגרים המושרה גיאומטריה לפני המתכת נחתך. Moldמילוי ניתוח (באמצעות תוכנה כמו Moldex3D, Autodesk Moldflow, או AcademicCFD) צופה כיצד המטען יזרום דרך השכול, זיהוי קווי נולד, מלכודות אוויר ואזורים של יאכטות גבוהות, סימולציה יכול להראות:

  • היכן צריך להציב את המטען החומרי כדי להשיג מילוי מאוזן.
  • בין אם פינות חדות גורם לגישור זרימה.
  • כמה זוויות טיוטה שונות משפיעות על התקדמות חזיתית זרימה.
  • היכן צריך לשנות את ערוצי הקירור כדי למנוע נקודות חמות.

ניתוח אלמנטים סופיים סטרקטיטורי (FEA) של הכלי עצמו חשוב באותה מידה. קירות חללים דקים עלולים להידרדר תחת לחץ, גרימת אזורי מתח מסוימים ליד פינות חדות בתבנית עשויים לפצח אחרי אלפי מחזורים.על ידי ניתוח מצב הלחץ של הכלי, מהנדסים יכולים להוסיף פלדה היכן צריך או להתאים את הרדיוס של החלק כדי להפחית את הריכוז.

סימולציה תרמית מסייע בעיצוב של חימום וקירור הפריסה.עבור חלק עם עובי משתנה, הסימולציה מראה ⁇ טמפרטורה.מעצב הכלים יכול אז להתאים מיקום תנור חום או להוסיף קווי קירור כדי להשוות טמפרטורה.זה מפחית זמן פנויה ועיוות חלק.

אנו ממליצים לקרוא (FLT:0) מדריך של דחיסת שיקולי עיצוב כלי עיצוב עיצוב תבניות 1FLT עבור צלילה עמוקה יותר לתוך שיטות סימולציה הטובות ביותר.

אופטימיזציה אסטרטגיות עבור עלויות וביצועים

עיצוב עבור Manufacturability (DFM) ברמת החלק

הדרך היעילה ביותר להפחית את עלות הכלים ולשפר את איכות החלק היא לפשט את הגאומטריה בשלב העיצוב.חלק מעצבי צריך להתייעץ עם מהנדסי כלי כדי לבחון תכונות קריטיות: צמצום מתחת לחתכים, הוספת טיוטה אחידה, הימנעות וריאציות קיצוניות, וסימון רדיוני נדיב.אפילו שינויים קטנים - כמו הגדלת רדיוס ריבאורד מ-0.5 ל-1.5 מ"מ - יכול לחסל את הצורך עבור ניתוח EDM משני, חיסכון של אלפי דולרים בעלויות אלקטרודות.

סטנדרט תכונות ברחבי משפחה של חלק

אם חלקים מרובים חולקים גיאמטריה משותפת (תבנית בוסים של same, אותה פריסה, אותה קוטור בסיסי), הם לעתים קרובות ניתן לעצבן אחד רב-כבדות או עובש משפחתי עם שילובים משתנים.זה מפחית את העלות לכל חלק וממנף עבודה עיצוב משותף. סטנדרטית ליבות, כתמים חוטים, ומעמקים cavity גם מפשטים חלקי חילוף חומרים ותחזוקה.

Reducing Cycle Time Through Geometry-Aware Cooling

זמן קירור חשבונות עבור 50-70% של מחזור עובש הכולל של דחיסה. על ידי התאמת מיקום ערוץ קירור לגיאומטריה של החלק, זמני מחזור ניתן לחתוך על ידי 20-40%. חלקים ת'יק זקוקים קירור אינטנסיבי; חלקים דקים קרירים במהירות ועשויים overcool (המכונה לדבוק) הוספת קירור קונפורמי עד צלעות עבות או בוסים לשלם עבור עצמו באמצעות מחזור נמוך יותר.

בחירת חומרים ישנים המבוססים על דרישות גיאומטריות

בחירת פלדה עבור העשב והכוח תלויה במורכבות הגיאומטרית.צורות פשוטות עם קרני גדול יכול להשתמש פלדה P20 לפני הרדד (30–35 HRC) אשר קל למכונה. מורכבת גיאוגרפיה עם קירות דקים, פינות חדות, או ליבות מחוסנים דורשות פלדה בעוצמה גבוהה יותר כמו H13–50 HRC) או אפילו כלי A2 פלדה קשה יותר, זה יותר מאתגר, אבל זה זמן רב יותר, אבל חומר גלם, אבל זה יותר, אבל זה יותר, הוא קשה יותר, אבל זה יותר, כמו גם כן, חומר פלדה, אבל יותר, חומר פלדה, הוא קשה יותר, הוא קשה יותר, אבל יותר, הוא קשה יותר, כמו גם כן, כמו גם כן, כמו פלדה, כמו פלדה, הוא קשה יותר, אבל יותר, אבל יותר, אבל.

דיון מעמיק על בחירת החומר זמין ב-FLT:0 מאמר זה AZoM על פלדה כלי דחיסה עובשFLT:1.

דוגמה: עיצוב מחדש של קומפלקס מורכב

כדי להמחיש עקרונות אלה, לשקול חלק היפותטי: דיור פנודי חזק עם מספר רב של צלעות עמוקות, הוספת חוט, עובי 0.5 מ"מ בחלק הדק בעוד הבסיס הוא 3 מ"מ עבה. עיצוב ראשוני נדרש תבנית ראשונית 5-piece: חלל ראשי, שתי ליבות צדדיות עבור חורים תחת, ואת הליבה unscrewinging עבור חוט.

על ידי שינוי הגיאומטריה החלקית - הגדלת הקיר הדק ל 0.8 מ"מ, הוספת טיוטה 2 מעלות לכל הצלעות, ושינוי החוט הפנימי לחוט קורקזה (0.75 מ"מ) - הכלי יכול להיות פשוט לתבנית תלת-צדדית עם אחד משני צד הידראולי-פעולה.סימבייט ציין כי יש למלא את המטען המוצב ישירות מתחת לבסיס.

מסקנה

חלק גיאומטריה היא הנהג הבסיסי של עיצוב כלי דחיסה ומורכבות הייצור. ⁇ ד"ר פיאט, תחת חתכים, וריאציות עובי קיר, רדיוי, מעבר פני השטח, ותכונות כגון צלעות, בוסים, וחוטים כל מה שמכתיב את הארכיטקטורה של עובש, שיטות הסימון הדרושים, ואת העלות של ייצור. על ידי הכרה בהשפעות מוקדמות אלה, מהנדסים יכולים לעצב חלקים קלים יותר לייצור, מהנדסים, יכול לבחור טכניקות מתאימות, וטכניקות עיצוב עם עיצוב עם תכונות זמן, וטכניקות מתאימות, כדי ליצור.

המגמה לעבר חלק מורכב יותר גיאוגרפימטות במכוניות, אווירוקל, ומוצרים צרכניים ימשיכו.הצלחה בתבנית דחיסה תלויה בשילוב ניתוח גיאומטרי עם סימולציה מתקדמת, ייצור תוספים לקירור, ועיצוב קפדני של תהליכי מניפולציה. מעצבי כלים אשר שולטים במערכת היחסים בין צורה לכלי יספקו באופן עקבי ייצור יעיל, רווחי.

לקריאה נוספת, ראה השוואה בין ההשוואה של עובש דחיסה לעומת הזרקת עובשFLT:1 ואת המאמר FLT:2Compositesworld על דחיסה של מסובכים FLT 3: 3.