Как эффективно встроить тяговые углы в дизайн литья для легкого выброса

Введение: Критическая роль тяговых углов в литье под давлением

Инъекционное формование является одним из наиболее широко используемых производственных процессов для производства пластиковых деталей при высоком объеме и низкой стоимости. Однако успех любой литой детали зависит в значительной степени от ее способности надежно выталкиваться из формы без дефектов. Именно здесь вступают в игру тяговые углы. Угол наклона - небольшое сужение, наносимое на вертикальные стенки детали - уменьшает трение между формованным пластиком и полостью формы, обеспечивая чистый и последовательный выброс. Без надлежащего тяги детали могут прилипать к плесени, вызывая повреждение поверхности, деформацию или даже поломку. Углы наклона также уменьшают износ формы, сокращают время цикла и улучшают общую стабильность процесса. В этой статье мы исследуем технические принципы, лучшие практики проектирования и практические соображения для эффективного включения углов наклона в конструкцию литой формы.

Понимание тягловых углов: геометрия и терминология

Угол сквозняка определяется как угол сужения относительно вертикали (направление открытия формы). Для каждой стороны формы — ядра или полости — сквозняк применяется на стороне. Например, сквозняк 1° на вертикальной стенке высотой 10 мм означает, что верхняя размерность стены будет немного меньше (или больше), чем ее основание, примерно по касательной угла, умноженного на высоту. На практике углы сквозняка обычно измеряются в градусах и варьируются от 0,5° до 5°, причем 1° до 3° являются наиболее распространенными для применений общего назначения. Выбранное значение зависит от таких факторов, как материал, геометрия деталей, текстура поверхности и глубина рисунка.

Важно отметить, что сквозняк применяется как к сердечникам (мужским), так и к полости (женским) сторонам плесени. сердечник обычно требует большего сквозняка, потому что пластик сжимается на нем во время охлаждения, что затрудняет извлечение. И наоборот, стенки полости часто имеют меньший сквозняк, потому что пластик оттягивается от них по мере охлаждения. Правильное балансирование углов сквозняка по линии разъединения имеет важное значение для согласованных сил выброса.

Почему тяга к стрелкам имеет значение: основные преимущества производства

Включение адекватных углов заготовки в конструкцию литьевой формы дает множество эксплуатационных преимуществ:

Факторы, влияющие на выбор англоязычного проекта

Свойства материала

Различные термопласты ведут себя по-разному во время охлаждения. Аморфные смолы (например, ABS, PC, PS) имеют тенденцию меньше сжиматься и иметь более низкие внутренние напряжения, поэтому они часто могут быть выброшены с меньшими углами наклона (0,5 ° - 1,5 °). Кристаллические и полукристаллические материалы (например, PP, PE, PA, POM) больше сжимаются и плотно сжимают ядра, требуя больших углов наклона (1,5 ° - 3 ° или более). Материалы с высоким модулем или те, которые усилены стеклянными волокнами, могут нуждаться в еще большем наклоне, чтобы предотвратить прилипание или растрескивание во время выброса. Хорошее эмпирическое правило - консультироваться с рекомендациями производителя материала; [[FLT: 0]] BASF [[FLT: 1]] и другие поставщики смол публикуют руководства по наклону наклона для своих продуктовых линий.

Текстура поверхности и отделка

Любая текстура поверхности, созданная EDM, химическим травлением или лазерной гравировкой, увеличивает трение между частью и формой. Для стандартной отделки SPI (Общество индустрии пластмасс) угол наклона надрезов должен быть увеличен на 1 ° на каждые 0,001 дюйма (25 мкм) глубины текстуры. Для глубоких текстур, используемых в автомобильных внутренних частях, общие углы надрезов от 3 ° до 5 °. Молдеры всегда должны добавлять глубину надводных текстур к расчету на этапе проектирования.

Часть геометрии и глубина рисунка

Глубокие детали требуют большего сквозняка, потому что расстояние, на котором действует трение, больше. Общее правило состоит в том, чтобы добавить 1 ° сквозняка для каждого дюйма глубины ничьей за 2 дюйма (50 мм). Очень глубокие ничьи, такие как предварительные формы бутылки или ведра, могут потребовать сквозняка 3 °-5 ° сбоку. Сложные функции, такие как ребра, боссы и щелчки, также нуждаются в индивидуальном сквозняке; ребра должны иметь по крайней мере 0,5 °-1 ° сбоку, чтобы избежать подрезаний и обеспечить однородную усадку.

Система строительства и выброса плесени

Тип механизма выброса влияет на требования к конструкции. Плесень с подъемниками, горками или отвинчивающимися сердечниками часто нуждается в щедром сквозняке для компенсации дополнительных точек трения. Если деталь не имеет естественных подрезов, углы сквозняка могут быть относительно умеренными. Однако, когда штифты выталкивателя малы или расположены далеко от стенок полости, сквозняки должны быть больше, чтобы избежать несбалансированных сил выброса.

Лучшие практики для включения тяговых углов в дизайн плесени

Применять проект на ранней стадии процесса проектирования

Ожидание до тех пор, пока часть почти не будет завершена, чтобы добавить проект, часто приводит к компромиссам в эстетике или функции. В идеале проект должен быть разработан в модели с первого эскиза. Современное программное обеспечение САПР, такое как SolidWorks, NX или Creo, включает в себя специальные инструменты анализа проекта, которые выделяют лица, нуждающиеся в сужении. Protolabs рекомендует добавлять проект на этапе концепции, чтобы избежать дорогостоящей переработки позже.

Используйте последовательные тяговые углы на совпадающих поверхностях

На частях с параллельными стенами, которые расположены близко друг к другу, обе стороны должны иметь одинаковый угол наклона для поддержания равномерной толщины стенки. Разнообразные сквозняки на противоположных сторонах могут создавать тонкие секции или знаки раковины. Хорошей практикой является использование номинального угла наклона на всех вертикальных стенках, а затем корректировать локально только тогда, когда это необходимо для глубоких текстур или плотных допусков.

Оптимизируйте чертеж для ядра и полости отдельно

Как уже упоминалось, ядро обычно требует большего проекта, чем полость. Общее соотношение составляет 2:1 (основной проект в два раза больше, чем проект полости) для симметричных частей. Для несимметричных геометрий анализ потока плесени может помочь предсказать, какая сторона будет генерировать более высокие силы выброса. Технология изготовления пресс-форм часто публикует тематические исследования по оптимизации проекта, которые показывают снижение силы выброса на 10-20%, регулируя только ядро.

Рассмотрим проект по внутренним особенностям

Ребра, боссы и гуссеты также требуют сквозняка — часто больше, чем наружные стены, потому что они создают глубокие углубления. Правило большого пальца для ребер составляет от 0,5 до 1 ° сбоку, с минимумом 0,25 ° для очень мелких ребер. Если ребро выше, чем в 3 раза его толщина основания, сквозняк должен быть увеличен до 1 ° сбоку или более. Для слепых отверстий или резьбовых вставок рассмотрите возможность использования конической сквозняки, которая расширяется к отверстию, чтобы облегчить удаление ядра.

Используйте инструменты анализа проектов в CAD

Большинство пакетов САПР имеют функцию анализа черновиков, которая кодирует цвета лиц на основе их угла относительно направления тяги. Запустите этот анализ после каждой основной итерации дизайна, чтобы убедиться, что все лица соответствуют минимальному требованию к черновику. Обратите особое внимание на вертикальные лица, подрезы и области вблизи отключения или слайдов. Некоторые программы также позволяют установить целевой угол черновика и автоматически высветить сбои, что ускоряет процесс итерации.

Сотрудничество с производителями плесени на раннем этапе

Каждый магазин форм имеет конкретные предпочтения для углов наброска на основе их оборудования и опыта. Вовлеките производителя форм, как только макет детали будет завершен. Они могут проконсультировать по требованиям к проекту для вашего конкретного материала, отделки поверхности и конструкции формы. Раннее сотрудничество предотвращает необходимость перепроектирования после цитирования и экономит время на этапе сборки формы.

Обработка специальных случаев: текстуры, глубокие рисунки и тонкие стены

Текстурированные поверхности

Когда деталь требует матовой или зернистой отделки, угол наклона надрезов должен быть значительно увеличен. Для стандартной текстуры SPI-C2 (~0,002 в глубину) добавьте 1° сквозняка. Для глубокого автомобильного зерна (например, 0,004 в), добавьте 2°-3°. Если сквозняк недостаточный, текстура будет размазана или разорвана во время выброса, разрушая внешний вид детали. Многие формовщики используют правило: угол надрезов в градусах должен равняться глубине надрезов в тысячных долях дюйма плюс 1°.

Глубокие части рисунка

Такие детали, как контейнеры, ведра или автомобильные воздуховоды с глубиной ничьей более 6 дюймов, требуют особого внимания. В дополнение к увеличению угла сквозняка на дополнительный 1 °-2 °, рассмотрите возможность добавления небольшого рельефа у дна полости для уменьшения трения. Кроме того, используйте несколько штифтов для выталкивания или пластину для стриптизерши для равномерного распределения силы выброса. Анализ потока пресс-формы может предсказать, будет ли деталь прилипать к ядру и поможет уточнить сквозняк на критических секциях.

Тонкие стены

Для тонкостенных применений, таких как упаковка или медицинские устройства, углы набросков часто ограничены эстетическими требованиями. Однако даже небольшое сужение (0,3 ° - 0,5 °) может помочь освободить деталь без повреждения. Поскольку тонкостенные детали охлаждаются очень быстро, пластик более агрессивно сжимается на ядро, поэтому рекомендуется увеличение наброска ядра на 0,5 °. [[FLT: 0]]Хометрия [[FLT: 1]] предлагает рекомендации по наброску для тонкостенного формования, отмечая, что правильный набросок может сократить время цикла до 10%.

Общие вызовы и практические решения

Недостаточный проект, ведущий к прилипанию частей

Наиболее распространенной проблемой являются детали, которые прилипают к ядру или полости после формования. Симптомы включают в себя изогнутые штифты эжектора, показания силы выброса или детали, требующие ручного удаления. Решения включают: увеличение угла наклона на 0,5-1° на липкой стороне, полирование пораженной поверхности плесени для уменьшения трения или добавление локальных особенностей выброса (например, небольшой подрез, который действует как подъемник). Если материал имеет высокий коэффициент трения, рассмотрите возможность перехода на покрытие для выпуска плесени или использование добавки смазки в смоле.

Sink Marks и Warpage

Чрезмерный сквозняк вблизи толстого сечения может создавать неравномерную толщину стенки, что приводит к пометкам раковины или деформации. Чтобы избежать этого, сохраняйте однородную толщину стенки, пропорционально корректируя сквозняк с обеих сторон. Если такой функции, как босс, требуется большой сквозняк, рассмотрите возможность использования ребра для поддержки стены вместо массивного сужения. Анализ потока пресс-форм с помощью Автодескский молдфлоу может определить области, где сквозняк может ухудшить искажение усадки.

Эстетические проблемы с эскизом на видимых поверхностях

Потребительские товары часто требуют резкого вертикального внешнего вида, который противоречит требованиям проекта. Одно решение заключается в том, чтобы разместить линию разбивки на естественном краю или использовать декоративную канавку, которая скрывает проект. Другой подход заключается в использовании «композитного» проекта - небольшого сужателя вблизи линии разбивки, который переходит на вертикальную поверхность ниже линии обзора. Для продуктов большого объема небольшой проект (0,5 °) часто приемлем, если отделка поверхности полируется до высокого блеска, потому что угол становится невидимым.

Проект по ребрам и боссам, вызывающим потоки

Если ребро имеет слишком большой сквозняк, его основание становится толще номинальной стены, создавая колебания потока и газовые ловушки. Держите сквозняк ребра как можно ниже (0,5-1°) и убедитесь, что радиус основания ребра правильно измерен. Используйте сбалансированную компоновку ворот, чтобы равномерно заполнить ребро с одной стороны. Для очень глубоких ребер рассмотрите небольшую текстуру на полости ребра, чтобы позволить захваченному воздуху ускользнуть вдоль поверхности плесени.

Проверка тяговых углов с помощью моделирования плесени и прототипирования

Перед резкой стали каждый конструктор должен провести анализ проекта в САПР и, если возможно, моделирование потока пресс-формы. Современные инструменты моделирования могут предсказать силу выброса на основе угла наклона, усадки материала и коэффициентов трения. Ключевые показатели для обзора включают:

Если моделирование показывает высокие пики силы выброса (выше 70% от доступной силы системы выброса), увеличить угол наклона или добавить больше штифтов на эжекторе. Для критических частей прототип формы со сменными вставками может быть использован для быстрого тестирования различных углов наклона. Данные от прототипов, такие как измерения силы выброса и визуальный осмотр, обеспечивают наиболее надежное руководство для окончательной производственной оснастки.

Вывод: Проектирование для надежного выброса с самого начала

Углы набросков не являются запоздалой мыслью - они являются фундаментальным элементом конструкции литьевой формы, который непосредственно влияет на эффективность производства, качество деталей и долговечность формы. Понимая взаимодействие между свойствами материала, текстурой поверхности, геометрией и конструкцией формы, дизайнеры могут выбирать соответствующие значения на ранних этапах процесса. Лучшие практики, такие как применение однородного чертежа на соответствующих поверхностях, использование инструментов анализа САПР и сотрудничество с производителями пресс-форм, помогают избежать дорогостоящих пересмотров. Специальные случаи, такие как глубокие ничьи, текстурированная отделка и тонкие стены, требуют тщательной корректировки углов набросков для баланса функциональности и технологичности. В конечном счете, инвестирование времени в правильный дизайн проекта окупается в более плавном производстве, более низких скоростях утилизации и более длительном сроке службы формы. Когда сомневаетесь, помните, что немного дополнительного чертежа почти всегда лучше, чем слишком мало - и что стоимость добавления чертежа в дизайне намного меньше, чем стоимость фиксации застрявшей части в производстве.