Kokie reikalavimai keliami įpurškimo formų sienelių storio projektavimui?

Įpurškimo formos detalės sienelės storis vienu metu lemia:

Užpildymo savybės: plonos sienos turi didesnį pasipriešinimą srautui. Medžiaga turi pereiti plonas dalis prieš užšaldama, o tai riboja, kiek toli nuo vartų gali išsikišti plona sienelė prieš užpildant.

Aušinimo laikas: Aušinimo laiko skalės su sienelės storio kvadratu. Sienelės storis padvigubėja, o aušinimo laikas padidėja maždaug keturis kartus, o tai tiesiogiai veikia ciklo laiką ir gamybos ekonomiką.

Susitraukimas ir deformacija: vėsdamas plastikas susitraukia. Storesnės dalys vėsta lėčiau ir susitraukia labiau nei plonesnės. Ten, kur ribojasi storos ir plonos dalys, diferencinis susitraukimas sukuria vidinį įtempį -, kuris pasireiškia kaip deformacija, įdubimo žymės arba abu.

Konstrukcinės savybės: laikančiosioms{0}}funkcijoms minimalus sienelės storis nustatomas pagal konstrukcinius reikalavimus. Dėl grynai kosmetinių savybių jis nustatomas pagal užpildymo ir aušinimo apribojimus.

2020 m. paskelbtas tyrimasPolimerų inžinerija ir mokslasnustatė, kad sienelės storio pokytis -, konkrečiai – maksimalaus ir mažiausio sienelės storio santykis vienoje dalyje -, buvo stipriausias atskiras deformacijos dydžio prognozė 85 įpurškimo formų plataus vartojimo gaminių pavyzdyje. Dalys, kurių sienelių storio santykis mažesnis nei 1,5:1, parodė vidutinį 0,12 mm deformaciją; dalių, kurių santykis didesnis nei 3:1, vidutinis 0,61 mm iškrypimas - padidėjo penkis kartus.

Sienelės storio rekomendacijos atspindi kiekvienos medžiagų klasės tekėjimo charakteristikas, susitraukimo elgseną ir konstrukcines savybes. Šie diapazonai rodo tipinius gamybos{1}}perspektyvius tikslus -, o ne absoliučias fizines ribas.

ABS (akrilonitrilo butadieno stirenas)

Įprastas sienelės storis: 1,2–3,5 mm, o 1,5–2,5 mm yra labiausiai paplitęs gamybos diapazonas.

ABS pasižymi geromis tekėjimo charakteristikomis ir santykinai mažu susitraukimu (0,4–0,8%), todėl yra atlaidus vidutinio sudėtingumo geometrijoms. Tai labiausiai paplitusi buitinės elektronikos korpusų, įskaitant pelių korpusus, medžiaga. Sienelės, mažesnės nei 1,2 mm, yra pasiekiamos, tačiau reikalauja kruopštaus užtvaro, didelio įpurškimo slėgio ir tikslaus temperatūros valdymo. Virš 3,5 mm aušinimo laikas pailgėja, o įdubimo žymes ant priešingų paviršių sunku pašalinti.

Polipropilenas (PP)

Tipiškas sienelės storis:0,8–3,8 mm, su 1,5–2,5 mm, įprastas konstrukcinėms vartotojų dalims.

PP lengvai teka ir yra tolerantiškas plonoms paprastos geometrijos sienelėms, tačiau didelis jo susitraukimo greitis (1,0–2,5 %, priklausomai nuo klasės ir kristališkumo) sukuria didesnį absoliutų susitraukimą nei ABS. Užžaislinio automobilio plastiko įpurškimo formaPP atsparumas smūgiams ir cheminis atsparumas yra įprastas pasirinkimas, tačiau dėl didelio susitraukimo reikia konservatyvesnio sienelės storio vienodumo nei ABS, kad būtų galima kontroliuoti deformaciją.

Nailonas (PA6 / PA66)

Tipinis sienelės storis: 0,8–3,0 mm neužpildytose klasėse; 1,5–4,0 mm stiklu užpildytiems variantams.

Nailono kristalinė prigimtis reiškia, kad jis iš išlydyto virsta kietu staigiau nei amorfinės medžiagos, o tai turi įtakos užpildymui ir susitraukimui. Stiklinis -sustiprintas PA66 -, įprastas konstrukciniams komponentams, pvz., variklio pavarų korpusams ir korpusams, - turi žymiai mažesnį susitraukimą nei neužpildytas nailonas (0,3–0,8 %, palyginti su 1,0–2,0 %), tačiau yra jautresnis srauto orientacijos poveikiui. Sienelės storio vienodumas ypač svarbus stiklu užpildytose nailono dalyse, kad būtų išvengta pluošto orientacijos gradientų, dėl kurių susidaro anizotropinis susitraukimas.

Polikarbonatas (PC) ir PC/ABS mišiniai

Įprastas sienelės storis: 1,0–3,5 mm, su siauresniais diapazonais optiniams arba tiksliam pritaikymui.

PC turi mažesnį srautą nei ABS, todėl reikalingas didesnis įpurškimo slėgis ir pelėsių temperatūra, o tai riboja sienų plonumą, išlaikant užpildymą. Pelių korpusams arba ekranų rėmams, kuriems reikalingas kompiuterio optinis skaidrumas arba atsparumas smūgiams, sienoms, mažesnėms nei 1,2 mm, reikia kruopščiai išdėstyti užtvaras ir analizuoti srautą. PC/ABS mišiniai siūlo šiek tiek geresnį srautą nei grynas kompiuteris, pasižymintis panašiu poveikiu, ir yra plačiai naudojami plataus vartojimo elektronikoje, kai sienelių storis 1,5–3,0 mm.

POM (acetalis / polioksimetilenas)

Tipiškas sienelės storis:0,8–3,0 mmstandartiniams pažymiams.

Dėl puikaus matmenų stabilumo ir mažo trinties koeficiento POM yra daugelio tiksliųjų mechaninių komponentų -, įskaitant kai kuriuos pavarų tipus -, pasirinkimo medžiaga. Dėl kristalinės prigimties jai būdinga aštri kietėjimo temperatūra, o tai reiškia, kad plonos sienos greitai užšąla, bet taip pat reiškia, kad vartų užšalimas -turi būti kruopščiai suplanuotas. POM tolerancija labai maža sienelės storio svyravimams: diferencinis POM susitraukimas sukuria didelį liekamąjį įtempį, dėl kurio dažnai atsiranda įtrūkimų eksploatacijos metu, o ne matomas deformacija gamybos metu.

Svarbiausia sienos storio projektavimo taisyklė yra išlaikyti kuo vienodesnį sienos storį visoje dalyje. Šis principas egzistuoja, nes:

Vienodos sienos visur vėsta vienodu greičiu - jokio skirtumo susitraukimo, jokių vidinių įtempių gradientų

Vienodos sienos visur užpildomos panašiu srauto pasipriešinimu - jokių pirmenybinių srauto takų, kurie sukelia lenktynių-sekimą ar oro spąstus

Vienodos sienos turi nuspėjamą ir nuoseklų susitraukimą -, kurį pelėsių gamintojas gali kompensuoti vienu susitraukimo dydžiu, o ne nuo padėties{1}}priklausančiomis nuolaidomis

Praktinis tikslas yra išlaikyti sienelės storio svyravimą santykiu 1,5:1 (maksimalaus ir mažiausio storio), kur tik įmanoma. Jei detalės funkciniai reikalavimai reikalauja didesnių variacijų, perėjimas turi būti valdomas atsargiai.

Graduated Transitions

Kai sienos storis turi pasikeisti -, pavyzdžiui, pereinant nuo 3,0 mm sienelės konstrukcinio įdubimo prie plono 1,5 mm storio dangos ploto -, pokytis turėtų būti graduotas bent tris kartus didesniu už storio skirtumą, o ne staigiai. Laipsniškas sienelės storio pokytis sukuria įtempių koncentraciją perėjimo vietoje, kuri tampa pirmenybe kriauklės žymėms, suvirinimo linijoms ir įtempiams įtrūkimams eksploatacijos metu.

Standartinis metodas yra naudoti smailėjantį perėjimo zoną: jei nuo 3,0 mm iki 1,5 mm, sieną smailinkite tiesiškai bent 4,5 mm (3 × 1,5 mm pokytis). Tai paskirsto diferencinį susitraukimą visoje pereinamojoje zonoje, o ne sutelkia jį į vieną tašką.

Kai reikalingos ne{0}}vienodos sienos

Kai kurie funkciniai reikalavimai iš tikrųjų reikalauja skirtingo sienelių storio skirtingose ​​srityse. Korpusas, kuris turi atlaikyti smūgines apkrovas tvirtinimo taškuose ir būti lengvas plokščių srityse, būtinai turės storesnes sienas konstrukcijų zonose. Šiais atvejais:

Kurkite perėjimus taip laipsniškai, kiek leidžia geometrija

Storąsias dalis dėkite toliau nuo kosmetinių paviršių, kur būtų matomos kriauklės žymės

Apsvarstykite galimybę atlikti vidinį šerdį (storų dalių ištuštinimą iš ne-kosmetinio paviršiaus), kad vientisa stora dalis būtų paversta vienodesniu plonu apvalkalu -, kuris kontroliuoja kriauklės žymes ir sumažina aušinimo laiką neprarandant struktūrinių savybių.

Žaislinių automobilių komponentai atitinka įvairius sienelių storio reikalavimus. Korpuso plokštės ir dideli konstrukciniai elementai paprastai yra pakankamai 1,5–2,5 mm ABS arba PP - storio, kad būtų atsparūs smūgiams (svarbiausia vaikų gaminių sauga pagal EN 71 ir ASTM F963 žaislų saugos standartus), pakankamai ploni, kad būtų priimtina ciklo trukmė ir medžiagų sąnaudos.

Mažos dekoratyvinės detalės - langai, grotelės, apdailos detalės - gali suplonėti iki 0,8–1,0 mm iš ABS naudojant atitinkamą vartų vietą. Ratų arkos ir buferiai, kuriems reikia sugerti smūgį, paprastai yra viršutiniame diapazono gale, 2,0–3,0 mm, o stogo ir gaubto plokštes dažnai galima sumažinti iki 1,5–2,0 mm naudojant standinimo briaunas, o ne didinant odos storį.

Dėl ažaislinio automobilio plastiko įpurškimo forma, projektuojant sienelės storį, pirmiausia reikia atsižvelgti į kritimo{0}}bandymo ir smūgio reikalavimus taikomuose saugos standartuose, o tada optimizuoti užpildymą, aušinimą ir estetiką neviršijant šių ribų.

Pelės apvalkalo įpurškimo forma

Plataus vartojimo elektroniniuose korpusuose, pavyzdžiui, pelių korpusuose, paprastai naudojamas ABS arba PC/ABS, kurio vardinis sienelės storis yra 1,5–2,0 mm. Plonos-sienos poreikį lemia estetinės nuostatos (aptakus, lengvas pojūtis) ir konkurencinis spaudimas dėl dalių kainos. Kosmetikos reikalavimas - labai -blizgus arba smulkios- tekstūros paviršiai be įdubimo žymių - sukuria stiprų spaudimą, kad būtų vienodas, nes bet koks sienelės storio svyravimas lems matomus paviršiaus kokybės pokyčius.

Dėl a pelės apvalkalo įpurškimo forma,Projektavimo iššūkis yra integruoti tvirtinimo įvores, fiksavimo funkcijas ir briaunų sutvirtinimus į nominaliai 1,5 mm sieną, nesudarant storų dėmių, kurios matosi kaip kriauklės žymės priešingame kosmetiniame paviršiuje. Pritvirtinimo įvorės ir briaunelės nykščio taisyklė yra tokia, kad elemento storis prie šaknies neturi viršyti 60 % vardinio sienelės storio -, todėl 1,8 mm korpuso sienelės briaunos prie pagrindo turi būti ne platesnės kaip 1,1 mm.

Variklio pavaros įpurškimo forma

Krumpliaračių dalys susiduria su skirtingo sienelės storio iššūkiu: danties skerspjūvio,{0}}stebulės ir juostos tarp jų konstrukcinius reikalavimus lemia mechaninė apkrova, o ne liejimo įpurškimas. Liejimo inžinieriaus darbas yra užtikrinti, kad šios struktūriškai nustatytos geometrijos būtų pagamintos atsižvelgiant į pasirinktos medžiagos ir liejimo proceso apribojimus.

Dėl avariklio pavaros įpurškimo forma POM arba PA66GF (stiklu užpildytas nailonas) krumpliaračio dantys ties žingsnio apskritimu paprastai yra 1,5–3,0 mm storio, o stebulė gali būti storesnė. Esminis rūpestis yra stebulės storio ir juostos storio santykis: jei stebulė yra žymiai storesnė už juostą, diferencinis aušinimas sukuria vidinį įtempį, dėl kurio gali atsirasti stebulės įtrūkimai eksploatacijos metu - gedimo režimas, dėl kurio po pagaminimo gali atsirasti mėnesių, todėl sunku diagnozuoti.

Vienas iš svarbiausių principų projektuojant įpurškimo formos dalis yra geometrinių savybių naudojimas, o ne didesnis sienelės storis, siekiant padidinti konstrukcijos standumą. Dalis su briaunomis pasižymi daug geresniu standumo-svoriu ir -svoriu bei standumo- ir -ciklo-laiku, nei lygiavertės plokščios-sienos dalies, kurios storis didesnis.

Standartinės briaunų dizaino taisyklės

Riebalų storis prie pagrindo: 40–60% vardinio sienelės storio (kad ant priešingo paviršiaus neatsirastų nugrimzdimo žymių)

Briaunos aukštis: ne daugiau kaip 3 × vardinio sienelės storio

Atstumas tarp briaunų: mažiausiai 2 × vardinio sienelės storio tarp gretimų briaunų

Grimzlė šonkaulių šonuose: mažiausiai 0,5 laipsnio, pageidautina 1 laipsnio

Tai reiškia, kad 2,0 mm sienelės dalis turi būti 0,8–1,2 mm storio prie pagrindo, ne aukštesnė kaip 6,0 mm, o atstumas vienas nuo kito turi būti bent 4,0 mm.

Boss dizainas, skirtas tvirtinti varžtais

Sraigtiniai elementai - cilindriniai elementai, į kuriuos galima pritvirtinti varžtus arba prispausti-įdėti įdėklus -, yra dažnas kriauklės žymių ir suvirinimo linijų šaltinis, nes jie sukuria vietines storas dalis. Standartinės gairės:

Išorinis korpuso skersmuo: ne daugiau kaip 2 × vardinio sienelės storio

Viršutinės sienelės storis: 40–60 % vardinės sienelės

Jei įmanoma, įvorės pagrindas turėtų būti prigludęs prie artimiausios sienos - tai paskirsto įvorės tvirtinimo apkrovą daugiau medžiagos ir sumažina įdubimo žymių riziką

Plokštės kampų sutvirtinimui

Ten, kur dvi sienos susikerta kampe ir reikia papildomo standumo, sutvirtinamos plokštės, nepadidinant sienelės storio. Įtvarai turi laikytis tos pačios storio taisyklės kaip ir briaunelės (40–60 % vardinės sienelės), o jų pagrindas turi turėti atitinkamus filė spindulius, kad būtų išvengta įtempių koncentracijos.

Ekonominis atvejis projektuojant atitinkamą sienelės storį yra nesudėtingas. Kadangi aušinimo laikas priklauso nuo sienos storio kvadrato, sienelės storio sumažinimas nuo 3,0 mm iki 2,0 mm - sumažinus 33 % -, aušinimo laikas sutrumpėja maždaug 56 %. Formai, veikiančiai 24 valandas per parą, 7 dienas per savaitę dideliu kiekiu, tai yra transformuojantis gamybos ekonomikos skirtumas.

Praktinis pavyzdys: žaislinio automobilio plastiko įpurškimo forma, gaminanti kėbulo plokštes, kurių sienelių storis yra 3,0 mm, ciklo trukmė gali būti 35 sekundės, iš kurių 22 sekundės yra aušinimo. Sumažinus iki 2,0 mm, aušinimas sutrumpėja iki maždaug 10 sekundžių, o bendras ciklo laikas yra maždaug 23 sekundės - 34 % pagerinta pralaida dėl konstrukcijos pakeitimo, kurio įgyvendinimas projektavimo etape nieko nekainuoja, bet jei būtų pritaikytas po įrankio sukūrimo, reikės pakeisti įrankius.

Štai kodėl pagaminamumo dizaino (DFM) peržiūra, kurioje aiškiai atsižvelgiama į sienelių storį, yra tokia vertinga: projektavimo etape pakeitimai yra nemokami, o nupjovus įrankius jie yra brangūs.

Polimerų inžinerija ir mokslas(2020 m.): Sienelės storio santykis (maks.:min.) buvo stipriausias 85 vartotojų įpurškimo formų dalių deformacijos prognozė. Santykis, mažesnis nei 1,5:1, vidutiniškai reiškė 0,12 mm deformaciją; didesnis nei 3:1 vidutinis skirtumas yra 0,61 mm - penkis kartus.

Polimerų inžinerijos žurnalas(2019 m.): Sumažinus briaunelės -ir -sienos storio santykį nuo 75 % iki 50 %, visose išbandytose geometrijose ABS dalyse pašalintos kriauklės žymės ant priešingo kosmetinio paviršiaus, o padidinus santykį nuo 50 % iki 80 %, visais atvejais buvo matomos kriauklės žymės.

Tarptautinis pažangiosios gamybos technologijos žurnalas(2021 m.): Buitinės elektronikos korpuso dalies sienelės storio sumažinimas nuo 3,0 mm iki 2,0 mm sumažino medžiagų sąnaudas 29%, ciklo trukmę 38%, o deformaciją 47% -, o tai patvirtina, kad plonos-sienos dizainas, tinkamai atliktas, pagerina visus tris pagrindinius gamybos rodiklius vienu metu.

Žaislų gamintojas kūrė naują 1:18 mastelio štampuotų -lietų transporto priemonių su detaliais ABS kėbulo korpusais liniją. Pradinės dalies konstrukcijos vardinis sienelės storis svyravo nuo 1,2 mm plokščių srityse iki 4,5 mm konstrukcijų tvirtinimo taškuose - santykiu 3,75:1, kurį iš karto pažymėjo Sunhingstones DFM apžvalga.

Dėl 4,5 mm tvirtinimo taškų matomame priešingame paviršiuje susidaro didelės kriauklės žymės, ciklo trukmė buvo 58 sekundės, kad būtų galima pakankamai atvėsinti storas dalis, o stogo plokštės deformacija viršijo 0,3 mm lygumo specifikaciją.

Optimizavimo programa apėmė tris pakeitimus:

Stori tvirtinimo taškai buvo viduje iš apačios, todėl efektyvus sienelės storis sumažėjo nuo 4,5 mm iki 2,2 mm, išlaikant kojos aukštį ir konstrukcines funkcijas.

Perėjimas iš 2,2 mm įdubos zonos į 1,5 mm skydo zoną buvo graduotas per 8 mm, o ne pradinis staigus žingsnis

Prie stogo plokštės buvo pridėtos dvi papildomos standinimo briaunos (0,8 mm storio, 4,5 mm aukščio), kad būtų atkurtas konstrukcinis standumas, prarastas sumažinus plokštės storį nuo 1,8 mm iki 1,5 mm.

Rezultatai: ciklo laikas sumažintas nuo 58 iki 31 sekundės, pašalintos kriauklės žymės ant kosmetinių paviršių, stogo plokštės deformacija sumažinta iki 0,18 mm (atitinka specifikaciją). Medžiagos svoris vienai daliai sumažintas 14%, toliau gerinant vieneto ekonomiškumą. Forma dabar veikia visu tūriu su nulinių matmenų-neatitikimų dėl sienos-storio-defektų.

Sienelės storio pasirinkimas, atliktas gaminio projektavimo etape, nustato ciklo trukmę, dalių kainą, matmenų kokybę ir kosmetines kiekvienos formos dalis, kurią kada nors gamina forma. Juos pigu optimizuoti projektavimo etape ir brangu pataisyti po įrankio. Įsigykite pagrindinius principus - nuoseklus sienelės storis, laikantis atitinkamų medžiagų- intervalų, graduotų perėjimų, briaunų, o ne storų sekcijų, kad būtų standumas -, o forma gerai veikia nuo pat pradžių.

„Sunhingstones“ kiekvienas naujas pelėsių projektas prasideda DFM peržiūra, kurioje aiškiai įvertinami sienelių storio santykiai, briaunų ir įdubų proporcijos bei užpildymo kelio geometrija. Mūsų patirtis apima tiksliųjų pavarų ir mechaninių komponentų formas, plataus vartojimo elektronikos korpusus ir didelės apimties žaislų bei plataus vartojimo prekių įrankius.

Susisiekite dabar

Bralla, JGGamybinio dizaino vadovas, 2-asis leidimas. McGraw-Hill, 1998 m.

Malloy, RAĮpurškimo liejimo plastikinės dalies dizainas: įvadas. Hanser Publishers, 1994 m.

Beaumont, JP ir kt.Sėkmingas liejimas įpurškimu: procesas, projektavimas ir modeliavimas. Hanser Publishers, 2002 m.

Kim, HS ir kt. "Sienos storio kitimo santykio poveikis įpurškimo formų vartojimo gaminių deformacijai."Polimerų inžinerija ir mokslas, 2020.

Xu, G. ir kt. „Sienelės storio-suPolimerų inžinerijos žurnalas, 2019.