Jaké jsou běžné chyby v konstrukci vstřikovacích forem?

Chyba zachycená během kontroly DFM nestojí téměř nic -, je to jen diskuse mezi inženýry. Oprava chyby zachycené po dokončení 3D modelu obvykle stojí 500 až 2 000 USD v revizích CAD. Stejná chyba zachycená po zahájení řezání oceli stojí 5 000 až 15 000 USD. Po zkušební verzi T0 nebo T1 se díváte na 10 000 až 30 000 USD na přepracování. A pokud chyba vklouzne do hromadné výroby, opravy běžně stojí 50 000 až 200 $,000 - plus šrot ze skladu a škody na vztazích se zákazníky, které je těžké vyčíslit.

Toto zvýšení nákladů 100- ku 1 napříč etapami je přesně tím důvodem, proč na DFM tak záleží. Nejlevnější místo pro opravu chyby je vždy proti proudu a nejdražší místo je vždy po proudu.

Ty jsou seřazeny zhruba podle toho, jak často se objevují ve skutečných projektech, na základě zkušeností našeho týmu s prací ve stovkách programů forem.

Chyba 1: Nedostatečné úhly ponoru

Toto je chyba číslo jedna z hlediska frekvence a objevuje se všude - od jednoduchých vstřikovaných dílů až po složité vícedutinové výrobní nástroje-.

Každý plastový díl potřebuje malé zkosení, nazývané průvan, který dílu umožní hladké uvolnění z dutiny. Minimální doporučený ponor je 1 stupeň na stranu pro většinu materiálů, s 1,5 až 2 stupni doporučenými pro kosmetické povrchy třídy A-a texturované prvky. Pokles pod 1 stupeň a vyhazovací síla se může zvýšit o 30 až 50 procent, což vede k vybělení pod napětím, rozměrové deformaci a zrychlenému opotřebení formy.

Tato chyba je zvláště škodlivá pro složitou vstřikovací formu pro myš se zakřivenými kosmetickými povrchy. Designéři zaměřující se na estetiku někdy zapomínají, že každá svislá plocha potřebuje úkos, což vede k formám, které vypadají krásně v CADu, ale ve výrobě produkují namáhané-díly.

Chyba 2: Špatné umístění brány

Vrata je místo, kde plast vstupuje do dutiny a její umístění určuje vzor proudění, polohu svarové linie a rozložení tlaku. Umístěte bránu na nesprávné místo a na viditelných površích se objeví čáry svarů, nerovnoměrné plnění součástí nebo stopy propadu u svědka brány.

U kosmetických produktů by umístění brány nikdy nemělo být na viditelném povrchu. U vstřikovacích forem s skořepinou na myš se brána obvykle nachází na vnitřním povrchu, kde ji koncový uživatel nevidí. Spodní-část-brány, konec-části{5}}brány nebo skryté podmořské brány jsou všechny možnosti -, ale brána nesmí být na žádném povrchu, který zákazník uvidí.

U funkčních dílů by umístění brány také nemělo vytvářet svarové čáry v namáhaných{0}}místech. AVstřikovací forma motorus bránou umístěnou na zubu ozubeného kola vytvoří slabé místo přesně tam, kde na síle záleží nejvíce.

Chyba 3: Nerovnoměrná tloušťka stěny

Plastové díly by měly mít stejnoměrnou tloušťku stěny. Když se stěny liší tloušťkou, silnější části se ochlazují pomaleji než tenké části. Výsledek: stopy po propadnutí, deformace a vnitřní pnutí, které se nemusí projevit až týdny nebo měsíce po formování.

Oborové pravidlo: kolísání tloušťky by nemělo překročit plus{0}}nebo{1}}mínus 25 procent nominální tloušťky stěny. Takže díl s nominální tloušťkou stěny 2 mm by měl být v rozsahu od 1,5 mm do maximálně 2,5 mm. Cokoli extrémnějšího - jako 1mm stěna přecházející do 3mm masivního nálitku - zaručuje problémy.

Pokud tuhost nebo pevnost vyžaduje silnější části, použijte spíše žebra a vyztužení než plný materiál. Tím je dosaženo strukturálního cíle při zachování rovnoměrného chování chlazení.

Chyba 4: Neadekvátní návrh chladicího systému

Doba chlazení představuje 60 až 70 procent celkové doby cyklu. Forma se špatně navrženými chladicími kanály bude vyrábět díly v pomalých cyklech po celou dobu své životnosti -, takže výrobní kapacita a zisková marže budou trvale na stole.

Toto je nejdražší chyba u-velkoobjemových produktů. APlastové kelímky PS vstřikovací formaže běží 12sekundové cykly, když by měly běžet 7sekundové cykly, stojí výrobce zhruba 70 procent potenciální kapacity. Více než 50 milionů kusů produkce, to jsou obrovské peníze.

Správný návrh chlazení vyžaduje analýzu CFD ve fázi návrhu, vyvážené uspořádání kanálů, které zajišťuje rovnoměrné rozložení teploty v dutině, a umístění kanálů v rozmezí 1,5 až 2,5 násobku tloušťky stěny povrchu dutiny. Konformní chladicí kanály ve 3D-tištěných vložkách mohou zajistit další 15 až 30procentní snížení cyklu u dílů se složitou geometrií.

Chyba 5: Ostré vnitřní rohy

Jakýkoli ostrý vnitřní roh pod poloměrem 0,5 mm vytváří bod koncentrace napětí. Při zatížení - včetně vyhazovacího zatížení - se tyto body stanou přirozeným místem selhání.

Průmyslové pravidlo: minimální vnitřní poloměr by měl být alespoň 0,5násobek místní tloušťky stěny a ideálně větší. Část stěny o tloušťce 2 mm by měla mít vnitřní poloměr alespoň 1 mm. Méně než to a díl má vestavěné-slabé místo přesně tam, kde jej fyzika využije.

Pro upřesněníVstřikovací forma na ozubené kolo motoru,toto pravidlo platí konkrétně pro kořeny zubů ozubených kol. Zuby s neadekvátními poloměry zaoblení selžou při únavovém zatížení při mnohem nižších počtech cyklů než správně navržené zuby - někdy faktorem 5 až 10 oproti očekávané životnosti.

Chyba 6: Špatný design ventilace

Když roztavený plast teče do dutiny, musí někam vytlačit vzduch. Nedostatečné větrání způsobuje stlačování vzduchu v dílu, což vede ke stopám po spálení (zachycený vzduch se při stlačení vznítí), krátkým výstřelům (díl se nepodaří zcela naplnit) nebo poréznosti (vzduchové bubliny zachycené v dílu).

Průmyslová-standardní hloubka průduchů je 0,02 až 0,04 mm pro většinu termoplastů - dostatečně hluboká, aby umožnila únik vzduchu, dostatečně mělká, aby se plast nemohl protlačit a vytvořit záblesk. Větrací otvory by měly být umístěny na posledních místech k naplnění, obvykle na koncích průtokových cest.

Správně odvětraná forma může běžet o 10 až 20 procent rychleji než špatně odvětraná forma, což přímo přispívá k délce cyklu a kvalitě.

Chyba 7: Podcenění požadavků na vysunutí

Vysunutí se zdá jednoduché - kolíky vytlačí součást z formy. Ale vyhození je místo, kde ve skutečnosti vzniká mnoho kosmetických a rozměrových problémů.

Mezi běžné chyby při vyhazování patří příliš málo špendlíků (soustředí sílu na příliš malou plochu), špendlíky umístěné pod kosmetickými povrchy (vytváření viditelných svědeckých značek), špendlíky s příliš malým průměrem (koncentrující napětí) a špendlíky umístěné na tenkých stěnách (způsobující vybělení nebo deformaci napětí).

Průmyslové směrnice doporučují jeden vyhazovací kolík na 25 až 40 cm² projektované plochy součásti, přičemž síla na jeden kolík musí zůstat pod 2 N/mm². Pro kosmetické-kritické aplikace, jako je aVstřikovací forma na myšvezměte v úvahu stírací desky, které rozdělují vyhazovací sílu rovnoměrně po celém obvodu, spíše než aby ji soustředily v místech kolíků.

Různé kategorie produktů mají nejčastěji různé chyby. Pochopení toho, která chyba je u vašeho konkrétního projektu nejpravděpodobnější, pomůže zaměřit pozornost DFM review tam, kde je to nejdůležitější.

Kontrola Design for Manufacturing je jediná aktivita s nejvyšší{0}}návratností investic v jakémkoli nástrojovém projektu. Zde je důvod, proč je včasné zachycení problémů mnohem levnější než jejich odchytávání pozdě.

Nejlepší praxí v oboru jsou alespoň dva formální cykly kontroly DFM na projekt: jeden ve fázi konceptu (před zahájením podrobného návrhu) a jeden s dokončeným 3D modelem (před zahájením výroby nástrojů). Některé seriózní projekty přidávají třetí recenzi specificky zaměřenou na výsledky simulací z Moldflow nebo podobných nástrojů.

Odvětví designu forem se za posledních pět let výrazně změnilo, z velké části díky simulaci a nástrojům AI.

Moldflow a Moldex3D simulace jsou nyní standardní praxí v přibližně 62 procentech špičkových- továren na vstřikovací formy. Tyto nástroje předpovídají vzory proudění, identifikují potenciální svarové linie, označují rizika zkratu-a upozorňují na problémy s chlazením dříve, než dojde k řezání jakékoli oceli.

Analytické nástroje DFM-řízené umělou inteligencí dokážou naskenovat 3D model CAD a automaticky označit běžné konstrukční problémy - poddimenzovaný návrh, ostré rohy, nerovnoměrná tloušťka stěny a další. Některé platformy vytvářejí automatizované sestavy DFM během několika minut, které dříve zabraly hodiny inženýrské kontroly.

Digitální ověřování dvojčat se objevuje u vysoce{0}}hodnotných programů, kde se simulovaný model formy ověřuje se skutečným výrobním výkonem, aby se zdokonalily budoucí návrhy.

Průmyslová data ukazují, že míra přepracování forem klesla z přibližně 35 procent (před-simulační éra) na zhruba 15 procent u obchodů s vyspělými simulačními procesy -, což je dramatické zlepšení v úspěšnosti prvních-testů.

Proces návrhu formy a kritéria přijatelnosti se řídí několika normami:

Rámec systému managementu jakosti ISO 9001

Pokyny SPE DFM pro vstřikované plasty

Norma ASTM D955 pro měření smrštění plastů

Standardní praxe ASTM D3641 pro vstřikování

IATF 16949 pro kvalitu dodavatelů pro automobilový průmysl

ISO 20457 pro rozměrové tolerance plastových dílů

Vážnývýrobce vstřikovacích foremdokumentuje přezkoumání DFM vůči těmto standardům jako součást standardních výstupů projektu.

68 % projektů vstřikovacích forem pociťuje při první zkoušce velké konstrukční problémy (údaje SPE)

Záležitosti zachycené v DFM stojí $ 0 - $ 2,000; stejné problémy v hromadné výrobě stojí 50 000–200 USD,000+

Sedm nejčastějších chyb: nedostatečný tah, špatné umístění brány, nerovné stěny, nedostatečné chlazení, ostré rohy, špatné odvětrání, podcenění vyhazování

Různé produkty trpí různými typickými chybami -Vstřikovací forma na myšprojekty často zaznamenávají chyby v umístění brány, projekty motorových ozubených vstřikovacích forem trpí problémy s poloměrem rohů, projekty plastových kelímků vstřikovacích forem platí za špatné chlazení

Osvědčeným postupem v oboru jsou dva cykly přezkoumání DFM

Moderní simulace snížila míru přepracování forem z 35 % na 15 %

Nejlepší návratnost investic do nástrojů je vždy předem-investice DFM

Sedm výše uvedených chyb představuje zhruba 80 procent selhání projektu vstřikovacích forem. Každému z nich lze předejít řádnou kontrolou DFM ve fázi návrhu - a každý z nich se výrazně prodraží, čím později bude zachycen.

Sunhingstones poskytuje komplexní kontrolu DFM jako standardní postup pro každý projekt: kosmetické programy vstřikovacích forem pro myš, přesné nástroje vstřikovacích forem pro motorové ozubené převody a velkoobjemové-projekty vstřikovacích forem na plastové kelímky PS. Promluvte si s naším týmem inženýrů o svém návrhu před zahájením práce s nástroji - je to ta největší-konverzace, kterou můžete o svém projektu vést.

Kontaktujte nyní

Society of Plastics Engineers (SPE) - Roční průzkum vad vstřikování

Asociace plastového průmyslu - Analýza nákladů na přepracování forem

ASTM D955 - Standardní zkušební metoda pro měření plastického smrštění

ASTM D3641 - Standardní postup pro zkušební vzorky vstřikováním

ISO 9001:2015 - Systémy managementu kvality

ISO 20457 - Rozměrové tolerance plastových dílů

Bílé knihy Autodesk Moldflow - o simulaci vstřikování

Časopis Plastics Technology - Roční průmyslový průzkum o postupech DFM

Standard IATF 16949 - Automotive Quality Management

DME Company - Inženýrská příručka součástí forem