Kuidas mõjutab tõmbenurk survevaludetailide kvaliteeti ja tootmiskulusid?

PTSMAKE analüüsis eelmisel aastal 200 rikkis vormi. 63%-l oli üks ühine nimetaja - ebapiisav süvisenurga survevalukujundus.

See pole ainult arvud arvutustabelis. Need on hallituse kahjustused, väljutamise viivitused ja osad, mis kleepuvad, kui peaksid libisema. Siin on üllatav: enamik insenere arvab, et tõmbenurgad sõltuvad puhtalt väljaviskamisest. Vale. Suurem probleem? Need juhivad otseselt teie jahutuse tõhusust -, mis moodustab 70% tsükli ajast (Allikas: hubs.com).

Kui projekteerite vertikaalsed seinad ilma süvisega, võivad väljatõukejõud tõusta 23 tonnini. See on nagu nelja maasturi riputamine väljavisketihvtide külge. Füüsika siin läbirääkimisi ei pea.

Miks survevalu süvisnurk määrab tootmise edukuse?

Süvisenurga survevalu viitab vormitud komponentide vertikaalpindadele rakendatavale koonusele, mõõdetuna kraadides vertikaalteljest. See ei ole dekoratiivne, - see on mehaaniline vajadus.

Kui sula termoplast jahtub vormiõõnsuses, kahaneb see teatud protsendi võrra sõltuvalt materjali omadustest. See kokkutõmbumine tekitab pindpinevuse osade seinte ja vormipindade vahel, tekitades hõõrdumist, mis takistab väljapaiskumist. Ilma korraliku süviseta osad kas kriimustuvad, kõverduvad või jäävad täielikult õõnsusse kinni.

Suhe järgib põhifüüsikat. Hõõrdejõud väljutamise ajal võrdub μ × Fn × cos , kus tähistab süvise nurka. Süvise suurenedes vähendab koosinuskomponent hõõrdumist proportsionaalselt. Kuid siin on paradoks, - mustandi esmane funktsioon ei ole staatilise hõõrdumise vähendamine (selleks on nurk tavaliselt liiga väike). Selle asemel välistab see kontakti täielikult, kui osa hakkab vormist eralduma (Allikas: firstmold.com).

Materjali kokkutõmbumine põhjustab probleemi. Termoplastid tõmbuvad jahtumisel südamiku poole kokku, haardudes sellest tihedalt. Polüpropüleen kahaneb 4-5%, samas kui konstrueeritud plastidel, nagu PEEK, on ​​erinev termiline käitumine. Klaas{5}}täidisega materjalid muudavad probleemi veelgi keerulisemaks – nende abrasiivsed omadused nõuavad suuremat tõmbenurka, et vältida hallituspinna kahjustamist.

Kriitilised süvisnurga survevalu parameetrid tootmistööriistade jaoks

Reegel 1-kraadi-tolli kohta on kõikjal tsiteeritud. See on liialt lihtsustatud.

Kuni 2 tolli sügavuste korral piisab siledate poleeritud pindade jaoks tavaliselt 1,5-2 kraadist. Sellest sügavusest kaugemale lisate ligikaudu 1 kraadi iga täiendava tolli kohta, et kompenseerida suurenenud pinnakontaktpinda (Allikas: revpart.com). Kuid see eeldab ideaalseid tingimusi – pole tekstuuri, pole keerulist geomeetriat, standardsed kaubaplastid.

Pinnaviimistlus muudab kõike. Poleeritud pinnad nõuavad tõmbamisjälgede vältimiseks vähemalt 1 kraadi süvist. Tekstureeritud pinnad? Lisage 1,5 kraadi tekstuuri sügavuse 0,001 tolli kohta. Kerge tekstuur (PM-T1) vajab minimaalselt 3 kraadi, raske tekstuur (PM-T2) nõuab 5 kraadi või rohkem (Allikas: fictiv.com). Mikro-alalõiked, mis tekivad lukuosade tekstureerimisel vormidesse ilma piisava tuuletõmbuseta.

Materjali omadused tühistavad üldreeglid. Pehmed plastilised materjalid, nagu nailon või polüetüleen, võivad teoreetiliselt töötada peaaegu-nulltõmbega tänu nende paindlikkusele ja isemäärduvatele omadustele. Praktikas soovitavad tootjad järjepidevuse tagamiseks ikkagi 0,5{6}}1 kraadi. Kõvad, rabedad materjalid -, eriti klaasiga-täidisega komposiidid – nõuavad minimaalselt 2–3 kraadi, kuna need ei saa väljaviskamisel painduda.

ABS töötab tavaliselt hästi 0,5-1 kraadi juures südamiku ja 1 kraadi juures õõnsuste pindade puhul. Üks Xometry foorumite vormimisinsener märkis: "Iga 25 mm sügavuse kohta suurendage süvist 1 kraadi võrra. Samuti on oluline pinnaviimistlus – karedamate tekstuuride puhtaks vabastamiseks on vaja rohkem süvist" (Allikas: xometry.pro).

Osa geomeetria tutvustab lokaliseeritud variatsioone. Ribid ja ülemused vajavad oma eelnõu läbivaatamist. Riba süvis peab vastama välisseina süvisele - või ületama seda, tavaliselt vähemalt 0,5–1 kraadi. Kõrged ribid loovad sügavad vormiõõnsused, mis suurendavad töötlemiskulusid ja väljaviskamisraskusi. Soovitatav ribi paksus? Vähem kui 0,6 korda külgneva seina paksus, et minimeerida valamujälgi, ideaaljuhul alla 0,5 korra (Allikas: boyanmfg.com).

Kuidas süvisenurk reguleerib jahutuse efektiivsust ja tsükliaega

Vormikujunduses on omane kompromiss, mida enamik insenere eirab. Väljatõmbemehhanismid ja jahutuskanalid konkureerivad südamiku sees sama kinnisvara pärast.

Kui osad väljuvad õige tõmbe tõttu kergesti, vajate vähem väljutustihvte ja -hülsseid. See vabastab jahutuskanalite tuumamahu. Rohkem jahutuskanaleid tähendab kiiremat soojuse eraldamist, lühemaid tsükliaegu ja madalamaid ühikukulusid. Matemaatika muutub suure tootmismahu juures veenvaks - isegi väikesed tsükliaja lühenemised korrutuvad tuhandete või miljonite osade puhul.

Tsükli ajas domineerib jahutamine. Keskmiselt 70% survevalutsükli ajast läheb jahutamisele (Allikas: hubs.com). Selle vähendamine isegi 10–15% parema süvise disaini ja täiustatud jahutusgeomeetria abil tähendab otse läbilaskevõime kasvu ja kulude vähenemist.

Vaakumefekt suurendab jahutusprobleeme. Ilma piisava tõmbejõuta võivad plastosad tekitada väljatõmbamise ajal õõnsuste seinte vastu vaakumimemist, eriti -läikega pindadel. See vaakum muudab eraldamise keeruliseks ja võib põhjustada südamiku struktuuri deformatsiooni. Piisav tõmbejõud laseb vormi ja osa vahel õhku, purustades tolmuimeja puhtalt (Allikas: firstmold.com).

Real{0}}Maailma süvisenurga tõrked ja lahendused

Meditsiiniseadmete käivitaja kujundas oma korpuse kolm korda ümber, kuna nad nõudsid vertikaalseid seinu. Lõplik lahendus? 0,75-kraadine süvis kaotas 28 000 dollarit järeltöötluskulud, vältides pinnakriimustusi ja vähendades väljutusaega (Allikas: ptsmake.com).

Teine juhtum: PEEK-vormingus tööstusliku anduri korpuse tagasilükkamise määr oli 18% algse 0,8-kraadise süvisega. Probleem? PEEKi kõrge temperatuuri omadused ja jäikus muutsid väljutamise keeruliseks. Lahendus suurendas süvist 1,2 kraadini ja ejektori viiteaja reguleerimist. Tulemused: praagi määr langes 2,3% -ni ja hallituse eluiga pikenes 300% (Allikas: ptsmake.com).

Alumiiniumist tööriistad kehtestavad oma piirangud. Alumiiniumist valmistatud väikesemahulistes-tootmisvormides kasutatakse õõnsuste jaoks CNC-töötlust. Otsfreeside läbimõõt, pikkus ja tõmbejõud piiravad töödeldavat. Terasetootmisvormide jaoks mõeldud osad võivad alumiiniumtööriistadele üleminekul vajada täiendavat tõmbejõudu ja seina paksust (Allikas: protolabs.com).

Prototüüpimise lõks tabab disainereid korduvalt{0}}D-printimine ja CNC-töötlus ei nõua tõmbenurki. Insenerid loovad täiuslikult vertikaalsete seintega prototüübi, kinnitavad funktsiooni ja sobivuse ning avastavad siis, et disaini ei saa ilma suuremate muudatusteta survevalu vormida. Protolabsi DFM-analüüs märgib selle oma automaatsetes tsitaatides -, mis vajavad mustandnurki, tõstetakse esile soovitatud parandustega (Allikas: protolabs.com).

Materjali-Süvisenurga survevalu nõuded

Erinevad termoplastid nõuavad erinevaid lähenemisviise, mis põhinevad kokkutõmbumiskiirusel, jäikusel ja pinna vastasmõju omadustel.

4-5% kokkutõmbumisega polüpropüleen (PP) nõuab hoolikat süvise kaalumist. Selle suur kokkutõmbumine paneb selle südamikest tihedalt kinni. Soovitatav on vähemalt 1 kraad, poleeritud südamikud ja perioodiline vormivaba pihusti pikendavad tööriista eluiga, kui tõmbetugevus on piiratud.

PEEK ja muud tehnilised termoplastid on väiksema kokkutõmbumisega, kuid suurema jäikusega. Nende jäikus ei lase väljaviskamisel painduda, nõudes minimaalselt 1-1,5 kraadi isegi mõõduka sügavuse korral. Klaasiga-täidisega variandid lisavad abrasiivsust – hallituspindade kaitsmiseks lööb tõmbe 2–3 kraadi.

Nailon on erand. Selle isemäärduvad omadused ja paindlikkus võimaldavad teoreetiliselt nulli -tõmbumist. Kuid isegi nailonist on kasu 0,5–1-kraadisest süvisest, mis tagab tootmise järjepidevuse ja hallituse pikaealisuse. Küsimus pole selles, kas nailon saab ilma tuuletõmbeta joosta, vaid selles, kas peaks.

LDPE kleepuvus poleeritud pindadele nõuab hoolimata selle paindlikkusest umbes 1,5 kraadi tõmbejõudu. Materjali pindpinevusomadused tekitavad haardumisprobleeme, millest saab üle vaid piisava koonuse korral (Allikas: rapiddirect.com).

Suuna kavandi ja lahkumisjoone kaalutlused

Süvis peab järgima vormi tõmbesuunda - südamiku ja õõnsuse eraldumist mööda. Kui teete selle valesti, kleepuvad osad vale vormi poole külge, luues väljaviskamisunenäod.

Süviste seintega õõneskastide puhul näib avatud ülaosa veidi laiem kui alumine, kui süvis on õige. See nähtav koonus kinnitab õiget tõmbesuunda, mis on joondatud vormi avaga.

Osad, mille keskel on eraldusjoontega - täissilindrid, näiteks -, vajavad mõlemas otsas tõmbejõudu. Kaks vormi vabastamise toimingut tähendab kahte tõmbenõuet, üks iga vormi liikumissuuna jaoks.

Astmelised eraldusjooned nõuavad erilist tähelepanu. Kui eraldusjoon ei ole tasapinnaline, väldivad sulge{1}}pinnad vormipoolte vahel tühikute tekkimist. Need väljalülitused nõuavad häirete vältimiseks tavaliselt 5–7 kraadi süvist (Allikas: fictiv.com).

Südamiku ja õõnsuse süvise strateegia on oluline osade puhul, millel pole selgeid välimuseelistusi. Minimeerige südamiku tõmbejõudu, maksimeerides samal ajal õõnsuse tõmmet (tolerantsi piires), et osad jääksid liikuvale vormi küljele, kus asuvad väljatõmbesüsteemid. See väldib paigalseisva õõnsuse pooles täiendavaid väljatõmbemehhanisme (Allikas: firstmold.com).

Täiustatud strateegiate kavandid keerukate geomeetriate jaoks

Muudetavad süvisenurgad vastavad erinevatele vormimisnõuetele kogu osa pikkuses. See ei ole üks-suurus-sobib-kõigile -, see on optimeeritud kohalike tingimuste jaoks.

Ribid, servad ja võred nõuavad oma süvise kaalumist. Iga vormiga kokkupuutuv pind vajab piisavat koonust. Puuduv tõmme sisemistel elementidel põhjustab samu probleeme, mis välisseintel.

Avad ja sisemised õõnsused kujutavad endast suunaprobleeme. Ristkülikukujulise läbivate-aukudega osa puhul võib õõnsuse suunas aukude tõmbamine põhjustada osade kleepumist sinna südamiku asemel, kus asuvad ejektorid. Lahendus: tõmbeaugud südamiku poole, kust väljutussüsteem saab need vabaks lükata.

Kokkupandavad südamikud tulevad toime äärmuslikel juhtudel, kui tõmbetuum on tõesti vajalik. Need mitme-segmendiga südamikud liiguvad lahtivõtmise ajal üksteise suhtes vertikaalselt, vähendades horisontaalset suurust, mis võimaldab osa vabastada. Kompromiss? Oluliselt suurenenud tööriistade keerukus ja maksumus. Südamiku segmentidelt saadud jäljed kriimustaksid O-rõngaid või muid tihenduspindu, piirates rakendusi (Allikas: eng{5}}tips.com).

Metall{0}}--metalli kokkupuude vormikomponentides nõuab õige eraldamise tagamiseks minimaalselt 3 kraadi. See kehtib juhul, kui üks metallist vormikomponent puutub otse kokku teisega, mitte detaili geomeetriaga (Allikas: revpart.com).

Praktilised rakendamise juhised

Alustage mustandiga projekteerimise alguses. Kogenud disainerid võtavad kavandi kaalutlused arvesse nii, et nad lahendavad probleemid alateadlikult. Kõigi teiste jaoks väldib selgesõnaline varajane tähelepanu hiljem valusaid ümberkujundamisi.

Minimaalne elujõuline süvis sõltub kolmest tegurist: osa jäikus, südamiku pinna karedus ja materjali kokkutõmbumine. Suurem jäikus nõuab suuremat tõmbejõudu. Siledamad südamikud taluvad vähem tuuletõmbust. Madalama kokkutõmbumisega materjalid taluvad väiksemaid nurki -, kuid mitte kunagi nulli, välja arvatud juhul, kui materjali omadused seda tõesti võimaldavad (Allikas: vem-tooling.com).

Vertikaalsete seinte lähedal{0}}nõudvate disainilahenduste puhul on võimalik teha kompromisse. Pool-kraadine süvis annab mõistliku kesktee sirgete seinte ja vormimisnõuete vahel. Jõudlus ja läbilaskevõime ei vasta 1,5-2 kraadi standarditele, kuid see on tunduvalt parem kui nullsüvis. Iga süvis ületab tõmbetuult – see põhimõte kehtib peaaegu kõigi vormimisstsenaariumide puhul.

Vormitootjatega konsulteerimine projekteerimise alguses hoiab ära kallite üllatuste tekkimise "tööriistade jaoks vabastamise" verstapostidel. Tööriistade kujundajad mõistavad konkreetsete funktsioonide jaoks vajalikke lokaliseeritud mustandvariatsioone. Nende panus projekteerimisel säästab aega ja raha, võrreldes kujundusjärgsete-parandustega.

DFM-i analüüsitööriistad tabavad mustandiprobleemid enne tööriistade kasutuselevõttu. Automatiseeritud süsteemid märgistavad probleemsed kohad ja soovitavad parandusi. Kogenud vormiinseneride käsitsi läbivaatamine lisab väärtust keerukate geomeetriate jaoks.

Nurgaotsuste kavandite kulumõju analüüs

Ebapiisav süvis tekitab kulusid mitmes dimensioonis. Otsesed kulud hõlmavad suuremat praagi määra kriimustatud või kõverdunud osadest. Kaudsed kulud tulenevad tsükli pikenemisest, hallituse suurenenud hooldusest ja käsitsi osade eemaldamise tootmisseisakutest.

Ebapiisava tõmbe tõttu tekkinud hallituskahjustused nõuavad perioodilist poleerimist ja võimalikku väljavahetamist. Hõõrdumine ja pinge sundväljaviske ajal kiirendavad kulumist. Õige tõmbetugevus pikendab hallituse eluiga dramaatiliselt - pidage meeles, et PEEK-anduri korpuses on 300% pikenemine.

Materjali raiskamine suureneb ilma korraliku tõmbeta. Raskesti vabastatavate vormide täitmiseks on vaja rohkem materjali, millele lisandub väljaviskamisel tekkinud kahjustatud osade jäägid. Eelnõu optimeerimine vähendab otseselt jäätmeid.

Tsükliaja lühendamine parema süvise{0}}toega jahutuse tõttu tagab suurima pikaajalise-säästu. Isegi 5–10% tsükliaja täiustused mitmekordistuvad tootmistsüklite lõikes märkimisväärselt. Suurte mahtude korral jäävad need säästud esialgsesse projekteerimisinvesteeringusse õigesse projektianalüüsi.

KKK: Levinud küsimused süvisnurga survevalu kohta

K1: Kas ma saan tõesti vormida osi, mille tõmbenurk on null?

Teoreetiliselt jah pehmete materjalide nagu nailon puhul, kuid praktiliselt on see riskantne. Isegi materjalid, mille tõmbetugevus on null, toimivad paremini 0,5–1 kraadi juures. Konsistentsi ja hallituse pikaealisuse täiustused õigustavad väikest süvist isegi siis, kui see pole rangelt nõutav. Nulltõmme tähendab, et iga väljaviske võitleb maksimaalse hõõrdumise vastu.

Q2: Kuidas arvutada välja täpne süvisenurk, mida mu osa vajab?

Hõõrdemudeli keerukuse ja erinevate süstimisparameetrite tõttu ühtset valemit ei eksisteeri. Alustage materjali -spetsiifiliste juhistega: 1,5–2 kraadi standardsete poleeritud pindade jaoks, mille sügavus on kuni 2 tolli, seejärel lisage 1 kraad tolli kohta täiendava sügavuse kohta. Reguleerige tekstuuri (lisage 1,5 kraadi 0,001-tollise tekstuuri sügavuse kohta), materjali omaduste (kõvem/abrasiivsem vajab rohkem tõmbejõudu) ja pinnaviimistluse nõudeid. Simulatsioon pakub võrdlusväärtusi, kuid kontrollimiseks konsulteerige oma vormitootjaga.

K3: Mis saab siis, kui minu detaili konstruktsioon ei suuda nähtavaid süvisenurki võtta?

Avastage kokkupandavaid südamikke kriitiliste null{0}}mustandi sektsioonide jaoks, kuigi need on kallid. Teise võimalusena seadke esikohale tõmme ühel küljel, minimeerides samal ajal teise poole - maksimeeri õõnsuse tõmme, minimeeri südamiku tõmbejõudu, et hoida osad väljaviskepoolel. Mõelge, kas teie kujundus nõuab tõesti nulli süvist või piirate probleemi üle. Sageli on 0,5-0,75 kraadi visuaalselt märkamatu, kuid funktsionaalselt kriitiline.

Q4: Kuidas mõjutab süvisenurk minu detaili lõplikke mõõtmeid?

Süvis muudab mõõtmeid proportsionaalselt sügavusega. 2-kraadine süvis 4-tollises sügavuses tekitab umbes 0,14 tolli laiuse erinevuse ülemise ja alumise osa vahel. Täppiskoostude puhul võtke arvesse neid mõõtmete erinevusi tolerantsivirnades. Mõned disainerid kompenseerivad seda, kohandades nominaalmõõtmeid, et tabada kriitilisi omadusi süvise koonuse teatud kohtades.

K5. Kas ma peaksin oma prototüüpidesse kujundama mustandnurgad, kuigi prindin neid 3D-s?

Jah. Kujundage oma võimaliku tootmismeetodi, mitte prototüüpimismeetodi jaoks. Prototüüpidele mustandi lisamine ei maksa midagi ning kinnitab vormi, sobivuse ja funktsionaalsuse tootmis-esindamisgeomeetriaga. Alternatiivne - ümberkujundamine pärast prototüübi valideerimist - viivitab tootmist ja võib sundida uuesti valideerimist. Kujundage üks kord koos mustandiga algusest peale.

Õige süvisenurga survevalu konstruktsioon eraldab tõhusa tootmise pidevast veaotsingust. Alustage projekteerimise varases faasis piisava süvisega, kinnitage DFM-analüüsiga ja konsulteerige enne geomeetria lõplikku vormistamist vormitootjatega. Esialgne investeering õigetesse spetsifikatsioonide kavanditesse tasub igal tootmistsüklil dividende.