Каковы распространенные ошибки при проектировании пресс-форм?

Ошибка, обнаруженная во время проверки DFM, почти ничего не стоит -, это всего лишь обсуждение среди инженеров. Ошибка, обнаруженная после завершения разработки 3D-модели, обычно стоит от 500 до 2000 долларов за исправление в версиях САПР. Та же ошибка, обнаруженная после начала резки стали, стоит от 5000 до 15 000 долларов. После пробной версии T0 или T1 вы рассчитываете на доработку от 10 000 до 30 000 долларов. А если ошибка попадает в массовое производство, стоимость исправления обычно составляет от 50 000 до 200 долларов США,000 - плюс брак инвентаря и ущерб взаимоотношениям с клиентами, который трудно оценить количественно.

Увеличение затрат на всех этапах в соотношении 100-к 1 – именно поэтому так важна предварительная загрузка DFM. Самое дешевое место для исправления ошибки всегда выше по течению, а самое дорогое — всегда ниже по течению.

Они упорядочены примерно по тому, как часто они появляются в реальных проектах, на основе опыта нашей команды, работающей над сотнями программ по формованию.

Ошибка 1: Недостаточные углы уклона

Это ошибка номер один по частоте, и она проявляется повсюду - – от простых деталей, отлитых под давлением, до сложных-инструментов для производства с несколькими полостями.

Каждая пластиковая деталь нуждается в небольшой конусности, называемой вытяжкой, которая позволяет детали плавно выходить из полости. Минимальный рекомендуемый уклон составляет 1 градус на сторону для большинства материалов, а для косметических поверхностей класса А- и текстурированных элементов рекомендуется от 1,5 до 2 градусов. При падении ниже 1 градуса сила выталкивания может увеличиться на 30–50 процентов, что приведет к побелению под напряжением, искажению размеров и ускоренному износу формы.

Эта ошибка особенно разрушительна для сложной литьевой формы Mouse Shell с изогнутыми косметическими поверхностями. Дизайнеры, ориентированные на эстетику, иногда забывают, что каждая вертикальная грань нуждается в черновом исполнении, что приводит к созданию форм, которые красиво выглядят в САПР, но при производстве создают детали с маркировкой напряжения.

Ошибка 2: неправильное расположение ворот

Затвор — это место, где пластик попадает в полость, и его расположение определяет структуру потока, положение линии сварки и распределение давления. Поместите ворота в неправильном месте, и вы получите линии сварки на видимых поверхностях, неравномерное заполнение деталей или вмятины на выступе ворот.

Для косметической продукции ворота никогда не должны находиться на видимой поверхности. В пресс-форме для литья под давлением оболочки мыши ворота обычно располагаются на внутренней поверхности, где конечный пользователь их не видит. Нижняя-части-ворот, конец--части ворота или скрытые подводные ворота — все это варианты -, но ворота не должны находиться на какой-либо поверхности, видимой заказчиком.

Что касается функциональных деталей, при расположении ворот также следует избегать образования линий сварки в-нагруженных зонах. АПресс-форма для литья под давлением двигателяесли вороток установлен на зубце шестерни, это создаст слабое место именно там, где прочность имеет наибольшее значение.

Ошибка 3: неравномерная толщина стенок

Пластиковые детали должны иметь одинаковую толщину стенок по всей длине. Когда стенки различаются по толщине, более толстые секции остывают медленнее, чем более тонкие. Результат: вмятины, коробление и внутреннее напряжение, которые могут проявиться только через несколько недель или месяцев после формовки.

Эмпирическое правило отрасли: изменение толщины не должно превышать плюс-или-процентов номинальной толщины стенки. Таким образом, толщина детали с номинальной стенкой 2 мм должна находиться в диапазоне максимум от 1,5 до 2,5 мм. Что-либо более экстремальное -, например, переход стенки толщиной 1 мм в сплошную бобышку толщиной 3 мм -, гарантирует проблемы.

Если жесткость или прочность требуют более толстых секций, используйте ребра и косынки, а не твердый материал. Это позволяет достичь структурной цели при сохранении равномерного охлаждения.

Ошибка 4: Неправильная конструкция системы охлаждения

Время охлаждения составляет от 60 до 70 процентов общего времени цикла. Пресс-форма с плохо спроектированными каналами охлаждения будет производить детали с медленными циклами в течение всего срока службы -, оставляя производственные мощности и рентабельность постоянно под угрозой.

Это самая дорогая ошибка для-продуктов, продаваемых в больших объемах. АПластиковые чашки PS для литья под давлениемкоторый работает с 12-секундными циклами, хотя должен работать с 7-секундными циклами, обходится производителю примерно в 70 процентов потенциальной мощности. Производственный тираж более 50 миллионов единиц — это огромные деньги.

Правильная конструкция охлаждения требует анализа CFD на этапе проектирования, сбалансированной компоновки каналов, обеспечивающей равномерное распределение температуры в полости, и размещения каналов в пределах толщины стенки полости в 1,5–2,5 раза. Конформные каналы охлаждения в пластинах, напечатанных на 3D-принтере, могут обеспечить дополнительное сокращение циклов обработки на 15–30 процентов при обработке деталей сложной геометрии.

Ошибка 5: острые внутренние углы

Любой острый внутренний угол радиусом менее 0,5 мм создает точку концентрации напряжения. Под нагрузкой -, включая нагрузку выброса -, эти точки становятся естественным местом отказа.

Промышленное правило: минимальный внутренний радиус должен быть как минимум в 0,5 раза больше местной толщины стенки, а в идеале — больше. Секция стены толщиной 2 мм должна иметь внутренний радиус не менее 1 мм. Если этого меньше, то деталь имеет встроенное-слабое место именно там, где физика воспользуется им.

Для точностиПресс-форма для литья под давлением двигателя,это правило относится конкретно к корням зубьев шестерен. Корни зубов с неадекватными радиусами скруглений разрушаются под действием усталостной нагрузки при гораздо меньшем количестве циклов, чем правильно спроектированные зубы -, иногда в 5–10 раз по сравнению с ожидаемым сроком службы.

Ошибка 6: Плохая конструкция вентиляционного отверстия

Когда расплавленный пластик попадает в полость, ему приходится куда-то выталкивать воздух. Недостаточная вентиляция приводит к сжатию воздуха в детали, что приводит к появлению следов ожогов (захваченный воздух воспламеняется при сжатии), коротких выстрелов (деталь не заполняется полностью) или пористости (пузырьки воздуха, попавшие в деталь).

Стандартная глубина вентиляционного отверстия-от 0,02 до 0,04 мм для большинства термопластов - достаточно глубока, чтобы обеспечить выход воздуха, и достаточно мелкая, чтобы пластик не мог протиснуться и вызвать вспышку. Вентиляционные отверстия следует размещать в последних точках заполнения, обычно на концах путей потока.

В правильно вентилируемой форме скорость впрыска может быть на 10–20 процентов выше, чем в плохо вентилируемой, что напрямую влияет на время цикла и качество.

Ошибка 7: недооценка требований к выбросу

Выталкивание кажется простым: штифты - выталкивают деталь из формы. Но именно из-за изгнания на самом деле возникают многие косметические и размерные проблемы.

Распространенные ошибки выталкивания включают слишком малое количество штифтов (концентрация силы на слишком маленькой площади), размещение штифтов под косметическими поверхностями (создание видимых следов), штифты слишком маленького диаметра (концентрация напряжения) и штифты, расположенные на тонких стенках (вызывающие побеление или деформацию под напряжением).

Отраслевые рекомендации рекомендуют один выталкивающий штифт на 25–40 см² площади выступающей детали, при этом усилие на штифт не должно превышать 2 Н/мм². Для косметических-критических приложений, таких какПресс-форма для литья корпуса мышиРассмотрим съемные пластины, которые распределяют силу выталкивания равномерно по всему периметру, а не концентрируют ее в местах расположения штифтов.

Разные категории продуктов чаще всего допускают разные ошибки. Понимание того, какая ошибка наиболее вероятна для вашего конкретного проекта, помогает сосредоточить внимание проверки DFM там, где это наиболее важно.

Проверка проектирования для производства – это самый высокий-окупаемый вид деятельности в любом проекте по созданию инструментов. Вот почему выявлять проблемы на ранней стадии гораздо дешевле, чем выявлять их поздно.

Передовой практикой в ​​отрасли является как минимум два официальных цикла проверки DFM для каждого проекта: один на стадии концепции (до начала детального проектирования) и один с окончательной 3D-моделью (до начала изготовления оснастки). Некоторые серьезные проекты добавляют третий обзор, специально посвященный результатам моделирования с помощью Moldflow или аналогичных инструментов.

За последние пять лет индустрия проектирования пресс-форм значительно изменилась, во многом благодаря инструментам моделирования и искусственного интеллекта.

Моделирование Moldflow и Moldex3D теперь является стандартной практикой примерно на 62% ведущих-фабрик по производству литьевых форм. Эти инструменты прогнозируют структуру потока, выявляют потенциальные линии сварки, отмечают риски коротких-выстрелов и выявляют проблемы с охлаждением до того, как сталь будет разрезана.

Инструменты анализа DFM,-управляемые искусственным интеллектом, могут сканировать 3D-модель CAD и автоматически выявлять типичные проблемы проектирования - недостаточный уклон, острые углы, неравномерную толщину стенок и т. д. Некоторые платформы создают автоматизированные отчеты DFM за считанные минуты, которые раньше требовали нескольких часов проверки инженерами.

Проверка цифровых двойников появляется для ценных-программ, в которых смоделированная модель пресс-формы сопоставляется с реальными производственными характеристиками для уточнения будущих проектов.

Отраслевые данные показывают, что процент доработки пресс-форм снизился примерно с 35 процентов (до-эпоха моделирования) примерно до 15 процентов для цехов с развитыми процессами моделирования -, что является значительным улучшением показателей успеха первых-испытаний.

Несколько стандартов регулируют процесс проектирования пресс-форм и критерии приемки:

Структура системы менеджмента качества ISO 9001

Рекомендации SPE DFM для пластмасс, полученных литьем под давлением

Стандарт ASTM D955 для измерения усадки пластика

Стандартная практика ASTM D3641 для литья под давлением

IATF 16949 по качеству поставщиков автомобильной продукции

ISO 20457 для допусков размеров пластиковых деталей.

Серьезныйпроизводитель литьевых формдокументирует проверку DFM на соответствие этим стандартам как часть стандартных результатов проекта.

В 68% проектов по производству литьевых форм возникают серьезные проблемы с конструкцией при первом испытании (данные SPE)

Проблемы, обнаруженные в DFM, стоят от 0 до 2000 долларов США; те же проблемы при массовом производстве стоят 50 000–200 долларов,000+

Семь наиболее частых ошибок: недостаточная тяга, неправильное расположение ворот, неровные стены, недостаточное охлаждение, острые углы, плохая вентиляция, недооценка выброса.

В разных продуктах случаются разные типичные ошибки -Пресс-форма для литья корпуса мышив проектах часто встречаются ошибки в расположении ворот, в проектах литьевых форм для мотор-редукторов возникают проблемы с радиусом угла, в проектах литьевых форм для пластиковых стаканчиков PS приходится платить за плохое охлаждение

Два цикла проверки DFM — лучшая отраслевая практика

Современное моделирование позволило сократить объем доработок пресс-форм с 35% до 15%.

Наибольшая рентабельность инвестиций в инструменты — это всегда-первоначальные инвестиции в DFM.

Семь ошибок, описанных выше, являются причиной примерно 80 процентов неудач в проектах по изготовлению литьевых форм. Каждую из них можно предотвратить с помощью надлежащей проверки DFM на этапе проектирования -, и чем позже она будет обнаружена, тем дороже будет обходиться каждая из них.

Sunhingstones предоставляет всестороннюю проверку DFM в качестве стандартной практики для каждого проекта: косметические программы литья под давлением корпуса мыши, прецизионные инструменты для литья под давлением мотор-редукторов, а также проекты литья под давлением пластиковых чашек PS в больших объемах. Прежде чем приступать к разработке инструментов, поговорите с нашей командой инженеров о своем проекте - это самый-единственный разговор, который может принести максимальную пользу вашему проекту.

Свяжитесь сейчас

Общество инженеров по пластмассам (SPE) - Ежегодное исследование дефектов литья под давлением

Ассоциация производителей пластмасс - Анализ затрат на доработку пресс-формы

Стандартный метод испытаний ASTM D955 - для измерения пластической усадки

Стандартная практика ASTM D3641 - для испытательных образцов для литья под давлением

ISO 9001:2015 - Системы менеджмента качества

ISO 20457 - Допуски размеров пластиковых деталей

Autodesk Moldflow - Технические документы по моделированию литья под давлением

Журнал Plastics Technology - Ежегодный отраслевой обзор практики DFM

IATF 16949 - Стандарт управления качеством в автомобильной промышленности

Компания DME - Руководство по проектированию компонентов пресс-формы