خطاهای رایج در طراحی قالب تزریق چیست؟

اشتباهی که در حین بررسی DFM رخ می دهد تقریباً هیچ هزینه ای ندارد - این فقط یک بحث بین مهندسان است. اشتباهی که پس از نهایی شدن مدل سه بعدی رخ می دهد، معمولاً 500 تا 2000 دلار هزینه دارد تا در ویرایش های CAD برطرف شود. همان اشتباهی که بعد از شروع برش فولاد مرتکب شد 5000 تا 15000 دلار هزینه دارد. پس از آزمایش T0 یا T1، شما به دنبال 10000 تا 30000 دلار در کار مجدد هستید. و اگر اشتباهی وارد تولید انبوه شود، اصلاح‌ها معمولاً بین 50000 دلار تا 200 دلار هزینه می‌کنند،000 - به‌علاوه ضایعات موجودی و آسیب‌های ارتباط با مشتری که تعیین کمیت آن دشوار است.

این افزایش هزینه 100-به 1 در تمام مراحل دقیقاً به همین دلیل است که DFM بارگذاری شده از جلو بسیار اهمیت دارد. ارزان ترین مکان برای رفع اشتباه همیشه بالادست است و گران ترین مکان همیشه پایین دست است.

اینها تقریباً بر اساس تعداد دفعات نمایش آنها در پروژه‌های واقعی، بر اساس تجربه تیم ما در کار در صدها برنامه قالب مرتب می‌شوند.

اشتباه 1: زوایای پیش نویس ناکافی

این اشتباه شماره یک از نظر فرکانس است و در همه جا نمایان می شود - از قطعات قالب گیری تزریقی ساده تا ابزارهای پیچیده تولید چند حفره-.

هر قسمت پلاستیکی به یک مخروط کوچک به نام پیش نویس نیاز دارد که به قطعه اجازه می دهد به آرامی از حفره خارج شود. حداقل پیش نویس توصیه شده 1 درجه در هر طرف برای اکثر مواد است، و 1.5 تا 2 درجه برای سطوح{4}}آرایشی کلاس A و ویژگی های بافت توصیه می شود. افت زیر 1 درجه و نیروی بیرون راندن می تواند 30 تا 50 درصد افزایش یابد که منجر به سفید شدن تنش، اعوجاج ابعادی و تسریع سایش قالب می شود.

این اشتباه به ویژه برای قالب تزریق پوسته موش پیچیده با سطوح آرایشی منحنی آسیب زا است. طراحانی که بر روی زیبایی شناسی تمرکز می کنند، گاهی فراموش می کنند که هر صورت عمودی نیاز به پیش نویس دارد، که منجر به قالب هایی می شود که در CAD زیبا به نظر می رسند، اما در تولید، بخش هایی با استرس- مشخص می شوند.

اشتباه 2: مکان اشتباه دروازه

گیت جایی است که پلاستیک وارد حفره می شود و محل آن الگوی جریان، موقعیت خط جوش و توزیع فشار را تعیین می کند. دروازه را در نقطه اشتباه قرار دهید و خطوط جوش روی سطوح قابل مشاهده، پر شدن قسمت ناهموار یا علائم فرورفتگی در شاهد دروازه ایجاد می شود.

برای محصولات آرایشی، محل دروازه هرگز نباید روی سطح قابل مشاهده باشد. برای قالب تزریق پوسته موش، دروازه معمولاً روی سطح داخلی می رود جایی که توسط کاربر نهایی دیده نمی شود. دروازه‌های زیردریایی--پایین-در-بخشی، یا دروازه‌های زیردریایی پنهان همه گزینه‌ها هستند - اما دروازه نباید روی هیچ سطحی باشد که مشتری ببیند.

برای قطعات عملکردی، محل دروازه نیز باید از ایجاد خطوط جوش در نواحی تحمل{0}تنش جلوگیری کند. الفقالب تزریق موتور دندهبا قرار دادن گیت روی دندانه چرخ دنده، نقطه ضعفی ایجاد می شود که دقیقاً در آن استحکام بیشترین اهمیت را دارد.

اشتباه 3: ضخامت ناهموار دیوار

قطعات پلاستیکی باید ضخامت دیواره یکنواختی داشته باشند. هنگامی که ضخامت دیوارها متفاوت است، بخش های ضخیم تر کندتر از بخش های نازک خنک می شوند. نتیجه: آثار فرورفتگی، تاب خوردگی و استرس داخلی که ممکن است تا هفته ها یا ماه ها پس از قالب گیری ظاهر نشوند.

قانون کلی صنعت: تغییر ضخامت نباید از ضخامت دیواره اسمی به علاوه-یا-منهای ۲۵ درصد تجاوز کند. بنابراین قطعه ای با دیواره اسمی 2 میلی متر باید از 1.5 میلی متر تا حداکثر 2.5 میلی متر متغیر باشد. هر چیزی شدیدتر - مانند انتقال دیوار 1 میلی‌متری به باس جامد 3 میلی‌متری - مشکلاتی را تضمین می‌کند.

هنگامی که سختی یا استحکام مستلزم بخش های ضخیم تر است، به جای مواد جامد، از دنده ها و ضخامت ها استفاده کنید. این امر ضمن حفظ رفتار خنک کننده یکنواخت، به هدف ساختاری دست می یابد.

اشتباه 4: طراحی نامناسب سیستم خنک کننده

زمان خنک سازی 60 تا 70 درصد کل زمان چرخه را تشکیل می دهد. یک قالب با کانال‌های خنک‌کننده با طراحی ضعیف، قطعات را در چرخه‌های آهسته برای کل عمر مفید خود تولید می‌کند - ظرفیت تولید و حاشیه سود را برای همیشه روی میز باقی می‌گذارد.

این گران‌ترین اشتباه برای محصولات-با حجم بالا است. الفقالب تزریق لیوان PS پلاستیکیکه چرخه های 12 ثانیه ای را اجرا می کند در حالی که باید چرخه های 7 ثانیه ای را اجرا کند تقریباً 70 درصد ظرفیت بالقوه را برای تولید کننده هزینه می کند. بیش از 50 میلیون واحد تولید، این پول هنگفتی است.

طراحی خنک کننده مناسب نیاز به تجزیه و تحلیل CFD در مرحله طراحی، چیدمان کانال متعادل که توزیع دمای حفره یکنواخت را تضمین می کند و قرارگیری کانال در 1.5 تا 2.5 برابر ضخامت دیواره سطح حفره نیاز دارد. کانال‌های خنک‌کننده منسجم در چاپ‌های سه بعدی- می‌توانند 15 تا 30 درصد کاهش چرخه اضافی را در قطعات با هندسه پیچیده ایجاد کنند.

اشتباه 5: گوشه های داخلی تیز

هر گوشه داخلی تیز زیر شعاع 0.5 میلی متر نقطه تمرکز تنش ایجاد می کند. تحت بار - از جمله بار تخلیه - آن نقاط به محل شکست طبیعی تبدیل می‌شوند.

قانون صنعت: حداقل شعاع داخلی باید حداقل 0.5 برابر ضخامت دیوار محلی و در حالت ایده آل بزرگتر باشد. یک بخش دیوار 2 میلی متری باید شعاع داخلی حداقل 1 میلی متر داشته باشد. کمتر از آن، و بخش دارای نقطه ضعفی است-که دقیقاً در آن فیزیک از آن بهره برداری می کند.

برای یک دقتقالب تزریق موتور دنده،این قانون به طور خاص برای ریشه های دندان چرخ دنده اعمال می شود. ریشه‌های دندانی با شعاع فیله نامناسب تحت بارگذاری خستگی در تعداد چرخه‌های بسیار کمتر از دندان‌هایی که به‌درستی طراحی شده‌اند - گاهی اوقات با فاکتورهای 5 تا 10 در مقابل عمر مورد انتظار شکست می‌خورند.

اشتباه 6: طراحی ضعیف دریچه

هنگامی که پلاستیک مذاب به داخل حفره می ریزد، باید هوا را به جایی خارج کند. تهویه ناکافی باعث فشرده شدن هوا در قطعه می شود که منجر به علائم سوختگی (هوای محبوس شده تحت فشار مشتعل می شود)، شات های کوتاه (قطعه به طور کامل پر نمی شود) یا تخلخل (حباب های هوا محبوس شده در قطعه) می شود.

برای اکثر ترموپلاستیک‌ها عمق استاندارد -صنعت 0.02 تا 0.04 میلی‌متر است - به اندازه‌ای عمیق که هوا خارج شود، به اندازه‌ای کم عمق است که پلاستیک نتواند از آن عبور کند و فلاش ایجاد کند. دریچه ها باید در آخرین نقاط برای پر شوند، معمولاً انتهای مسیرهای جریان قرار می گیرند.

یک قالب با تهویه مناسب می‌تواند 10 تا 20 درصد سرعت تزریق سریع‌تری نسبت به یک قالب ضعیف داشته باشد و به طور مستقیم به زمان چرخه و کیفیت کمک می‌کند.

اشتباه 7: دست کم گرفتن الزامات تخلیه

به نظر می‌رسد که پین‌های - ساده، قطعه را از قالب خارج می‌کنند. اما جهش جایی است که بسیاری از مسائل زیبایی و ابعادی در واقع منشا می گیرند.

اشتباهات رایج تخلیه عبارتند از: پین‌های بسیار کم (تمرکز نیرو در یک ناحیه خیلی کوچک)، پین‌هایی که در زیر سطوح آرایشی قرار می‌گیرند (ایجاد نشانه‌های شاهد قابل مشاهده)، پین‌هایی که قطر خیلی کوچک دارند (تنش تمرکز)، و پین‌هایی که روی دیواره‌های نازک قرار می‌گیرند (که باعث سفید شدن یا اعوجاج تنش می‌شود).

دستورالعمل های صنعت توصیه می کنند که یک پین اجکتور در هر 25 تا 40 سانتی متر مربع از سطح قسمت پیش بینی شده، با نیروی هر پایه کمتر از 2 نیوتن بر میلی متر مربع باقی بماند. برای برنامه‌های{4}}آرایشی مهم مانند aقالب تزریق پوسته موش، صفحات استریپر را در نظر بگیرید که نیروی بیرون را به طور مساوی در کل محیط توزیع می کنند نه اینکه آن را در مکان های پین متمرکز کنند.

دسته بندی محصولات مختلف معمولاً دچار اشتباهات مختلفی می شوند. درک اینکه کدام اشتباه برای پروژه خاص شما محتمل‌تر است، کمک می‌کند توجه بررسی DFM را در جایی که بیشترین اهمیت را دارد متمرکز کنید.

بررسی طراحی برای تولید بالاترین-فعالیت بازگشت سرمایه در هر پروژه ابزارسازی است. به همین دلیل است که تشخیص زودهنگام مشکلات بسیار ارزان تر از دیرتر گرفتن آنها است.

بهترین روش در صنعت حداقل دو چرخه بررسی رسمی DFM در هر پروژه است: یکی در مرحله مفهومی (قبل از شروع طراحی دقیق) و دیگری با مدل سه بعدی نهایی (قبل از شروع ساخت ابزار). برخی از پروژه های جدی یک بررسی سوم را اضافه می کنند که به طور خاص بر نتایج شبیه سازی از Moldflow یا ابزارهای مشابه متمرکز است.

صنعت طراحی قالب در طول پنج سال گذشته به طور قابل توجهی تغییر کرده است که عمدتاً توسط ابزارهای شبیه سازی و هوش مصنوعی هدایت می شود.

شبیه‌سازی Moldflow و Moldex3D در حال حاضر در حدود 62 درصد از کارخانه‌های قالب‌های تزریقی سطح بالا عملی استاندارد هستند. این ابزارها الگوهای جریان را پیش‌بینی می‌کنند، خطوط بالقوه جوش را شناسایی می‌کنند، خطرات ضربه‌ای کوتاه-را نشان می‌دهند، و مشکلات خنک‌سازی را قبل از بریده شدن فولاد برجسته می‌کنند.

ابزارهای تجزیه و تحلیل DFM مبتنی بر هوش مصنوعی{0}}می‌توانند یک مدل سه‌بعدی CAD را اسکن کنند و مسائل رایج طراحی را به‌طور خودکار علامت‌گذاری کنند - پیش‌نویس کوچک‌تر، گوشه‌های تیز، ضخامت دیوار ناهموار و موارد دیگر. برخی از پلتفرم‌ها گزارش‌های DFM خودکار را در چند دقیقه تولید می‌کنند که قبلا ساعت‌ها بررسی مهندس طول می‌کشید.

راستی‌آزمایی دوقلوی دیجیتال برای برنامه‌های-ارزش بالا در حال ظهور است، جایی که یک مدل قالب شبیه‌سازی‌شده در برابر عملکرد واقعی تولید تأیید می‌شود تا طرح‌های آینده اصلاح شود.

داده‌های صنعت نشان می‌دهد که نرخ بازسازی قالب از تقریباً 35 درصد (قبل از{1}دوره شبیه‌سازی) به تقریباً 15 درصد برای مغازه‌هایی با فرآیندهای شبیه‌سازی بالغ کاهش یافته است - که یک بهبود چشمگیر در میزان موفقیت اولین آزمایش-است.

چندین استاندارد بر فرآیند طراحی قالب و معیارهای پذیرش حاکم است:

چارچوب سیستم مدیریت کیفیت ISO 9001

دستورالعمل های SPE DFM برای پلاستیک های قالب گیری تزریقی

استاندارد ASTM D955 برای اندازه گیری جمع شدگی پلاستیک

روش استاندارد ASTM D3641 برای قالب گیری تزریقی

IATF 16949 برای کیفیت تامین کننده خودرو

ISO 20457 برای تحمل ابعاد قطعات پلاستیکی

یک جدیتولید کننده قالب تزریقبررسی DFM در برابر این استانداردها را به عنوان بخشی از تحویل پروژه های استاندارد مستند می کند.

68 درصد از پروژه های قالب تزریقی در اولین آزمایش مشکلات طراحی عمده را تجربه می کنند (داده های SPE)

هزینه‌های موجود در DFM 0 تا 2000 دلار است. همین مسائل در تولید انبوه 50000 تا 200 دلار هزینه دارد،{6}}

هفت اشتباه رایج: پیش نویس ناکافی، محل اشتباه دروازه، دیوارهای ناهموار، خنک کننده ناکافی، گوشه های تیز، تهویه ضعیف، دست کم گرفتن خروجی

محصولات مختلف دچار اشتباهات معمولی متفاوتی می شوند -قالب تزریق پوسته موشپروژه‌ها اغلب خطاهای مکان گیت را مشاهده می‌کنند، پروژه‌های قالب تزریق موتور دنده از مشکلات شعاع گوشه رنج می‌برند، پروژه‌های قالب تزریق کاپ‌های پلاستیکی برای خنک‌کننده ضعیف هزینه می‌کنند.

دو چرخه بررسی DFM بهترین روش صنعت است

شبیه سازی مدرن نرخ بازکاری قالب را از 35% به 15% کاهش داده است.

بهترین ROI در ابزارسازی همیشه-سرمایه گذاری DFM بارگذاری شده است

هفت اشتباهی که در بالا توضیح داده شد تقریباً 80 درصد از شکست پروژه های قالب تزریق را تشکیل می دهند. هر یک از آنها با بررسی مناسب DFM در مرحله طراحی - قابل پیشگیری است و هر یک از آنها هر چه دیرتر دستگیر شود به طور چشمگیری گرانتر می شود.

Sunhingstones بررسی جامع DFM را به‌عنوان روش استاندارد در هر پروژه ارائه می‌کند: برنامه‌های قالب تزریق پوسته موش آرایشی، ابزار دقیق قالب تزریق دنده موتور، و-پروژه‌های قالب تزریق جام پلی‌استیشن پلاستیکی با حجم بالا. قبل از شروع کار با تیم مهندسی ما در مورد طراحی خود صحبت کنید - این مکالمه بیشترین-اهرمی است که می توانید در مورد پروژه خود داشته باشید.

اکنون تماس بگیرید

انجمن مهندسان پلاستیک (SPE) - بررسی سالانه نقص‌های قالب‌گیری تزریقی

انجمن صنعت پلاستیک - تجزیه و تحلیل هزینه دوباره کار قالب

روش تست استاندارد ASTM D{0}} برای اندازه‌گیری جمع شدگی پلاستیک

ASTM D{0}} تمرین استاندارد برای نمونه‌های آزمایش قالب‌گیری تزریقی

ISO 9001:2015 - سیستم های مدیریت کیفیت

ISO 20457 - تحمل ابعادی قطعات پلاستیکی

Autodesk Moldflow - Injection Molding Simulation Papers سفید

مجله فناوری پلاستیک - بررسی سالانه صنعت در مورد شیوه‌های DFM

استاندارد مدیریت کیفیت خودرو IATF 16949 -

راهنمای مهندسی اجزای قالب شرکت DME -