Jakie są najczęstsze błędy w projektowaniu form wtryskowych?

Błąd wykryty podczas przeglądu DFM prawie nic nie kosztuje - to tylko dyskusja pomiędzy inżynierami. Naprawienie błędu wykrytego po ukończeniu modelu 3D w wersjach CAD kosztuje zazwyczaj od 500 do 2000 dolarów. Ten sam błąd wykryty po rozpoczęciu cięcia stali kosztuje od 5 000 do 15 000 dolarów. Po okresie próbnym T0 lub T1 oczekujesz od 10 000 do 30 000 dolarów na przeróbki. A jeśli błąd trafi do masowej produkcji, naprawy rutynowo kosztują od 50 000 do 200 dolarów000 - plus straty w zapasach i trudne do oszacowania szkody w relacjach z klientami.

To zwiększenie kosztów 100-do 1 na poszczególnych etapach jest właśnie powodem, dla którego DFM z wyprzedzeniem jest tak ważny. Najtańszym miejscem do naprawienia błędu jest zawsze górny bieg rzeki, a najdroższym miejsce zawsze znajduje się w dół rzeki.

Są one uporządkowane mniej więcej według częstotliwości pojawiania się w rzeczywistych projektach, w oparciu o doświadczenie naszego zespołu w pracy nad setkami programów form.

Błąd 1: Niewystarczający kąt pochylenia

Jest to błąd numer jeden pod względem częstotliwości, który pojawia się wszędzie, - od prostych części formowanych wtryskowo po złożone-narzędzia do produkcji wielogniazdowej.

Każda część z tworzywa sztucznego wymaga małego stożka, zwanego przeciągiem, który umożliwia płynne zwolnienie części z wnęki. Minimalne zalecane zanurzenie wynosi 1 stopień na stronę dla większości materiałów, przy czym dla powierzchni kosmetycznych klasy A i elementów teksturowanych zalecane jest 1,5 do 2 stopni. Spadek poniżej 1 stopnia i siła wyrzutu może wzrosnąć o 30 do 50 procent, co prowadzi do wybielenia naprężeniowego, zniekształcenia wymiarowego i przyspieszonego zużycia formy.

Ten błąd jest szczególnie szkodliwy w przypadku złożonej formy wtryskowej myszy z zakrzywionymi powierzchniami kosmetycznymi. Projektanci skupiający się na estetyce czasami zapominają, że każda powierzchnia pionowa wymaga pochylenia, co prowadzi do powstania form, które wyglądają pięknie w CAD, ale w produkcji wytwarzają-oznaczone naprężenia.

Błąd 2: Zła lokalizacja bramy

Przewężka to miejsce, w którym tworzywo sztuczne wchodzi do wnęki, a jego położenie określa wzór przepływu, położenie linii spawania i rozkład ciśnienia. Umieść bramę w niewłaściwym miejscu, a na widocznych powierzchniach pojawią się linie spawów, nierówne wypełnienie części lub ślady zapadnięcia się na bramie.

W przypadku produktów kosmetycznych bramka nigdy nie powinna znajdować się na widocznej powierzchni. W przypadku formy wtryskowej myszy, bramka zwykle znajduje się na wewnętrznej powierzchni, gdzie nie będzie widoczna dla użytkownika końcowego. Bramowanie od dołu-części-, bramkowanie-końca-części lub ukryte bramy podwodne to wszystkie opcje, - ale brama nie może znajdować się na żadnej powierzchni widocznej dla klienta.

W przypadku części funkcjonalnych lokalizacja przewężki powinna również unikać tworzenia linii spawów w obszarach-nośnych naprężeń. AForma wtryskowa przekładni silnikaz bramą umieszczoną na zębie przekładni stworzy słaby punkt dokładnie tam, gdzie siła ma największe znaczenie.

Błąd 3: Nierówna grubość ścianki

Części plastikowe powinny mieć na całej powierzchni jednakową grubość ścianki. Gdy ściany różnią się grubością, grubsze sekcje schładzają się wolniej niż cieńsze sekcje. Rezultat: zapadnięcia, wypaczenia i naprężenia wewnętrzne, które mogą pojawić się dopiero po tygodniach lub miesiącach od formowania.

Praktyczna zasada branżowa: różnice w grubości nie powinny przekraczać plus{0}}lub-minus 25 procent nominalnej grubości ściany. Zatem część o nominalnej ściance 2 mm powinna wynosić od 1,5 mm do maksymalnie 2,5 mm. Wszystko bardziej ekstremalne - jak przejście ściany o grubości 1 mm w solidny występ o grubości 3 mm - gwarantuje problemy.

Gdy sztywność lub wytrzymałość wymaga grubszych sekcji, należy używać żeber i klinów zamiast litego materiału. Osiąga to cel konstrukcyjny przy jednoczesnym zachowaniu jednolitego zachowania chłodzenia.

Błąd 4: Nieodpowiedni projekt układu chłodzenia

Czas chłodzenia stanowi od 60 do 70 procent całkowitego czasu cyklu. Forma ze źle zaprojektowanymi kanałami chłodzącymi będzie wytwarzać części w wolnych cyklach przez cały okres użytkowania -, pozostawiając na stałe zdolność produkcyjną i marżę zysku.

Jest to najdroższy błąd w przypadku-produktów masowych. AForma wtryskowa plastikowych kubków PSktóry wykonuje cykle 12-sekundowe, podczas gdy powinien wykonywać cykle 7-sekundowe, kosztuje producenta około 70 procent potencjalnej wydajności. Ponad 50 milionów sztuk produkcji to ogromne pieniądze.

Prawidłowy projekt chłodzenia wymaga analizy CFD na etapie projektowania, zrównoważonego układu kanałów zapewniających równomierny rozkład temperatury wnęki oraz rozmieszczenia kanałów w odległości od 1,5 do 2,5 grubości ścianki powierzchni wnęki. Konformalne kanały chłodzące we wkładkach drukowanych-3D mogą zapewnić dodatkowe ograniczenie cykli o 15 do 30 procent w przypadku części o złożonej geometrii.

Błąd 5: Ostre wewnętrzne rogi

Każdy ostry narożnik wewnętrzny o promieniu mniejszym niż 0,5 mm tworzy punkt koncentracji naprężeń. Pod obciążeniem -, w tym obciążeniem wyrzutowym -, punkty te stają się naturalnym miejscem awarii.

Zasada branżowa: minimalny promień wewnętrzny powinien wynosić co najmniej 0,5-krotność lokalnej grubości ściany, a idealnie powinien być większy. Odcinek ściany o grubości 2 mm powinien mieć promień wewnętrzny co najmniej 1 mm. Mniej niż to, a część ma wbudowany-słaby punkt dokładnie tam, gdzie wykorzysta go fizyka.

Dla precyzjiForma wtryskowa przekładni silnikowej,zasada ta dotyczy szczególnie korzeni zębów przekładni. Korzenie zębów o niewystarczających promieniach zaokrąglenia ulegają uszkodzeniom pod wpływem obciążenia zmęczeniowego przy znacznie mniejszej liczbie cykli niż zęby prawidłowo zaprojektowane - czasami od 5 do 10 razy w porównaniu z oczekiwaną żywotnością.

Błąd 6: Zła konstrukcja otworu wentylacyjnego

Kiedy stopiony plastik wpływa do wnęki, musi gdzieś wypchnąć powietrze. Nieodpowiednia wentylacja powoduje sprężanie powietrza w części, co prowadzi do śladów przypaleń (uwięzione powietrze zapala się pod wpływem sprężania), krótkich strzałów (część nie wypełnia się całkowicie) lub porowatości (pęcherzyki powietrza uwięzione w części).

Standardowa-w branży głębokość otworu wentylacyjnego wynosi od 0,02 do 0,04 mm dla większości tworzyw termoplastycznych. - jest wystarczająco głęboka, aby umożliwić ucieczkę powietrza i wystarczająco płytka, aby plastik nie mógł się przecisnąć i spowodować rozbłysku. Odpowietrzniki należy umieścić w ostatnich punktach do wypełnienia, zazwyczaj na końcach ścieżek przepływu.

Prawidłowo wentylowana forma może pracować z szybkością wtrysku większą od 10 do 20 procent niż słabo wentylowana, co bezpośrednio wpływa na czas cyklu i jakość.

Błąd 7: Niedocenianie wymagań dotyczących wyrzutu

Wyrzucanie wydaje się proste. - kołki wypychają część z formy. Jednak wyrzucenie jest źródłem wielu problemów kosmetycznych i wymiarowych.

Typowe błędy wyrzucania to: zbyt mała liczba szpilek (koncentracja siły na zbyt małej powierzchni), szpilki umieszczone pod powierzchniami kosmetycznymi (tworząc widoczne ślady), szpilki o zbyt małej średnicy (koncentracja naprężeń) oraz szpilki umieszczone na cienkich ściankach (powodujące wybielenie lub zniekształcenie naprężenia).

Wytyczne branżowe zalecają jeden kołek wypychacza na 25 do 40 cm² powierzchni rzutowanej części, przy sile na kołek poniżej 2 N/mm². W przypadku-krytycznych zastosowań kosmetycznych, takich jakForma wtryskowa skorupy myszy, należy rozważyć płyty zgarniające, które rozprowadzają siłę wyrzutu równomiernie na całym obwodzie, zamiast skupiać ją w miejscach sworzni.

Różne kategorie produktów najczęściej popełniają różne błędy. Zrozumienie, który błąd jest najbardziej prawdopodobny w przypadku konkretnego projektu, pomaga skupić uwagę recenzentów DFM tam, gdzie jest to najważniejsze.

Przegląd projektu pod kątem produkcji to pojedyncza czynność o najwyższym-zwrocie z inwestycji w każdym projekcie oprzyrządowania. Oto dlaczego wczesne wykrycie problemów jest o wiele tańsze niż wykrycie ich później.

Najlepszą praktyką w branży są co najmniej dwa formalne cykle przeglądu DFM na projekt: jeden na etapie koncepcji (przed rozpoczęciem szczegółowego projektowania) i jeden z sfinalizowanym modelem 3D (przed rozpoczęciem produkcji oprzyrządowania). Niektóre poważne projekty dodają trzecią recenzję, skupiającą się szczególnie na wynikach symulacji z Moldflow lub podobnych narzędzi.

W ciągu ostatnich pięciu lat branża projektowania form uległa znacznym zmianom, w dużej mierze napędzanym przez narzędzia symulacyjne i sztuczną inteligencję.

Symulacja Moldflow i Moldex3D jest obecnie standardową praktyką w około 62 procentach-najwyższych fabryk form wtryskowych. Narzędzia te przewidują wzorce przepływu, identyfikują potencjalne linie spawów, sygnalizują ryzyko-zwarcia i wskazują problemy z chłodzeniem, zanim jakakolwiek stal zostanie przecięta.

Oparte na sztucznej inteligencji narzędzia analityczne DFM-mogą skanować model 3D CAD i automatycznie sygnalizować typowe problemy projektowe - zbyt mały przeciąg, ostre narożniki, nierówna grubość ścian i inne. Niektóre platformy generują zautomatyzowane raporty DFM w ciągu kilku minut, co wcześniej wymagało godzin przeglądu inżynierów.

W przypadku programów o dużej wartości- pojawia się weryfikacja cyfrowych bliźniaków, w których symulowany model formy jest sprawdzany w porównaniu z rzeczywistą wydajnością produkcji w celu udoskonalenia przyszłych projektów.

Dane branżowe pokazują, że współczynnik przeróbek form spadł z około 35 procent (w okresie przed-symulacją) do około 15 procent w przypadku sklepów z dojrzałymi procesami symulacyjnymi, co oznacza radykalną poprawę wskaźnika powodzenia pierwszej-próby.

Kilka norm reguluje proces projektowania form i kryteria akceptacji:

Ramy systemu zarządzania jakością ISO 9001

Wytyczne SPE DFM dotyczące tworzyw sztucznych formowanych wtryskowo

Norma ASTM D955 dotycząca pomiaru skurczu tworzywa sztucznego

Standardowa praktyka ASTM D3641 dotycząca formowania wtryskowego

IATF 16949 dotyczący jakości dostawców branży motoryzacyjnej

ISO 20457 dla tolerancji wymiarowych części z tworzyw sztucznych

Poważnyproducent form wtryskowychdokumenty, które DFM sprawdza pod kątem tych standardów, jako część standardowych wyników projektu.

W 68% projektów form wtryskowych występują poważne problemy projektowe już przy pierwszej próbie (dane SPE)

Problemy wykryte w DFM kosztują 0–2000 USD; te same problemy w masowej produkcji kosztują 50 000–200 dolarów,000+

Siedem najczęstszych błędów: niewystarczający ciąg, zła lokalizacja bramy, nierówne ściany, niewystarczające chłodzenie, ostre narożniki, słaba wentylacja, niedoszacowanie wyrzutu

W różnych produktach występują różne typowe błędy -Forma wtryskowa skorupy myszyw projektach często występują błędy w lokalizacji bramy, w projektach form wtryskowych przekładni silnikowych występują problemy z promieniem narożników, w projektach form wtryskowych z plastikowych kubków PS płaci się za słabe chłodzenie

Dwa cykle przeglądu DFM to najlepsza praktyka branżowa

Nowoczesna symulacja obniżyła tempo przeróbek form z 35% do 15%

Najlepszy zwrot z inwestycji w oprzyrządowanie to zawsze-zaangażowana od początku inwestycja DFM

Siedem błędów opisanych powyżej odpowiada za około 80 procent niepowodzeń projektów form wtryskowych. Każdemu z nich można zapobiec dzięki odpowiedniemu przeglądowi DFM na etapie projektowania -, a każdy z nich staje się dramatycznie droższy, im później zostanie wykryty.

Firma Sunhingstones zapewnia kompleksową ocenę DFM w ramach standardowej praktyki w przypadku każdego projektu: programy kosmetycznych form wtryskowych skorup myszy, precyzyjne oprzyrządowanie do form wtryskowych przekładni silnikowych oraz projekty form wtryskowych dużych-plastikowych kubków PS. Przed rozpoczęciem korzystania z narzędzi porozmawiaj z naszym zespołem inżynierów o swoim projekcie. - To jedyna rozmowa, która-może mieć największy wpływ na Twój projekt.

Skontaktuj się teraz

Towarzystwo Inżynierów Tworzyw Sztucznych (SPE) - Coroczne badanie wad formowania wtryskowego

Stowarzyszenie Przemysłu Tworzyw Sztucznych - Analiza kosztów ponownej obróbki form

ASTM D955 - Standardowa metoda testowa do pomiaru skurczu plastycznego

Standardowa praktyka ASTM D3641 - dla próbek testowych do formowania wtryskowego

ISO 9001:2015 - Systemy zarządzania jakością

Tolerancje wymiarowe ISO 20457 - części z tworzyw sztucznych

Dokumentacja Autodesk Moldflow - dotycząca symulacji formowania wtryskowego

Magazyn Plastics Technology - Coroczne badanie branżowe dotyczące praktyk DFM

Standard zarządzania jakością IATF 16949 - w branży motoryzacyjnej

Firma DME - Podręcznik inżynierii komponentów form