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Immagina uno strumento a 16 cavità per un contenitore per alimenti a parete sottile da 1,2 mm. Due stampisti offrono la stessa qualità di acciaio, la stessa marca di canali caldi e lo stesso tempo di consegna di dieci settimane. Un utensile si stabilizza in un ciclo di 9 secondi con scarti inferiori allo 0,5%. L'altro ha bisogno di 12 secondi e passa il turno a inseguire Flash. La macchina per lo stampaggio è identica. Ciò che differisce è il modo in cui è stato progettato lo stampo.
La versione breve: quando si progettano stampi a iniezione, si decide gran parte del costo del pezzo per i prossimi cinque anni e gli errori più costosi si verificano nelle prime due settimane. Lo spessore delle pareti, il tiraggio, la selezione dell'acciaio, la posizione del cancello, le dimensioni del canale, il layout di raffreddamento e l'espulsione sono tutti collegati. Modificare lo spessore della parete dopo che il blocco con cavità è stato indurito e acquistare un nuovo inserto. Modificarlo durante la revisione CAD costerà un pomeriggio di progettazione.
Le guide di processo in genere collocano il raffreddamento a circa metà o due terzi del ciclo totale, mentre l'imballaggio, l'iniezione e il movimento dello stampo costituiscono il resto. Questo singolo fatto spiega perché il layout di raffreddamento, e non la velocità di iniezione, è solitamente il primo punto da guardare quando uno strumento si rifiuta di raggiungere il ciclo indicato.
Quota approssimativa di un ciclo di stampaggio. I range effettivi variano in base allo spessore della parete, alla resina e alle impostazioni della macchina.
Inizia con la parte, non con lo stampo
Un blocco cavità non può salvare una parte disegnata per l'aspetto invece che per il flusso. Prima che venga modellata la geometria dello stampo, quattro regole a livello di parte svolgono la maggior parte del peso.
- Spessore della parete uniforme. Le sezioni spesse si congelano più tardi di quelle sottili, il che produce segni di avvallamento, vuoti e deformazioni. Laddove è necessaria rigidità, aggiungere nervature a circa il 50-60% della parete nominale invece di ispessire la parete stessa.
- Bozza. Le facce verticali strisciano contro l'acciaio durante l'espulsione e rigano la parte. L'orientamento comune è compreso tra 0,5 e 1 grado su superfici lisce, con uno sformo extra per superfici strutturate e nuclei profondi.
- Raggi. Gli angoli interni acuti concentrano lo stress e limitano la fusione. Un punto di partenza standard è un raggio interno pari ad almeno la metà dello spessore della parete.
- Sottosquadri. Ogni sottosquadro aggiunge un'azione laterale, un sollevatore o un nucleo pieghevole, oltre alla manutenzione. Alcuni sono inevitabili, ma ognuno merita una seconda domanda.
Anche lo spessore della parete influenza il tempo di ciclo più di qualsiasi altra variabile singola, perché segue una relazione quadrata descritta nei riferimenti standard sul trasferimento di calore utilizzati nel settore dello stampaggio.
Il tempo di raffreddamento varia con il quadrato dello spessore della parete, quindi raddoppiando una parete si quadruplica all'incirca il tempo necessario per congelarla.
| Caratteristica | Intervallo di partenza comune | Perché è importante |
|---|---|---|
| Parete nominale (ABS, PP) | da 1,5 a 3,0 mm per l'ABS; da 0,8 a 3,0 mm per PP | Le pareti spesse affondano, si deformano e rallentano il ciclo |
| Bozza su pareti lisce | 0,5-1 grado | Riduce la resistenza all'espulsione e l'abrasione della superficie |
| Bozza su pareti strutturate | Aggiungere circa 1 grado per 0,025 mm di profondità della struttura | La struttura morde l'acciaio e afferra la parte |
| Spessore della costola | Dal 50 al 60% della parete nominale | Previene i segni di affondamento sopra la costola |
| Raggio dell'angolo interno | Almeno 0,5 x spessore della parete | Riduce la concentrazione dello stress e migliora il flusso |
| Profondità di sfiato | Da 0,01 a 0,03 mm a seconda della viscosità del fuso | Rilascia l'aria intrappolata senza creare bava |
La scelta dell'acciaio e la pila di piastre
L'acciaio segue i requisiti di volume, resina e superficie piuttosto che le preferenze personali. L'acciaio pretemprato di tipo P20 a circa 30 HRC è adatto per utensili di volume medio-basso e geometria semplice. Un grado di tipo 718 a circa 33-36 HRC aggiunge tenacità per nuclei più grandi. Laddove l'abrasione o i lunghi cicli di produzione sono importanti, l'acciaio temprato di tipo H13 a 48-52 HRC viene normalmente utilizzato come inserti alloggiati in una base pretemprata. L'acciaio inossidabile di tipo S136 a circa 50-54 HRC è in grado di gestire composti corrosivi di PVC e superfici ottiche e mediche.
Lo stampo è anche una pila di piastre e la pila fissa il tonnellaggio, la luce diurna e la corsa di espulsione prima che venga tagliata una singola cavità.
Una pila di piastre semplificata: le piastre di bloccaggio sostengono il carico, la cavità e i blocchi del nucleo modellano la parte e l'alloggiamento dell'espulsore sostiene il sistema di espulsione.
Cancelli, guide e ventilazione
La posizione del punto di accesso decide dove si formano le linee di saldatura, quanto uniformemente si compatta la cavità e se un segno cosmetico è accettabile sulla parte finita. Quattro regole coprono la maggior parte dei casi:
- Entra nella sezione più spessa in modo che la pressione di imballaggio possa raggiungere l'area che si congela per ultima.
- Bilanciare la lunghezza del flusso attraverso le cavità in modo che ogni cavità si riempia nello stesso momento.
- Impostare lo spessore del cancello a circa il 50-60% della parete della parte; i cancelli più sottili tagliano maggiormente la fusione ma si congelano prima.
- Posizionare il cancello dove è tollerabile un piccolo segno oppure utilizzare una punta calda che lasci un residuo controllato.
Lo sfogo è l'altra metà del lavoro. L'aria intrappolata in una cavità brucia, provoca colpi brevi e spinge verso l'alto la pressione di iniezione. Gli sfiati vengono generalmente tagliati a una profondità compresa tra 0,01 e 0,03 mm a seconda della viscosità del fuso, posizionati nell'ultimo punto da riempire e lungo le posizioni della linea di saldatura.
Confronto qualitativo tra sistemi a canali caldi e freddi. I canali caldi riducono gli sprechi e accelerano il ciclo, ma costano di più e rallentano i cambi di colore.
L'imballaggio a parete sottile è il caso più evidente in cui il design del canale e la scelta della macchina devono essere decisi insieme; il prodotto a parete sottile Le pagine mostrano come lunghezze di flusso brevi e punte calde si combinano con unità di iniezione veloci.
Layout di raffreddamento e progettazione di espulsione
I canali di raffreddamento dovrebbero seguire il contorno del pezzo a una distanza costante, solitamente da 1,5 a 2,5 volte il diametro del canale dalla superficie, con uguale spaziatura tra i canali. I nuclei profondi necessitano di deflettori, gorgogliatori o perni termici perché una linea forata diritta non può raggiungere abbastanza lontano in un nucleo alto. La regola fondamentale è l'equilibrio: il lato della cavità e il lato del nucleo dovrebbero rimuovere il calore a velocità simili, altrimenti la parte si arriccia verso il lato più caldo.
L'espulsione è il momento in cui uno strumento ben progettato mostra le sue buone maniere. I perni dovrebbero premere su aree rigide come sporgenze, nervature e pareti laterali, mai su facce cosmetiche piatte. Utilizzare il diametro del perno più grande possibile, perché un perno più grande distribuisce il carico e lascia un segno meno profondo. Le parti imbutite spesso necessitano di una piastra di estrazione, di un'espulsione d'aria o di una combinazione di entrambi.
Abbina lo stampo alla macchina prima di tagliare l'acciaio
La progettazione dello stampo non è terminata finché lo strumento non è stato confrontato con la pressa su cui funzionerà. Confermare la spaziatura delle colonne e la dimensione della piastra, l'altezza massima e minima dello stampo, la corsa dell'espulsore e il modello di espulsione, il raggio dell'ugello e la boccola del canale di colata e la dimensione della iniezione, che dovrebbe rientrare all'incirca tra il 20 e l'80% della capacità del cilindro. Uno strumento che è qualche millimetro più alto o il cui modello di espulsione non prevede i fori ciechi, resta sul pavimento invece di produrre parti.
HXM258-I: servomacchina per stampaggio a iniezione HXM Nel vasto campo delle attrezzature per lo stampaggio a iniezione, la pressa a servoiniezione a risparmio energetico 258T si distingue come la scelta ideale per la produzione su piccola scala... Visualizza il prodotto → I dati della macchina appartengono alla revisione del progetto, non alla settimana di messa in servizio. Una servomacchina generica della classe da 250 tonnellate, ad esempio, imposta una distanza tra le colonne, uno schema dei piani e una capacità di stampaggio noti che la base dello stampo deve rispettare.
Gli stampi di grandi dimensioni necessitano di una serie di abitudini diverse
Una volta che i pezzi superano il peso di circa un chilogrammo, la deflessione della piastra e il bilanciamento del canale caldo diventano i rischi dominanti. I pilastri di supporto devono trovarsi direttamente sotto il nucleo, poiché una piastra centrale non supportata si piega e produce variazioni di spessore attraverso la parte. Il bilanciamento del collettore dovrebbe mantenere le differenze di riempimento tra le gocce entro pochi punti percentuali e le macchine a due piastre spesso hanno senso perché riducono l'ingombro della macchina e il tempo del ciclo di asciugatura.
HXZ1200: serie di macchine per stampaggio a iniezione a due piastre Quattro tiranti sopportano la stessa forza in modo uniforme, quindi il parallelismo della piastra dello stampo è buono. Azionati da due rapidi cilindri oleodinamici, i movimenti dello stampo sono rapidi, precisi e... Visualizza il prodotto → Strutturale e parti automobilistiche sono la tipica casa per questa classe di utensili, dove le resine riempite di vetro aggiungono abrasione oltre ai carichi meccanici.
Difetti riconducibili alla progettazione dello stampo
La maggior parte dei problemi di produzione attribuiti alla macchina vengono risolti molto prima. La tabella seguente associa i soliti sospetti alle relative cause di progettazione.
| Difetto | Causa di progettazione tipica | Correzione di progettazione |
|---|---|---|
| Flash | Ventilazione insufficiente o supporto della piastra debole | Aggiungere o approfondire le prese d'aria; ispessire la piastra di supporto |
| Tiro corto | Cancello sottodimensionato o guida sbilanciata | Allargare il cancello; riequilibrare i diametri dei corridori |
| Segni di lavandino | Nervatura o sporgenza più spessa della parete nominale | Mantenere le nervature al 50-60% dello spessore della parete |
| Deformazione | Raffreddamento non uniforme tra nucleo e cavità | Circuiti di equilibrio; aggiungere deflettori nei nuclei profondi |
| Linee di saldatura | La posizione del cancello divide il fronte del flusso | Muovere il cancello; ventilare la posizione della linea di saldatura |
| Segni dell'espulsore | Pin troppo piccoli o troppo pochi | Aumentare il diametro del perno; aggiungere spilli sulle aree rigide |
Domande frequenti sulla progettazione di stampi a iniezione
Q1. Cosa conta di più quando si progettano stampi a iniezione?
La geometria del pezzo e lo spessore delle pareti vengono prima di tutto perché determinano il tempo di raffreddamento e il rischio di difetti. La posizione del cancello, il bilancio di raffreddamento e la selezione dell'acciaio seguono quindi dalla parte.
Q2. Quante cavità deve avere uno stampo a iniezione?
Bilanciare la produzione con la capacità di stampaggio della macchina e il rischio degli utensili. La dimensione dei colpi dovrebbe rientrare all'incirca tra il 20 e l'80% della capacità della canna e le nuove parti vengono spesso lanciate su una o due cavità prima di aumentare le dimensioni.
Q3. Di quale angolo di spoglia hanno bisogno i pezzi stampati a iniezione?
Prevedere da 0,5 a 1 grado per pareti lisce e aggiungere circa 1 grado per ogni 0,025 mm di profondità della struttura. I nuclei profondi e le resine flessibili di solito ne richiedono di più.
Q4. In che modo la progettazione dello stampo influisce sul tempo del ciclo di stampaggio a iniezione?
Raffreddamento is typically half to two-thirds of the cycle, so wall thickness and cooling layout dominate. Gate and runner sizing mainly influence packing time and scrap rate.
Q5. Quale acciaio per stampi è il migliore per la produzione in grandi volumi?
Gli inserti temprati di tipo H13 da 48 a 52 HRC sono adatti a lunghe tirature e resine abrasive, mentre l'acciaio inossidabile di tipo S136 da circa 50 a 54 HRC gestisce lavori corrosivi o ottici. Il P20 preindurito è adeguato per volumi inferiori.
Q6. È possibile eseguire un progetto di stampo su diverse marche di macchine per lo stampaggio a iniezione?
Sì, se l'anello di posizionamento, il raggio del canale di colata, il modello dell'espulsore, l'altezza dello stampo e la spaziatura delle colonne sono standardizzati. Queste cinque interfacce decidono se uno strumento è trasportabile tra le macchine da stampa.
Il test del progetto di uno stampo non è quanto appare accurato nel CAD, ma se funziona allo stesso modo nell'ora uno e nell'ora diecimila. Rivedi la geometria della parte, l'acciaio, il percorso del flusso, il bilanciamento del raffreddamento e l'interfaccia della pressa mentre tutto è ancora un disegno e lo strumento passerà la sua vita a creare parti invece di trovare scuse.
haixiong@highsun-machinery.com
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