Рекомендации по проектированию пластиковых деталей и пресс-форм, часть 1

Майкл Палоян

Литые пластмассы произвели революцию в дизайне, инновациях и производстве в 20 веке. До 1950 года большая часть продукции производилась из штампованной стали, литого под давлением алюминия, цинка и дерева. Пластиковые изделия в основном ограничивались фенольными смолами, полистиролом и другими термореактивными материалами. Однако бурный рост экономики после Второй мировой войны породил возрождение исследований и разработок в области новых пластиковых материалов и инноваций в обработке, что привело к появлению сотен тысяч пластиков, которые мы имеем сегодня. За последние 70 лет литье под давлением развилось и стало более сложным, универсальным и сложным, что позволяет ему сегодня доминировать в производстве большинства продуктов массового производства. К сожалению, большинство проектировщиков продукции не имеют опыта в проектировании деталей, отлитых под давлением, из-за длительного обучения, необходимого для умелой разработки детали, которую можно легко отлить под давлением, при этом отвечая сотням других требований. Самыми фундаментальными знаниями, необходимыми любому дизайнеру, столкнувшемуся с проектированием детали, отлитой под давлением, является понимание основ проектирования пресс-форм (также называемых инструментами). В оставшейся части этой статьи будут обсуждаться взаимосвязи между конструкцией инструментов для литья под давлением и конструкцией деталей.

Хотя литье под давлением является одним из наиболее экономически эффективных вариантов производства, у него есть один недостаток. Обработка инструментов требует значительных капиталовложений и относительно длительного времени. После обработки форм внесение изменений в конструкцию может оказаться очень дорогостоящим, а иногда и невозможным без полной замены формы. Вот почему конструкция должна быть почти идеальной, прежде чем файлы САПР будут выпущены для обработки. Таким образом, полное понимание основных принципов проектирования инструментов очень полезно для предотвращения дорогостоящих проблем и задержек проекта. Давайте теперь рассмотрим основы литьевой формы.

Причина, по которой следует начать с самой литьевой формы, заключается в том, что она может повлиять на конструкцию детали. Расплавленная пластиковая смола впрыскивается в форму с правой стороны (неподвижная плита) в закрытую форму, где она выдерживается под давлением до тех пор, пока не остынет до твердого состояния. После охлаждения форма открывается, когда левая плита движется назад. Во время этого цикла открытия выбивная пластина ударяется о неподвижную стойку, которая перемещает выбивные штифты и выталкивает деталь. Выбивные штифты всегда оставляют на детали нежелательный отпечаток (обычно круглый), поэтому их обычно располагают на некосметической тыльной стороне или внутри детали. Кроме того, пластик всегда дает усадку во время цикла охлаждения. Они сжимаются от полости или внешних поверхностей и вокруг сердцевины или внутри детали. Для этого требуется усилие, чтобы вытолкнуть деталь из стержня, которое доставляется выталкивающими штифтами. Почему это важно понимать дизайнерам? Потому что требует продумать, где и как будет стробить деталь. Ворота определяются как точка входа в форму. Существует много разных типов ворот, но все они оставляют след на поверхности детали. Поскольку внешняя косметическая поверхность обычно обращена к неподвижному валику, куда впрыскивается смола, дизайнерам приходится решать, где и как решить эту проблему. Давайте рассмотрим несколько примеров.

На приведенном выше примере показано расположение ворот в центре для равномерного потока материала и скрытое съемной крышкой аккумуляторного отсека. Это один из методов размещения литников на косметических поверхностях, который решает две проблемы — оптимизацию потока материала и обеспечение такого расположения литников, которое не будет отрицательно влиять на внешний вид детали.

Краевые заслонки, как показано выше, являются еще одним средством, обеспечивающим точку входа для пластиковой смолы, которая обычно течет в полость формы. Этот вариант подходит, если толщина стенки обеспечивает легкое течение по всей детали без нежелательных следов растекания, коробления, расплывов или нежелательной усадки. Также необходимо учитывать неровную поверхность в области ворот, которую обычно удаляют ножницами. Иногда поверхности по краю детали должны точно соответствовать сопрягаемой детали. В таких случаях область ворот должна быть подвергнута последующей механической обработке, чтобы обеспечить правильную посадку.