Care sunt erorile comune în proiectarea matrițelor de injecție?

O greșeală surprinsă în timpul examinării DFM nu costă aproape nimic - este doar o discuție între ingineri. O greșeală surprinsă după finalizarea modelului 3D costă de obicei între 500 și 2.000 USD pentru a fi remediată în revizuirile CAD. Aceeași greșeală surprinsă după ce a început tăierea oțelului costă între 5.000 și 15.000 USD. După încercarea T0 sau T1, te uiți la 10.000 USD până la 30.000 USD în reproiectare. Și dacă o greșeală se strecoară în producția de masă, remediile se execută în mod obișnuit între 50.000 USD și 200 USD,000 - plus resturi de inventar și daune în relația cu clienții, care sunt greu de cuantificat.

Această amplificare a costurilor 100-la-1 în diferite etape este exact motivul pentru care DFM cu încărcare frontală contează atât de mult. Cel mai ieftin loc pentru a remedia o greșeală este întotdeauna în amonte, iar cel mai scump loc este întotdeauna în aval.

Acestea sunt ordonate aproximativ în funcție de frecvența cu care apar în proiecte reale, pe baza experienței echipei noastre de lucru în sute de programe de matriță.

Greșeala 1: Unghiuri de pescaj insuficiente

Aceasta este greșeala numărul unu în funcție de frecvență și apare peste tot - de la piese simple turnate prin injecție până la instrumente complexe de producție cu mai multe-cavități.

Fiecare piesă din plastic are nevoie de un mic conic, numit tiraj, care permite piesei să se elibereze fără probleme din cavitate. Curajul minim recomandat este de 1 grad pe parte pentru majoritatea materialelor, cu 1,5 până la 2 grade recomandate pentru suprafețele cosmetice de clasă A-și caracteristicile texturate. Scăderea sub 1 grad și forța de ejectare poate crește cu 30 până la 50 la sută, ceea ce duce la albirea la stres, distorsiunea dimensională și uzura accelerată a mucegaiului.

Această greșeală este deosebit de dăunătoare pentru o matriță complexă de injecție cu carcasă de șoarece cu suprafețe cosmetice curbate. Designerii concentrați pe estetică uită uneori că fiecare față verticală are nevoie de schițare, ceea ce duce la matrițe care arată frumos în CAD, dar produc piese marcate de stres-în producție.

Greșeala 2: Locație greșită a porții

Poarta este locul unde plasticul intră în cavitate, iar locația sa determină modelul de curgere, poziția liniei de sudură și distribuția presiunii. Așezați poarta în locul greșit și veți obține linii de sudură pe suprafețele vizibile, umplere neuniformă a părților sau urme de scufundare la martorul porții.

Pentru produsele cosmetice, amplasarea porții nu trebuie să fie niciodată pe o suprafață vizibilă. Pentru o matriță de injecție cu carcasă de șoarece, poarta merge de obicei pe suprafața interioară unde nu va fi văzută de utilizatorul final. Poarta de jos-de-parte, de -de-poartă de capăt sau porțile submarine ascunse sunt toate opțiuni -, dar poarta nu trebuie să fie pe nicio suprafață pe care o va vedea clientul.

În cazul pieselor funcționale, amplasarea porții ar trebui, de asemenea, să evite crearea liniilor de sudură în zonele care suportă stres-. OMatriță de injecție a angrenajului motorcu poarta plasată pe un dinte de viteză va crea un punct slab exact acolo unde puterea contează cel mai mult.

Greșeala 3: Grosimea neuniformă a peretelui

Piesele din plastic trebuie să aibă o grosime uniformă a peretelui. Când pereții variază în grosime, secțiunile mai groase se răcesc mai lent decât secțiunile mai subțiri. Rezultatul: urme de scufundare, deformare și tensiuni interne care pot să nu apară până la săptămâni sau luni după turnare.

Regula generală a industriei: variația grosimii nu trebuie să depășească plus-sau-minus 25% din grosimea nominală a peretelui. Deci, o piesă cu perete nominal de 2 mm ar trebui să varieze de la 1,5 mm la 2,5 mm cel mult. Orice lucru mai extrem -, cum ar fi trecerea unui perete de 1 mm la un boss solid de 3 mm -, garantează probleme.

Atunci când rigiditatea sau rezistența necesită secțiuni mai groase, utilizați nervuri și gușeuri în loc de material solid. Acest lucru atinge obiectivul structural, menținând în același timp un comportament uniform de răcire.

Greșeala 4: Design inadecvat al sistemului de răcire

Timpul de răcire reprezintă 60 până la 70 la sută din timpul total al ciclului. O matriță cu canale de răcire prost proiectate va produce piese la cicluri lente pe toată durata de viață -, lăsând permanent capacitatea de producție și marja de profit pe masă.

Aceasta este cea mai scumpă greșeală pentru produsele de-volum mare. OCupe din plastic PS Matriță prin injecțiecare rulează cicluri de 12 secunde când ar trebui să ruleze cicluri de 7 secunde costă producătorul aproximativ 70% din capacitatea potențială. Peste 50 de milioane de unități de producție, sunt bani enormi.

Proiectarea adecvată a răcirii necesită analiză CFD în faza de proiectare, amenajări echilibrate ale canalelor care asigură o distribuție uniformă a temperaturii cavității și plasarea canalului în intervalul de 1,5 până la 2,5 ori grosimea peretelui suprafeței cavității. Canalele de răcire conforme din inserțiile imprimate-3D pot oferi reduceri suplimentare de ciclu cu 15 până la 30% pentru piesele cu geometrie complexă.

Greșeala 5: Colțuri interioare ascuțite

Orice colț interior ascuțit sub o rază de 0,5 mm creează un punct de concentrare a tensiunii. Sub sarcina -, inclusiv sarcina de evacuare -, acele puncte devin locația naturală a defecțiunii.

Regula industriei: raza internă minimă ar trebui să fie de cel puțin 0,5 ori grosimea locală a peretelui și, în mod ideal, mai mare. O secțiune de perete de 2 mm trebuie să aibă raze interne de cel puțin 1 mm. Mai puțin decât atât, iar piesa are un punct slab-încorporat exact în care fizica o va exploata.

Pentru o precizieMatriță de injecție a angrenajului motor,această regulă se aplică în special rădăcinilor dinților angrenajului. Rădăcinile dentare cu raze de filet inadecvate eșuează sub sarcină la oboseală la un număr de cicluri mult mai mic decât dinții proiectați corespunzător - uneori cu factori de 5 până la 10 față de durata de viață estimată.

Greșeala 6: Design slab al ventilației

Când plasticul topit curge în cavitate, acesta trebuie să împingă aerul undeva. Aerisirea inadecvată provoacă comprimarea aerului în piesă, ceea ce duce la urme de arsuri (aerul prins se aprinde sub compresie), lovituri scurte (piesa nu se umple complet) sau porozitate (bule de aer prinse în piesă).

Adâncimea standard de ventilație-industriei este de 0,02 până la 0,04 mm pentru majoritatea materialelor termoplastice - suficient de adâncă pentru a lăsa aerul să scape, suficient de puțin adânc încât plasticul să nu poată trece și să creeze fulger. Orificiile de ventilație trebuie plasate în ultimele puncte de umplut, de obicei la capetele căilor de curgere.

O matriță ventilată corespunzător poate rula viteze de injecție cu 10 până la 20% mai mari decât una cu aerisire slabă, contribuind direct la durata și calitatea ciclului.

Greșeala 7: Subestimarea cerințelor de ejectare

Scoaterea pare simplă - pini împing piesa din matriță. Dar ejecția este locul în care își au originea multe probleme cosmetice și dimensionale.

Greșelile obișnuite de ejectare includ prea puține știfturi (concentrarea forței pe o zonă prea mică), știfturi plasate sub suprafețele cosmetice (creând urme vizibile de martor), știfturi cu diametru prea mic (concentrarea stresului) și știfturi plasate pe pereți subțiri (care provoacă albirea sau deformarea stresului).

Orientările industriei recomandă un știft de ejecție pe 25 până la 40 cm² de suprafață proiectată a părții, cu forța pe știft sub 2 N/mm². Pentru aplicații cosmetice-critice precum aMold pentru injecție pentru șoarece, luați în considerare plăcile de stripare care distribuie forța de ejectare uniform pe întregul perimetru, mai degrabă decât să o concentreze în locațiile știfturilor.

Diferitele categorii de produse tind să sufere cel mai adesea greșeli diferite. Înțelegerea care este cea mai probabilă greșeală pentru proiectul dvs. specific vă ajută să vă concentrați atenția revizuirii DFM acolo unde contează cel mai mult.

Examinarea Design for Manufacturing este cea mai mare{0}}activitate de rentabilitate a investiției din orice proiect de scule. Iată de ce să prindeți problemele devreme este mult mai ieftină decât să le prindeți târziu.

Cele mai bune practici din industrie sunt cel puțin două cicluri formale de revizuire DFM per proiect: unul în stadiul de concept (înainte de începerea designului detaliat) și unul cu modelul 3D finalizat (înainte de începerea fabricării sculelor). Unele proiecte serioase adaugă o a treia revizuire concentrată în mod special pe rezultatele simulării din Moldflow sau instrumente similare.

Industria de proiectare a matrițelor s-a schimbat semnificativ în ultimii cinci ani, în mare parte determinată de instrumente de simulare și AI.

Moldflow și simularea Moldex3D sunt acum practici standard la aproximativ 62 la sută din fabricile de matrițe de injecție de top-nivel. Aceste instrumente prezic modelele de curgere, identifică liniile de sudură potențiale, semnalează riscurile de scurt-scurgere și evidențiază problemele de răcire înainte ca orice oțel să fie tăiat.

Instrumentele de analiză DFM bazate pe AI-poate scana un model CAD 3D și pot semnala automat problemele de design obișnuite - schiță subdimensionată, colțuri ascuțite, grosime neuniformă a peretelui și altele. Unele platforme produc rapoarte DFM automatizate în câteva minute, care anterior durau ore întregi de revizuire a inginerilor.

Verificarea digitală dublă este în curs de dezvoltare pentru programele-de mare valoare, în care un model de matriță simulat este validat în raport cu performanța reală a producției pentru a rafina proiectele viitoare.

Datele din industrie arată că ratele de reluare a matriței au scăzut de la aproximativ 35% (pre-era simulării) la aproximativ 15% pentru magazinele cu procese de simulare mature - o îmbunătățire dramatică a ratei de succes a primei-testi.

Mai multe standarde guvernează procesul de proiectare a matriței și criteriile de acceptare:

Cadrul sistemului de management al calității ISO 9001

Ghid SPE DFM pentru materiale plastice turnate prin injecție

Standard ASTM D955 pentru măsurarea contracției plasticului

Practică standard ASTM D3641 pentru turnarea prin injecție

IATF 16949 pentru calitatea furnizorilor de automobile

ISO 20457 pentru toleranțele dimensionale ale pieselor din plastic

Un seriosproducator matrite de injectiedocumentează revizuirea DFM în raport cu aceste standarde ca parte a livrabilelor standard ale proiectului.

68% dintre proiectele de matriță prin injecție se confruntă cu probleme majore de proiectare la prima încercare (date SPE)

Problemele prinse în DFM costă 0-2.000 USD; aceleași probleme în producția de masă au costat 50.000 USD-200 USD,000+

Cele mai frecvente șapte greșeli: tiraj insuficient, poziție greșită a porții, pereți neuniformi, răcire inadecvată, colțuri ascuțite, aerisire slabă, subestimarea ejectiei

Produse diferite suferă diferite greșeli tipice -Mold pentru injecție pentru șoareceproiectele întâlnesc adesea erori de localizare a porții, proiectele de matriță cu injecție cu angrenaje cu motor suferă probleme cu raza colțului, proiectele de matriță cu injecție pentru cupele din plastic PS plătesc pentru o răcire slabă

Două cicluri de revizuire DFM reprezintă cea mai bună practică din industrie

Simularea modernă a redus ratele de prelucrare a matriței de la 35% la 15%

Cea mai bună rentabilitate a investiției în scule este întotdeauna investiția DFM frontal{0}}încărcată

Cele șapte greșeli menționate mai sus reprezintă aproximativ 80 la sută din eșecurile proiectelor de matriță de injecție. Fiecare dintre ele poate fi prevenit printr-o examinare corectă a DFM în faza de proiectare - și fiecare dintre ele devine dramatic mai scump cu cât este prins mai târziu.

Sunhingstones oferă o analiză cuprinzătoare a DFM ca practică standard pentru fiecare proiect: programe cosmetice Mouse Shell Injection Mold, instrumente de precizie Motor Gear Injection Mold și proiecte de-cupe de plastic PS Cups cu injecție. Discutați cu echipa noastră de ingineri despre proiectarea dvs. înainte de lansarea instrumentelor - este cea mai mare-conversație pe care o puteți avea despre proiectul dvs.

Contactați acum

Society of Plastics Engineers (SPE) - Sondaj anual privind defectele de turnare prin injecție

Asociația Industriei Plastice - Analiza costurilor de prelucrare a matriței

Metoda de testare standard ASTM D955 - pentru măsurarea contracției plasticului

Practică standard ASTM D3641 - pentru probele de testare pentru turnarea prin injecție

ISO 9001:2015 - Sisteme de management al calității

Toleranțe dimensionale ale pieselor din plastic ISO 20457 -

Autodesk Moldflow - Cărți albe de simulare a turnării prin injecție

Plastics Technology Magazine - Sondaj anual al industriei privind practicile DFM

IATF 16949 - Standardul de management al calității auto

Compania DME - Manual de inginerie a componentelor matriței