Основные технологии проектирования литьевых форм (полная версия)

В основе проектирования литьевых форм лежат три ключевые цели: «точное формование, эффективное производство и долговечность». Для этого необходимо выполнить полный процесс «анализ спроса – оптимизация моделирования – структурное проектирование – проверка и испытательное формование» с точным контролем шести критических этапов.

Шаг 1: Предварительный анализ спроса и адаптация материалов

Прежде чем приступить к проектированию, необходимо сначала уточнить требования к продукции, включая допуски на размеры (например, ± 0,01 мм для прецизионных деталей), качество поверхности (например, Ra ≤ 0,02 мкм для деталей с зеркальной полировкой) и механические свойства (например, требования к ударопрочности и устойчивости к высоким температурам). Затем, исходя из этих потребностей, выбираются пластиковые материалы (например, материал ПП для предметов повседневного спроса, материал ПК для прозрачных деталей) и определяются ключевые параметры материала (такие как степень усадки 0,5–2% и скорость течения расплава), чтобы заложить основу для последующего проектирования. В то же время программное обеспечение САПР (например, UG, SolidWorks) используется для создания 3D-модели продукта с заданным углом уклона (0,5–3 °, чтобы избежать застревания при извлечении из формы) и проверяет наличие в модели таких проблем, как острые углы или неравномерная толщина стенок.

Шаг 2: Основной структурный проект

1. Конструкция полости и сердцевины: размер модели продукта увеличивается в соответствии с соответствующей степенью усадки. Поверхность разъема должна быть выбрана так, чтобы облегчить извлечение из формы и уменьшить блики. Кроме того, в конечном положении заполнения расплавом открываются вентиляционные канавки (шириной 0,1-0,2 мм и глубиной 0,03-0,05 мм), чтобы предотвратить образование пузырьков и нехватку материала.

2. Конструкция литниковой системы: диаметр литника должен соответствовать соплу литьевой машины (обычно φ4-8 мм). Бегунок имеет круглое или трапециевидное поперечное сечение (для уменьшения потерь давления). Тип литника выбирается в зависимости от изделия (штыревой литник для мелких деталей, краевой литник для крупных деталей; для деталей внешнего вида следует избегать видимых поверхностей). Горячеканальные системы можно использовать в массовом производстве для сокращения отходов.

3. Конструкция системы охлаждения: Водяные каналы расположены в соответствии с формой продукта (например, кольцевые водяные каналы для цилиндрических деталей, параллельные водяные каналы для плоских деталей). Диаметр водяного канала составляет φ6–12 мм с расстоянием между ними 15–30 мм (меньшее расстояние для более толстых стенок). В качестве охлаждающей среды предпочтительно использовать циркулирующую воду (температура воды контролируется на уровне 50–80 ℃, регулируется в зависимости от материала), чтобы обеспечить равномерное охлаждение и предотвратить коробление продукта.

4. Конструкция системы выталкивания: выталкивающие штифты (диаметром 1–5 мм, расстояние между ними 20–50 мм) используются для простых деталей, гильзы выталкивателя для цилиндрических деталей и пластины выталкивателя для деталей большой площади. Для сложных деталей требуется вторичный выброс (например, первоначальный выброс на 10 мм с последующим полным извлечением из формы), чтобы избежать царапин или деформации изделия.

Шаг 3: Проверка и оптимизация тестового формования

После завершения проектирования программное обеспечение CAE (например, Moldflow) используется для моделирования процессов наполнения, выдержки и охлаждения, прогнозирования дефектов, таких как раковины и коробление, а также корректировки параметров (например, оптимизации положения затвора, добавления каналов для воды). Далее происходит обработка формы: предпочтительные материалы формы включают H13 (отличная термостойкость, подходит для жаропрочных материалов) и S136 (высокая полируемость, подходит для прозрачных деталей). После фрезерования на станке с ЧПУ и электроэрозионной обработки (электроэрозионной обработки) проводится термообработка (закалка H13 до HRC 48-52). Наконец, проводится пробное формование: настраиваются параметры впрыска (скорость впрыска 30-80 мм/с, давление 50-120 МПа, температура ствола 180-300 ℃), проверяются размеры и внешний вид изделия. Пресс-форма точно настроена для решения любых проблем (например, шлифования полостей, регулировки силы выталкивания) для достижения в конечном итоге эффективного массового производства.