Няколко точки на внимание при проектирането на пластмасови форми

При проектирането на aпластмасова форма, след като се определи структурата на матрицата, всяка част от матрицата може да бъде проектирана в детайли, тоест размерът на всеки шаблон и части, размерът на кухината и сърцевината и т.н. По това време основните параметри на дизайна, свързани до свиване на материала ще бъде включено. Следователно размерът на всяка част от кухината може да се определи само чрез овладяване на скоростта на свиване на формованата пластмаса. Дори ако избраната структура на формата е правилна, но използваните параметри не са правилни, е невъзможно да се произвеждат квалифицирани пластмасови части.

Пластично свиване и влияещи фактори

Свойствата на термопластмасите са, че те се разширяват при нагряване, свиват се при охлаждане и разбира се свиват обема си при натиск. В процеса на леене под налягане разтопената пластмаса първо се инжектира в кухината на формата. След пълнене разтопеният материал се охлажда и втвърдява. Когато пластмасовата част се извади от формата, се получава свиване. Това свиване се нарича формовъчно свиване. През периода от време, когато пластмасовата част се извади от формата и се стабилизира, все още ще има малка промяна в размера. Една промяна е да продължите да се свивате, което се нарича пост-свиване.

Друга промяна е, че някои хигроскопични пластмаси набъбват поради абсорбиране на влага. Например, когато водното съдържание на найлон 610 е 3 процента, увеличението на размерите е 2 процента; когато водното съдържание на найлон 66, подсилен със стъклени влакна, е 40 процента, увеличението на размерите е 0,3 процента. Но основната роля е образуващото свиване.

Понастоящем методът за определяне на степента на свиване на различни пластмаси (свиване при формиране плюс свиване след свиване) обикновено препоръчва разпоредбите на DIN16901 в германския национален стандарт. Тоест, разликата между размера на кухината на матрицата при 23 градуса ±0,1 градуса и размера на съответната пластмасова част, измерена при условия на температура от 23 градуса и относителна влажност от 50 ± 5 процента след поставяне за 24 часа след формоването се изчислява.

Степента на свиване S се представя със следната формула: S={(DM)/D}×100 процента (1)

Сред тях: S - свиване; D - размер на матрицата; M - размер на пластмасовата част.

Ако кухината на формата се изчислява според известния размер на пластмасовата част и степента на свиване на материала, тя е D=M/(1-S). За да се опрости изчислението при проектирането на матрицата, обикновено се използва следната формула за изчисляване на размера на матрицата:

D=M плюс MS(2)

Ако е необходимо по-точно изчисление, се прилага следната формула: D=M плюс MS плюс MS2(3)

Въпреки това, когато се определя степента на свиване, тъй като действителната скорост на свиване се влияе от много фактори, може да се използва само приблизителна стойност, така че изчисляването на размера на кухината по формула (2) основно отговаря на изискванията. При производството на матрицата кухината се обработва според долното отклонение, а сърцевината се обработва според горното отклонение, така че да може да бъде правилно подрязана, когато е необходимо.

Основната причина, поради която е трудно да се определи точно скоростта на свиване, е, че степента на свиване на различни пластмаси не е фиксирана стойност, а диапазон. Тъй като степента на свиване на един и същ материал, произведен от различни фабрики, не е еднаква, дори степента на свиване на различни партиди от един и същ материал, произведен от една фабрика, е различна. Следователно всяка фабрика може да предостави на потребителите само диапазона на степента на свиване на произведената от фабриката пластмаса. Второ, действителната степен на свиване по време на процеса на формоване също се влияе от фактори като формата на пластмасовата част, структурата на формата и условията на формоване. Влиянието на тези фактори е описано по-долу.

Пластмасова форма

За дебелината на стената на оформените части, обикновено поради по-дългото време за охлаждане на дебелата стена, степента на свиване също е по-голяма, както е показано на фигура 1. За общи пластмасови части, когато разликата между размера L в посоката на потокът на стопилката и размерът W, перпендикулярен на посоката на потока на стопилката, е голям, разликата в степента на свиване също е голяма. От гледна точка на разстоянието на потока на стопилката, загубата на налягане в частта, далеч от портата, е голяма, така че скоростта на свиване тук също е по-голяма от тази близо до вратата. Тъй като формите на ребрата, дупките, издатините и гравюрите имат устойчивост на свиване, степента на свиване на тези части е малка.

Структура на мухъл

Формата на врата също има ефект върху свиването. Когато се използва малък затвор, степента на свиване на пластмасовата част се увеличава, тъй като затворът се втвърдява преди края на задържането под налягане. Структурата на охладителната верига в шприцформата също е ключова в дизайна на матрицата. Ако охладителната верига не е проектирана правилно, разликата в свиването ще възникне поради неравномерната температура на пластмасовите части и резултатът е, че пластмасовите части са извън толерантност или са деформирани. В тънкостенната част влиянието на разпределението на температурата на формата върху скоростта на свиване е по-очевидно.

Условия за формиране

Температура на цевта: Когато температурата на цевта (пластмасова температура) е висока, преносът на налягането е по-добър и силата на свиване е намалена. Въпреки това, когато се използва малка врата, степента на свиване е все още голяма поради ранното втвърдяване на вратата. За дебелостенни пластмасови части, дори ако температурата на цевта е висока, свиването е все още голямо.

Подаване: При условията на формоване, подаването е сведено до минимум, за да се запазят стабилни размерите на пластмасовата част. Въпреки това, недостатъчното хранене няма да може да поддържа налягането и също така ще увеличи скоростта на свиване.

Налягане на впръскване: Налягането на впръскване е фактор, който има голямо влияние върху степента на свиване, особено налягането на задържане след пълнене. Като цяло, когато налягането е високо, степента на свиване е малка поради високата плътност на материала.

Скорост на инжектиране: Скоростта на инжектиране има по-малък ефект върху свиването. Въпреки това, за тънкостенни пластмасови части или много малки порти и при използване на подсилени материали, степента на свиване е малка, когато скоростта на шприцване се увеличи.

Температура на матрицата: Обикновено степента на свиване е по-голяма, когато температурата на матрицата е по-висока. Но за тънкостенни пластмасови части, когато температурата на формата е висока, съпротивлението на потока на стопилката е малко и скоростта на свиване е малка.

Цикъл на формоване: Цикълът на формоване не е пряко свързан със степента на свиване. Все пак трябва да се отбележи, че когато цикълът на формоване се ускори, температурата на матрицата, температурата на топене и т.н. също трябва да се променят, което също влияе върху промяната в свиването. При изпитването на материала той трябва да се формира в съответствие с цикъла на формоване, определен от необходимия изход, и трябва да се проверят размерите на пластмасовите части.

Пример за тест за свиване на пластмаса с помощта на тази форма е както следва. Инжекционна машина: Сила на затягане 70t Диаметър на винта Φ35mm Скорост на винта 80rpm Условия на формоване: Максимално налягане на впръскване 178MPa Температура на цевта 230(225-230-220-210) градуса 240({ {7}}) степен 250(245-250 -240-230) степен 260(225-260-250-240) степен Скорост на впръскване 1425px3/s Време на впръскване 0.44-0.52s Време за задържане на налягането 6.0s Време за охлаждане 15.0s

Размери на матрицата и производствени толеранси

В допълнение към основните размери, изчислени по формулата D=M(1 плюс S), размерите на машинната обработка на кухината на матрицата и сърцевината също имат проблем с толеранса на обработка. По конвенция толерансът на обработка на матрицата е 1/3 от толеранса на пластмасовата част. Въпреки това, поради разликите в диапазона и стабилността на пластичното свиване, толерансът на размерите на пластмасовите части, образувани от различни пластмаси, трябва първо да се рационализира. Това означава, че толерансът на размерите на пластмасовите формовани части трябва да бъде по-голям поради по-големия диапазон на степен на свиване или по-лошата стабилност на скоростта на свиване. В противен случай може да има голям брой изрезки извън толерантността.

За тази цел страните са формулирали специално национални стандарти или индустриални стандарти за допустимите отклонения на размерите на пластмасовите части. Китай също е формулирал професионални стандарти на министерско ниво. Но повечето от тях нямат съответния толеранс на размерите на кухината на формата. В германския национален стандарт, стандартът DIN16901 за толеранс на размерите на пластмасови части и стандартът DIN16749 за съответния толеранс на размерите на кухината на формата е специално формулиран. Този стандарт има голямо влияние в света, така че може да се използва като отправна точка за производството на пластмасови форми.

Относно толеранса на размерите и допустимото отклонение на пластмасовите части

За да се определи разумно толерансът на размерите на пластмасовите части, образувани от материали с различни характеристики на свиване, нека стандартът въведе концепцията за формиране на разлика в свиването △VS. △VS=VSR_VST(4)

Във формулата: VS-формираща разлика в свиването VSR-формовъчно свиване по посока на потока на стопилката VST-образуващо свиване в посока, перпендикулярна на потока на стопилката.

Характеристиките на свиване на различните пластмаси са разделени на 4 групи според стойността на ΔVS на пластмасите. Групата с най-малката △VS стойност е групата с висока точност и така нататък, групата с най-голямата △VS стойност е групата с ниска точност. Прецизна технология, 110, 120, 130, 140, 150 и 160 групи толерантност се изготвят според основните размери. Посочено е, че допустимите отклонения на размерите на пластмасови части с най-стабилни характеристики на свиване могат да бъдат избрани от групи 110, 120 и 130. Използвайте 120, 130 и 140 за допустими отклонения на размерите на пластмасови формовани части с умерено стабилни характеристики на свиване.

Ако толерансът на размерите на този тип пластмасови формовъчни пластмасови части е избран като 110 групи, могат да бъдат произведени голям брой пластмасови части с извън толеранса.

Допустимите отклонения на размерите на пластмасови части с лоши характеристики на свиване са избрани от групи 130, 140 и 150. Допустимите отклонения на размерите на пластмасови части с най-лоши характеристики на свиване са избрани от групи 140, 150 и 160. Следните точки също трябва да бъдат отбелязани когато използвате тази таблица на допустимите отклонения. Общите допустими отклонения в таблицата се използват за допустими отклонения на размерите, които не определят допустимите отклонения. Допустимите отклонения, които директно обозначават отклонения, са зони на толеранс, използвани за етикетиране на размерите на пластмасови части.

Горните и долните отклонения могат да бъдат определени от проектанта. Например, ако зоната на толеранс е {{0}}.8 mm, могат да бъдат избрани следните различни горни и долни отклонения. 0.0;-0.8;±0.4;-0.2;-0.5 и т.н. Има две набори от стойности на толеранс, A и B, във всяка група на толеранс. Сред тях A е размерът, образуван от комбинацията от части на матрицата, което увеличава грешката, причинена от неприлепването на частите на матрицата. Това увеличение е 0,2 mm. където B е размерът, пряко определен от частта на формата. Прецизната технология е набор от толерантни стойности, специално установени за пластмасови части с високи изисквания за точност. Преди да използвате допуски за пластмасови части, първо трябва да знаете кои групи допуски са приложими за използваната пластмаса.

Производствени допуски на формите

Германският национален стандарт е формулирал стандарта DIN16749 на съответния толеранс за производство на мухъл за толеранс на пластмасови части. В тази таблица има 4 допустими отклонения. Независимо от материала на пластмасовите части, производствените толеранси на формата, които не показват толеранси на размерите, използват толеранса на сериен номер 1. Специфичната стойност на толеранса се определя от основния диапазон на размерите. Без значение какъв вид материал, толерансът за производство на матрицата на размера със средна точност на пластмасовата част е толерансът на сериен номер 2. Без значение какъв вид материал, толерансът за производство на матрицата на размерите с по-висока точност на пластмасовата част е толерансът на сериен номер 3. Съответният толеранс за производство на матрица на прецизната технология е толерансът на сериен номер 4.

Разумните допустими отклонения на пластмасовите части от различни материали и съответните допустими отклонения при производство на матрици могат да бъдат разумно определени, което не само носи удобство при производството на матрици, но също така намалява отпадъците и подобрява икономическата ефективност.