注塑成型 | 9分钟阅读

提高成型工艺能力:五大支柱的作用,第二部分

每一个都有助于模具零件的质量,每一个都必须在生产开始前进行优化。
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这两部分系列的第一次安装(可能问题)讨论了过程能力的概念和压力-体积-温度(PVT)图。零件的最佳包装将导致更低的变异,从而提高加工能力(Cp)和加工能力指数(Cpk)。因此,每个阶段的目标都应该是尝试达到最佳的部件重量。

实现这种最佳重量与填充和包装和保持阶段有关,因此必须考虑相关的一切。当弹出时,也必须考虑部分的温度,因为它与尺寸稳定性有关。

注塑件的质量有五个支柱(图1)。每个支柱都必须在产品生产之前进行考虑和优化。Cp和Cpk是衡量成型工艺生产良好零件的能力。数字越高,可接受的零件成型的机会就越高,或者被淘汰的机会就越低。由于工艺开发和建立成型工艺构成了五大支柱中的最后一个,因此改进Cpk常常成为工艺工程师的负担。实现所需的Cpk应该在五大支柱的每个阶段都加以考虑。

在填充阶段,空腔被熔融的塑料填充。在包装阶段,额外的塑料被包装进去,以补偿收缩。面临的挑战是在冷却熔体达到无流温度之前加入塑料。如果零件包装不足,空腔内的塑料温度低于无流温度,那么再多的压力也无法帮助包装额外的塑料。在无流动温度以上,随着填料时间和压力的增加,部件重量增加。压力和次数越高,部件的重量就越高。(部件可能会超载,这个问题将在后面的文章中讨论。)

在较高的重量部分,腔内分子的数量开始稳定,因此,各镜头之间的变化减少。因此,这种变化的减少有助于提高过程能力。因此,目标应该是在不过度填充腔的情况下实现最大填充。

证据是数据(图2)。两个腔模用于该实验。用2000 psi和8000 psi模塑了30份的塑料包装压力。称重30份,并计算范围。结果清楚地表明,较高的填充压力将降低零件重量的变化,这将反映在零件质量和尺寸中。

五个支柱

这五大支柱中的每一个都在实现减少变异的目标中发挥着重要作用。请注意,下面提到的因素并不是唯一的因素。一旦模具制造商理解了试图达到最佳包装的目标,他们必须研究实现它的方法。

让我们来看看其中的一些:

部分设计:部分设计中的一个重要规则是具有流动长度,使塑料足够流体,不仅流入填充末端,而且直到达到所有包装。这通过部分的长度到厚度(L / T)比定义为每个材料。薄壁通常会增加填充部分所需的压力,并且填充结束会受到影响。具有薄壁壁的部分中的可用包装和保持压力不一致,导致特定填充体积的变化,这又导致零件尺寸的射击变化,因此降低了过程能力。如果流量长度长,则遵循的一个指南不具有朝向填充结束的过程能力所需的尺寸。在薄部分中置入零件,然后尝试包装厚部分也可以在厚部分中造成一致性的问题。

材料:当熔体填充到腔中时,它会冷却并减少体积。此收缩必须与镜头一致,以实现过程能力。当然,与具有较低收缩值的人相比,具有高收缩值的材料将具有更高的变化。例如,由于PP的收缩可以为1.5至2%或更大,PP将具有比ABS更多的射击变化,而在ABS的情况下,它可以是1.5至2%或更高。填料也可以影响这一点,通常会降低收缩值。因此,材料可以影响过程能力。

为了获得更高的加工能力,应选择收缩率较低的材料。考虑零件的尺寸也很重要。尺寸越大,收缩率的绝对值就越大。如果一种给定的材料收缩1%,那么总减少量为1-in。部分将是0.010英寸。,但在10英寸。总收缩部分为0.100英寸。在10英寸的变化。部分将高于1-in的变异。部分,因此可能更少的过程能力。(出于同样的原因,微成型很容易控制尺寸,导致Cp值高)。

模具设计和模具制造在这里,浇口位置、排气量和冷却是影响工艺能力的一些因素。记住,在零件设计中,L/T比对零件的填充至关重要。浇口位置应该是这样的,零件的L/T不应该接近材料的L/T限制,否则将导致从喷丸到喷丸不一致。在某些情况下,浇口位置的选择取决于部分化妆品和/或模具成本的简单经济,这可能导致较低的工艺能力。最终客户应该意识到这一点。

模具中的通风口帮助将空气排出腔体,并用塑料代替。如果排气口的数量和/或排气口的深度和/或排气口的着陆点不够,则空气不能以所需的速度流出模具,从而限制了塑料流动。气穴、空隙、短距离射击和燃烧都可能因为这一限制而导致。

一旦模具制造商理解了试图达到最佳包装的目标,他们必须研究实现它的方法。

这再次导致从一个镜头到另一个镜头的填充不一致,导致较低的工艺能力。零件在被弹出之前必须达到材料的弹出温度。在顶出温度以下,材料有足够的机械性能从模具中弹出而不变形。但树脂分子可能仍然有足够的能量移动和定居在他们选择的位置,导致模后收缩。为了使零件冷却均匀(再次考虑翘曲)和有效的循环时间,必须有有效的模具温度控制。因此,冷却管线的设计是至关重要的。

冷却线直径- - -零件之间和零件之间的距离- - -应该是这样的,当零件弹出时没有“热点”,这将再次导致不一致的收缩和翘曲,影响工艺的一致性。冷却时间将取决于从腔内散热的速率。为了实现较短的循环时间,模具可以减少冷却时间。零件尺寸可以达到,但不同的镜头之间的变化可能很大,导致较低的加工能力。

注塑机:熔体必须是均匀的并且不会降解。桶和螺丝在实现这一目标方面发挥着重要作用。必须选择成型机筒使塑料驻留在足够长的时间以使塑料熔化,但不能降解。因此,桶的使用百分比不应过低或过高。

该百分比通常被认为是在低侧的15至20,高侧和70到80。数量越低,降解的可能性越高,特别是对于热敏树脂和/或更长循环部分。

从螺杆旋转产生的剪切也必须最小化。剪切越高,你就越会遇到熔体均匀性的问题。所有这些问题将导致熔体的一致性,从而导致较低的工艺能力。因此,枪管尺寸的选择很重要。这个过程也不能受到压力的限制。

成型过程正如潜在的主题一样,零件的最佳包装将提供最佳的加工能力。以上四个因素有助于实现这一目标。工艺工程师必须认识到不能为了工艺能力而牺牲零件尺寸。换句话说,未包装的零件可能达到所需的尺寸,但可能没有良好的Cp值。

连接支柱

除了与五大支柱相关的上述原因外,还有几种常见的其他因素:

成型过程窗口:这主要涉及到零件设计、模具设计和模具搭建。成型窗越大,成型过程就越坚固、越有能力。加工窗口变小的主要原因是,零件在包装压力略高于用来包装它们的压力时开始闪烁。这表明模具关闭可能是不充分的。也可能是由于零件中的一个截面太厚,要求模具使用过大的压力。如果机器吨位不足,零件在包装到最佳水平之前就会闪光。因此,处理器将使用较低的包装压力,导致不一致。

Pressure-Limited过程:这与材料选择、零件设计、模具设计或机器选择有关。压力有限的工艺将不允许有足够的压力来填充和包装零件,从而导致不一致。低L/T限制的材料会使工艺压力受限。制模者通常建议使用较低粘度的材料,以帮助他们在较低的压力下更容易填充零件。在零件的薄片设计中还可以增加所需的压力,使工艺压力受限。浇口的位置必须在一个区域,可以让塑料更容易流入填充的末端,使其不容易受到压力限制。有时在薄壁零件中,所需的压力可以超过30000psi的塑料压力,因此必须选择具有更高压力能力的机器。

以上是一些要考虑的因素。这里还没有提到其他几个因素。重要的是每个项目都采用整体方法查看,避免过墙体工程方法。这将确保项目的成功。

在本研究期间,存在腔腔过程能力之间的另一个有趣的观察。这将在后面的文章中讨论。


一个布特作者:Suhas Kulkarni是Fimmtech,圣地亚哥的创始人和总裁,是一家注塑服务方向的专注于科学成型的注塑服务。FIMMTECH开发了几种自定义工具,帮助制造商开发强大的流程,其研讨会培训了数百人。Kulkarni是由汉联出版物出版的书籍,强大的流程开发和科学成型的作者。联系方式:(760)525-9053;suhas@fimmtech.com.fimmtech.com

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