Nucleo e cavità dello stampo: differenze e considerazioni sulla progettazione

Hai tre citazioni sulla tua scrivania. I prezzi variano del 30% o più. Sulla carta le specifiche sembrano simili-stesso acciaio, stesso numero di cavità, stessa finitura superficiale. La differenza sta nelle decisioni ingegneristiche relative alla cavità e al nucleo che non verranno visualizzate fino alla produzione.

 

L'anno scorso abbiamo ricostruito gli inserti con cavità per uno stampo per contenitori per alimenti a 8 cavità. Il fornitore originale aveva perforato i canali di raffreddamento a distanze variabili dalla superficie della cavità: 8 mm in alcuni punti, oltre 15 mm in altri. La variazione di temperatura ha causato un riempimento irregolare. Le parti delle cavità interne si sono esaurite mentre le cavità esterne sono sovraffollate. Il cliente ha trascorso undici mesi a modificare le impostazioni del processo prima di controllare l'acciaio.

 

La nostra ricostruzione ha mantenuto tutti i canali a una distanza costante di 10 mm. Il tempo di ciclo è sceso da 18 secondi a 12 secondi. Sulla macchina da 400 tonnellate che funziona a 85 dollari l’ora, la riduzione di 6 secondi consente di risparmiare 14.280 dollari per 100.000 pezzi. L'investimento di 35.000 dollari per la ricostruzione è stato recuperato in quattro mesi al loro volume annuale.

La progettazione del raffreddamento determina il tempo del ciclo

 

Il raffreddamento rappresenta il 60-80% del tempo del ciclo. Quando richiedi preventivi, probabilmente specifichi il materiale, la finitura superficiale, il numero di cavità e il volume previsto. Ciò che la maggior parte delle richieste di offerta non chiede-e la maggior parte dei fornitori non si offre volontariamente è come verranno instradati i canali di raffreddamento attraverso i blocchi di cavità.

 

I canali perforati convenzionali corrono in linea retta. Non possono seguire la geometria complessa delle parti, quindi alcune aree si raffreddano più velocemente di altre.Canali di raffreddamento conformiseguono la superficie della cavità a una distanza costante, ma la produzione costa di più.

 

Ecco quando il raffreddamento conformato ha senso:

L'investimento si recupera nel primo anno. Per tirature inferiori a 100.000 parti, il raffreddamento convenzionale di solito ha più senso.

Citiamo entrambe le opzioni e ti mostriamo i calcoli per i tuoi volumi specifici.

La qualità dell'acciaio influisce sulla durata dell'utensile in presenza di materiali abrasivi

L'anno scorso, un cliente di connettori automobilistici ha richiesto l'acciaio P20 per un totale di 200.000 parti annuali previste. La domanda ha superato le previsioni. Entro l'ottavo mese del secondo anno, il PBT-riempito al 30% di vetro che stavano utilizzando aveva usurato i cancelli della cavità oltre la tolleranza.

La scelta è diventata un gap di produzione di sei-settimane o la qualificazione di un fornitore di riserva a metà-programma. Durante il periodo di inattività hanno perso due nuove opportunità di business.

Il P20 costa circa 8-12 dollari al kg. L'S136 costa $ 25-35/kg. Per un tipico blocco con cavità che richiede 50 kg di acciaio, la differenza nel costo del materiale è di circa 850-1.150 dollari.

S136 dura da tre a quattro volte di più sotto composti riempiti di vetro-. Il divario di produzione di sei-settimane è costato più di quanto avrebbe comportato il miglioramento dell'acciaio.

Per materiali non-abrasivi a volumi moderati, P20 va bene. Specifichiamo cosa richiede l'applicazione.

Bilancia di riempimento a cavità multiple-

I layout dei corridori geometricamente simmetrici dovrebbero riempire tutte le cavità in modo identico. Non lo fanno. Il riscaldamento a taglio lungo le pareti del canale crea gradienti di temperatura che dirigono il materiale più caldo verso le cavità interne.

Cambiamento di base nelle applicazioni-per pareti sottili

Su-parti con pareti sottili-fiale medicali, fusti di penne, inserti di imballaggio-una pressione di iniezione non uniforme può deviare il nucleo durante il riempimento. Il risultato è una variazione dello spessore della parete che potrebbe non essere visibile finché le parti non superano il test di tenuta.

Progettiamo nuclei per queste applicazioni con disposizioni di supporto dimensionate per il carico di deflessione previsto. Ciò aggiunge 3-5 giorni alla fase di progettazione ma previene i problemi che emergono dopo diciotto mesi di produzione quando i nuclei iniziano a rompersi.

Progettazione del sistema di espulsione

 

Le parti che rimangono attaccate allo stampo rallentano il ciclo e possono danneggiare l'utensile. La progettazione del sistema di espulsione dipende dalla geometria della parte, dagli angoli di sformo e dalla struttura della superficie.

 

I perni di espulsione standard funzionano per la maggior parte delle applicazioni. Gli espulsori a lama distribuiscono la forza attraverso pareti sottili che si deformerebbero sotto la pressione dei perni. Le piastre di estrazione sollevano le parti in modo uniforme dai nuclei di imbutitura profonda. Gli otturatori ad aria integrano l'espulsione meccanica dei pezzi con blocco del vuoto.

 

Avevamo un cliente che si occupava di imballaggi e utilizzava coperchi con una superficie interna strutturata. Il loro strumento originale utilizzava perni standard e le parti si bloccavano durante l'espulsione. L'aggiunta di quattro valvole a fungo per rompere il vuoto ha ridotto gli scarti di pezzi bloccati-dal 2,3% a meno dello 0,1%.

 

La modifica della valvola ad aria è costata $ 1.800. Considerando il costo di rigetto di circa 0,08 dollari/parte e un volume annuo di 800.000, il recupero dell'investimento è stato inferiore ai quattro mesi.

Angoli di sformo e finitura superficiale

La relazione tra angolo di sformo e finitura superficiale è semplice: le superfici strutturate necessitano di uno sformo maggiore per essere rilasciate in modo pulito.

SPI-Una superficie lucida (finitura a specchio) può funzionare con uno sformo di 0,5 gradi. Le superfici strutturate SPI-D in genere richiedono 3 gradi o più, a seconda della profondità della struttura. Uno sformo insufficiente sulle cavità strutturate causa segni di trascinamento e parti bloccate.

Un cliente di articoli per la casa ci ha inviato un file di parti con uno sformo di 1 grado specificato su tutte le superfici. Il design richiedeva una struttura leggera all'esterno. Abbiamo segnalato questo nella revisione di DFM-che la combinazione bozza/texture avrebbe causato problemi di rilascio.

La revisione a uno sformo di 2,5 gradi su superfici strutturate prima del taglio dell'acciaio non costa nulla. Scoprire il problema dopo il completamento dello strumento avrebbe richiesto il ritaglio della cavità-circa $ 4.000-6.000 in costi di modifica più due settimane di ritardo.

Eseguiamo la revisione DFM su ogni progetto prima di quotare. È più veloce correggere la geometria in CAD che in acciaio temprato.

Cosa viene fornito con lo stampo

Abbiamo visto stampi arrivare da altri fornitori con una fattura a-pagina singola e nient'altro. Nessun disegno, nessun certificato dei materiali, nessun dato di processo. Quando qualcosa va storto-e alla fine qualcosa va sempre storto-non esiste una base di riferimento su cui effettuare la diagnosi.