Upínacia sila je rozhodujúca pre výrobu vysoko kvalitných formovaných výrobkov. Ale koľko sily stačí? V vstrekovanie, presná upínacia sila zaisťuje, že forma zostane počas procesu uzavretá, čo bráni defektom, ako je blesk alebo poškodenie. V tomto príspevku sa dozviete úlohu upínacej sily, ako ovplyvňuje výrobu a metódy na jej presné výpočet pre najlepšie výsledky.
Čo je upínacia sila pri vstrekovaní?
Upínacia sila je sila, ktorá počas vstrekovania udržuje polovice plesní. Je to ako obrovská zverák, drží všetko na svojom mieste.
Táto sila pochádza z hydraulického systému stroja alebo elektrických motorov. Zatlačia polovice formy spolu s neuveriteľnou silou.
Jednoducho povedané, upínacia sila je tlak aplikovaný na udržanie zatvorených foriem. Meria sa v tonoch alebo metrických tonoch.
Myslite na to ako na svalovú silu stroja. Čím silnejšia je svorka, tým väčší tlak dokáže zvládnuť.
Úloha upínacej sily v procese vstrekovania
Upínacia jednotka je kritickou súčasťou vstrekovacieho stroja. Skladá sa z pevnej dosky a pohyblivej dosky, ktorá drží dve polovice formy. Mapovací mechanizmus, zvyčajne hydraulický alebo elektrický, vytvára silu potrebnú na udržanie uzavretej formy počas procesu vstrekovania.
Takto sa pri typickom formovacom cykle aplikuje upínacia sila:
Forma sa zatvára a upínacia jednotka aplikuje počiatočnú upínaciu silu, aby udržala polovice formy pohromade.
Vstrekovacia jednotka topí plast a vstrekuje ho do dutiny formy pod vysokým tlakom.
Keď roztavený plast vyplňuje dutinu, generuje protitlak, ktorý sa snaží od seba odtrhnúť polovice plesne.
Upínacia jednotka udržiava upínaciu silu, aby odolala tomuto protitlaku a udržala formy zatvorenú.
Akonáhle sa plast ochladzuje a stuhne, upínacia jednotka otvorí formu a časť sa vyhodí.
Bez náležitej upínacej sily by časti mohli mať defekty ako:
Dôležitosť udržiavania správnej upevňovacej sily
Správanie upínacej sily je rozhodujúce pre kvalitu a efektívnosť,
Správna upínacia sila zaisťuje:
Kvalitné diely
Dlhšia životnosť plesní
Efektívne využívanie energie
Rýchlejšie časy cyklu
Znížený odpad z materiálu
Faktory ovplyvňujúce upínaciu silu pri vstrekovaní
Niekoľko kľúčových faktorov určuje upínaciu silu potrebnú pri vstrekovaní, zabezpečuje, aby sa pleseň počas procesu zabezpečila uzavretá a zabránila defektom. Medzi tieto faktory patrí predpokladaná plocha, tlak dutiny, vlastnosti materiálu, podmienky navrhovania foriem a spracovanie.
Premietaná oblasť a jej vplyv na upínaciu silu
Definícia predpokladanej oblasti :
Premietaná oblasť sa týka najväčšej plochy formovanej časti, ako je uvedené v smere upínania. Predstavuje expozíciu časti vnútorným silám generovaným roztaveným plastom počas vstrekovania.
Ako určiť predpokladanú oblasť :
pre štvorcové časti vypočítajte oblasť vynásobením dĺžky šírkou. V prípade kruhových častí použite vzorec:
Celková predpokladaná oblasť sa zvyšuje s počtom dutín vo forme.
Vzťah medzi predpokladanou oblasťou a upevňovacou silou :
Väčšia predpokladaná oblasť vyžaduje väčšiu upínaciu silu, aby sa zabránilo otvoru formy počas vstrekovania. Je to preto, že väčšia plocha povrchu vedie k väčšiemu vnútornému tlaku.
Príklady :
Hrúbka steny časti : Tenké steny zvyšujú vnútorný tlak a vyžaduje, aby vyššia upevňovacia sila držala zatvorenú formu.
Pomer dĺžky k hrúbke : čím vyšší je pomer, tým väčší tlak sa vytvára vo vnútri dutiny, čím sa zvyšuje potreba upínacej sily.
Tlak dutiny a jeho vplyv na upínaciu silu
Definícia tlaku dutiny :
Tlak dutiny je vnútorný tlak vyvíjaný roztaveným plastom, keď vyplňuje formu. Závisí to od vlastností materiálu, rýchlosti vstrekovania a geometrie časti.
Vzťah medzi hrúbkou steny dutiny a pomerom cesty k hrúbke
Faktory ovplyvňujúce tlak dutiny :
Hrúbka steny : Tenkostenné časti vedú k vyššiemu tlaku dutiny, zatiaľ čo hrubšie steny znižujú tlak.
Rýchlosť vstrekovania : Rýchlej rýchlosti vstrekovania vedie k vyšším tlakom dutiny vo forme.
Viskozita materiálu : Plasty s vyššou viskozitou vytvárajú väčší odpor a zvyšujú tlak.
Ako tlak v dutine ovplyvňuje požiadavky na upínaciu silu :
S rastúcou tlakom dutiny je potrebná väčšia upínacia sila, aby sa zabránilo otvoru formy. Ak je upínacia sila príliš nízka, môže dôjsť k separácii plesní, čo vedie k defektom ako blesko. Správne výpočet tlaku dutiny pomáha určiť príslušnú upínaciu silu.
Vlastnosti materiálu a dizajn foriem
Vlastnosti materiálu :
Viskozita : Plasty s vysokou viskozitou toku menej ľahko, čo si vyžaduje väčšiu silu.
Hustota : Hustejšie materiály potrebujú na správne vyplnenie formy vyššie tlaky.
Faktory dizajnu plesní :
Rýchlosť vstrekovania a teplota
Rýchlosť vstrekovania aj teplota plesní ovplyvňujú spôsob, akým plastové toky a stuhnutie. Rýchlejšie rýchlosti vstrekovania a nižšie teploty plesní vo všeobecnosti zvyšujú vnútorný tlak v dutine, čo si vyžaduje väčšiu upínaciu silu, aby sa pleseň počas procesu udržala uzavretá.
Ako vypočítať upínaciu silu pri vstrekovaní
Výpočet upínacej sily nie je raketová veda, ale je to rozhodujúce pre úspešné formovanie. Preskúmajme rôzne metódy, od základných po pokročilé.
1. Základný vzorec
Základnou rovnicou pre upínaciu silu je:
upínacia sila = premietaná plocha × tlak dutiny
Vysvetlenie komponentov:
Vynásobte ich a máte odhadovanú upínaciu silu.
2. Empirické vzorce
Niekedy sú potrebné rýchle odhady. Tam sa hodia empirické metódy.
Kp
-clampingová sila metódy KP (T) = kp x premietnutá oblasť (CM⊃2;)
Hodnoty KP sa líšia podľa materiálu:
PE/PP: 0,32
ABS: 0,30-0.48
PA/POM: 0,64-0,72
350 barová metóda
upínacia sila (T) = (350 × premietnutá oblasť (CM⊃2;)) / 1000
Táto metóda predpokladá štandardný tlak dutiny 350 barov.
Klady a nevýhody empirických metód
Plusy:
Nevýhody:
3. Pokročilé metódy výpočtu
Pre presnejšie výpočty zvážte materiálne charakteristiky a podmienky spracovania.
Termoplastický tok Charakteristiky zoskupujúce
| triedu | termoplastické materiály | koeficienty prietoku |
| 1 | GPP, BIPS, LDPE, LLDPE, MDPE, HDPE, PP, PP-EPDM | × 1,0 |
| 2 | PA6, PA66, PA11/12, PBT, PETP | × 1,30 ～ 1,35 |
| 3 | CA, CAB, CAP, CP, EVA, PUR/TPU, PPVC | × 1,35 ～ 1,45 |
| 4 | ABS, ASA, SAN, MBS, POM, BDS, PPS, PPO-M | × 1,45 ～ 1,55 |
| 5 | PMMA, PC/ABS, PC/PBT | × 1,55 ～ 1,70 |
| 6 | PC, PEI, UPVC, Peek, PSU | × 1,70 ～ 1,90 |
Tabuľka koeficientov prietoku bežných termoplastických materiálov
Proces výpočtu krok za krokom
Určiť predpokladanú oblasť
Vypočítajte tlak dutiny pomocou pomeru dĺžky prietoku k hrúbke
Aplikujte multiplikačnú konštantu skupiny materiálov
Vynásobte plochu upraveným tlakom
Príklad: pre časť PC s 380 cm² Tlak a 160 baru:
upínacia sila = 380 cm² × (160 bar × 1,9) = 115,5 ton
4. Výpočty softvéru CAE
V prípade zložitých častí alebo potrieb s vysokou presnosťou je softvér CAE neoceniteľný.
Úvod do formy a podobného softvéru
Tieto programy simulujú proces vstrekovania. Predpovedajú tlaky dutiny a upínacie sily s vysokou presnosťou.
Výhody používania CAE
Zodpovedá zložitým geometriu
Zvažuje materiálne vlastnosti a podmienky spracovania
Poskytuje mapy distribúcie vizuálneho tlaku
Pomáha optimalizovať parametre navrhovania a spracovania foriem
Príklad: Výpočet upínacej sily pre držiak polykarbonátovej žiarovky
Poďme sa ponoriť do príkladu v reálnom svete. Vypočítame upínaciu silu pre držiak polykarbonátu.
Pochopenie príkladu
Náš držiak žiarovky má tieto špecifikácie:
Vonkajší priemer: 220 mm
Hrúbka steny: 1,9-2,1 mm
Materiál: polykarbonát (PC)
Dizajn: stredová brána v tvare špendlíka
Najdlhšia cesta toku: 200 mm
Polykarbonát je známy svojou vysokou viskozitou. To znamená, že na vyplnenie formy bude potrebovať väčší tlak.
Výpočet
Rozdeľme tento proces:
Vypočítajte pomer hrúbky prietoku k hrúbke steny:
pomer = najdlhšia prietoková cesta / tenká stena = 200 mm / 1,9 mm = 105: 1
Určte tlak základnej dutiny:
Upraviť vlastnosti materiálu:
Vypočítajte projektovanú oblasť:
oblasť = π * (priemer/2) ⊃2; = 3,14 * (22/2) ⊃2; = 380 cm²
Vypočítavá upínacia sila:
sila = tlak * oblasť = 304 bar * 380 cm² = 115,520 kg = 115,5 ton
Úpravy bezpečnosti a efektívnosti
Z dôvodu bezpečnosti sme zaokrúhlili na ďalšiu dostupnú veľkosť stroja. Vhodný by bol 120-tonový stroj.
Zvážte tieto faktory efektívnosti:
Začnite s 115,5 ton a upravte sa na základe kvality dielu
Monitorujte blesk alebo krátke zábery
Ak je to možné, postupne znižujte silu bez ohrozenia kvality
Výber stroja na vstrekovanie a porovnávanie sily upevnenia
Výber správneho vstrekovacieho zariadenia je rozhodujúci pre úspech. Nejde iba o upínaciu silu - prichádza do hry niekoľko faktorov.
Vzťah medzi upínajúcou silou a parametrami stroja
Upínacia sila nie je izolovaná. Je úzko spojená s inými špecifikáciami stroja:
Injekčná kapacita:
Veľkosť skrutky:
Väčšie skrutky môžu injektovať viac materiálu rýchlejšie
To môže vyžadovať vyššiu upínaciu silu, aby pôsobila proti zvýšenému tlaku
Otvárací zdvih plesne:
Rozstup kravaty:
Referenčné rozsahy pre bežné plastové výrobky
Potreby upínacej sily sa veľmi líšia. Tu je všeobecný sprievodca:
| Produktová | premietaná | oblasť (CM⊃2;) | Požadovaná upínacia sila (ton) |
| Tenkostenné nádoby | Polypropylén (pp) | 500 cm² | 150-200 ton |
| Automobilové komponenty | Absencia | 1 000 cm² | 300-350 ton |
| Elektronické kryty | Polykarbonát (PC) | 700 cm² | 200-250 ton |
| Fľašové uzávery | HDPE | 300 cm² | 90-120 ton |
Vyššie uvedená tabuľka poskytuje hrubý sprievodca pre porovnávanie typov produktov s potrebnou upínajúcou silou. Tieto čísla sa môžu líšiť v závislosti od zložitosti časti, vlastností materiálu a dizajnu foriem.
Dôsledky nesprávnej upevňovacej sily
Pri vstrekovaní je rozhodujúce získať pravú z upínacej sily. Príliš málo alebo príliš veľa môže viesť k vážnym problémom. Preskúmajme potenciálne problémy.
Nedostatočná upínacia sila
Ak neuplatňujete dostatok sily, môže sa vyskytnúť niekoľko problémov:
Formácia bleskov
Prebytočný materiál presakuje medzi polovicami plesní
Vytvára tenké, nežiaduce výčnelky na častiach
Vyžaduje ďalšie orezávanie, zvyšujúce sa výrobné náklady
Zlá kvalita dielu
Rozmerové nepresnosti v dôsledku oddelenia plesní
Neúplné náplň, najmä v tenkých stenách
Nekonzistentné hmotnosti dielov v priebehu výroby
Poškodenie formy
Nadmerná upínacia sila
Aplikácia príliš veľkej sily nie je odpoveďou. Môže to spôsobiť:
Opotrebenie stroja
Zbytočný dôraz na hydraulické komponenty
Zrýchlené opotrebenie kravaty a klapiek
Skrátená životnosť stroja
Energetický odpad
Poškodenie formy
Ťažkosti s uvoľňovaním tlaku dutiny
Dôležitosť udržiavania optimálnej upevňovacej sily
Vyvažovacia upínacia sila je kľúčom k úspešnému formovaniu. Preto je dôležité:
Konzistentná kvalita dielu
Životnosť predĺženého vybavenia
Energetická účinnosť
Rýchlejšie časy cyklu
Znížená sadzba šrotu
Pamätajte, že optimálna sila nie je statická. Možno bude potrebné upraviť na základe:
Pravidelné monitorovanie a doladenie upínacej sily sú nevyhnutné na udržanie vysoko kvalitnej a efektívnej výroby.
Osvedčené postupy na zabezpečenie optimálnej upevňovacej sily
Dosiahnutie perfektnej upínacej sily nie je jednorazová úloha. Vyžaduje si to trvalú pozornosť a úpravy. Preskúmajte niektoré osvedčené postupy, aby váš proces vstrekovania fungoval hladko.
Správne úvahy o dizajne formy
Dobrý dizajn plesní je rozhodujúci pre optimálnu upínaciu silu:
Na rovnomerné rozdelenie tlaku používajte vyvážené bežné systémy
Implementovať správne vetranie na zníženie zachyteného vzduchu a tlakových hrotov
Zvážte geometriu časti, aby ste minimalizovali predpokladanú oblasť, ak je to možné
Dizajn s rovnomernou hrúbkou steny na podporu rovnomerného rozloženia tlaku
Výber materiálu a jeho vplyv
Rôzne materiály vyžadujú rôzne upínacie sily:
| materiálu | potrebná relatívna upevňovacia sila |
| PE, pp | Nízky |
| Abs, ps | Médium |
| PC, pom | Vysoký |
Vyberte si materiály múdro. Zvážte požiadavky na časť a ľahkosť spracovania.
Údržba a kalibrácia stroja
Pravidelná údržba zaisťuje presnú upevňovaciu silu:
Skontrolujte úniky alebo opotrebovanie hydraulických systémov
Kalibrujte tlakové senzory ročne
Skontrolujte, či nie sú kravaty
Udržiavajte čisté a dobre maškarované
Monitorovanie a úprava počas výroby
Upínacia sila nie je nastavená. Monitorujte tieto ukazovatele:
Ak si všimnete problémy, upravte silu. Malé zmeny môžu spôsobiť veľké rozdiely.
Kvantitatívne ukazovatele a kontrolné metódy
Použite údaje na doladenie procesu:
Stanovte základnú upínaciu silu
Upravte prírastky 5-10% na základe kvality dielu
Zaznamenajte výsledky pre každú úpravu
Vytvorte korelačnú silu databázy na kvalitu dielu
Tieto údaje použite na budúce nastavenia a riešenie problémov
Príklad Riadiaca graf:
| upínacia sila (%) | bleskové | krátke zábery | konzistencia hmotnosti |
| 90 | Žiadny | Málo | ± 0,5% |
| 95 | Žiadny | Žiadny | ± 0,2% |
| 100 | Nepresný | Žiadny | ± 0,1% |
Nájdite sladké miesto, kde sú optimálne všetky ukazovatele kvality.
Záver
Porozumenie a výpočet upínacej sily je nevyhnutné pre úspešné vstrekovanie. Zaisťuje kvalitu dielu, zabraňuje defektom a rozširuje životnosť plesní. Medzi kľúčové cesty patrí úloha predpokladanej oblasti, vlastnosti materiálu a parametre spracovania pri určovaní správnej upínacej sily. Aplikujte tieto znalosti vo svojich projektoch na dosiahnutie lepších výsledkov a optimalizáciu efektívnosti výroby.
