แรงหนีบเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพสูง แต่แรงมากแค่ไหน? ใน การฉีดขึ้นรูปแรงหนีบที่แม่นยำทำให้มั่นใจได้ว่าแม่พิมพ์จะปิดอยู่ในระหว่างกระบวนการป้องกันข้อบกพร่องเช่นแฟลชหรือความเสียหาย ในโพสต์นี้คุณจะได้เรียนรู้บทบาทของแรงหนีบการส่งผลกระทบต่อการผลิตและวิธีการในการคำนวณอย่างแม่นยำเพื่อผลลัพธ์ที่ดีที่สุด
แรงหนีบในการฉีดขึ้นรูปคืออะไร?
แรงหนีบคือพลังที่ช่วยให้เชื้อราลดลงครึ่งหนึ่งระหว่างการฉีด มันเหมือนกำมือยักษ์ถือทุกอย่างไว้ในสถานที่
แรงนี้มาจากระบบไฮดรอลิกของเครื่องจักรหรือมอเตอร์ไฟฟ้า พวกเขาผลักแม่พิมพ์ครึ่งหนึ่งพร้อมด้วยความแข็งแกร่งอย่างไม่น่าเชื่อ
พูดง่ายๆคือแรงหนีบคือแรงดันที่ใช้เพื่อปิดแม่พิมพ์ วัดเป็นตันหรือตัน
คิดว่ามันเป็นพลังกล้ามเนื้อของเครื่อง ยิ่งแคลมป์แรงมากเท่าไหร่ก็ยิ่งมีแรงกดดันมากขึ้นเท่านั้น
บทบาทของแรงหนีบในกระบวนการฉีดขึ้นรูป
หน่วยยึดเป็นองค์ประกอบที่สำคัญของเครื่องฉีดขึ้นรูป มันประกอบด้วยแท่นวางคงที่และแผ่นที่เคลื่อนไหวซึ่งถือสองครึ่งของแม่พิมพ์ กลไกการยึดซึ่งมักจะเป็นไฮดรอลิกหรือไฟฟ้าสร้างแรงที่จำเป็นในการปิดเชื้อราในระหว่างกระบวนการฉีด
นี่คือวิธีการใช้แรงหนีบในระหว่างรอบการขึ้นรูปทั่วไป:
แม่พิมพ์ปิดและหน่วยยึดใช้แรงหนีบเริ่มต้นเพื่อให้เชื้อราครึ่งหนึ่งเข้าด้วยกัน
หน่วยฉีดจะละลายพลาสติกและฉีดเข้าไปในโพรงเชื้อราภายใต้แรงดันสูง
ในขณะที่พลาสติกหลอมเหลวเติมโพรงมันจะสร้างแรงดันเคาน์เตอร์ที่พยายามผลักเชื้อราออกครึ่งหนึ่ง
หน่วยยึดจะรักษาแรงหนีบเพื่อต้านทานแรงดันเคาน์เตอร์นี้และปิดแม่พิมพ์
เมื่อพลาสติกเย็นลงและแข็งตัวชุดหนีบจะเปิดขึ้นแม่พิมพ์และชิ้นส่วนจะถูกไล่ออก
หากไม่มีแรงหนีบที่เหมาะสมชิ้นส่วนอาจมีข้อบกพร่องเช่น:
ความสำคัญของการรักษากำลังยึดที่เหมาะสม
การได้รับแรงหนีบที่ถูกต้องเป็นสิ่งสำคัญสำหรับคุณภาพและประสิทธิภาพ
แรงหนีบที่เหมาะสมช่วยให้มั่นใจได้ว่า:
ชิ้นส่วนคุณภาพสูง
ชีวิตเชื้อราอีกต่อไป
การใช้พลังงานที่มีประสิทธิภาพ
รอบเวลาที่เร็วขึ้น
ลดของเสียจากวัสดุ
ปัจจัยที่มีผลต่อแรงหนีบในการปั้นการฉีด
ปัจจัยสำคัญหลายประการกำหนดแรงหนีบที่จำเป็นในการฉีดขึ้นรูปเพื่อให้แน่ใจว่าแม่พิมพ์จะปิดอยู่ในระหว่างกระบวนการและป้องกันข้อบกพร่อง ปัจจัยเหล่านี้รวมถึงพื้นที่ที่คาดการณ์ความดันโพรงคุณสมบัติของวัสดุการออกแบบแม่พิมพ์และเงื่อนไขการประมวลผล
พื้นที่ที่คาดการณ์ไว้และผลกระทบต่อกองกำลังยึด
คำจำกัดความของพื้นที่ที่คาดการณ์ไว้ :
พื้นที่ที่คาดการณ์ไว้หมายถึงพื้นผิวที่ใหญ่ที่สุดของส่วนที่ขึ้นรูปตามที่มองจากทิศทางการยึด มันแสดงให้เห็นถึงการสัมผัสกับแรงภายในที่เกิดจากพลาสติกหลอมเหลวในระหว่างการฉีด
วิธีกำหนดพื้นที่ที่คาดการณ์ไว้ :
สำหรับชิ้นส่วนสี่เหลี่ยมคำนวณพื้นที่โดยการคูณความยาวด้วยความกว้าง สำหรับชิ้นส่วนวงกลมให้ใช้สูตร:
พื้นที่ที่คาดการณ์ทั้งหมดเพิ่มขึ้นตามจำนวนของโพรงในแม่พิมพ์
ความสัมพันธ์ระหว่างพื้นที่ที่คาดการณ์ไว้และกำลังยึด :
พื้นที่ที่คาดการณ์ขนาดใหญ่ต้องการแรงหนีบมากขึ้นเพื่อป้องกันไม่ให้แม่พิมพ์เปิดในระหว่างการฉีด นี่เป็นเพราะพื้นที่ผิวขนาดใหญ่ส่งผลให้เกิดแรงดันภายในมากขึ้น
ตัวอย่าง :
ความหนาของผนังชิ้นส่วน : ผนังบางเพิ่มความดันภายในซึ่งต้องใช้แรงหนีบที่สูงขึ้นเพื่อปิดแม่พิมพ์
อัตราส่วนความยาวต่อความหนาของการไหล : ยิ่งอัตราส่วนที่สูงขึ้นเท่าไหร่ความดันก็จะเพิ่มขึ้นภายในโพรงเพิ่มความจำเป็นในการยึดแรง
ความดันของโพรงและอิทธิพลที่มีต่อแรงหนีบ
คำจำกัดความของความดันโพรง :
ความดันโพรงคือความดันภายในที่กระทำโดยพลาสติกหลอมเหลวในขณะที่เติมเชื้อรา ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของวัสดุความเร็วในการฉีดและเรขาคณิตส่วนหนึ่ง
ความสัมพันธ์ระหว่างความหนาของผนังแรงดันและเส้นทางต่ออัตราส่วนความหนา
ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อความกดดันของโพรง :
ความหนาของผนัง : ชิ้นส่วนที่มีผนังบางนำไปสู่ความดันโพรงที่สูงขึ้นในขณะที่ผนังหนาลดแรงดัน
ความเร็วในการฉีด : ความเร็วในการฉีดเร็วขึ้นส่งผลให้เกิดแรงดันโพรงที่สูงขึ้นภายในแม่พิมพ์
ความหนืดของวัสดุ : พลาสติกความหนืดที่สูงขึ้นสร้างความต้านทานมากขึ้นเพิ่มความดัน
ความดันของโพรงมีผลต่อข้อกำหนดของแรงหนีบ :
เมื่อความดันของโพรงเพิ่มขึ้นจำเป็นต้องใช้แรงหนีบมากขึ้นเพื่อป้องกันไม่ให้แม่พิมพ์เปิด หากแรงหนีบต่ำเกินไปการแยกเชื้อราอาจเกิดขึ้นได้นำไปสู่ข้อบกพร่องเช่นแฟลช การคำนวณความดันโพรงอย่างถูกต้องช่วยกำหนดแรงหนีบที่เหมาะสม
คุณสมบัติของวัสดุและการออกแบบแม่พิมพ์
คุณสมบัติของวัสดุ :
ปัจจัยการออกแบบแม่พิมพ์ :
ความเร็วในการฉีดและอุณหภูมิ
ทั้งความเร็วในการฉีดและอุณหภูมิของเชื้อราส่งผลกระทบต่อการไหลของพลาสติกและแข็งตัว ความเร็วในการฉีดที่เร็วขึ้นและอุณหภูมิของเชื้อราที่ต่ำกว่าโดยทั่วไปจะเพิ่มแรงดันภายในโพรงภายในดังนั้นจึงต้องใช้แรงหนีบมากขึ้นเพื่อให้แม่พิมพ์ปิดในระหว่างกระบวนการ
วิธีการคำนวณแรงหนีบในการฉีดขึ้นรูป
การคำนวณแรงหนีบไม่ใช่วิทยาศาสตร์จรวด แต่เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการปั้นที่ประสบความสำเร็จ มาสำรวจวิธีการต่าง ๆ ตั้งแต่ขั้นพื้นฐานไปจนถึงขั้นสูง
1. สูตรพื้นฐาน
สมการพื้นฐานสำหรับแรงหนีบคือ:
แรงหนีบ = พื้นที่ที่คาดการณ์ไว้×ความดันโพรง
คำอธิบายของส่วนประกอบ:
คูณสิ่งเหล่านี้และคุณมีแรงหนีบโดยประมาณ
2. สูตรเชิงประจักษ์
บางครั้งจำเป็นต้องมีการประมาณการอย่างรวดเร็ว นั่นคือสิ่งที่วิธีการเชิงประจักษ์มีประโยชน์
KP Method
Clamping Force (T) = KP ×พื้นที่ฉาย (CM⊃2;)
ค่า KP แตกต่างกันไปตามวัสดุ:
PE/PP: 0.32
ABS: 0.30-0.48
PA/POM: 0.64-0.72
350 BAR วิธี
การยึดกำลัง (t) = (350 ×พื้นที่ฉาย (CM⊃2;)) / 1000
วิธีนี้ถือว่ามีความดันโพรงมาตรฐาน 350 บาร์
ข้อดีและข้อเสียของวิธีการเชิงประจักษ์
ข้อดี:
จุดด้อย:
3. วิธีการคำนวณขั้นสูง
สำหรับการคำนวณที่แม่นยำยิ่งขึ้นให้พิจารณาลักษณะของวัสดุและเงื่อนไขการประมวลผล
ลักษณะการไหลของเทอร์โมพลาสติกการจัดกลุ่ม
| เกรด | วัสดุเทอร์โมพลาสติก | ค่าสัมประสิทธิ์การไหลของ |
| 1 | GPPS, HIPS, 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 |
ตารางสัมประสิทธิ์การไหลของวัสดุเทอร์โมพลาสติกทั่วไป
กระบวนการคำนวณทีละขั้นตอน
กำหนดพื้นที่ที่คาดการณ์ไว้
คำนวณความดันโพรงโดยใช้อัตราส่วนความยาวต่อความหนา
ใช้ค่าการคูณกลุ่มวัสดุ
เพิ่มพื้นที่ด้วยแรงดันที่ปรับ
ตัวอย่าง: สำหรับชิ้นส่วนพีซีที่มี380cm² พื้นที่และความดันฐาน 160 แท่ง:
แรงหนีบ = 380cm² × (160 บาร์× 1.9) = 115.5 ตัน
4. การคำนวณซอฟต์แวร์ CAE
สำหรับชิ้นส่วนที่ซับซ้อนหรือความต้องการที่มีความแม่นยำสูงซอฟต์แวร์ CAE นั้นมีค่ามาก
บทนำสู่ MoldFlow และซอฟต์แวร์ที่คล้ายกัน
โปรแกรมเหล่านี้จำลองกระบวนการฉีดขึ้นรูป พวกเขาทำนายแรงกดดันของโพรงและกองกำลังยึดด้วยความแม่นยำสูง
ประโยชน์ของการใช้ CAE
บัญชีสำหรับรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อน
พิจารณาคุณสมบัติของวัสดุและเงื่อนไขการประมวลผล
ให้แผนที่การกระจายแรงดันด้วยภาพ
ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบแม่พิมพ์และพารามิเตอร์การประมวลผล
ตัวอย่าง: การคำนวณแรงหนีบสำหรับผู้ถือโคมไฟโพลีคาร์บอเนต
ลองดำน้ำเป็นตัวอย่างในโลกแห่งความเป็นจริง เราจะคำนวณแรงหนีบสำหรับที่ยึดหลอดไฟโพลีคาร์บอเนต
ทำความเข้าใจตัวอย่าง
ผู้ถือโคมไฟของเรามีข้อกำหนดเหล่านี้:
เส้นผ่านศูนย์กลางด้านนอก: 220 มม.
ความหนาของผนัง: 1.9-2.1 มม.
วัสดุ: โพลีคาร์บอเนต (PC)
การออกแบบ: ประตูกึ่งกลางรูปหมุด
เส้นทางการไหลที่ยาวที่สุด: 200 มม.
โพลีคาร์บอเนตเป็นที่รู้จักกันดีในเรื่องความหนืดสูง ซึ่งหมายความว่าจะต้องใช้แรงกดดันมากขึ้นในการเติมเชื้อรา
การคำนวณทีละขั้นตอน
มาทำลายกระบวนการกันเถอะ:
คำนวณความยาวการไหลต่ออัตราส่วนความหนาของผนัง:
อัตราส่วน = เส้นทางการไหลที่ยาวที่สุด / ผนังที่บางที่สุด = 200 มม. / 1.9 มม. = 105: 1
กำหนดความดันฐานฐาน:
ปรับคุณสมบัติของวัสดุ:
คำนวณพื้นที่ที่คาดการณ์ไว้:
พื้นที่ = π * (เส้นผ่านศูนย์กลาง/2) ⊃2; = 3.14 * (22/2) ⊃2; = 380 CM⊃2;
การคำนวณแรงหนีบ:
แรง = ความดัน * พื้นที่ = 304 บาร์ * 380 cm² = 115,520 kg = 115.5 ตัน
การปรับความปลอดภัยและประสิทธิภาพ
เพื่อความปลอดภัยเราจะปัดเศษขนาดเครื่องต่อไป เครื่อง 120 ตันจะเหมาะสม
พิจารณาปัจจัยเหล่านี้เพื่อประสิทธิภาพ:
เริ่มต้นด้วย 115.5 ตันและปรับตามคุณภาพของชิ้นส่วน
ตรวจสอบสำหรับแฟลชหรือภาพสั้น
ลดแรงค่อยๆลดลงหากเป็นไปได้โดยไม่ลดทอนคุณภาพ
การเลือกเครื่องฉีดขึ้นรูปและการจับคู่แรงหนีบ
การเลือกเครื่องฉีดขึ้นรูปที่ถูกต้องเป็นสิ่งสำคัญสำหรับความสำเร็จ มันไม่ได้เป็นเพียงแค่กำลังจับยึด - มีหลายปัจจัยที่เข้ามาเล่น
ความสัมพันธ์ระหว่างแรงหนีบและพารามิเตอร์เครื่องจักร
แรงหนีบไม่ได้แยก มันเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับข้อกำหนดของเครื่องอื่น ๆ :
ความสามารถในการฉีด:
ขนาดสกรู:
จังหวะการเปิดเชื้อรา:
ระยะห่างของบาร์ผูก:
ช่วงอ้างอิงสำหรับผลิตภัณฑ์พลาสติกทั่วไป
แรงหนีบต้องการความต้องการอย่างกว้างขวาง นี่คือคู่มือทั่วไป:
| ผลิตภัณฑ์ | พื้นที่ | ที่คาดการณ์ไว้ (CM⊃2;) | กำลังยึดกำลัง (ตัน) |
| ภาชนะที่มีผนังบาง | โพรพิลีน (pp) | 500 cm² | 150-200 ตัน |
| ส่วนประกอบยานยนต์ | เอบีเอส | 1,000 cm² | 300-350 ตัน |
| ตัวเรือนอิเล็กทรอนิกส์ | โพลีคาร์บอเนต (PC) | 700 cm² | 200-250 ตัน |
| ฝาขวด | HDPE | 300 cm² | 90-120 ตัน |
ตารางด้านบนให้คำแนะนำคร่าวๆสำหรับการจับคู่ประเภทผลิตภัณฑ์ด้วยแรงหนีบที่จำเป็น ตัวเลขเหล่านี้อาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับความซับซ้อนของชิ้นส่วนคุณสมบัติของวัสดุและการออกแบบแม่พิมพ์
ผลที่ตามมาของแรงหนีบที่ไม่ถูกต้อง
การได้รับแรงหนีบที่ถูกต้องเป็นสิ่งสำคัญในการฉีดขึ้นรูป น้อยเกินไปหรือมากเกินไปอาจนำไปสู่ปัญหาร้ายแรง มาสำรวจปัญหาที่อาจเกิดขึ้น
แรงหนีบไม่เพียงพอ
เมื่อคุณใช้กำลังไม่เพียงพอปัญหาหลายอย่างอาจเกิดขึ้นได้:
การก่อตัวของแฟลช
วัสดุส่วนเกินไหลออกมาระหว่างครึ่งเชื้อรา
สร้างส่วนที่ยื่นออกมาบางส่วนที่ไม่พึงประสงค์ในชิ้นส่วน
ต้องมีการตัดแต่งเพิ่มเติมเพิ่มต้นทุนการผลิต
คุณภาพไม่ดี
มิติความไม่ถูกต้องเนื่องจากการแยกเชื้อรา
ไส้ที่ไม่สมบูรณ์โดยเฉพาะในส่วนที่มีผนังบาง
น้ำหนักส่วนที่ไม่สอดคล้องกันในการผลิต
ความเสียหายของเชื้อรา
แรงหนีบมากเกินไป
การใช้กำลังมากเกินไปไม่ใช่คำตอบเช่นกัน มันอาจทำให้เกิด:
การสึกหรอของเครื่องจักร
ความเครียดที่ไม่จำเป็นในส่วนประกอบไฮดรอลิก
เร่งการสึกหรอของแถบผูกและแพลน
อายุการใช้งานของเครื่องที่สั้นลง
เสียพลังงาน
ความเสียหายของเชื้อรา
ความยากลำบากในการปลดปล่อยความดันของโพรง
ความสำคัญของการรักษาแรงหนีบที่ดีที่สุด
การสร้างความสมดุลให้กับการจับยึดเป็นกุญแจสำคัญในการขึ้นรูปที่ประสบความสำเร็จ นี่คือเหตุผลที่สำคัญ:
คุณภาพส่วนที่สอดคล้องกัน
อายุการใช้งานอุปกรณ์ขยาย
ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน
รอบเวลาที่เร็วขึ้น
ลดอัตราเศษ
โปรดจำไว้ว่าแรงที่ดีที่สุดไม่คงที่ อาจต้องปรับตาม:
การตรวจสอบอย่างสม่ำเสมอและการปรับแต่งแรงหนีบอย่างละเอียดเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการรักษาการผลิตที่มีคุณภาพสูงและมีประสิทธิภาพ
แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดสำหรับการสร้างแรงหนีบที่ดีที่สุด
การบรรลุแรงหนีบที่สมบูรณ์แบบไม่ใช่งานเพียงครั้งเดียว มันต้องการความสนใจและการปรับเปลี่ยนอย่างต่อเนื่อง มาสำรวจแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดเพื่อให้กระบวนการฉีดขึ้นรูปของคุณทำงานได้อย่างราบรื่น
ข้อควรพิจารณาการออกแบบแม่พิมพ์ที่เหมาะสม
การออกแบบแม่พิมพ์ที่ดีเป็นสิ่งสำคัญสำหรับแรงหนีบที่ดีที่สุด:
ใช้ระบบนักวิ่งที่สมดุลเพื่อกระจายความดันอย่างสม่ำเสมอ
ใช้ช่องระบายอากาศที่เหมาะสมเพื่อลดอากาศที่ติดอยู่และแรงดัน
พิจารณาเรขาคณิตส่วนหนึ่งเพื่อลดพื้นที่ที่คาดการณ์ไว้หากเป็นไปได้
ออกแบบด้วยความหนาของผนังสม่ำเสมอเพื่อส่งเสริมการกระจายแรงดันแม้กระทั่ง
การเลือกวัสดุและผลกระทบ
วัสดุที่แตกต่างกันต้องการแรงหนีบที่แตกต่างกัน:
| ของวัสดุ | จำเป็นต้องใช้แรงหนีบสัมพัทธ์ |
| PE, pp | ต่ำ |
| abs, ps | ปานกลาง |
| PC, POM | สูง |
เลือกวัสดุอย่างชาญฉลาด พิจารณาข้อกำหนดทั้งส่วนและความสะดวกในการประมวลผล
การบำรุงรักษาและการสอบเทียบ
การบำรุงรักษาอย่างสม่ำเสมอทำให้มั่นใจได้ว่ากำลังจับยึดที่แม่นยำ:
ตรวจสอบระบบไฮดรอลิกสำหรับการรั่วไหลหรือการสึกหรอ
ปรับเทียบเซ็นเซอร์ความดันเป็นประจำทุกปี
ตรวจสอบแถบผูกสำหรับสัญญาณของความเครียดหรือการเยื้องศูนย์
ให้แพลนส์สะอาดและหล่อลื่นได้ดี
การตรวจสอบและปรับในระหว่างการผลิต
กองกำลังยึดไม่ได้ถูกตั้งค่า ตรวจสอบตัวชี้วัดเหล่านี้:
ปรับแรงหากคุณสังเกตเห็นปัญหา การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยสามารถสร้างความแตกต่างอย่างมาก
ตัวบ่งชี้เชิงปริมาณและวิธีการควบคุม
ใช้ข้อมูลเพื่อปรับกระบวนการของคุณ:
สร้างกองกำลังพื้นฐาน
ปรับเพิ่มขึ้น 5-10% ตามคุณภาพของชิ้นส่วน
บันทึกผลลัพธ์สำหรับการปรับแต่ละครั้ง
สร้างแรงสัมพันธ์กับฐานข้อมูลเพื่อคุณภาพส่วนหนึ่ง
ใช้ข้อมูลนี้สำหรับการตั้งค่าในอนาคตและการแก้ไขปัญหา
ตัวอย่างแผนภูมิการควบคุม:
| แรงหนีบ (%) แฟลช | ช็ | อตช็อต | น้ำหนักความสอดคล้องกัน |
| 90 | ไม่มี | น้อย | ± 0.5% |
| 95 | ไม่มี | ไม่มี | ± 0.2% |
| 100 | เล็กน้อย | ไม่มี | ± 0.1% |
ค้นหาจุดหวานที่ตัวบ่งชี้คุณภาพทั้งหมดเหมาะสมที่สุด
บทสรุป
การทำความเข้าใจและคำนวณแรงหนีบเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการฉีดขึ้นรูปที่ประสบความสำเร็จ ช่วยให้มั่นใจได้ถึงคุณภาพส่วนหนึ่งป้องกันข้อบกพร่องและยืดอายุการใช้งานแม่พิมพ์ ประเด็นสำคัญรวมถึงบทบาทของพื้นที่ที่คาดการณ์คุณสมบัติของวัสดุและพารามิเตอร์การประมวลผลในการกำหนดแรงหนีบที่ถูกต้อง ใช้ความรู้นี้ในโครงการของคุณเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีขึ้นและเพิ่มประสิทธิภาพการผลิต
