天美影院

L'angolo della bozza non è esclusivo di stampaggio a iniezione. La sua importanza risuona in diverse tecnologie di processo. Ad esempio, nello stampaggio a iniezione, l'angolo di sformo è fondamentale per facilitare l'espulsione regolare dei pezzi senza causare danni. Allo stesso modo, nello pressofusione, L'angolo di sformo impedisce ai pezzi fusi di bloccarsi nello stampo. Assicurando che lo stampo e i pezzi stampati non siano perfettamente paralleli, l'angolo di sformo fornisce una leggera conicità che facilita la rimozione dei pezzi. Questo concetto si estende alla maggior parte dei processi produttivi che coinvolgono gli stampi, evidenziandone l'importanza universale.

Oggi parliamo di questo importante concetto.

Significato di angolo di sformo

Il termine angolo di sformo si riferisce all'angolo progettato nello stampo per facilitare la rimozione del pezzo stampato. In particolare, si tratta dell'angolo delle superfici stampate nella direzione di apertura dello stampo.

Chi progetta l'angolo del draft?

Poiché l'angolo di sformo si riflette in ultima analisi sullo stampo, spesso si discute se l'angolo di sformo debba essere progettato dall'ingegnere strutturale o dall'ingegnere dello stampo. Attualmente esistono due approcci principali:

• L'ingegnere strutturale deve assicurarsi che tutte le superfici abbiano un angolo di sformo durante la fase di progettazione del pezzo (ad eccezione di alcune strutture che richiedono la valutazione dell'ingegnere dello stampo).
• L'ingegnere strutturale è responsabile dell'applicazione degli angoli di sformo alle superfici d'aspetto e alle superfici chiave dell'assemblaggio, mentre le altre superfici non critiche sono lasciate all'ingegnere dello stampo. progettazione di stampi in base all'esperienza.

Entrambi gli approcci hanno pro e contro e la scelta deve essere fatta in base alla situazione specifica:

Per il primo approccio:

Pro:

• Assicura l'assenza di interferenze strutturali, mantiene i requisiti di progetto per gli spazi di assemblaggio e le tolleranze dimensionali, garantendo così la qualità dei pezzi.
• Risparmia tempo nella revisione del DFM (Design for Manufacturability) degli stampi, evitando successive controversie sulla qualità.

Contro:

• Richiede che l'ingegnere strutturale abbia una vasta esperienza in materia di muffa; altrimenti, gli angoli di sformo progettati potrebbero non facilitare l'espulsione senza problemi.
• Poiché tutte le superfici necessitano di un angolo di sformo, il carico di lavoro dell'ingegnere strutturale aumenta, ritardando potenzialmente i progetti con tempi stretti.
• Le superfici verticali originali diventano inclinate dopo l'applicazione degli angoli di sformo, complicando le successive modifiche strutturali.
• L'aggiunta di angoli di sformo determina un maggior numero di linee di interferenza nei disegni di ingegneria, aumentando la probabilità di errori di annotazione.

Per il secondo approccio:

Pro:

• Si risparmia tempo di progettazione per l'ingegnere strutturale; gli ingegneri degli stampi esperti progettano gli angoli di sformo, che di solito garantiscono un'espulsione senza problemi.
• Semplifica le successive modifiche strutturali e le annotazioni sui disegni di ingegneria per l'ingegnere strutturale.

Contro:

• Gli ingegneri degli stampi potrebbero non comprendere appieno i requisiti funzionali del prodotto, pensando solo alla prospettiva dell'espulsione, senza riuscire a soddisfare i requisiti strutturali quali interferenze, spazi vuoti, dimensioni e resistenza.
• Aumenta il carico di lavoro dell'ingegnere dello stampo, che in genere rimuove i filetti prima di aggiungere l'angolo di sformo, quindi riapplica i filetti, con possibili discrepanze tra i nuovi filetti e quelli originali.

Tipi di angoli di sformo

Gli angoli di sformo possono essere classificati in angoli di sformo per cavità e angoli di sformo per anime, distinti in base alla linea di separazione che separa la cavità e il nucleo. Le superfici parallele alla direzione di espulsione nella cavità richiedono angoli di sformo del nucleo, mentre quelle nel nucleo richiedono angoli di sformo del nucleo. Inoltre, se lo stampo ha anime laterali (sollevatori e cursori), questi richiedono angoli di sformo del sollevatore e angoli di sformo del cursore, con la direzione di sformo che segue la direzione di movimento del cursore.

La direzione di sformo è generalmente basata sulla linea di demarcazione per garantire che la dimensione maggiore dopo lo sformo sia vicina alla linea di demarcazione, facilitando un'espulsione agevole.

Perché progettare gli angoli di sformo?

Gli angoli di sformo sono una struttura di processo. In teoria, le strutture dei prodotti non hanno bisogno di angoli di sformo, a meno che non siano richiesti dalla progettazione. Tuttavia, a causa delle limitazioni dei processi di stampaggio, come lo stampaggio a iniezione, i prodotti in plastica devono essere rimossi dallo stampo dopo lo stampaggio e il raffreddamento. Senza angoli di sformo, sarebbe molto difficile rimuovere le parti in plastica dallo stampo. Pensate alla difficoltà di separare gli sgabelli di plastica impilati, che hanno già un angolo di sformo, per non parlare delle parti di plastica senza angoli di sformo che devono essere rimosse dallo stampo.

Perché è difficile rimuovere le parti in plastica dallo stampo senza un angolo di sformo?

Nello stampaggio a iniezione, la resina fusa fluisce nello stampo chiuso e riempie la cavità tra il nucleo e la cavità. I materiali termoplastici tendono a ritirarsi verso il nucleo dello stampo durante il raffreddamento, facendo sì che le parti in plastica aderiscano strettamente al nucleo dello stampo. Inoltre, alcune materie plastiche possono staccarsi dalla parete della cavità dello stampo in modo microscopico, ma la maggior parte di esse rimane comunque a contatto con la parete della cavità.

Durante l'apertura dello stampo, sia che la superficie esterna della parte in plastica entri in contatto con la parete della cavità, sia che la superficie interna entri in contatto con il nucleo, la parte in plastica incontra una resistenza di attrito opposta alla direzione di espulsione. La forza di attrito, rappresentata da ?=?×??f=μ×Fndipende dalla rugosità della superficie di contatto (?μ) e il stress da ritiro (??Fn), che a sua volta si riferisce all'angolo di sformo.

Progettando un angolo di sformo, la forza di attrito nella direzione di espulsione ?=?×??×肠辞蝉?f=μ×Fn×肠辞蝉α diminuisce con l'angolo di sformo ?α aumenta. In genere, l'angolo di sformo non è molto grande, quindi il suo contributo alla riduzione dell'attrito statico è limitato.

La funzione principale dell'angolo di sformo è garantire che, una volta che la parte in plastica si separa dallo stampo, non entri più in contatto con lo stampo, eliminando l'attrito. Senza un angolo di sformo, la parte in plastica passerebbe all'attrito radente al momento della separazione e, nel caso di superfici molto lucide, la cavità potrebbe formare il vuoto, rendendo difficile la completa separazione della parte in plastica dalla cavità. Lo scenario peggiore è quello di un'adesione alla cavità, con conseguente deformazione della struttura centrale del pezzo in plastica durante l'espulsione.

Vantaggi degli angoli di sformo:

Gli angoli di sformo possono talvolta creare conflitti di interesse. Gli stampatori a iniezione preferiscono angoli di sformo più ampi per facilitare l'espulsione. I produttori di stampi, invece, ritengono che la lavorazione di tutte le superfici della cavità e dell'anima con angoli sia un compito impegnativo, in quanto complica caratteristiche semplici che altrimenti potrebbero essere lavorate con attrezzature più semplici e a costi inferiori. I progettisti di prodotti possono scoprire che gli angoli di sformo complicano il design dei pezzi e ne alterano l'aspetto.

Nonostante queste sfide, è fondamentale garantire che i pezzi stampati soddisfino gli standard di qualità richiesti. Senza angoli di sformo, le probabilità di problemi di stampaggio a iniezione aumentano, facendo lievitare inutilmente i costi di produzione e allungando i tempi di consegna. Oltre a facilitare la rimozione dei pezzi dallo stampo, gli angoli di sformo offrono altri vantaggi:

• Riducono la possibilità di danneggiare le superfici dei pezzi durante l'espulsione.
• Garantire l'uniformità e l'integrità delle texture e delle finiture delle superfici.
• Ridurre al minimo la deformazione del pezzo dovuta alla resistenza all'espulsione.
• Riducono l'usura dei pezzi stampati e la probabilità di danni allo stampo.
• Ridurre il tempo di raffreddamento complessivo eliminando o riducendo la necessità di complesse configurazioni di espulsione.
• Riduzione diretta e indiretta dei costi di produzione complessivi.

Principi di progettazione degli angoli di sformo

• Garantire un'espulsione uniforme
• Mantenere la funzionalità strutturale
• Soddisfare i requisiti estetici

Garantire un'espulsione agevole:

Dopo l'apertura dello stampo, la parte in plastica deve rimanere sul lato del nucleo per facilitare l'espulsione finale.

La rimozione di una parte in plastica dallo stampo comporta due fasi:

1. Si separa dalla parete della cavità

La superficie esterna della parte in plastica si separa dalla parete della cavità. In genere, non ci sono strutture aggiuntive che favoriscono questa separazione, quindi l'attrito tra la superficie esterna e la parete della cavità deve essere ridotto al minimo.

2. Si separa dalla parete del nucleo

La superficie interna della parte in plastica si separa dalla parete centrale. A tale scopo, lo stampo utilizza generalmente perni di espulsione, perni angolati o piastre di espulsione. L'attrito tra la superficie interna e l'anima deve essere maggiore di quello tra la superficie esterna e la parete della cavità per garantire che il pezzo rimanga sul lato dell'anima durante l'apertura dello stampo.

Poiché la plastica tende a ritirarsi verso l'anima dello stampo, creando una maggiore sollecitazione da ritiro, l'attrito tra la superficie interna e l'anima sarà maggiore di quello tra la superficie esterna e la parete della cavità, data una rugosità e un angolo di sformo costanti. Per questo motivo le anime sono solitamente progettate all'interno dell'anima e le cavità all'interno della cavità, con il lato complesso della parte in plastica nell'anima e il lato relativamente semplice (lato di aspetto) nella cavità.

Esistono tuttavia delle eccezioni. Ad esempio, se la superficie interna è una superficie di aspetto che non può avere segni di spine di espulsione, il nucleo si trova nella cavità e la cavità nel nucleo. Per evitare che si attacchi alla cavità, quest'ultima ha bisogno di meccanismi di espulsione ausiliari.

In alcuni casi, i pezzi possono avere superfici superiori e inferiori simili, senza un lato di aspetto distinto. Per questi pezzi, in assenza di requisiti specifici, l'angolo di sformo dell'anima deve essere ridotto al minimo, mentre l'angolo di sformo della cavità deve essere massimizzato (entro la tolleranza del pezzo) per garantire che il pezzo rimanga sul lato mobile dello stampo, evitando la necessità di meccanismi di espulsione ausiliari nella cavità.

Per le strutture con design regolabile, il nucleo può essere modificato in modo che 1/3 sia nella cavità e 2/3 nel nucleo, riducendo il rischio di adesione alla cavità.

Determinazione della dimensione dell'angolo di sformo:

Non esiste uno standard unificato per le dimensioni dell'angolo di sformo e i calcoli teorici sono difficili a causa della complessità dei modelli di attrito e della variazione dei parametri di iniezione. La simulazione può fornire valori di riferimento, ma richiede tempo e risorse, spesso al di là delle capacità delle officine stampi. L'esperienza pratica è fondamentale e gli ingegneri strutturali devono comprendere questo aspetto per incorporare gli angoli di sformo nelle strutture critiche durante la progettazione, riducendo la necessità di modifiche successive basate sul feedback degli stampisti ed evitando problemi inutili.

Fattori che influenzano le dimensioni dell'angolo di sformo:

• Caratteristiche del materiale: Le plastiche dure richiedono angoli di sformo maggiori rispetto alle plastiche morbide, che possono non aver bisogno di angoli di sformo a causa della loro flessibilità.
• Tasso di restringimento: Le materie plastiche con tassi di ritiro più elevati aderiscono più strettamente all'anima, richiedendo angoli di sformo più ampi.
• Coefficiente di attrito: I materiali con coefficienti di attrito più bassi, come PA e POMrichiedono angoli di sformo più piccoli. Le superfici più ruvide richiedono angoli di sformo maggiori.
• Spessore della parete: Le pareti più spesse esercitano una forza maggiore sul nucleo, rendendo necessari angoli di sformo più ampi.
• Complessità geometrica: Forme complesse o pezzi con molti fori richiedono angoli di sformo più ampi per evitare la necessità di numerosi perni di espulsione, che devono essere disposti simmetricamente per evitare deformazioni durante l'espulsione.
• Trasparenza: I pezzi con requisiti ottici richiedono angoli di sformo più ampi.

Gamme specifiche di angoli di sformo:

La relazione geometrica per gli angoli di sformo è tan?=??tanθ=HX, dove ?θ è l'angolo di sformo, ?H è l'altezza della superficie disegnata e ?X è lo spessore ridotto della parete o la conicità.

In teoria, angoli di sformo più ampi facilitano l'espulsione, in particolare per le aree alte (profonde) e di grande superficie che aderiscono strettamente all'anima o alla cavità, richiedendo angoli più ampi per un'espulsione agevole.

Tuttavia, una maggiore ?θ significa un maggiore ?Xche influisce sulla progettazione:

1. Per le superfici estetiche

Un ? più grandeX altera in modo significativo il design, allontanandosi potenzialmente dall'aspetto desiderato. Pertanto, l'angolo di sformo dovrebbe essere il più ampio possibile. In caso contrario, considerare quanto segue:

• Le superfici lucide richiedono almeno un tiraggio di 1° per evitare graffi; se possibile, sono preferibili valori maggiori.
• Le superfici strutturate richiedono un tiraggio di almeno 3°, a seconda del tipo e della profondità della struttura. In generale, una profondità di 0,001 mm richiede un tiraggio da 1° a 1,5°.
• Le superfici rettilinee necessitano di una bozza che tenga conto delle linee di separazione, di cui si parlerà in una sezione successiva.

2. Per le superfici delle nervature

Un ? più grandeX riduce la larghezza superiore ?Crendendo più difficile lo stampaggio a iniezione. Le nervature dovrebbero essere progettate più corte, per consentire angoli di sformo più ampi. Se inevitabile, assicurarsi che ?≥0,2X≥0,2 e ?≥0,6C≥0.6.

3. Per le boccole a vite

Il foro interno richiede precisione dimensionale. L'angolo di sformo è piccolo o nullo e richiede una bassa rugosità o lucidatura e un posizionamento appropriato dei perni di espulsione. L'uso di perni d'anima per l'espulsione evita la necessità di un angolo di sformo, mentre i normali perni di espulsione richiedono un angolo di sformo. L'altezza delle bussole della vite non deve essere eccessiva, con angoli compresi tra 0,5° e 1,0°. Il tiraggio dovrebbe essere basato sulla metà della profondità di ingaggio della filettatura ?L per garantire un corretto serraggio delle viti, evitando di allentare il serraggio nella parte superiore e di stringere quello nella parte inferiore, che introduce sollecitazioni.

4. Le altre superfici interne utilizzano un angolo di sformo di 1° come linea di base, regolato in base all'altezza e alla rugosità, tenendo conto delle variazioni di spessore delle pareti per evitare che difetti di stampaggio.

Garantire la funzionalità strutturale:

Un prodotto completo è composto da diverse parti collegate per formare un insieme. L'angolo di sformo di una parte influisce su se stessa e sulle altre parti con cui si collega.

1. Impatto sulle superfici di supporto delle viti:

L'applicazione di un angolo di sformo facilita l'espulsione, ma fa sì che la superficie di appoggio non sia perpendicolare all'asse della vite, con il rischio di inclinare la parte fissa quando viene serrata.

2. Impatto sulle interferenze:

I pezzi in plastica con angoli di sformo corrispondenti mantengono la precisione dell'accoppiamento per interferenza. Tuttavia, i pezzi standard (ad esempio, cuscinetti, alberi) senza angoli di sformo devono essere considerati con attenzione. Ad esempio, l'accoppiamento per interferenza di un albero piccolo con un foro a colonna perde efficacia se il foro ha un angolo di sformo. L'uso di un perno per l'espulsione consente di mantenere il foro senza un angolo di sformo.

Per gli accoppiamenti con interferenza dei cuscinetti, i grandi diametri degli alesaggi non possono ottenere un angolo di sformo pari a zero con i perni d'anima. L'espulsione convenzionale richiede un angolo di sformo. Ad esempio, gli alesaggi dei cuscinetti di grandi dimensioni richiedono un angolo di sformo interno, mentre le superfici delle nervature con aree ridotte possono non richiedere un angolo di sformo, consentendo l'espulsione forzata.

3. Requisiti di concentricità:

Quando ci sono requisiti di concentricità per elementi come d1, d2, d3 e d4, la linea di divisione deve essere in A-A, con d1 e d2 sullo stesso nucleo per garantire la precisione dello stampo.

4. Effetto sull'aspetto e sulla struttura delle linee di separazione:

I fori passanti comuni sono formati dal contatto tra cavità e anima in punti diversi, creando linee di separazione. La stesura del foro passante presenta tre benservito generando linee di separazione nel punto di incontro tra cavità e nucleo.

La cavità bacia il nucleo:

La parete interna del foro, dopo la stesura, rimane nella cavità. Questo metodo è comunemente utilizzato per i fori di aspetto esteriore, come i fori di ventilazione, i fori per gli altoparlanti e i fori per l'interfaccia esterna. In genere, questi fori non consentono che la linea di separazione o l'interstizio siano visibili sulla superficie esterna e di solito richiedono smussi, rendendo questo metodo la scelta preferita. Tuttavia, è importante notare che questo metodo comporta il rischio di incollare la cavità, soprattutto in presenza di molti fori, come quelli di ventilazione o per i diffusori. Pertanto, se l'anima non ha una struttura sufficiente a garantire che il pezzo rimanga sull'anima quando si separano l'anima e la cavità, è consigliabile utilizzare un "bacio reciproco", in cui la profondità della cavità è inferiore alla profondità dell'anima.

Il nucleo si stacca dalla cavità:

La parete interna del foro, dopo la stesura, rimane nell'anima. Questo metodo è generalmente utilizzato per i fori che non appaiono da soli perché la linea di separazione (flash) si trova sulla superficie esterna. Questi fori sono tipicamente utilizzati in combinazione con altri pezzi, ad esempio con un pezzo decorativo inserito al centro del foro.

Dal momento che l'intermittenza dei fori formati in questo modo si trova sulla superficie esterna, se il pezzo decorativo è a filo con l'involucro, eventuali errori (dovuti a una scarsa precisione dello stampo o a una struttura instabile) possono far sì che non siano veramente a filo, con il risultato di un gradino che può graffiare le mani. Se entrambe le parti sono smussate all'angolo R all'esterno, non si graffiano le mani, ma la fessura appare più grande. Se solo il pezzo decorativo viene smussato con l'angolo R e la sua superficie è più alta di circa 0,2 mm rispetto alla superficie dell'involucro, non graffia le mani e la fessura non appare più grande.

Baci al nucleo e alla cavità:

La parete interna del foro, dopo la stesura, rimane sia nel nucleo che nella cavità. Questo metodo viene utilizzato non solo per affrontare il rischio di adesione alla cavità, come detto in precedenza, ma anche in situazioni in cui il foro è piuttosto profondo. Dopo la stesura, i diametri delle estremità superiore e inferiore del foro possono differire in modo significativo. Per evitare questo inconveniente, in genere si utilizzano l'anima e la cavità per formare il foro, che viene comunemente applicato nelle strutture a bottone, come mostrato nel diagramma seguente.

Garantire i requisiti estetici:

Se le parti estetiche richiedono angoli di sformo dipende principalmente dal metodo di smontaggio delle parti estetiche e dal corrispondente metodo di espulsione. I progettisti con requisiti estetici rigorosi prenderanno in considerazione lo stato di progetto e il metodo di smontaggio generale nelle prime fasi di progettazione. Questo perché quando gli ingegneri strutturali aggiungono angoli di sformo all'aspetto in un secondo momento, l'aspetto ne risentirà in una certa misura.

Naturalmente, questo impatto deve essere riconosciuto dal progettista dell'aspetto prima di procedere alla fase successiva. In caso contrario, l'ingegnere strutturale deve prendere in considerazione altri metodi di espulsione, pur preservando l'aspetto originale. Questo processo comporta una comunicazione e una collaborazione costante tra ingegneri strutturali e progettisti dell'aspetto. Aziende diverse possono dare diversa importanza alla struttura e all'aspetto, con conseguenti differenze nella qualità e nel costo del prodotto.

Le immagini qui sopra illustrano l'evoluzione del design tipico del corpo principale dei rasoi:

Primo progetto:

Questo è un progetto iniziale con un guscio superiore e uno inferiore. La linea di separazione tra la calotta superiore e quella inferiore richiede angoli di sformo. Dopo l'applicazione degli angoli di sformo, la giunzione tra la calotta superiore e quella inferiore cambia leggermente e non è più tangenziale, quindi spesso si aggiungono linee decorative per ridurre gli spigoli vivi che potrebbero causare disagio.

Secondo progetto:

Per risolvere i problemi del primo progetto, è stato aggiunto un guscio centrale, che funge anche da elemento decorativo. Questo migliora significativamente l'aspetto complessivo, ma aggiunge il costo di un pezzo supplementare.

Terzo design:

Si tratta di uno stile minimalista con corpo principale in un unico pezzo e aspetto cilindrico. Non presenta angoli di sformo sui lati né spazi vuoti, preservando completamente il design originale. Si tratta di un approccio progettuale molto diffuso.

Tendenze analoghe si registrano per gli asciugacapelli, che passano da un design tradizionale a uno moderno e più semplice, con un minor numero di parti e un minore impatto sull'aspetto estetico dalle angolazioni.

Stampi ad angolo zero:

Alcuni prodotti di aspetto cilindrico evitano gli angoli di sformo per mantenere l'estetica. Se il guscio è in metallo, l'estrusione di alluminio consente di non avere angoli di sformo sulle pareti interne ed esterne. Per i pezzi in plastica, la parete interna necessita ancora di un angolo di sformo, mentre la parete esterna viene stampata con cursori laterali, lasciando linee di separazione che possono essere lucidate e verniciate per nasconderle.

Apple Pencil 1a generazione Angolo di sformo zero:

Il fusto della Apple Pencil di prima generazione è realizzato in plastica e presenta una lunga sezione con angolo di tiraggio nullo sia sulla parete interna che su quella esterna. Mentre le soluzioni menzionate in precedenza possono essere utilizzate per l'espulsione della parete esterna con angolo di tiraggio nullo, l'espulsione della parete interna con angolo di tiraggio nullo è più impegnativa.

Secondo un brevetto depositato da Apple, la soluzione prevede l'utilizzo di un nucleo di stampo flessibile composto da due parti: un manicotto metallico flessibile con scanalature (FIG. 3) e un nucleo interno metallico (FIG. 5). Questo manicotto flessibile può deformarsi elasticamente in determinate condizioni, consentendo di estrarlo dalla cavità cilindrica della Apple Pencil.

Attuazione specifica:

Il manicotto metallico è realizzato in metallo a basso attrito e lucidato sulla superficie esterna per ridurre l'attrito con la plastica. Il manicotto è dotato di una scanalatura continua che gli conferisce uno spazio di deformazione elastico. Il corrispondente nucleo interno in metallo ha una chiave rialzata e insieme formano il nucleo dello stampo (FIG. 6).

Durante il processo di iniezione, il nucleo dello stampo viene prima posizionato all'interno dello stampo e poi lo stampo esterno viene chiuso (FIG. 9) per completare lo stampaggio a iniezione. Dopo lo stampaggio, l'anima metallica viene prima rimossa, creando spazio per il manicotto flessibile che si deforma elasticamente verso l'interno. Questa contrazione verso l'interno fa sì che il manicotto metallico si stacchi in parte dalla parete interna della parte in plastica, facilitando l'estrazione del manicotto dalla parete interna della parte in plastica (il brevetto utilizza un esempio di prisma triangolare per illustrare il cilindro di plastica della Apple Pencil).

Sintesi:

Infine, sottolineiamo ancora una volta l'importanza dell'angolo di sformo. Una corretta progettazione dell'angolo di sformo ha un impatto cruciale sulla qualità del prodotto e sull'efficienza della produzione. Comprendendo gli effetti degli angoli di sformo sui prodotti e come applicarli correttamente nella progettazione degli stampi, possiamo migliorare il lavoro di progettazione degli stampi, migliorare la qualità dei prodotti e aumentare l'efficienza produttiva.