التصميم الإنشائي للقطع البلاستيكية المصبوبة بالحقن: دليل شامل لزوايا السحب

مقدمة: عند الحديث عن أفضل ممارسات تصميم القطع البلاستيكية المصبوبة بالحقن، توجد اعتبارات لا يمكن تجاهلها، وفي مقدمتها عادةً زاوية السحب. فكل تصميم للقولبة بالحقن يجب أن يراعي قابلية التصنيع، ولذلك ينبغي التفكير في كل خطوة من خطوات العملية.

حتى إذا كان الجزء الخاص بك مصبوبًا بشكل صحيح في القالب، فقد تواجه مشاكل عند محاولة إخراجه من القالب. قد يتسبب ذلك في حدوث عيوب في الجزء الذي لا تريده. ستساعدك زوايا السحب على تجنب الكثير من هذه المشاكل. في هذه المقالة، سنقدم لك دليلًا كاملاً لتصميم زوايا السحب للتصميم الهيكلي للأجزاء البلاستيكية.

ما معنى زاوية السحب؟

زاوية السحب، كما يوحي الاسم، هي الزاوية المصممة للقالب. ولكي نكون دقيقين، فهي زاوية السحب لسطح القالب الموازية لاتجاه طرد القالب، والمعروفة أيضًا بزاوية السحب.

من يصمم زاوية السحب؟

نظرًا لأن زاوية السحب تنعكس في نهاية المطاف على القالب، سيكون هناك خلاف بين مصممي زاوية السحب، أي ما إذا كان ينبغي تصميم زاوية السحب من قبل المهندس الإنشائي أو مهندس القالب. يوجد حاليًا ممارستان سائدتان لهذا الأمر: يحتاج المهندس الإنشائي إلى إتقان مسودة جميع الأسطح أثناء مرحلة تصميم الجزء (باستثناء الهياكل الفردية التي لا يمكن تحديدها وتحتاج إلى تقييمها من قبل مهندس القالب).

مهندس الإنشاءات مسؤول فقط عن صياغة سطح المظهر وسطح التجميع الرئيسي، وتترك الأسطح الأخرى غير المهمة لمرحلة تصميم القالب ليقوم مهندس القالب بصياغتها بناءً على الخبرة.

أنواع زوايا السحب

تنقسم زاوية السحب إلى زاوية سحب سطح القالب الأمامي وزاوية سحب سطح القالب الخلفي. ويتم تمييزها بشكل أساسي من خلال السطح الفاصل. يقسم السطح الفاصل قلب القالب إلى القالب الأمامي والقالب الخلفي.

تسمى زاوية السحب التي يجب تصميمها على السطح الموازي لاتجاه طرد القالب الأمامي بزاوية سحب سطح القالب الأمامي، والعكس صحيح، تسمى زاوية سحب سطح القالب الخلفي. وبالإضافة إلى ذلك، إذا كان القالب يحتوي على سحب جانبي للقالب (السطح العلوي المائل والمنزلق)، فإنه يسمى زاوية سحب السطح العلوي المائل وزاوية سحب السطح المنزلق، ويعتمد اتجاه السحب على اتجاه حركة المنزلق.

عادةً ما يعتمد اتجاه السحب على السطح الفاصل للسحب، مع التأكد من أن الطرف الأكبر بعد السحب قريب من السطح الفاصل، وإلا لا يمكن إزالة القالب بسلاسة.

لماذا نحتاج إلى تصميم زاوية السحب؟

زاوية الغاطس هي ميزة تصميم. من الناحية النظرية، إذا لم تكن مطلوبة للنمذجة، فإن هيكل المنتج لا يحتاج إلى تصميم زاوية سحب. ومع ذلك، نظرًا لقيود عملية التشكيل، مثل التشكيل بالحقن، يجب إخراج المنتج البلاستيكي من القالب بعد التشكيل والتبريد. إذا لم يتم تصميم زاوية السحب، سيكون من الصعب إزالة الجزء البلاستيكي من القالب.

تذكر أنه لا بد أنك واجهت موقفًا يصعب فيه فصل المقاعد البلاستيكية المكدسة. هذا بالفعل براز ذو ميل مصمم، ناهيك عن أن الأجزاء البلاستيكية بدون زاوية سحب تحتاج إلى إخراجها من القالب.

لماذا يصعب إخراج الأجزاء البلاستيكية من القالب بدون زاوية سحب؟

في عملية القولبة بالحقن، يتدفق الراتنج المنصهر في القالب المغلق ويملأ التجويف المتكون بين القالب الأمامي والقالب الخلفي. نظرًا لأن اللدائن الحرارية تتقلص عند التبريد، يميل البلاستيك إلى الانكماش نحو قلب القالب. سيتم امتصاص الأجزاء البلاستيكية المنكمشة بإحكام على قلب القالب. وبالإضافة إلى ذلك، قد يتم سحب بعض المواد البلاستيكية بعيدًا عن جدار تجويف القالب (على المستوى المجهري)، ولكن معظمها لا يزال ملامسًا لجدار التجويف.

عندما ينفتح القالب، سيتعرض الجزء البلاستيكي لمقاومة احتكاك (احتكاك استاتيكي) في الاتجاه المعاكس للجزء البلاستيكي الخارج من القالب، سواء كان السطح الخارجي للجزء البلاستيكي يلامس جدار التجويف أو السطح الداخلي للجزء البلاستيكي يلامس القلب. من معادلة الاحتكاك: f= μ×Fn، يمكن ملاحظة أن مقدار قوة الاحتكاك يرتبط بالخشونة (μ) وإجهاد الانكماش (Fn) لسطح التلامس؛ ويرتبط إجهاد الانكماش (Fn) بزاوية السحب.

بعد تصميم زاوية السحب، f=μ×Fn×coscosα، تقل قوة الاحتكاك f في اتجاه الطرد مع زيادة زاوية السحب α. بشكل عام، لا تكون زاوية الغاطس كبيرة جدًا. من الواضح أن زاوية الغاطس محدودة لتقليل الاحتكاك الساكن.

تتمثل الوظيفة الرئيسية لزاوية الغاطس في أنه بمجرد فصل الجزء البلاستيكي عن القالب، فإنه سينفصل ولن يشكل تلامسًا مع القالب، وسيتم التخلص من الاحتكاك؛ وبدون تصميم زاوية الغاطس، سيتحول الجزء البلاستيكي إلى احتكاك منزلق بعد فصله عن القالب.

في الوقت نفسه، بالنسبة للسطح شديد اللمعان، قد يشكل تجويف القالب الأمامي أيضًا فراغًا، وسيجعل شفط الفراغ من الصعب فصل الجزء البلاستيكي تمامًا عن القالب الأمامي. والنتيجة الأسوأ هي أن القالب الأمامي عالق وأن هيكل القالب الخلفي للجزء البلاستيكي يتم سحبه وتشويهه.

فوائد زاوية السحب

في بعض الأحيان، يمكن أن تسبب زاوية السحب تضاربًا في المصالح. فبالنسبة لمصنعي القوالب بالحقن، يركزون على التشكيل ويريدون زاوية سحب أكبر؛ أما بالنسبة لمصنعي معالجة القوالب، فيجدون صعوبة في تشكيل الزوايا على جميع أسطح التجويف واللب.

في الأصل، لا تحتاج الميزات البسيطة إلا إلى معدات معالجة بسيطة وتكاليف معالجة أقل، ولكن بعد إزالة القوالب، هناك حاجة إلى استخدام الحاسب الآلي أو حتى EDM؛ وبالنسبة لمصممي المنتجات، قد تؤدي زاوية السحب إلى تعقيد تصميم الجزء، وسيتغير شكل المظهر أيضًا بسبب زاوية السحب.

ولكن بغض النظر عن الجانب الذي تنتمي إليه، من المهم التأكد من أن الأجزاء المصبوبة تفي بمعايير الجودة التي تحتاجها. هذا أمر بالغ الأهمية. إذا لم يكن لديك زاوية سحب فإنك ستزيد من فرص حدوث مشاكل في قولبة الحقن. وقد يؤدي ذلك إلى زيادة تكاليف الإنتاج والوقت اللازم للإنتاج دون داعٍ. بالإضافة إلى سهولة إخراج الأجزاء من القالب، إليك بعض الفوائد الأخرى لامتلاك زاوية سحب.

منع تلف سطح القِطع من الاحتكاك أثناء الطرد؛ ضمان اتساق وسلامة القوام والتشطيبات السطحية الأخرى؛ تقليل تشوه القِطع من الطرد غير السلس؛ تقليل تآكل القِطع المصبوبة وفرصة إتلاف القالب؛ تقصير وقت التبريد الكلي عن طريق التخلص من الحاجة إلى إعدادات الطرد المعقدة أو تقليلها؛ تقليل تكاليف الإنتاج الإجمالية بشكل مباشر وغير مباشر.

مبادئ تصميم زاوية السحب

التأكد من متطلبات الطرد

بمجرد فتح القالب، يجب أن يبقى الجزء البلاستيكي على جانب القالب الخلفي للمساعدة في إخراج الجزء البلاستيكي من القالب. يجب القيام بذلك على خطوتين: أولاً، يتم فصل السطح الخارجي للجزء البلاستيكي عن جدار تجويف القالب الأمامي. في هذه الخطوة، لا يحتوي القالب عمومًا على أي أشياء إضافية للمساعدة في فصله، لذا يكون الاحتكاك بين السطح الخارجي للجزء البلاستيكي وجدار التجويف صغيرًا قدر الإمكان.

بعد ذلك، يتم فصل السطح الداخلي للجزء البلاستيكي عن الجدار الأساسي للقالب الخلفي. في هذه الخطوة، يحتوي القالب بشكل عام على شيء إضافي للمساعدة في فصله، مثل دبوس قاذف، أو قاذف مائل، أو لوحة دفع. يجب أن يكون الاحتكاك بين السطح الداخلي للجزء البلاستيكي والقلب أكبر من الاحتكاك بين السطح الخارجي للجزء البلاستيكي وجدار التجويف إلى حد ما، بحيث يبقى الجزء البلاستيكي على جانب القالب الخلفي عند فتح القالب.

كما نرى مما سبق، بما أن البلاستيك لديه ميل للانكماش نحو قلب القالب (أي أن إجهاد الانكماش كبير)، عندما تكون الخشونة وزاوية السحب ثابتة، فإن الاحتكاك بين السطح الداخلي للجزء البلاستيكي والقلب سيكون أكبر من الاحتكاك بين السطح الخارجي للجزء البلاستيكي وجدار التجويف.

في نفس الوقت، عادة ما تكون آلية طرد القالب على جانب القالب الخلفي. لذلك، بشكل عام، يتم تصميم القلب بشكل عام في القالب الخلفي ويتم تصميم التجويف في القالب الأمامي، أي أن الجانب المعقد من الجزء البلاستيكي مصمم في القالب الخلفي، والجانب البسيط نسبيًا (سطح المظهر) مصمم في القالب الأمامي.

ولكن هناك استثناءات. على سبيل المثال، في بعض الأحيان يكون الجزء الداخلي للجزء هو الجزء الخارجي، ولا يمكن أن يكون لديك علامات قاذف. في هذه الحالة، تضع القلب في القالب الأمامي والتجويف في القالب الخلفي. للحفاظ على القالب الأمامي من الالتصاق، تحتاج إلى مساعد قاذف في القالب الأمامي، مثل هذا.

تبدو بعض الأجزاء متشابهة من الأعلى إلى الأسفل وليس لها سطح مظهر واضح، مثل الجزء الموجود في الشكل أدناه. من المستحيل تحديد القوالب الأمامية والخلفية للأجزاء بسرعة. بالنسبة لهذه الأجزاء، إذا لم يكن هناك شرط، يمكن وضع القوالب الأمامية والخلفية في أي مكان. من أجل منع القالب الأمامي من الالتصاق.

عند تصميم القالب، طالما كانت زاوية سحب القالب الخلفي صغيرة قدر الإمكان وزاوية سحب القالب الأمامي كبيرة قدر الإمكان (ضمن نطاق التفاوت المسموح به لحجم المنتج)، يمكن أن يبقى الجزء في القالب المتحرك بعد فتح القالب، بحيث يمكن تجنب آلية القاذف المساعدة في القالب الأمامي.

بالنسبة للهيكل أدناه مع مساحة الضبط، يتم تغيير موضع الغراء الأساسي من نصف القالب الأمامي والخلفي الأصلي إلى ثلث القالب الأمامي وثلثي القالب الخلفي، مما يقلل من خطر الالتصاق بالقالب الأمامي.

تصميم زاوية السحب

لا يوجد معيار موحد لنطاق زاوية السحب، والحساب النظري صعب للغاية، لأن النموذج الرياضي للاحتكاك صعب الإنشاء، كما أن معلمات القولبة بالحقن المختلفة ستؤثر أيضًا على النتيجة النهائية. يمكن الحصول على بعض القيم المرجعية من خلال حساب المحاكاة، ولكنها تستغرق وقتًا طويلاً وتتطلب عمالة كثيفة.

بشكل عام، لا تمتلك مصانع القوالب القوة والوقت للقيام بذلك. إنه يعتمد أكثر على الخبرة. كمهندس إنشائي، تحتاج إلى فهم هذه المعرفة حتى تتمكن من أخذ زاوية السحب في الاعتبار لبعض الهياكل الرئيسية في مرحلة التصميم الإنشائي، وتقليل عدد التعديلات اللاحقة التي يقوم بها مهندسو القوالب، وتجنب المشاكل غير الضرورية.

محددات زاوية السحب

المواد البلاستيكية الصلبة لها زاوية سحب أكبر من المواد البلاستيكية اللينة، ويمكن أن تحتوي المواد البلاستيكية اللينة على قواطع سفلية.

نظرًا لأن البلاستيك ذو معدل الانكماش الكبير لديه قوة تشبيك أكبر على اللب الأساسي، يجب أن يكون للبلاستيك ذو معدل الانكماش الكبير زاوية سحب أكبر من البلاستيك ذي معدل الانكماش الصغير.

بالنسبة لبعض المواد ذات معامل الاحتكاك المنخفض، مثل PA وPOM، يمكن أن تكون زاوية الغاطس أصغر من المواد البلاستيكية العادية الأخرى. كلما زاد معامل الاحتكاك لسطح المنتج، زادت زاوية السحب. على سبيل المثال، يتطلب السطح المزخرف بالشمس زاوية سحب كبيرة.

عند زيادة سُمك الجدار، تكون قوة التفاف البلاستيك على القلب أكبر، ويجب أن تكون زاوية السحب أكبر أيضًا.

بالنسبة للقِطع البلاستيكية ذات الأشكال الأكثر تعقيدًا أو المزيد من فتحات القوالب، يلزم وجود زاوية سحب أكبر، وإلا يلزم ترتيب المزيد من القاذفات، ويجب أن يكون ترتيب القاذف متماثلًا وموحدًا لمنع قوة القذف غير المتساوية من التسبب في اعوجاج الجزء وتشوهه.

يجب أن تكون زاوية السحب للأجزاء ذات المتطلبات البصرية كبيرة.

النطاق المحدد لزاوية السحب

تكون العلاقة الهندسية بين زاوية الغاطس وارتفاع سطح الغاطس كما يلي: tanθ=X/H;

حيث θ هو زاوية السحب، وH هو ارتفاع سطح السحب، وX هو سمك الجدار المنخفض (أو انحراف الميل).

من الناحية النظرية، كلما كانت زاوية السحب أكبر، كان من الأسهل إزالة القوالب، خاصةً بالنسبة لأسطح السحب ذات الارتفاع (العمق) الأعلى والمساحة الأكبر. وهذا لأن قوة تثبيت هذا الوجه على القلب أو التجويف تكون أكبر، ويجب تصميم ميل أكبر لتسهيل عملية إزالة القوالب عندما تظل قوة الطرد لماكينة القولبة بالحقن دون تغيير.

ولكن، وفقًا للعلاقة الهندسية أعلاه، عندما تكون H ثابتة، كلما كانت θ أكبر، كانت X أكبر.

بالنسبة لسطح المظهر، كلما كان X أكبر، كلما تغير سطح المظهر، كلما تغير سطح المظهر، حتى لدرجة الانحراف عن قصد المعرف، وسيكون انحراف حجم المظهر كبيرًا. لذلك، إذا كان المعرف يسمح بذلك، كلما كانت مسودة سطح المظهر أكبر، كان ذلك أفضل. إذا كان المعرف لا يسمح,

بالنسبة للسطح شديد اللمعان، فإن زاوية السحب ≥1 درجة، لمنع خطر الخدوش، حاول أن تأخذ أكبر قيمة ممكنة;

بالنسبة للسطح المزخرف، يجب أن تكون زاوية الغاطس 3 درجات على الأقل (اعتمادًا على نوع وعمق النسيج، وعادةً ما تحتاج إلى 1 إلى 1.5 درجة من الغاطس لكل 0.001 مم من العمق، ولكن يجب عليك استخدام بيانات زاوية الغاطس التي تقدمها شركة النسيج كدليل).

عندما يتعلق الأمر بسطح العظم، كلما كان X أكبر، كلما كان العرض العلوي للعظم C أصغر، وكلما كان من الصعب القيام بعملية التشكيل بالحقن. لذلك، يجب تصميم العظم ليكون قصيرًا قدر الإمكان، ويمكن أن تكون زاوية السحب أكبر. إذا لم تتمكن من تجنب ذلك، فتأكد على الأقل من أن قيمة X بشكل عام ≥0.2، والعرض العلوي C لا يقل عن 0.6;

عندما يتعلق الأمر بالعمود اللولبي، فإن الثقب الداخلي للعمود اللولبي هو نوع من الميزة الهيكلية مع متطلبات دقة الأبعاد. بالنسبة لهذا النوع من الميزة الهيكلية، من أجل ضمان نطاق التفاوت، ستكون زاوية السحب صغيرة جدًا أو حتى بدون زاوية سحب. يتطلب هيكل القالب هنا خشونة صغيرة جدًا أو حتى تلميع، ويحتاج دبوس القاذف إلى تصميم معقول في مكان قريب.

إذا كان لديك قاذف كمي، فلن تحتاج إلى سحب فتحة المسمار. إذا كان لديك قاذف عادي، فأنت بحاجة إلى سحب فتحة البرغي. يجب ألا يكون ارتفاع فتحة البرغي مرتفعًا جدًا، ويجب أن تكون الزاوية بين 0.5 درجة و1.0 درجة. يجب أن تكون المسودة نصف عمق تعشيق البرغي L، لأن ذلك سيمنحك تعشيق برغي جيد. لا تجعل الجزء العلوي من الثقب أكبر والجزء السفلي من الثقب أصغر، لأن البرغي سيكون مرتخيًا في الأعلى وضيقًا في الأسفل، وسيكون لديك ضغط مرتفع.

بالنسبة للأسطح الداخلية الأخرى، تكون زاوية السحب 1 درجة كقيمة وسيطة. يجب تحديد القيمة المحددة وفقًا لارتفاع وخشونة سطح السحب. في الوقت نفسه، انتبه إلى التغير في سمك الغراء بعد الصياغة لتجنب عيوب الصب.

الخاتمة

لن أتحدث عن زوايا السحب لأنها تبدو جيدة. سأتحدث عن زوايا السحب لأنها مهمة. إنها مهمة لأنها تجعل صنع الأجزاء أسهل وتجعل الأجزاء أفضل. إذا لم تضع زوايا السحب على أجزائك، فستحصل على الكثير من الأجزاء التي سيتم رفضها.

يمكن أن يتسبب أيضًا في تلف العفن. من الأفضل أن تكون دائمًا على دراية بأفضل ممارسات القولبة بالحقن. أحدها هو دمج زوايا السحب في قولبة الحقن.

في صناعة القولبة بالحقن، نحن خبراء في القولبة بالحقن ومستعدون لمشاركة خبراتنا معك. يتمتع مهندسونا بفهم عميق لأفضل ممارسات القولبة بالحقن ويدمجونها في خدماتنا. يمكن لمهندسينا تقييم تصميمك بالكامل وتقديم التوصيات. نحن نوفر خدمة DfM لضمان حصولك على أفضل النتائج من تصميم الجزء الخاص بك.

نحن نقدم مجموعة واسعة من خدمات التصنيع، بما في ذلك القولبة بالحقن. إذا لم تكن متأكدًا مما إذا كانت زاوية السحب كافية لاحتياجاتك، فيمكننا إجراء مناقشة حول التصميم. كما نقدم أيضًا فحصًا عامًا للقطع للتأكد من جاهزية أجزائك للقولبة. يتم تقديم جميع هذه الخدمات بأسعار تنافسية.

احصل على أسعار تنافسية وملاحظات DFM وجدول الإنتاج من فريق ZetarMold الهندسي.

اطلب عرض سعر مجاني ← واطّلع على دليلنا الشامل لقالب الحقن للحصول على نظرة عامة متكاملة.