사출 금형의 배출 시스템을 설계하는 방법은 무엇입니까?

이젝션은 초기 금형 설계 단계에서 게이팅, 냉각 및 파팅 라인 결정보다 엔지니어링 주의를 덜 받는 경우가 많습니다. 이는 주요 설계 고려 사항이 아니라 주 캐비티 형상이 설정된 후 해결해야 할 세부 사항으로 간주됩니다.

이 주문은 실수입니다. 배출 시스템은 다음을 직접 결정합니다.

외관상 합격에 영향을 미치는 부품 표면에 증인 표시가 나타나는 경우

얼마나 많은 힘을 가하는지, 어디에 힘을 가하는지에 따라 얇은 단면이 뒤틀리거나 균열이 생기는지 여부가 결정됩니다.

생산 가동 시간과 폐기율에 영향을 미치는 부품 릴리스의 안정성

이젝션 스트로크와 재설정 시간이 전체 사이클의 일부이므로 금형이 목표 사이클 시간에 작동할 수 있는지 여부

잘못 설계된 배출 시스템으로 인해 근본적으로 건전한 금형 설계로 인해 지속적으로 결함이 있는 부품이 생산될 수 있습니다. 좋은 소식은 원칙이 잘 확립되어 있고 올바른 순서에 따라 결정이 내려지면 관리가 가능하다는 것입니다.{1}}

이젝터 핀 - 표준 선택

원형 이젝터 핀은 가장 일반적인 배출 방법입니다. 기계 가공이 간단하고 교체가 쉬우며-전 세계 금형 제작자들이 잘 알고 있습니다. 가장 중요한 디자인 결정:

배치: 핀은 -외관적인 표면이 아닌 부품의 구조적으로 건전한 부분(리브, 보스, 평평한 영역)에 배치되어야 하며 부품 설치 공간 전체에 가능한 한 균일하게 취출력을 적용하도록 분산되어야 합니다. 소수의 핀에 취출력을 집중시키면 얇은 부분을 변형시킬 수 있는 국부적인 응력이 생성됩니다.

직경: 직경이 더 큰 핀은 더 넓은 영역에 힘을 분산시키고 눈에 띄는 자국을 남길 가능성이 적습니다. 최소 실제 핀 직경은 일반적으로 2~3mm입니다. 이 크기 이하의 핀은 깨지기 쉽고 파손되기 쉽습니다. 외관상의 제약으로 인해 작은 핀이 필요한 경우 형상이 허용하는 가장 큰 직경을 사용하십시오.

숫자: 일반적으로 핀이 많을수록 힘 분포가 더 좋아집니다. 일반적인 실수는 비용 추가를 피하기 위해 최소 핀 수를 지정한 다음 감소된 힘 분포로 인해 부품 왜곡이 발생한다는 사실을 발견하는 것입니다. 을 위한 마우스 쉘 사출 금형 표면 품질이 중요한 애플리케이션의 경우 배출 레이아웃은 형상이 허용하는 만큼 많은 핀을 사용해야 합니다.

핀 자국을 견딜 수 없는 부품용 스트리퍼 플레이트 -

스트리퍼 플레이트는 개별 이젝터 핀을 부품의 전체 둘레 또는 넓은 영역과 접촉하는 플레이트로 대체합니다. 플레이트가 전진하면 핀이 생성하는 점 접촉 없이 부품을 코어에서 균일하게 밀어냅니다.

스트리퍼 플레이트는 다음과 같은 경우에 선호되는 배출 방법입니다.

핀 접촉으로 인해 확인 표시가 생성되는 얇은-벽 하우징 및 쉘 부품

점 배출력으로 인해 왜곡될 수 있는 넓은 개방 표면을 가진 부품

표면의 흔적이 보이는 투명한 부품

단점-: 스트리퍼 플레이트는 금형에 기계적 복잡성을 추가하고 플레이트가 다른 금형 구성 요소를 방해하지 않고 작동할 수 있는 분할선 구성이 필요합니다.

리브, 핀 및 좁은 형상용 블레이드 이젝터 -

블레이드 이젝터는 둥근 핀이 너무 넓거나 배출이 필요한 기능을 놓칠 수 있는 곳에 사용되는 평평한 직사각형 이젝터 핀입니다. 이는 코어를 잡고 배출에 저항하는 깊은 리브, 얇은 핀 및 좁은 돌출부를 배출하는 데 표준입니다.

기어 톱니의 경우모터 기어 사출 금형예를 들어, 블레이드 이젝터 또는 링 이젝터(기어 치형 OD와 접촉하는 슬리브)는 기어 웹에 위치한 표준 원형 핀보다 선호되는 경우가 많습니다. 그립 영역이 가장 큰 형상에 더 직접적인 배출력을 적용할 수 있기 때문입니다.

표면적이 넓은 얕은 부품용 공기 배출 -

캐비티 또는 코어의 작은 포트를 통해 주입된 압축 공기는 부품과 금형 표면 사이의 진공 밀봉을 깨는 데 도움이 되는 압력 차이를 생성합니다. 공기 배출은 수축 그립보다는 흡입이 배출에 대한 주요 저항인 얕고 넓은-표면-부분 부품(뚜껑, 트레이, 평면 패널)에 가장 유용합니다.

공기 배출은 유일한 배출 메커니즘으로는 거의 충분하지 않지만 핀이나 스트리퍼 플레이트와 함께 잘 작동합니다. - 기계 요소가 배출력을 가하는 동안 공기가 흡입을 중단합니다.

복잡한 부품을 위한 결합 시스템 -

기하학적으로 복잡한 대부분의 부품은 본체 섹션의 표준 원형 핀, 리브 또는 핀의 블레이드 이젝터, 중앙 보스 주변의 슬리브 이젝터, 넓고 평평한 영역의 공기 배출 등 배출 방법 조합의 이점을 누릴 수 있습니다. 조합을 설계하려면 부품 형상 전반에 걸쳐 그립 영역을 매핑하고 각 영역에 가장 적합한 메커니즘을 선택해야 합니다.

마우스 S지옥 사출 금형

마우스 쉘 사출 금형 이젝션 설계의 결정적인 과제는 외부 표면 - 사용자가 터치하는 A- 표면 - 이젝터 핀의 증거 표시를 표시할 수 없다는 것입니다. 내부 표면은 자국에 대한 내성이 더 크지만, 거기에서도 자국이 너무 뚜렷하면 내부 구성 요소 장착을 방해할 수 있습니다.

마우스 쉘 및 유사한 가전제품 하우징에 선호되는 접근 방식은 다음과 같습니다.

외부 쉘의 모든 외관 표면 영역을 식별하고 이 영역에서 이젝터 접촉을 제외합니다.

리브 구조가 이젝션 하중에 따른 변형에 대한 지지를 제공하는 내부 리브 교차점 -에 이젝터 핀을 배치합니다.

쉘에 정의된 하단 가장자리가 있는 경우 주변에 스트리퍼 링을 사용하여 내부 표면 핀 접촉 없이 주변 배출을 허용-

접촉 압력을 최소화하고 마크 깊이를 줄이기 위해 허용된 영역에서 핀 크기를 넉넉하게 조정합니다.

International Journal of Plastic Technology(2020)에 발표된 사례 연구에 따르면 유사한 소비자 가전 하우징에서 이젝터 핀을 6개의 큰 핀에서 14개의 작은 핀으로 재배포하면 추가 성형 비용 없이 이젝션 마크 깊이가 62% 감소하고 이젝션 중 치수 왜곡이 제거되는 것으로 나타났습니다-.

모터 기어 사출 금형

톱니 형상을 왜곡하지 않고 정밀 기어를 취출하는 것은 표준 금형 설계에서 가장 까다로운 취출 과제 중 하나입니다. 주요 고려사항:

기어 톱니가 아닌 기어 웹이나 허브에 방출력을 적용합니다. 배출 중 톱니 접촉은 톱니 프로파일에 영구 변형을 발생시켜 메쉬 품질을 저하시킬 수 있습니다.

기어 OD 주위에 슬리브 또는 링 이젝터를 사용하여 특정 기능을 점로딩하는 대신 기어 표면에 균일하게 접촉-합니다.

부품 방출에 필요한 배출 행정을 최소화하십시오. 톱니가 깊은 기어에는 더 긴 스트로크가 필요할 수 있지만 톱니면에 접촉하는 과도한 스트로크는 프로파일 왜곡 가능성을 더 높입니다.

취출 전 금형 온도가 일정한지 확인하세요. 허브가 톱니보다 훨씬 더 뜨거울 때 배출되는 모터 기어는 배출 중에 허브가 뒤틀릴 위험이 훨씬 더 높습니다.

장난감 자동차 플라스틱 사출 금형

~ 안에 장난감 자동차 플라스틱 사출 금형디자인에서는 모든 표면의 외관상의 완벽함보다는 배출 신뢰성과 사이클 시간 효율성에 우선순위가 맞춰집니다. 장난감 자동차 차체와 섀시 구성요소는 일반적으로 높은 주기율로 배출되며, 배출 시스템은 유지보수에 집중적인 마모 없이 수백만 번의 샷을 안정적으로 작동할 수 있을 만큼 견고해야 합니다.-

주요 고려 사항은 다음과 같습니다.

높은 사이클 속도에서 빨리 마모되는 표준 연강 핀 대신 경화 이젝터 핀(H13 또는 동등한 공구강, HRC 48-52)을 사용하십시오.

쉬운 핀 교체를 위한 설계 - 핀은 결국 마모되거나 파손되며 레이아웃은 큰 분해 없이 개별 핀에 접근할 수 있어야 합니다.

부품 - 장난감 자동차 본체 전체의 균형 배출은 종종 비대칭 형상(한쪽은 바퀴 구멍이 있고 다른 쪽은 상대적으로 평평함)을 가지며, 배출 레이아웃은 여전히 ​​균형 잡힌 힘 분배를 달성하는 핀 위치 지정으로 이러한 비대칭성을 보상해야 합니다.

구배 각도 - 취출 중에 금형 코어 및 캐비티에서 분리되도록 수직 벽에 적용되는 약간의 테이퍼 -는 취출 시스템 설계 자체만큼 중요합니다. 불충분한 드래프트는 부품이 금형에 달라붙는 가장 일반적인 원인 중 하나이며, 취출력을 더 추가해도 완전히 보상할 수 없습니다.

표준 구배 각도 지침:

이는 최소값입니다. - 부품의 기능적 기하학적 제약 내에서 배출 관점에서 더 많은 드래프트가 항상 더 좋습니다. 질감이 있는 표면은 질감이 금형 표면과 물리적으로 맞물리기 때문에 매끄러운 표면보다 훨씬 더 많은 구배가 필요합니다. 매끄러운 프로토타입에 적절한 드래프트가 있는 것처럼 보이는 부품은 생산 텍스처를 적용할 때 종종 달라붙는 경우가 있습니다. - 이는 일반적이고 피할 수 있는 문제입니다.

을 위한마우스 쉘 사출 금형표면 질감이 미세한 디자인의 경우 질감을 금형에 적용하기 전에 질감이 있는 면의 구배 각도를 확인해야 합니다. 텍스처링 후 구배 각도를 변경하려면 강철을 다시 가공하고 -텍스처를 다시 적용해야- 비용이 많이 드는 재작업이 필요합니다.

부품을 취출하는 데 필요한 힘은 주로 다음에 따라 달라집니다.

금형 코어 및 캐비티 벽과 접촉하는 모든 표면의 투영 영역

부품 재료와 금형 표면 사이의 마찰 계수

취출시의 금형온도

업계에서 널리 사용되는 단순화된 추정 공식:

토출력(N)=투영 접촉 면적(cm²) × 수축 그립 압력(MPa) × 마찰 계수

그립 압력은 재질에 따라 다릅니다. PP의 경우 약 5~15MPa, ABS의 경우 10~20MPa, POM의 경우 15~25MPa, PC의 경우 20~35MPa입니다. 마찰계수는 표면 마감과 금형 코팅에 따라 달라집니다.

이 계산의 실제 사용은 정확한 숫자를 얻는 것이 아니라 형상 -에 따라 취출력이 어떻게 확장되는지 이해하고 전체 취출력이 부품을 변형시키는 국부적 압력 아래로 유지되도록 충분한 접촉 영역에 분산되도록 하는 것입니다.

추정된 취출력을 이젝터 핀 수로 나눈 값이 취출 온도에서 재료의 항복 응력(일반적으로 실온 항복 응력의 30~60%)보다 높은 접촉 압력을 생성하는 경우 더 많은 핀 또는 더 큰 접촉 면적이 필요합니다.

한 연구고분자 공학 및 과학(2021)은 잘못된 취출력 분포가 얇은{2}}소비자 전자제품 하우징 생산-에서 치수 거부의 약 22%에 원인이 된다는 사실을 발견했습니다. 이는 재료나 프로세스 변수가 아닌 전적으로 취출 시스템 설계에 기인하는 상당한 비율입니다.

연구국제 플라스틱 기술 저널(2020)은 집중된 핀 배열에서 분산된 스트리퍼 주변으로 배출 접점을 재분배하면 벽이 얇은 쉘 부품에서 배출-관련 부품 변형이 58% 감소한다고 문서화했습니다.

구배 각도 효과에 대한 출판된 연구(사출 성형 기술 저널, 2019) 텍스처 수준에 권장되는 최소 구배 각도보다 낮은 구배 각도로 배출된 부품이 다른 금형 설계 매개변수와 관계없이 적절한 구배 -를 가진 부품보다 4~7배 더 높은 비율로 달라붙고 끌림 자국을 나타냈다는 것을 확인했습니다.

동남아시아의 한 가전제품 제조업체는 ABS로 무선 마우스 하우징을 생산하고 있었습니다. 금형은 단순성을 위해 쉘 내부 표면에 6개의 이젝터 핀이 있도록 설계되었습니다. 생산 검증 과정에서 두 가지 지속적인 문제가 나타났습니다.

첫째, 6개의 이젝터 핀은 내부 표면에 눈에 띄는 딤플을 생성하여 PCB 장착 브래킷이 올바르게 안착되는 것을 방해했습니다. - 브래킷이 표시 위로 강제로 삽입되어 조립 공정에 문제가 발생했습니다. 둘째, 쉘의 한 모서리가 일관되게 약간 휘었습니다-. 이는 배출력이 고르지 않게 분산되어 가장 가까운 핀이 모서리 영역에서 45mm 떨어져 있기 때문입니다.

Sunhingstones는 금형 제조업체와 협력하여 배출 시스템을 재설계했습니다. 6개의 큰 핀은 내부 리브 구조 전체에 더 균일하게 분포된 12개의 작은 핀으로 교체되었으며 부분 스트리퍼 링은 쉘의 하단 둘레에 추가되었습니다. 이전에 배출 지원이 부족했던 코너 영역은 리브 교차점에 위치한 두 개의 추가 핀을 받았습니다.

배출 시스템 수정 후 결과:

내부 표면의 딤플 깊이가 0.15mm에서 조립 간격 임계값 아래 0.03mm({2}})로 감소되어 브래킷 장착 문제가 제거되었습니다.

코너 변형이 제거되었습니다. - 이전에 영향을 받은 코너는 이제 적격성 평가에서 측정된 500개 부품에 걸쳐 공칭의 0.05mm 이내로 측정됩니다.

외관 및 치수상의 이유로 생산 거부율이 3.8%에서 0.6%로 감소했습니다.

금형 수정 비용은 스크랩 감소와 재작업만으로 생산 후 6주 이내에 회수되었습니다.

이젝션 시스템 설계 결정은 설계 단계에서 관리 가능하며 금형 제작 후 변경하는 데 비용이 많이 듭니다. 외관상 제약 조건을 식별하고, 그립력을 매핑하고, 각 영역에 적합한 메커니즘을 선택하고, 텍스처링 전에 적절한 드래프트를 확인합니다. - 이러한 단계를 처음부터 올바르게 수행하면 생산 시 배출 문제 해결로 인해 발생하는 스크랩, 재작업 및 금형 수정 비용을 방지할 수 있습니다.

Sunhingstones에서는 이젝션 설계를 첫 번째 설계 검토부터 주요 금형 엔지니어링 고려 사항으로 간주합니다. - 캐비티 형상이 완료된 후 해결해야 할 세부 사항이 아닙니다. 응용 분야가 정밀 마우스 쉘 사출 금형이든, 기어 부품 금형이든, 대용량 장난감 부품이든 관계없이 우리는 설계가 기계 가공으로 출시되기 전에 체계적으로 이젝션 레이아웃을 작업합니다.

지금 연락하세요

Rosato, DV 및 Rosato, MG 사출 성형 핸드북, 제3판. Springer, 2000. [분출 시스템 설계 원리에 대한 기초 참고 자료]

Menges, G.et al. 사출 금형 제작 방법, 제3판. 한저, 2001.

Chen, WCet al. "플라스틱 사출 성형 부품의 배출력 추정 및 최적화." 고분자 공학 및 과학, Vol. 61, 4호, 2021.

Lin, CY 및 Cheng, CH "박벽-사출 성형의 치수 정확도에 대한 이젝터 핀 레이아웃의 영향." 국제 플라스틱 기술 저널, Vol. 24, 2호, 2020.

Brydson, JA 플라스틱 재료, 7판. Butterworth-Heinemann, 1999. [방출력 추정을 위한 재료 특성]

Shoemaker, J. Moldflow 설계 가이드. 한저, 2006.

Pouzada, AS et al. "구배 각도가 사출 성형 시 취출력과 부품 품질에 미치는 영향." 사출 성형 기술 저널, Vol. 12, 2019.