Wie entwirft man eine Kreisbogen-Kernzug-Spritzgussform?

Bei der Konstruktion von Kunststoffschalenformen steht man häufig vor der Herausforderung, verschiedene kreisbogenartige Konstruktionen zu entwickeln, was die Komplexität der Konstruktion zweifellos erhöht.

Um diese Herausforderung zu bewältigen, wird im Artikel am Beispiel einer zylindergetriebenen Spritzgussform mit kreisbogenförmiger Kernentnahme und Zahnstange eine detaillierte Diskussion über die Berechnung der Strukturdesigntheorie und die computergestützte technische Simulation des Formdesigns durchgeführt.

Lichtbogenkernziehstruktur

1. Schieberverbindungsstruktur

Die Struktur der Schieberverbindung spielt beim Extraktionsprozess des Lichtbogenkerns eine wichtige Rolle. Nehmen wir als Beispiel ein bestimmtes Teil; sein internes Design muss einen kreisförmigen Hohlraum bilden.

Um diese spezielle Anforderung zu erfüllen, muss die Form ein Ende entlang des Bogenpfads und das andere Ende entlang der geraden Linie zur Kernentnahme erreichen können.

Beim Öffnen der Form bewegt der Kolben im Hydraulikzylinder mit Hilfe von Zug- und Pleuelstangen den bogenförmigen Kern.

Die präzisen Einschränkungen der Lichtbogenspur stellen sicher, dass der Lichtbogenkern strikt der voreingestellten Lichtbogenbahn folgt, wodurch die Genauigkeit der Lichtbogenkernextraktion sichergestellt wird.

Gleichzeitig wird der Schieber am anderen Ende durch die geneigte Führungssäule präzise geführt, um die Abwärtsbewegung auszuführen und den Kernentnahmevorgang der Seitenkerne abzuschließen.

2. Zahnstangen- und Ritzelkonstruktion

Die Zahnstangenstruktur ermöglicht eine effiziente Extraktion des Lichtbogenkerns. Beispielsweise erfordert ein bestimmtes Kunststoffteil mit zwei kreisförmigen Löchern eine speziell entwickelte Struktur, um die Aufgabe der kreisförmigen Kernextraktion zu erfüllen.

Bei dieser Konstruktion sind die Lichtbogenkerne fest auf Lichtbogenschlitten montiert, die fest mit der Getriebewelle verbunden sind. Für diesen Vorgang ist die Zahnstange am Kippschlitten befestigt.

Wenn die Form geöffnet wird, treibt die Schrägsäule den Schrägblock und die Zahnstange und das Ritzel gemeinsam nach unten. Während dieser Aktion treibt die Zahnstange die Zahnradwelle, den Lichtbogenschieber und den Lichtbogenkern an, um ihn zu drehen und so die Lichtbogenkern-Extraktionsaktion präzise abzuschließen.

3. Zylindergetriebene schwimmende Gleitstruktur

Aufgrund der komplexen Struktur und der Notwendigkeit einer multidirektionalen Kernentnahme von Kunststoffteilen stellt eine zylindergetriebene Kernentnahmestruktur mit schwimmendem Schieber beim Entwurf von Spritzgussformen zweifellos eine effiziente Lösung dar.

Nehmen wir als Beispiel das T-Teil, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Kernziehvorgang in drei verschiedenen Richtungen ausgeführt werden muss, darunter zwei lineare Richtungen und eine Kreisbogenrichtung, wie in Abbildung 1 dargestellt.

Aufgrund der Komplexität dieser Anforderung ist die herkömmliche Kernziehstruktur schwer zu handhaben, wohingegen die zylindergetriebene Kernziehstruktur mit schwimmendem Schlitten dieses Problem perfekt lösen kann.

Insbesondere realisiert die Struktur die Kernextraktion durch die präzise Steuerung der Bewegung mehrerer Zylinder. Zylinder 1 und 3 steuern das lineare Kernziehen der Seitenkerne 2 und 4 in den A- und B-Richtungen, was relativ einfach zu steuern ist.

Die Realisierung des Kreiskernziehens ist jedoch subtiler. Nachdem Zylinder drei die Seitenkerne 6 für die anfängliche lineare Extraktion eingetrieben hat, wird der notwendige Raum für die Kreisextraktion freigegeben.

Anschließend wird durch Ziehen der Pleuelstange 7 der Lichtbogenkern XNUMX durch die Struktur in Bewegung versetzt.

Aufgrund der speziellen Verbindung zwischen Lichtbogenkern und Pleuelstange und den geometrischen Einschränkungen der Formteilhöhle kann sich der Lichtbogenkern nicht geradlinig bewegen, sondern nur mit einem speziellen Verbindungsstift in der Mitte rotieren, wodurch eine präzise Lichtbogenkernentnahme erreicht wird.

Der Aufbau der zylindergetriebenen schwimmenden Schieberkernentnahme ist in Abbildung 2 dargestellt.

Während des Rücksetzvorgangs spielt der Zylinder eine Schlüsselrolle, indem er den Seitenkern 6 nach oben drückt, bis er den Lichtbogenkern 5 berührt und ihn so zum Zurücksetzen drückt.

Der Einfallsreichtum dieses Designs ermöglicht die Durchführung komplexer Kernziehbewegungen in einem begrenzten Kernziehraum, was die Flexibilität und Anwendbarkeit der Form erheblich erhöht.

Allerdings werden dabei auch hohe Anforderungen an die Steuerungspräzision des Zylinders und die Fertigungspräzision der Struktur gestellt. Es wird die Unterstützung eines Spezialzylinders benötigt und der Kernziehhub ist etwas begrenzt.

4. Schwimmende Schiebekernziehstruktur

Die schwimmende Schieberkernziehstruktur ist eine weit verbreitete Kernziehstruktur im Spritzgussformdesign. Ihr Funktionsprinzip beruht hauptsächlich auf der synergetischen Wirkung der Feder und der Zugstange. Die schwimmende Schieberkernziehstruktur ist in Abbildung 3 dargestellt.

Zu Beginn des Formvorgangs bleibt der Lichtbogenkern 6 aufgrund der Wirkung der Federn 2 und 8 stationär. Während sich der Schieber 1 nach oben bewegt, gibt die Feder ihre Energie allmählich ab, bis sie sich vollständig entspannt.

An diesem Punkt kommen die Zugstangen 3 und 7 ins Spiel, die den Lichtbogenkern dazu bringen, sich um den Verbindungsstift 5 zu drehen, wodurch die Lichtbogenkernextraktion realisiert wird.

Das Besondere an dieser Konstruktion ist die adaptive Anpassungsfunktion, die effektiv auf mögliche Bewegungsstörungen reagieren kann.

Bei Störungen kommt der Feder 8 eine Schlüsselfunktion zu: Sie ermöglicht der Zugstange 7 ein flexibles Schwingen, um die Störung auszugleichen und gewährleistet so eine reibungslose und ungehinderte Kernentnahme.

In der Rückstellphase bewegt sich zunächst der Schieber 1 nach unten, dann wirkt die Rückstellkraft der Feder 8, die den Bogenschieber zu einer präzisen Rückstellung antreibt.

5. Pendelstruktur

Als einfache und effiziente Bogenkernziehstruktur nimmt die Pendelstruktur eine wesentliche Position bei der Konstruktion von Spritzgussformen ein. Sein Funktionsprinzip basiert hauptsächlich auf der Wechselwirkung zwischen Pleuelstange und Pendel. Die Pendelstruktur ist in Abbildung 4 dargestellt.

Das obere Ende der Pleuelstange 1 ist über einen Stift fest mit der beweglichen Form verbunden, während das untere Ende über einen Stift mit dem Pendel 2 verbunden ist. Das Pendel selbst ist ebenfalls über Stifte an der statischen Form befestigt.

Während des Öffnens der Form treibt die Pleuelstange 1 das Pendel 2 an, das sich um den Drehpunkt der beweglichen Form dreht, wodurch die Lichtbogenkernextraktion realisiert wird.

Wenn die Form geschlossen ist, zwingt die Bewegung der beweglichen Form die Pleuelstange, das Pendel zum Zurücksetzen anzutreiben.

Die Vorteile dieses Konstruktionsdesigns liegen in seiner Einfachheit, einfachen Herstellung und Wartung. Aufgrund der Einschränkungen seines Funktionsprinzips unterliegt die Kernextraktionsrichtung des lichtbogenseitigen Kerns jedoch bestimmten Einschränkungen.

Um die Anwendbarkeit und Zuverlässigkeit der Struktur sicherzustellen, müssen daher die Geometrie des Formteils und die Anforderungen an die Kernentnahme während des Entwurfsprozesses umfassend berücksichtigt werden.

Konstruktionsinhalt von Kreisbogen-Kernzug-Spritzgussformen

1. Kunststoffschalendesign

Zum Grundaufbau der Kunststoffschale gehören in der Regel Außenwand, Innenwand, Verstärkungen, Befestigungslöcher und Verbindungsteile.

(1) Außenwand.

Es ist der primäre optische Teil der Kunststoffschale, und sein Design sollte die Ästhetik, Haltbarkeit und die Nutzung der Produktumgebung berücksichtigen. Beispielsweise müssen Kunststoffschalen für den Außenbereich UV- und Witterungsbeständigkeit berücksichtigen, während bei Schalen für den Innenbereich mehr auf Aussehen und Haptik geachtet wird.

(2) Innenwand.

Es stützt und fixiert hauptsächlich die internen Komponenten. Seine strukturelle Konstruktion muss ausreichende Festigkeit und Stabilität gewährleisten, um Schäden an den internen Komponenten während des Transports und der Verwendung zu verhindern.

(3) Bewehrungsstäbe.

Verstärkungsstäbe verbessern die Gesamtsteifigkeit und Schlagfestigkeit der Schale und verringern das Risiko von Verformungen und Beschädigungen. Bei der Konstruktion der Verstärkungsstäbe müssen deren Verteilung und Dicke berücksichtigt werden, um die beste Verstärkungswirkung zu erzielen.

(4) Befestigungslöcher und Anschlussteile.

Bei der Konstruktion dieser Teile muss die einfache und stabile Montage berücksichtigt werden. So müssen beispielsweise Größe und Lage der Montagelöcher genau kontrolliert werden, um einen festen Sitz mit anderen Teilen zu gewährleisten.

Was die Materialauswahl betrifft, werden Kunststoffgehäuse üblicherweise aus Kunststoffmaterialien mit guter Verarbeitbarkeit, mechanischen Eigenschaften und Witterungsbeständigkeit hergestellt. Diese Materialien sind nicht nur leicht zu verarbeiten und zu formen, sondern können auch die verschiedenen Leistungsanforderungen des verwendeten Produkts erfüllen.

2. Gestaltung der Formtrennfläche

Unter Formtrennfläche versteht man die Form im Verschluss, also zwei oder mehr Formteile, die miteinander in Kontakt stehen.

Die Gestaltung der Trennfläche wirkt sich direkt auf die Formqualität der Kunststoffschale und die Lebensdauer der Form aus.

(1) Auswahl der Trennfläche.

Die Trennfläche sollte möglichst so gewählt werden, dass sie der Oberfläche der Kunststoffschale bzw. den nicht wichtigen Funktionsflächen entspricht, um Verbindungsstellen an den wichtigen Bauteilen zu vermeiden.

Bei der Gestaltung der Trennfläche müssen auch die Bearbeitungs- und Montageschwierigkeiten der Form berücksichtigt werden, um die Fertigungsgenauigkeit und Stabilität der Form sicherzustellen [6].

(2) Anforderungen an die Formstruktur.

Die Struktur der Form sollte kompakt und vernünftig sein, um die Verarbeitung, Montage und Wartung zu erleichtern. Das Kühlsystem sollte vernünftig ausgelegt sein, um sicherzustellen, dass die Kunststoffschale während des Formprozesses gleichmäßig gekühlt werden kann, um thermische Belastungen und Verformungen zu vermeiden.

Darüber hinaus ist das Absaugsystem der Form von entscheidender Bedeutung, da es dazu beitragen kann, das Gas im Formhohlraum zu entfernen und so Defekte wie Blasen und Verbrennungen zu vermeiden.

3. Gate-Optimierungsdesign

(1) Auswahl des Angussortes.

Der Anguss sollte möglichst nah am dickwandigen Teil der Schale liegen, um die Fließstrecke der Schmelze zu verkürzen und die Füllwirkung zu verbessern.

Um die Ästhetik des Produkts nicht zu beeinträchtigen, sollte das Tor nicht auf der wichtigen Erscheinungsfläche der Schale angebracht werden.

Berücksichtigen Sie auch den Fließweg des Kunststoffs, um sicherzustellen, dass der Kunststoff die Formhöhle gleichmäßig füllen kann.

(2) Gestaltung der Torform.

Die Form des Angusses sollte entsprechend der Fließfähigkeit des Kunststoffs und den Struktureigenschaften der Schale gestaltet werden. Gängige Angussformen sind Fächer-, Ring-, Punktanguss usw.

Eine sinnvolle Angussform kann dafür sorgen, dass der Kunststoff die Formhöhle gleichmäßig und schnell füllt und Defekte reduziert werden.

(3) Optimierung der Gategröße.

Die Größe des Angusses wirkt sich direkt auf die Fließgeschwindigkeit des Kunststoffs und den Formdruck aus. Ein zu großer Anguss führt dazu, dass der Kunststoff zu schnell fließt, wodurch leicht Spritzspuren, Blasen und andere Defekte entstehen können.

Ein zu kleiner Anguss erhöht den Formdruck und beeinträchtigt die Maßgenauigkeit und Oberflächenqualität des Produkts.

Das konkrete Design sollte auf der Art des Kunststoffs, der Schalenstruktur und den Anforderungen des Formungsprozesses basieren, um die angemessene Größe des Tors zu bestimmen.

(4) Die Ausgestaltung der Angusskühlung.

Um eine schnelle und gleichmäßige Abkühlung und Aushärtung der Kunststoffschale zu gewährleisten, sollte im Angussbereich eine wirksame Kühlung eingerichtet werden.

Dies kann durch die Anordnung von Kühlwasserwegen um das Tor herum oder die Verwendung von Materialien mit guter Wärmeleitfähigkeit erreicht werden.

Ein angemessenes Kühlsystem kann die Formqualität des Produkts verbessern, den Formzyklus verkürzen und die Produktionseffizienz steigern.

4. Entwurf der kreisförmigen Kernzugübertragungsstruktur

Die Lichtbogenkern-Antriebsstruktur spielt eine zentrale Rolle bei der Formgestaltung und ihre Hauptfunktion besteht darin, die präzise Formgebung der seitlichen Löcher oder seitlichen Aussparungen der Kunststoffschale sicherzustellen.

Bei der Konstruktion der Übertragungsstruktur für den Lichtbogenkernzug ​​müssen folgende Punkte berücksichtigt werden.

(1) Auswahl des Übertragungsmodus.

Die kreisförmige Kernzug-Übertragungsstruktur kann mit verschiedenen Übertragungsmethoden verwendet werden, einschließlich mechanischer, hydraulischer und pneumatischer Übertragung.

Bei der Auswahl bestimmter Übertragungsmethoden müssen Stabilität, Zuverlässigkeit und Kosteneffizienz der Übertragung umfassend berücksichtigt werden, um sicherzustellen, dass das ausgewählte Programm den tatsächlichen Anforderungen gerecht wird.

(2) Die Gestaltung des Kreisbogenkerns.

Um eine genaue Formgebung zu gewährleisten, müssen Form und Größe genau an die Form und Größe der seitlichen Löcher oder seitlichen Aussparungen der Kunststoffschale angepasst werden.

Auch Material und Oberflächenbehandlung des Kreisbogenabziehers sind nicht zu vernachlässigende Aspekte, sie wirken sich direkt auf die Verschleißfestigkeit und Lebensdauer der Konstruktion aus.

(3) Aufbau der Getriebestruktur.

Ein sinnvolles Layout erleichtert nicht nur die Verarbeitung, Montage und Fehlerbehebung, sondern stellt auch sicher, dass die verschiedenen Komponenten in der Übertragungsstruktur genau aufeinander abgestimmt sind und so die Genauigkeit und Stabilität der Übertragung erreicht wird.

(4) Schmierung und Kühlung der Getriebestruktur.

Die beweglichen Teile in der Getriebestruktur müssen ausreichend geschmiert werden, um Reibung und Verschleiß zu verringern. Beim Hochtemperaturformen von Kunststoffschalen muss die Getriebestruktur außerdem effektiv gekühlt werden, um Verformungen oder Schäden durch die hohen Temperaturen zu vermeiden.

Fazit

Der Artikel stellt anhand einer ausführlichen Diskussion über die Konstruktion von Spritzgussformen mit Kreisbogen-Extraktionskern verschiedene optimierte Konstruktionslösungen vor.

Durch eine detaillierte Analyse der Schiebergestängestruktur, der Zahnstangenstruktur, der Zylinderantriebsstruktur, der schwebenden Schieberkernziehstruktur, der Pendelstruktur und anderer Kreisbogenkernziehmethoden wird eine umfassendere und flexiblere Auswahl für die Gestaltung von Spritzgussformen bereitgestellt.

Gleichzeitig verbessern Innovationen im Kunststoffschalendesign, im Design der Formtrennflächen, in der Angussoptimierung und in der Gestaltung der Antriebsstruktur zur kreisbogenförmigen Kernentnahme nicht nur die Zweckmäßigkeit und Zuverlässigkeit der Form, sondern liefern auch neue Ideen zur Optimierung des Spritzgussprozesses.

Dieses Forschungsergebnis ist von großer Bedeutung für den Fortschritt der Spritzgussform-Designtechnologie und die Entwicklung der Spritzgussindustrie.