Проектирование подрезов для обслуживания формования: решения для сложного извлечения деталей и оснастки

<дел> <тело> <тр> <тр> <тр> <тр> <тр>

Основные выводы

<ул>

Оптимизация конструкции. Для конструкции с пластиковой подрезкой, выдерживающей избыточное давление, приоритет должен отдаваться механизму ползуна или наклонного штифта, а допуск на соединение ползуна должен строго контролироваться в пределах ±0,01 мм, чтобы предотвратить мигание резинового запаздывания.

Соотношение материалов:Глубина перекрытия между твердым основанием (например, PA66+30% GF) и мягкой резиной (например, TPE/LSR) должна составлять 1,5 мм, чтобы гарантировать структурную прочность на сдвиг поднутрения.

Решение о закупках: Выбор профессионального поставщика, имеющего сертификат ISO 13485 или IATF 16949, и предоставление услуг по формованию инструментов для формования является лучшим способом устранить 95 % скрытых рисков сбоя выталкивания с помощью DFM на переднем конце формы, а также обеспечить точность формования и выход переформованных компонентов с подрезами.

Почему стоит доверять услугам JS Precision по формованию? Опыт комплексных решений по демонтажу форм

Обладая более чем 20-летним практическим опытом в комплексном разделении пресс-форм, команда инженеров JS Precision выполнила более 500 сервисных проектов по дополнительному формованию, включающих сложные конструкции с подрезами. Чтобы гарантировать высочайшее качество нашей работы, мы не только соблюдаем систему управления качеством IATF 16949 для автомобильной промышленности, но и внедряем ISO 13485 система управления качеством медицинского оборудования в каждом проекте.

Мы использовали наши знания о медицинском оборудовании, и на этапе DFM с ранним вмешательством нам удалось сократить частоту модификации пресс-форм клиентом на 1 по сравнению со средним показателем по отрасли (3–4), что значительно сократило время цикла запуска продукта.

На этапе проектирования наш эксклюзивный метод расчета распределения напряжений, разработанный командой разработчиков пресс-форм, точно прогнозирует сопротивление извлечению из формы в подрезе, чтобы в дальнейшем избежать неудачных испытаний пресс-формы.

У нас есть первоклассное в отрасли прецизионное обрабатывающее оборудование, позволяющее удерживать критический допуск на размеры формы в пределах ±0,005 мм, что является основой для достижения нулевого запаздывания вспышки.

Наша техническая команда не только постоянно совершенствует свои знания о новейших концепциях проектирования пресс-форм и производственных процессах посредством посещения международных семинаров по технологиям литья под давлением, но также участвует в дискуссиях и коллоквиумах, чтобы овладеть всеми новыми аспектами проектирования пресс-форм и технологий производства.

<блок-цитата>

Загрузите нашу техническую документацию по проектированию пластиковых подрезов при избыточном давлении, чтобы узнать больше о ведущих в отрасли инженерных решениях и передовом опыте.

Почему сложное проектирование подрезов становится кошмаром в процессе формования?

Сложные конструкции с подрезами часто приводят к деформации или даже разрыву деталей во время наплавки. Все виды именно компонентов с подрезами, подвергнутых формованию, первыми страдают от таких дефектов массового производства. Одна из основных причин заключается в том, что вторичный нагрев двухцветной герметизации обеспечивает очень прочную адгезию между двумя материалами. Если нет точного механизма распалубки и не контролируется допуск, локальная концентрация напряжений, несомненно, приведет к нарушению целостности детали.

Механизм концентрации микронапряжений

По сравнению с одноцветным процессом литья под давлением, поднутрения с резиновым покрытием подвергаются двойным композиционным нагрузкам со стороны основного материала и мягкой резины. В случае выталкивания формы слой мягкой резины будет одновременно испытывать растягивающее и сдвиговое напряжение. Если TPE герметизирован PC/ABS, коэффициент концентрации микронапряжений Kt в подрезе подскочит до более чем 3,5, что немного выше, чем 1,8 для одноцветного литья под давлением.

Проще говоря, это похоже на крошечный порез на бумаге, и бумага вырвется из пореза, если ее осторожно потянуть. Выемка, в которой концентрируется напряжение, — это острый угол подреза.

Влияние различий на усадку материала

Мягкие эластомеры обычно имеют диапазон усадки 1,5–2,5 %, в то время как усадка жестких подложек составляет всего около 0,5–1,0 %. Эта разница в усадке приведет к увеличению удерживающей силы в подрезе, что усложнит извлечение из формы.

<р>1. Первоначально слой мягкой резины плотно закрывает твердую подрезку.

<р>2. Различия в усадке могут привести к неравномерному распределению напряжений, что приводит к концентрации напряжений.

<р>3. Когда напряжение выталкивания превышает предел прочности мягкой резины, происходит разрыв.

Рис. 1. Рука держит сложную пластиковую деталь. Это типичная проблема с выталкиванием при литье под давлением.

Как оптимизировать сложные конструкции инструментов с помощью инновационных решений с подрезами для формования?

Ключ к реализации эффективных решений с подрезами по формованию лежит в фактическом планировании очень высококачественных механизмов ползуна и конического штифта. Просто регулируя угол наклона штифта строго между 3° и 15° и выбирая литейную сталь твердостью 50HRC, можно полностью исключить механическое воздействие на подрез резинового покрытия.

Высокоточная конструкция механизма слайдера

Слайдерный механизм является наиболее распространенным способом устранения внешних подрезов, а точность его конструкции является основной причиной, влияющей на качество продукции. Зазор посадки ползуна должен постоянно поддерживаться в пределах 0,005-0,012 мм. Если зазор > 0,015 мм, тонкий жидкий мягкий клей может легко пройти через зазор при наличии высокой температуры и давления 220 ℃, что приведет к серьезным дефектам заусенцев.

<ул>

Используйте наклонные блокирующие блоки, чтобы обеспечить достаточную силу блокировки закрытия формы.

Точно разработанная система направляющих обеспечивает плавное движение ползунка.

Твердое хромирование поверхности слайдера для повышения износостойкости и увеличения срока службы.

Использование механизма втягивания наклонного штифта

Механизм втягивания косого штифта можно использовать для извлечения внутренних подрезов. Дело в том, что сила выталкивания заставляет штифт загибаться внутрь, чтобы избежать подрезов. Кроме того, механизм имеет компактную конструкцию и позволяет экономить место в форме.

<ул>

Угол наклона штифта обычно поддерживается в пределах 8–12.

Соответствующий зазор между косым штифтом и шаблоном выдерживается в пределах 0,008 мм.

Использование самосмазывающихся материалов для снижения сопротивления трению.

Рис. 2. Схема процесса открытия формы, показывающая выталкивание стержня и втягивание подъемника для обработки поднутрений.

Как избежать разрыва мягкой резины и деформации выталкивания во время сложной формовки детали?

Основной секрет борьбы с разрывами мягкой резины во время сложной формовки детали с выталкиванием заключается в точном балансе времени и площади выбрасывания. Ограничение скорости пневматического выброса выталкивающей пластины до 50 мм/с и обеспечение охлаждения мягкой резины ниже точки размягчения по Вика – это две вещи, которые могут гарантировать нулевое повреждение продукта.

Технология ступенчатого выброса

Большинство оппонентов лишь выступают за увеличение количества выталкивающих штифтов и пренебрегают прочностью на сдвиг на границе между слоем покрытия и подложкой из твердого материала во вторичном покрытии(согласно международному стандарту определения твердости ASTM D2240). JS Precision предлагает техническое решение путем комбинирования ступенчатая конструкция выброса с помощью клапана выброса, которая может правильно распределять напряжение выброса.

1. Сначала необходимо вытолкнуть деталь из твердого основного материала , чтобы слой мягкой резины изначально отделился от полости формы.

2. Затем слой мягкой резины следует постепенно выталкивать, чтобы предотвратить внезапный стресс.

3. Воздушный клапан в области подреза должен быть спроектирован таким образом, чтобы подавать сжатый воздух для облегчения распалубки.

Оптимизация параметров системы выброса

Во-первых, распределение напряжения выталкивания сильно различается, когда твердость мягкой резины составляет 40-80 по Шору А. На основе большого количества экспериментальных работ были получены следующие ключевые параметры:

1. Площадь контакта выталкивающего штифта должна быть на 35 % больше, чем у обычной одноцветной формы.

<р>2. Температуру подложки необходимо поддерживать на уровне 40–60°C.

<р>3. Предполагается, что скорость выброса регулируется в зависимости от твердости мягкой резины. Чем мягче резина, тем медленнее скорость.

<блок-цитата>

Сталкиваетесь ли вы с высоким уровнем брака изделий с резиновым покрытием? Свяжитесь с JS Precision для получения специального отчета по оптимизации DFM для улучшения системы выброса.

Рис. 3. Многоцветные детали, отлитые методом наложения, обеспечивают безопасное извлечение и предотвращение разрывов и деформации.

Как эффективно выполнять сложные индивидуальные проекты по формованию с использованием методов принудительного выталкивания?

Принудительное извлечение из формы — это метод, обычно используемый в очень сложных операциях по формованию, при котором условием является соблюдение определенного соотношения глубины подреза и удлинения при разрыве мягкой резины. Если удлинение мягкой резины при разрыве составляет 300 %, а радиус дуги подрезанной части 0,8 мм, принудительное извлечение из формы можно осуществлять даже без какого-либо механизма

.

Геометрические граничные условия принудительного извлечения

Принудительное извлечение из формы может быть отличным вариантом для снижения стоимости форм и упрощения размеров формования для сервисного формования. Но здесь необходимо провести очень точные инженерные расчеты. JS Precision может выявить те геометрические граничные условия, которые требуют принудительного извлечения из формы:

<ул>

Отношение глубины подрезки H к диаметру детали D должно составлять 8%.

Передняя кромка подреза должна иметь форму прогрессивного штифта с углом 30–45°, прямой угол 90° запрещен.

Корень подреза должен иметь достаточно большой радиус скругления, обычно 0,5 мм.

Сравнение характеристик различных материалов при принудительном выпуске

Различные материалы из мягкой резины обладают разными свойствами при принудительном высвобождении. Ниже приведено сравнение основных параметров двух наиболее часто используемых материалов — ТПЭ и ЛСР:

Тип подреза	Механизмы инструментов	Технические параметры	Основные приложения	Консультации по закупкам
Внешний	Ползунки с дополнительным действием.	Угол подъема ≤ 25°. Ход открытия формы ±0,02 мм.	Автомобильные дверные ручки, Медицинские двухцветные ручки.	Подходит для большого объема. Выбирайте производителей, сертифицированных по стандарту IATF 16949.
Внутренний	Подъемники/принудительный выброс.	Деформация силы выброса ≤ 8%. Твердость 48-52HRC.	Корпусы для электроники, детали трехстороннего уплотнения.	Принудительный выброс требует строгого контроля твердости. Уделяйте приоритетное внимание оценке рисков DFM.
Сложный многонаправленный	Гидравлическое извлечение сердечника + складные сердечники.	Скорость втягивания сердечника 10–30 мм/с. Ширина запорной площадки 1,5-2,5мм.	Автомобильные разъемы, корпусы медицинских устройств.	Требуется 5-осевая обработка с ЧПУ. Проверьте анализ текучести пресс-формы.
Глубокий вырез	Двухступенчатые механические подъемники.	Ход подъемника 10–50 мм. Усилие фиксации ≥120 кН.	Ручки промышленные, уплотнительные прокладки.	Выбирайте поставщиков с более 10 лет опыта в формовке.

<тело> <тр> <тр> <тр> <тр> <тр>

Как производитель прецизионных изделий контролирует жесткие допуски при обслуживании инструментов для формования?

Для контроля очень малых допусков в сервисе по формованию инструментов требуется работать на станке с очень высокой точностью и соблюдать строгий процесс термообработки. За счет медленной резки проволоки и высокоскоростной обработки с ЧПУ допуск на размер полости подреза может быть обеспечен до ±0,005 мм.

Выбор и термообработка литейной стали

Как правило, инструмент с подрезом для формования выходит из строя, потому что сталь формы не нагревается должным образом, что приводит к небольшому смещению примерно ±0,03 мм во время второй формовки, и именно поэтому продукт получает списано. Профессиональная и стандартизированная служба инструментов для формования будет строго контролировать процесс термообработки стали.

JS Precision очень избирательно выбирает пресс-формы высшего качества, такие как NAK80 или S136. Эти стали подвергаются трехкратной закалке в вакууме и отпуску, чтобы обеспечить постоянный уровень твердости 48-52HRC.

<ул>

NAK80 представляет собой предварительно закаленную сталь , ее очень легко полировать и легко обрабатывать.

S136 – это нержавеющая сталь, известная своей высокой коррозионной стойкостью и идеально подходящая для производства продукции медицинского назначения.

Термическая обработка формы должна строго контролироваться, чтобы сохранить стабильность размеров формы.

Точные испытания и контроль качества

Мы применяем координатно-измерительную машину Zeiss к полости формы для визуального контроля во время процесса, чтобы второе положение уплотнения при литье под давлением имело точно измеренное количество клея 0,02–0,04 мм. Перед отправкой каждой формы необходимо провести строгие процедуры тестирования и проверки формы, чтобы убедиться, что все размеры соответствуют требованиям клиента.

<ул>

Допуск статической сборки пресс-формы ≤±0,005 мм.

Повторяемость движения ползунка ≤±0,003 мм.

Допуск на размер ключа продукта ≤±0,02 мм.

Рис. 4. Металлическая пресс-форма со сложными подрезами, используемая для изготовления точных пластиковых деталей.

Как JS Precision решила проблему со вспышкой автомобильного двухцветного слайдера, переписав его механизм подрезки?

В рамках услуги по формованию интеллектуального двухцветного слайдера, устанавливаемого на транспортном средстве, компания JS Precision смогла модернизировать обычный слайдер с вытягиванием бокового стержня до комбинированного втягивающегося механизма с косым штифтом, который решил основную проблему перелива клея на 0,2 мм в подрезе слайдера.

Проблемы клиентов

Крупный закупщик автозапчастей изготовил специальный слайдер с резиновым покрытием для приборной панели автомобиля. Основной материал — ПК+ПБТ, а прорезиненный слой — ТПУ с твердостью по Шору А 65.

Из-за наличия подреза глубиной 3,5 мм внутри изделия конструкция формы исходного поставщика нерациональна и форма пружинит назад, когда давление впрыска давление достигает 110 МПа, что приводит к серьезному растеканию и переливанию клея в подрезе, толщине заусенца, достигающей 0,22 мм, и разрушению подреза во время выброса.

Клиент трижды пытался отремонтировать пресс-форму, но не смог решить проблему, проект был отложен на два месяца из-за серьезного нарушения условий контракта.

Прецизионное решение JS

Наша команда инженеров просто взяла на себя управление и снова провела анализ DFM с нуля. Основные шаги:

<р>1. Устраните функцию пневматического бокового вытягивания стержня в форме и замените ее канальным двухступенчатым механическим механизмом втягивания наклонного штифта, который будет приводиться в движение силой открытия формы литьевой машины, тем самым полностью устраняя проблему упругой деформации пневматического механизма.

<р>2. Чтобы закрепить уплотняющую поверхность с подрезом с помощью дополнительной механической запирающей силы 150 кН, когда форма закрыта, используется блокировочный блок со скосом, так что при литье под высоким давлением уплотняющая поверхность остается герметичной.

<р>3. Предварительная нагрузка пресс-формы в положении уплотнения была точно изменена с 0,01 мм до 0,03 мм, а с помощью 5-осевого ЧПУ однократной обработки можно достичь допуска ±0,005 мм.

<р>4. После усовершенствования системы охлаждения внутри заглубленной активной зоны был спроектирован конформный тракт охлаждающей воды, время охлаждения сократилось на 12 секунд.

Опыт неудач и уроки

В самом первом тесте на ремонт пресс-формы давление в канале потока было слишком высоким, что привело к локальной перезарядке, поскольку свойство ТПУ, утончающееся при сдвиге под высоким давлением, не было полностью учтено.

Затем мы кардинально изменили план и увеличили диаметр затвора горячеканального канала игольчатого клапана на 0,4 мм, что значительно позволило контролировать пиковое давление впрыска.

Этот опыт показывает, что при работе с высоковязкими мягкими резиновыми материалами недостаточно просто ориентироваться на структуру формы, необходимо также корректировать параметры процесса литья под давлением.

Окончательный результат

The thickness of the flash at the undercut was completely eliminated from 0.22mm to 0.02mm (meaning no flash could be felt at all), the production cycle was reduced from 55s to 42s, and it successfully met the IATF 16949 automotive-grade appearance and size inspection standards at the first attempt. Product yield was drastically improved from the initial 65% to over 99.5%, thereby resulting in annual savings of over $120,000 in scrap costs to customers.

Customer Feedback

The purchasing director of the automotive supplier said: "JS Precision has revealed exceptional core engineering problem-solving abilities. It took only 21 days from the time we optimized the solution to the moment we received the first batch, which finally resolved the months-long project crisis. They are more than just mold makers, they are reliable technical partners."

<блок-цитата>

Click here to submit your tough project and let JS Precision's experienced engineers customize overmolding undercut solutions for you.

What Cost Trade-Offs Must Engineers Consider When Selecting Overmolding Undercut Solutions?

To evaluate the cost-effectiveness of overmolding undercut solutions, it is necessary to quantify the ROI of initial mold investment and long-term production efficiency. By comparing the cost sharing of a single piece between the slider mechanism and the forced detachment scheme, it can help companies make the most commercially beneficial procurement decisions.

Mold cost amortization calculation method

We give here the seminal mold cost amortization calculation formula:

Single piece comprehensive cost = [Total mold investment (T) / Total output (V)] + Plastic coating processing fee per piece (U)

This expression is Mainly useful for finding out the real cost of various mold solutions for different production volumes precisely. In less technical terms, the smaller the output, the bigger the share of the mold costs, and the larger the output, the bigger the share of single-piece processing fees.

Cost comparison analysis of different options

One can see from the table below, which is an excerpt, that it points out the detailed cost of a single piece for different outputs for the forced release solution and the three axis fully automatic slider solution:

Материал	Удлинение при разрыве	Максимально допустимая деформация	Скорость восстановления после деформации	Рекомендуемый коэффициент подреза
TPE (по Шору A 50)	300%-500%	≤8%	85%-90%	≤5%
TPE (шор A 70)	250%-400%	≤6%	80%-85%	≤4%
LSR (Шор А 40)	400%-600%	≤15%	100%	≤12%
LSR (Шор А 60)	350%-550%	≤12%	100%	≤10%

<тело> <тр> <тр> <тр> <тр> <тр>

As can be seen from the table, when the output is less than 90,000 pieces, the forced removal solution has more cost advantages, when the output exceeds 90,000 pieces, the long-term cost of the three axis fully automatic slider solution is lower.

<блок-цитата>

We not only optimize the design for you, but also help you control your budget. Contact JS Precision today for a customized two-way quote that combines processing feasibility and cost-effectiveness.

Why Choose JS Precision as Your Long-Term Partner for High-Difficulty Complex Overmolding Service?

With JS Precision as your manufacturing partner for complex overmolding service, you will receive end-to-end closed-loop support ranging from DFM front-end design, precision mold-making to batch overmolding production.

End-to-end process support

Our technical team is always at your disposal to deliver expert advice from the earliest DFM analysis to production ramp-up. Mold design, mold trial, and maintenance are only a couple of occasions where we intervene to keep the progress of your project on track. Our primary aim is to assist you in getting your product into the market rapidly with cost and risk kept at the minimum level without compromising.

State-of-the-art manufacturing capability

Our address is Humen Town, Dongguan City, China's manufacturing hub. Our plant is well-equipped with top-notch domestic and foreign precision manufacturing equipment, including Japanese Sodick slow wire cutting machines, high-speed precision spark machines, and multi-tonnage two-color injection molding machines. The production area is managed under 5S discipline to provide a neat and orderly workplace at all times.

Promptness and delivery before deadlines

We make a firm commitment to our customers: all progressive updates will be carried out with a thorough DFM appraisal and detailed quotation generation within 24 hours, whereas the lead time for samples is 7 days at the minimum. Being aware that time is a critical factor in product launch, we are continuously changing our operations and raising our standards to declare that your orders will be delivered on time or even before that.

Часто задаваемые вопросы

Q1: In overmolding service, what is the technical limit of allowable undercut depth?

The mechanical external slider can handle undercut depths of up to 50mm. If there's no demoulding mechanism, the depth of undercuts in soft rubber should be limited to 5%-8% of the part diameter and fillet 0.5mm, which are safe conditions to prevent part fragmentation and failure.

Q2: Will using undercut tooling for overmolding much increase mold manufacturing costs?

While this method can raise mold costs by 25%-40%, it's mostly caused by the expenses related to fitting a precision slider and the inclined pin mechanism. Besides, it can reduce defect rates by over 15%, and huge-scale production can make a big difference in saving scrap cost.

Q3: Why is it easy for flashing and glue overflow to occur in the undercut position when soft TPE is used to cover hard plastic?

The soft TPE molten glue has strong flowability, and inaccurate mold undercut fitting makes material easily leak and overflow. We apply 1.5-2.5mm sealing tape and control the tolerance of 0.005mm very strictly, which enables the flash problem to be solved in its origin.

Q4: What is the difference between liquid silicone LSR and thermoplastic elastomer in complex undercut molding?

The elongation at break of LSR reaches 400% -600%, and the deformation can be fully recovered by 12% -15%, with high forming fault tolerance. TPE deformation exceeding 8% is prone to whitening and permanent deformation, and has poor adaptability to complex folding.

Q5: Can you give me the quickest way of shortening the injection molding secondary cycle by the use of the optimized undercut design overmolding?

Changing the undercut design could bring a slider stroke reduction of up to 30%. The use of tailored core inserts and conformal cooling water channels increased the cooling efficiency by 25%, which is a very efficient means of decreasing the injection molding cycle time.

Q6: Which testing equipment does JS Precision use to ensure the factory pass rate when processing high-precision two-color rubberized undercuts?

At the mold phase, Zeiss three-dimensional coordinate machines are used to check the assembly tolerance 0.005mm. Industrial standards are followed by automatic optical images for large-scale production which are also a measure of strict product quality control.

Q7: For complex workpieces with internal undercuts, what advanced tool solutions are available to replace the slider?

When the external slider is prohibited, there are only two main options. First, the retractable oblique pin structure that pushes the out position, and second, the collapsible core that opens the mold and shrinks to adapt to the molding of complex workpieces.

Q8: We are in urgent need of rapid prototyping of a complex plastic-coated component. What is JS Precision's quotation and delivery process?

Clients may place the inquiry by sending 3D drawing and materials specification. We will give a free DFM report and quotation within 24 hours. Upon order confirmation, rapid prototyping cycle time is 7-10 days.

Сводка

The key to addressing the problem of over-pressure plastic undercut is first accurate prediction of the DFM risk and finally effective control of the mold tolerance via precision. As slider, bevel pin retracting, and forced demolding all have something in common, tight sealing tolerance control and an optimized cooling system are the real factors that can jointly solve softer rubber tearing, ejection deformation, and rubber coating flash issues.

The combination of material characteristics, mold structure design and precision processing technology helps product appearance structure, mass production stability and economy is balance. JS Precision is well-versed in complex over-pressure molding projects and readily offers a range of services from design to mass production.

There's simply no need to go through costly cycles of testing and modifying molds. We utilize our technical expertise and well-established processes to roll out solutions for over-pressure molding products with high precision in mass production rapidly. Share your 3D files, and you will get a personalized DFM feasibility report and quotation within 24 hours, aiding product development speed.

Production volume	Force ejection solution	Three-axis automatic slider solution	Cost difference per unit	Break-even point
10,000 units	$2.80	$4.20	+$1.40	-
50,000 units	$1.36	$1.64	+$0.28	-
100,000 units	$1.18	$1.22	+$0.04	~90,000 units
500,000 units	$1.04	$0.88	-$0.16	-