Основные требования к углам выталкивания при проектировании литья под давлением

Краткое содержание

Угол выталкивания при литье под давлением — это небольшой конус, придаваемый поверхностям детали, параллельным направлению извлечения из пресс-формы. Эта конструктивная особенность, как правило, в диапазоне от 0,5 до 2 градусов, имеет важнейшее значение для обеспечения легкого извлечения детали из пресс-формы без повреждения компонента или инструмента. Требуемый конкретный угол выталкивания зависит от сплава, используемого при литье, глубины элемента и текстуры поверхности; при этом абразивные материалы, такие как алюминий, обычно требуют большего угла по сравнению с цинком.

Основная роль углов выталкивания в литье под давлением

В мире точного литья каждый выбор конструкции влияет на производительность, качество и стоимость. Среди наиболее важных из них - угол прохода. Угол протяжения - это конус или наклон, преднамеренно спроектированный в вертикальные стены литья. Все поверхности, параллельные направлению открытия штампа, должны иметь проход, позволяющий плавно удалять затвердевшую часть из формы. Без него деталь будет царапаться на стенке формы во время выброса, что приведет к значительному трению и потенциальному повреждению.

Основная цель углов проката заключается в том, чтобы облегчить легкое и чистое выброс части. По мере охлаждения и затвердевания расплавленный металл уменьшается и крепко сжимается с ядрами и внутренними частями. Коническая поверхность очищает это сцепление, уменьшая силу, необходимую для выброса. Согласно Североамериканская ассоциация литья под давлением (NADCA) , эта простая особенность имеет важное значение для предотвращения дефектов и обеспечения высококачественной отделки поверхности. Выталкивание детали с вертикальными стенками (нулевой угол выталкивания) из формы может привести к появлению следов трения, царапин и даже структурным повреждениям отливки. Это также может вызвать чрезмерный износ самого дорогостоящего инструмента литья под давлением, что приведет к дорогостоящему ремонту и простою в производстве.

Использование соответствующего угла выталкивания обеспечивает несколько ключевых преимуществ, способствующих эффективному и надежному производственному процессу. К этим преимуществам относятся:

• Улучшенное выталкивание детали: Наиболее очевидным преимуществом является снижение усилия, необходимого для выталкивания детали, что минимизирует риск застревания детали в форме.
• Повышенное качество поверхности: Благодаря предотвращению царапин и задиров при извлечении, углы выталкивания обеспечивают гладкую поверхность отливки без дефектов, уменьшая необходимость вторичных операций по отделке.
• Увеличенный срок службы инструмента: Снижение трения и усилия выталкивания означает меньший износ поверхностей полости и сердечника формы, что значительно продлевает срок службы пресс-формы.
• Повышенная скорость производства: Более быстрые и плавные циклы выталкивания приводят к сокращению общего времени производства и увеличению объёма выпускаемой продукции, повышая общую эффективность производственного процесса.

Хотя угол выталкивания является необходимым, он представляет собой небольшое отклонение от идеального геометрического дизайна с вертикальными стенками под 90 градусов. Конструкторы должны учитывать этот уклон при определении конечных размеров детали и допусков при сборке. Однако это незначительное компромиссное решение с лихвой окупается значительным улучшением технологичности и качества деталей.

Типовые требования к углу выталкивания: аналитический обзор

Для всех применений литья под давлением не существует единого универсального угла выемки. Оптимальный угол представляет собой тщательно рассчитанное значение, основанное на нескольких критических факторах, включая используемый сплав, текстуру поверхности и характер стенки — внутренняя или внешняя. Поскольку при охлаждении отливка уменьшается в размерах и стягивается на внутренних элементах (сердечниках), но отходит от внешних (стенок полости), внутренние поверхности, как правило, требуют большего угла выемки.

Разные сплавы обладают различными тепловыми и абразивными свойствами, которые влияют на требования к углу выемки. Например, алюминий более абразивен и имеет более высокую усадку по сравнению со сплавами цинка, что требует более широкого угла выемки для обеспечения чистого извлечения. Аналогично, текстурированная или шероховатая поверхность создаёт больше трения, чем полированная, и поэтому требует большего угла выемки, чтобы предотвратить повреждение текстуры при извлечении. Подробная разбивка типичных требований необходима любому проектировщику.

В следующей таблице обобщены рекомендации из различных отраслевых источников, чтобы обеспечить четкое руководство по указанию углов выемки в ваших проектах.

Эти значения служат надежной отправной точкой для большинства конструкций. Для деталей с глубокими полостями или сложной геометрией эти углы могут потребовать увеличения. Всегда учитывайте конкретные требования вашего проекта и проконсультируйтесь с производственным партнером для окончательного определения оптимального уклона для каждой особенности.

Передовые аспекты проектирования и расчеты

Помимо стандартных рекомендаций, основанных на материале и поверхности, на конечную спецификацию угла уклона влияет несколько передовых факторов. Критически важным является соотношение между глубиной элемента и требуемым углом уклона. Общее эмпирическое правило в литье и формовании — добавлять примерно 1 градус уклона на каждый дюйм глубины полости. Например, углубление глубиной 3 дюйма должно иметь уклон не менее 3 градусов, чтобы нижняя часть элемента легко освобождалась из формы при выталкивании.

Расположение линии разъема — плоскости, в которой сходятся две половины пресс-формы — также играет важную роль. Элементы, пересекающие линию разъема, должны иметь угол выталкивания с обеих сторон, сужаясь от центра. Неправильная ориентация угла выталкивания относительно линии разъема может привести к заклиниванию детали в форме, что сделает извлечение невозможным без повреждения пресс-формы. Правильное проектирование требует тщательной согласованности между геометрией детали, стратегией выбора линии разъема и применением угла выталкивания, при этом данный процесс зачастую основывается на принципах технологичности конструкции (DFM).

Применение этих принципов в практическом рабочем процессе проектирования включает следующие шаги:

1. Определите линию разъема: Выберите наиболее логичную плоскость разделения пресс-формы на основе геометрии детали для обеспечения четкого направления выталкивания.
2. Определите поверхности, требующие уклона: Проанализируйте 3D-модель, чтобы выявить все поверхности, параллельные или близкие к параллельным направлению открывания пресс-формы.
3. Нанесите базовый угол уклона: Используйте значения из таблицы требований в качестве отправной точки, применяя большие углы для внутренних элементов и текстурированных поверхностей.
4. Корректировка по глубине элемента: Увеличьте угол выталкивания для глубоких ребер, бобышек или карманов в соответствии с правилом 1 градус на дюйм или как определено при моделировании.
5. Проверка в CAD: Используйте инструменты анализа уклона, доступные в большинстве программ САПР, чтобы визуально подтвердить, что все необходимые поверхности имеют достаточный и правильно ориентированный угол выталкивания. Этот этап помогает выявить ошибки до отправки конструкции на изготовление оснастки.

Для сложных компонентов, особенно в высокотехнологичных отраслях, сотрудничество с экспертом по производству является бесценным. Например, специалисты в области прецизионного формообразования металлов, такие как Shaoyi (Ningbo) Metal Technology в области автомобильной штамповки понимают глубокое взаимодействие между свойствами материалов и конструкцией матрицы. Хотя штамповка — это другой процесс, базовые принципы течения материала и взаимодействия с инструментом требуют аналогичной экспертизы в правилах проектирования, чтобы обеспечить целостность компонентов и возможность их производства.

Часто задаваемые вопросы

1. Как рассчитать угол выемки при литье?

Хотя единой строгой формулы не существует, широко используется эмпирическое правило: применять 1 градус угла выемки на каждый дюйм глубины полости. Расчет начинается с базового угла, определяемого материалом и отделкой поверхности (например, 1,5° для алюминия), а затем увеличивается в зависимости от глубины и сложности элемента. Для точных расчетов инженеры используют САПР с встроенными инструментами анализа уклона, чтобы смоделировать выталкивание и проверить зазор.

2. Каков угол выемки литейного шаблона?

Угол выемки литейной формы — это конусность, приданная её вертикальным поверхностям, чтобы обеспечить извлечение модели из формовочного материала (например, песка или пресс-формы), не повредив полость формы. При литье под давлением такая конусность наносится непосредственно на внутренние поверхности пресс-формы. Типичные углы выемки при литье под давлением находятся в диапазоне от 0,5° до 3°, тогда как при песчаном литье обычно требуются углы от 1° до 3° из-за меньшей устойчивости песчаной формы.

3. Что такое стандартный угол выемки?

Стандартным или типичным углом выемки при литье под давлением считается значение в диапазоне от 1,5 до 2 градусов. Однако это лишь общее руководство. Фактический «стандарт» для конкретного применения сильно зависит от материала (алюминий требует больших углов, чем цинк), глубины детали и шероховатости поверхности. Например, угол 0,5 градуса может считаться стандартным для неглубокой полированной внешней стенки детали из цинка.

4. Как указываются размеры угла выемки?

В технических чертежах и CAD-моделях угол выемки, как правило, отсчитывается от вертикальной опорной линии или поверхности. Угол указывается в градусах, зачастую с примечанием, обозначающим направление конусности относительно линии разъема. Для текстурированных поверхностей проектировщики часто добавляют дополнительное примечание с указанием дополнительного угла выемки (например, 1–2 градуса), чтобы обеспечить чистое отделение рисунка.