Konstruktion und Analyse einer großen Spritzgussform für transparente Kühlfachfächer

Große Spritzgussformen bedeuten hohe Herstellungskosten. Im Vergleich zu Standardformen sind sie größer und schwerer. Die Herstellung, der Transport und die Installation der Formen sind mit Schwierigkeiten verbunden. Daher müssen bei der Konstruktion viele Faktoren berücksichtigt werden.

Dieser Artikel ist eine Fallstudie über Spritzgussformen für transparente Kühlschrankgehäuse. Es handelt sich um einen sehr klassischen Fall.

Dieses Kunststoffteil gehört zur Dünnwandkastenbauweise. Die Anforderungen an die Oberfläche sind sehr hoch. Die maximale Größe beträgt 405 mm × 368 mm × 195 mm, die Wandstärke 2,50 mm und das Gewicht ca. 1,1 kg. Ein weiteres Merkmal dieses Kunststoffteils ist die komplexe Kernziehstruktur. Es weist insgesamt vier Hinterschnitte auf. Hinterschnitt -3 und Hinterschnitt -4 bilden einen Winkel von 46° zur Formöffnungsrichtung. Dies stellt eine Herausforderung bei der Werkzeugkonstruktion dar. Das verwendete Kunststoffmaterial ist transparentes PS mit einer Schwindungsrate von 0,5 %.

Die Formbasis ist eine Sonderanfertigung. Ihre Abmessungen betragen 900 mm × 800 mm × 895 mm. Damit zählt sie bereits zu den großen Formen. Die detaillierte Konstruktion ist unten dargestellt.

Die Formbasis ist eine Sonderanfertigung. Ihre Abmessungen betragen 900 mm × 800 mm × 895 mm. Damit zählt sie bereits zu den großen Formen. Die detaillierte Konstruktion ist unten dargestellt.

Die Formteile dieser Werkzeughälfte bestehen aus Einsätzen 3 und 9, Schiebern 10, 30 und 46 sowie der Kurvenscheibe 39. Die Einsätze an beiden Seiten des beweglichen Werkzeugs sind als Keilblöcke -8 und -33 ausgeführt. Der Keilspannwinkel der Keilblöcke beträgt 3°. Dies gewährleistet die Genauigkeit des Werkzeugs und erleichtert die Montage und Demontage großer Einsätze.

Der seitliche Kernziehmechanismus der Form besteht im Wesentlichen aus vier Teilen: drei außen und einem innen. Zwei der äußeren Kerne sind in der herkömmlichen Bauweise „Winkelbolzen + Schieber“ ausgeführt. Sie umfassen im Wesentlichen einen Winkelbolzen (12), einen Schieber (10), eine Verriegelung (7), einen Anschlagbolzen (14) und eine Positionierkugel (15). Der vierte äußere Kern ist als „Hydraulikzylinder + Schieber“ ausgeführt. Er besteht aus einem Hydraulikzylinder (42), einem Anschlag (45) und einem Winkelbolzen (46). Obwohl die Kosten dadurch höher sind, ist das Herausziehen und Zurücksetzen des Schrägschiebers stabil und zuverlässig.

Das schräge Herausziehen des inneren Kerns ist der schwierigste Teil dieser Form. Da die Herausziehrichtung 46° nach unten beträgt, können herkömmliche Nockenstrukturen diesen Prozess nicht bewältigen. Andernfalls würde es zu starken Verformungen der Kunststoffteile kommen. Um dieses Problem zu lösen, ist die Führungsnut des Nockenfußes um 46° geneigt. Diese Konstruktion ist einfach und zuverlässig. Darüber hinaus ist die geneigte Oberseite geteilt ausgeführt. Dies spart Material und erleichtert das Be- und Entladen sowie die Wartung. Dieser Teil der Konstruktion besteht aus einer Nocke 39, einer Verbindungsstange 47, einem kleinen Schieber 48 und einem Nockenfuß 49.

Große Formen verwenden große Schieber. Im Vergleich zu herkömmlichen Schiebern ist das Bewegungsprinzip dasselbe. Der Neigungswinkel des Winkelstifts beträgt 15° bis 25°. Der Verriegelungswinkel ist 2–3 Grad größer als der des Winkelstifts.

1. Der Winkelstift wird anders herausgezogen. Siehe Abbildung L2 BB.

2. Die Form ist anders. Die Mitte ist ausgefräst und die Gleitfläche ist so bearbeitet, dass der Ölspeichertank geschmiert werden kann.

3. Es empfiehlt sich, die Schrauben oben am Schieber anzubringen. Sie sind einfach zu verarbeiten und zu montieren.

4. Fügen Sie einen zentralen Führungsblock hinzu. Siehe Abbildung L3.

5. Je größer der Sicherheitsabstand, desto besser, sofern ausreichend Platz vorhanden ist. Der Kernziehabstand ist im Allgemeinen 8-10 mm größer als die Tiefe des Kunststoffteils.

6. Unbedingt Wasser zum Abkühlen hinzufügen. Wie in L3 gezeigt.

7. Beide Seiten des Schiebers müssen aufgeweitet und durch den abgeschreckten Druckblock geführt werden. Siehe Abbildung L3.

8. Achten Sie darauf, verschleißfeste Blöcke auf allen Reibungsflächen, einschließlich der Unterseite des Gleitstücks, anzubringen. Siehe Abbildung L3.

Die Auslegung des Kühlsystems beeinflusst direkt den Formzyklus und die Genauigkeit des Kunststoffteils. Dies ist besonders wichtig bei großen Formkühlsystemen. Die Formen verwenden durchgehende Kühlwasserkanäle. Ihre große Anzahl und sinnvolle Anordnung machen sie zu einem bewährten System.

Alle Kühlwasserkanäle in den beweglichen und festen Formeinsätzen sind gleichmäßig entlang der Kavitätsoberfläche angeordnet. Dies ermöglicht eine schnelle Kühlung der Form und sorgt für einen Temperaturausgleich in allen Bereichen der Kavität. Dadurch werden die Genauigkeit und die Produktionseffizienz der Kunststoffteile verbessert.

Die Nockenwelle der Form ist groß, und die Kontaktfläche mit der Schmelze ist entsprechend groß. Beim Formprozess wird viel Wärme aufgenommen, die rechtzeitig abgeführt werden muss. Andernfalls wird der Formzyklus beeinträchtigt. Im Extremfall kann die Nockenwelle blockieren. Die Nockenwelle der Form ist ausreichend gekühlt, wie in Abbildung L4 dargestellt.

Gleiches gilt wie für die Nockenwelle. Auch der Schieber dieser Form muss gekühlt werden. Der Verlauf des Wasserkreislaufs ist in der Abbildung L1, L2, L3 dargestellt.

Bei großen, transparenten, dünnwandigen Kunststoffteilen stellt das Auswerfsystem eine Herausforderung dar. Das Auswerfsystem dieser Form besteht aus den Auswerferleisten 13, 28 und 34 sowie den Hochdruckgasventilen 37 und 38. Das Hochdruckgasventil auf der Formseite dient hauptsächlich dazu, beim Öffnen der Form Gas in den Formhohlraum einzublasen. Dadurch wird verhindert, dass die Kunststoffteile an der Formwand kleben bleiben. Es ist besonders zu beachten, dass das Drücken mit einem Auswerferstift auf die Unterseite deutliche Spuren hinterlässt. Der Auswurf ist dann sehr schlecht, und die Kunststoffteile können leicht weiß werden, sich verformen und sogar verschleißen. Die beste Lösung ist die Verwendung der Auswerferleiste in Kombination mit Druckluft.

Während des Arbeitsprozesses im Spritzgießwerkzeug bewegen sich die Teile und reiben aneinander. Die Konstruktion des Führungssystems gewährleistet die relative Positionsgenauigkeit des Werkzeugs sowie die Sicherheit und Zuverlässigkeit der Teile. Die Führungselemente des Werkzeugs umfassen einen beweglichen Schablonenführungsbolzen 25, eine Führungshülse 27, einen Führungsbolzen 21 mit Befestigungsplatte für die Schubstange, eine Führungshülse 23, einen kleinen Schieber 48, einen Sockel 49, eine Klemme und einen Führungsblock. Die Positionierelemente umfassen einen Positionierblock 35, einen Anschlagstift 14 und eine Positionierkugel 15 des Schiebers, einen Anschlag 45 sowie eine kegelförmige Positioniernut am Nocken.

Bei der Konstruktion großer Formen sind umfassende Denkmethoden und Fachkenntnisse unerlässlich. Hinsichtlich der auf die Form wirkenden Kräfte ist die Steifigkeit zu berücksichtigen. Beim Spritzgießen muss die Schmelze den Formhohlraum schnell und gleichmäßig füllen. Um die Qualität der Kunststoffteile und die Produktionseffizienz zu optimieren, sollte die Form auf einer konstanten Temperatur gehalten werden, um den gesamten Wärmeaustausch zu beschleunigen.