Руководство по проектированию и технологиям автоматического механизма отвинчивания пресс-формы: конструкция пресс-формы, принципы проектирования.

Автоматические пресс-формы с механизмом отвинчивания представляют собой сложную разновидность оснастки для литья под давлением, специально разработанную для производства резьбовых пластиковых компонентов с внутренней резьбой. По сравнению с ручной разборкой или вторичными операциями, автоматические пресс-формы с механизмом отвинчивания позволяют эффективно и непрерывно производить прецизионные резьбовые компоненты. В основе этой технологии лежит механизм отвинчивания пресс-формы, который преобразует линейное движение в точно контролируемое вращательное движение для извлечения резьбовых сердечников. В этой статье описаны несколько основных элементов конструкции пресс-форм с механизмом отвинчивания, с целью предоставления инженерным группам полезного справочника при оценке и проектировании таких пресс-форм.

Автоматические механизмы для отвинчивания пресс-форм обычно состоят из силового агрегата (например, гидравлических цилиндров или двигателей), системы передачи (редукторов, зубчатых реек) и вращающихся резьбовых узлов. Преобразуя линейное движение или внешнюю энергию в вращательное движение с высоким крутящим моментом, они обеспечивают автоматическое выталкивание резьбы. Это достигается за счет точно синхронизированной последовательности действий:

1. Фаза раскрытия пресс-формы: После впрыскивания и охлаждения пресс-форма раскрывается вдоль основной линии разъема. Резьбовой сердечник остается в зацеплении с деталью.
2. Механизм отвинчивания: Специальная приводная система (гидравлическая, сервоэлектрическая или механическая) вращает резьбовой сердечник. Направление вращения соответствует шагу резьбы — обычно один полный оборот на каждый шаг резьбы.
3. Линейное втягивание: по мере вращения сердечник одновременно перемещается вдоль оси детали, следуя за спиралью резьбы. Это комбинированное вращательно-линейное движение позволяет аккуратно извлечь сердечник из резьбовой части.
4. Выталкивание: После полного извлечения сердечника стандартные выталкивающие штифты выталкивают деталь с плиты пресс-формы.

Если вы хотите подробно изучить практическое применение этих конструкций, пожалуйста, ознакомьтесь с нашей информацией.Подборка примеров проектирования отвинчиваемых пресс-форм.

При оценке различных вариантов механизмов отвинчивания пресс-форм выбор типа привода является одним из наиболее важных решений в проектировании таких механизмов. Каждый подход предлагает свои преимущества в зависимости от геометрии резьбы, объема производства и ограничений по площади пресс-формы.

1. Реечный привод:

Привод откручивания осуществляется непосредственно усилием открытия литьевой машины или внешними гидравлическими цилиндрами. Этот метод отличается исключительной прочностью конструкции и в настоящее время является одним из наиболее распространенных способов отвинчивания.

2. Редукторный привод двигателя:

Привод осуществляется исключительно от внешних гидравлических двигателей или серводвигателей, обеспечивая высокую мощность и точное управление скоростью вращения и числом оборотов. Идеально подходит для длинных резьб или сложных пресс-форм с большим количеством полостей (например, 16 полостей). Для таких сложных задач конструкция отвинчиваемой пресс-формы должна обеспечивать стабильность крутящего момента и точное управление вращением.

3. Винтовой привод:

Принцип работы полностью основан на линейном усилии вытягивания при открытии пресс-формы, преобразуемом во вращательное движение с помощью высокошагового ходового шнека. Эта высокоинтегрированная конструкция не требует внешнего источника питания, что делает ее идеальным выбором для коротких резьбовых соединений и компактных пресс-форм.

1. Выдвижение резьбового сердечника:

Резьбовой сердечник одновременно вращается и втягивается, плавно отделяясь от детали. Пластиковая деталь остается полностью неподвижной на протяжении всего этого этапа извлечения из формы.

2. Стационарный вращающийся сердечник:

Резьбовой сердечник вращается на месте, не отводясь, используя шаг резьбы для «выталкивания» детали от сердечника. Такая конструкция требует, чтобы направление извлечения детали идеально совпадало с направлением разъема пресс-формы.

Если изделие имеет закрытую резьбовую полость или если боковой механизм (ползунок) должен проходить через резьбовое отверстие, то автоматическое отвинчивание необходимо объединить с боковыми ползунками в сложную составную систему извлечения сердечника.

Последовательность действий:Сначала боковой ползунок отводится на небольшое, безопасное расстояние, чтобы освободить место для резьбового сердечника → Срабатывает механизм автоматического отвинчивания, вращая и разъединяя резьбовой сердечник → Наконец, вся сборка ползунка полностью извлекается для завершения сложного процесса извлечения из внутренней полости.

Технический принцип:Поскольку внутренние резьбы представляют собой подрезы по всей окружности, в конструкции сжимаемого сердечника используется механизм, позволяющий сегментам сердечника сжиматься внутрь во время извлечения. Это уменьшает общий внешний диаметр, позволяя безопасно извлечь сердечник из детали без вращения.

Преимущества и ограничения:Он обеспечивает чрезвычайно быстрое время цикла; однако, поскольку для работы механизма складывания требуется внутреннее физическое пространство, он не подходит для резьбовых соединений малого диаметра.

В некоторых конструкциях пресс-форма может извлекать деталь, с силой выталкивая ее из сердечника, но для этого необходимо строго соблюдать следующие три условия: 1.

1. Гибкие материалы: такие как поливинилхлорид (ПВХ), полипропилен (ПП) и полиэтилен (ПЭ).

2. Профиль резьбы: Профиль резьбы должен быть закругленным или полукруглым, а не прямоугольным, трапециевидным или остроугольным.

3. Предел помех:Высота резьбы должна быть относительно небольшой и удовлетворять следующей формуле:

(большой диаметр резьбы - малый диаметр резьбы) / малый диаметр резьбы ≤ A

Размер буквы А зависит от типа пластика. В общем, для ПП это 5%, для ПА — 9%, для АБС — 8%, для ПОМ — 5%, для ПНД — 21%, а для ПНД — 6%.

Разработка автоматического механизма отвинчивания пресс-формы — это чрезвычайно сложная задача в области системной инженерии. Даже незначительные ошибки в расчетах при проектировании механизма отвинчивания могут привести к срыву резьбы, заклиниванию механизма или чрезмерно длительному циклу. Успешная схема проектирования механизма отвинчивания пресс-формы обычно включает в себя следующие 4 критически важных этапа:

Перед началом проектирования пресс-формы необходимо провести всесторонний анализ геометрии и свойств материала пластиковой детали.

• Проверьте технические характеристики резьбы: определите тип резьбы, шаг, количество витков и требования к допускам.
• Оценка усадки материала: Полукристаллические пластмассы (например, полиоксиметилен, полиамид) плотно сжимают сердечник после охлаждения. Более высокая степень усадки требует большего начального момента отрыва при извлечении из формы.
• Внедрите элементы, предотвращающие вращение: это наиболее часто упускаемый из виду шаг. Если деталь имеет гладкую цилиндрическую поверхность, она будет вращаться вместе с сердечником при извлечении из формы. На внешней стенке или торцевой поверхности изделия необходимо предусмотреть ребра, плоские поверхности или фиксирующие пазы, предотвращающие вращение.

Эти соображения лежат в основе любой надежной конструкции отвинчивающейся пресс-формы, обеспечивая бесперебойную работу механизма на протяжении миллионов циклов.

Следующие расчеты имеют важное значение для любого проекта по проектированию механизма отвинчивания пресс-формы, поскольку они напрямую определяют кинематические параметры этого механизма.

Формула расчета: U = L/P + Us

"U": Количество оборотов/вращений резьбового сердечника;

"L": Общая длина нити

"P": Шаг нити

«Us»: Коэффициент запаса прочности. Это дополнительный запас, добавляемый для обеспечения полного отвинчивания резьбы, обычно устанавливаемый в диапазоне от 0,25 до 1 оборота.

Конструкция зубчатой ​​передачи в основном определяется количеством зубьев (Z), модулем (m) и углом зацепления (α). Правильный выбор передаточного отношения является отличительной чертой профессионального проектирования пресс-форм для отвинчивания, позволяющей сбалансировать скорость, крутящий момент и пространственные ограничения.

Количество зубов (Z):

При заданном межосевом расстоянии большее количество зубьев обеспечивает более плавную передачу и меньший уровень шума. Однако большее количество зубьев означает меньший модуль и уменьшенную толщину зуба, что снижает прочность шестерни на изгиб. Поэтому, обеспечивая достаточную прочность на изгиб, рекомендуется использовать больше зубьев и меньший модуль. Чтобы избежать подрезки (интерференции), количество зубьев, как правило, должно быть не менее 14, а предпочтительно четным числом.

Модуль (м):

Модуль является основополагающим параметром зубчатой ​​передачи; больший модуль приводит к более толстым и прочным зубьям. Однако чрезмерно большой модуль может привести к нестабильной передаче и более высокому уровню шума. Для промышленных зубчатых передач, используемых при отвинчивании пресс-форм, модуль обычно выбирается равным m≥2.

Угол давления (α):

Угол зацепления для стандартных прямозубых шестерен имеет стандартизированное значение, обычно 20°.

Для правильного зацепления двух шестерен должны выполняться следующие условия: идентичные модули, равные углы зацепления, касательные делительные окружности.

Примечание: При проектировании пресс-форм мы намеренно оставляем зазор/люфт в 0,1 мм для компенсации теплового расширения.

Формула расчета диаметра делительной окружности:d = m/z

Передаточное число i = Количество зубьев ведомой шестерни / Количество зубьев ведущей шестерни

i > 1: Снижение скорости, что увеличивает крутящий момент.

i < 1: Увеличение скорости, приводящее к уменьшению крутящего момента.

Редукторная трансмиссия обеспечивает больший крутящий момент и более высокую надежность, поэтому ей следует отдавать приоритет. Однако из-за практических ограничений, связанных с компоновкой пресс-формы, пространством, стоимостью и техническими характеристиками оборудования, часто используются трансмиссии с повышающей скоростью. В таких случаях для компенсации потери крутящего момента необходимо выбирать более крупные гидравлические цилиндры или более мощные двигатели. Примечание: для систем серводвигатель + отвинчивание шестерни понижение скорости является обязательным; для других источников питания это зависит от конкретной ситуации.

При использовании зубчатой ​​рейки для привода шестерни эффективный ход (длина) рейки рассчитывается следующим образом: Rack_Length = (d×Π)×U

d: Диаметр окружности расположения крепежных отверстий; U: Количество оборотов при отвинчивании.

1. Централизованная каскадная компоновка:

Для решения проблем пространственной интерференции в многогнездных конструкциях используйте матричную каскадную передачу "Главная солнечная шестерня → Первичные промежуточные шестерни → Планетарные шестерни сердечника".

2. Коррекция вращения с помощью роликов:

Умело вставьте переходные промежуточные шестерни. Их основная функция заключается в изменении направления вращения, обеспечивая сохранение одинакового направления вращения всех зубчатых колес (например, все с правой осью вращения).

3. Строгая синхронизация параметров:

Для обеспечения 100% синхронизированного извлечения из формы все планетарные шестерни должны иметь одинаковый модуль и количество зубьев. Использование меньшего модуля, если позволяет пространство, делает передачу более плавной.

4. Допуск на тепловой люфт:

Необходимо учитывать термическое расширение стали при высокотемпературном производстве, искусственно увеличивая межосевое расстояние для обеспечения зазора в 0,05–0,15 мм, что предотвратит заклинивание зубчатой ​​передачи при высоких температурах.

Вращающиеся компоненты, непрерывно работающие при высоких температурах и давлениях, должны решать проблемы рассеивания тепла и износа.

• Охлаждающая вода должна циркулировать внутри вращающегося сердечника. Для этого необходимо использовать высококачественные уплотнительные кольца или специальные соединительные муфты для создания динамического уплотнения между высокоскоростными вращающимися компонентами и неподвижной пластиной водяного коллектора, чтобы предотвратить утечки.
• В идеале для шестерен, подшипников и направляющих втулок следует использовать подшипники с маслопропиткой или износостойкие бронзовые втулки с графитовыми вставками. Это снижает частоту технического обслуживания и предотвращает загрязнение формованных деталей смазочным маслом.

Автоматические развинчивающиеся пресс-формы являются краеугольным камнем высокоэффективного литья под давлением резьбовых пластиковых компонентов. Успех в проектировании развинчивающихся пресс-форм зависит от комплексного подхода, который объединяет точное проектирование кинематического механизма развинчивания, выбор надежной системы привода, передовые материалы и покрытия, а также профилактическое техническое обслуживание. Освоив эти технические элементы проектирования развинчивающихся пресс-форм, производители могут достичь беспрецедентного уровня производительности...

Ознакомьтесь с нашими услугами по изготовлению пресс-форм для литья под давлением →