Formkern und Formhohlraum: Unterschiede und Designüberlegungen

Sie haben drei Zitate auf Ihrem Schreibtisch. Die Preise variieren um 30 % oder mehr. Auf dem Papier sehen die Spezifikationen ähnlich aus-gleicher Stahl, gleiche Hohlraumanzahl, gleiche Oberflächenbeschaffenheit. Der Unterschied liegt in den Hohlraum- und Kernkonstruktionsentscheidungen, die sich erst in der Produktion zeigen.

 

Letztes Jahr haben wir Kavitäteneinsätze für eine Form für Lebensmittelbehälter mit 8 Kavitäten umgebaut. Der ursprüngliche Lieferant hatte Kühlkanäle in unterschiedlichen Abständen von der Hohlraumoberfläche gebohrt – an einigen Stellen 8 mm, an anderen mehr als 15 mm. Temperaturschwankungen verursachten eine ungleichmäßige Füllung. Teile aus den inneren Hohlräumen gingen zur Neige, während die äußeren Hohlräume überfüllt waren. Der Kunde verbrachte elf Monate damit, die Prozesseinstellungen anzupassen, bevor er den Stahl überprüfte.

 

Bei unserem Umbau blieben alle Kanäle im gleichen Abstand von 10 mm. Die Zykluszeit sank von 18 Sekunden auf 12 Sekunden. Bei einer 400-Tonnen-Presse, die mit 85 US-Dollar pro Stunde läuft, spart diese Reduzierung um 6 Sekunden 14.280 US-Dollar pro 100.000 Teile. Die Wiederaufbauinvestition in Höhe von 35.000 US-Dollar erholte sich innerhalb von vier Monaten bei ihrem jährlichen Volumen.

Das Kühldesign bestimmt die Zykluszeit

 

Die Kühlung macht 60-80 % Ihrer Zykluszeit aus. Wenn Sie Angebote anfordern, geben Sie wahrscheinlich Material, Oberflächenbeschaffenheit, Anzahl der Hohlräume und das erwartete Volumen an. Was die meisten Ausschreibungen nicht verlangen-und die meisten Lieferanten auch nicht freiwillig angeben, ist die Art und Weise, wie die Kühlkanäle durch die Hohlraumblöcke geführt werden.

 

Herkömmliche Bohrkanäle verlaufen geradlinig. Sie können einer komplexen Teilegeometrie nicht folgen, sodass einige Bereiche schneller abkühlen als andere.Konforme Kühlkanälefolgen der Hohlraumoberfläche in gleichmäßigem Abstand, kosten aber mehr in der Herstellung.

 

Hier ist eine konforme Kühlung sinnvoll:

Die Investition erholt sich im ersten Jahr. Bei Auflagen unter 100.000 Teilen ist die konventionelle Kühlung meist sinnvoller.

Wir bieten Ihnen beide Optionen an und zeigen Ihnen die Berechnung für Ihre spezifischen Volumina.

Die Stahlsorte beeinflusst die Standzeit des Werkzeugs unter abrasiven Materialien

Letztes Jahr spezifizierte ein Kunde von Kfz-Steckverbindern P20-Stahl für die prognostizierten 200.000 Teile pro Jahr. Die Nachfrage übertraf die Prognosen. Bis zum achten Monat des zweiten Jahres hatte das von ihnen eingesetzte mit 30 % Glas-gefüllte PBT die Hohlraumeinlässe über die Toleranzgrenzen hinaus abgenutzt.

Die Wahl fiel auf eine sechswöchige Produktionslücke oder die Qualifizierung eines Backup-Lieferanten mitten im Programm. Während der Ausfallzeit gingen ihnen zwei neue Geschäftsmöglichkeiten verloren.

P20 kostet etwa 8–12 $/kg. S136 kostet 25–35 $/kg. Für einen typischen Hohlraumblock, der 50 kg Stahl erfordert, beträgt der Materialkostenunterschied etwa 850–1.150 US-Dollar.

S136 hält unter glasgefüllten Verbindungen drei- bis viermal länger. Die Produktionslücke von sechs-Wochen kostete mehr, als die Stahlmodernisierung verursacht hätte.

Für nicht-scheuernde Materialien bei moderaten Mengen ist P20 in Ordnung. Wir spezifizieren, was die Anwendung erfordert.

Füllbalance für mehrere-Kavitäten

Geometrisch symmetrische Angussanordnungen sollten alle Hohlräume identisch ausfüllen. Das tun sie nicht. Die Schererwärmung entlang der Wände der Angusskanäle erzeugt Temperaturgradienten, die heißeres Material in Richtung der inneren Hohlräume leiten.

Kernverschiebung bei Dünnwandanwendungen.-

Bei dünnwandigen Teilen-medizinischen Fläschchen, Stiftfässern und Verpackungseinsätzen-kann ein ungleicher Einspritzdruck den Kern beim Befüllen verbiegen. Das Ergebnis sind Wandstärkenschwankungen, die möglicherweise erst sichtbar werden, wenn die Teile die Dichtheitsprüfung nicht bestehen.

Wir entwerfen Kerne für diese Anwendungen mit Stützvorrichtungen, die für die erwartete Durchbiegungslast dimensioniert sind. Dadurch verlängert sich die Entwurfsphase um drei bis fünf Tage, es werden jedoch Probleme vermieden, die achtzehn Monate nach Produktionsbeginn auftreten, wenn Kerne zu reißen beginnen.

Design des Auswurfsystems

 

Teile, die in der Form stecken bleiben, verlangsamen Ihren Zyklus und können das Werkzeug beschädigen. Das Design des Auswurfsystems hängt von der Teilegeometrie, den Formschrägen und der Oberflächenbeschaffenheit ab.

 

Standard-Auswerferstifte funktionieren für die meisten Anwendungen. Klingenauswerfer verteilen die Kraft auf dünne Wände, die sich unter dem Druck des Stifts verformen würden. Abstreifplatten heben Teile gleichmäßig von Tiefziehkernen ab. Luftkegel ergänzen den mechanischen Auswurf für Teile mit Vakuumverriegelung.

 

Wir hatten einen Verpackungskunden, der Deckel mit einer strukturierten Innenoberfläche verwendete. Ihr ursprüngliches Werkzeug verwendete Standardstifte und die Teile blieben beim Auswerfen hängen. Durch das Hinzufügen von vier Luftkegeln zur Unterbrechung des Vakuums konnte der Ausschuss festsitzender-Teile von 2,3 % auf unter 0,1 % reduziert werden.

 

Die Modifikation des Luftventilkegels kostete 1.800 US-Dollar. Bei den Ausschusskosten von etwa 0,08 US-Dollar pro Teil und einem jährlichen Volumen von 800.000 US-Dollar betrug die Amortisation weniger als vier Monate.

Formschrägen und Oberflächenbeschaffenheit

Der Zusammenhang zwischen Formschräge und Oberflächenbeschaffenheit ist unkompliziert: Strukturierte Oberflächen benötigen mehr Formschräge, um sauber abgelöst zu werden.

SPI-A-polierte Oberflächen (Spiegelglanz) können mit einer Formschräge von 0,5 Grad ausgeführt werden. SPI-D-texturierte Oberflächen benötigen je nach Texturtiefe typischerweise 3 Grad oder mehr. Unzureichende Formschräge bei strukturierten Hohlräumen führt zu Schleifspuren und festsitzenden Teilen.

Ein Haushaltswarenkunde schickte uns eine Teiledatei mit der Angabe einer Schräge von 1 Grad auf allen Oberflächen. Das Design sah eine leichte Textur auf der Außenseite vor. Wir haben in der DFM-Überprüfung darauf hingewiesen, dass die Kombination aus Entwurf und Textur zu Problemen bei der Veröffentlichung führen würde.

Das Überarbeiten einer Formschräge von 2,5 Grad auf strukturierten Oberflächen vor dem Schneiden von Stahl kostet nichts. Um das Problem nach der Fertigstellung des Werkzeugs zu entdecken, wäre ein Nachschneiden des Hohlraums erforderlich gewesen.-Änderungskosten in Höhe von etwa 4.000 bis 6.000 US-Dollar plus zwei Wochen Verzögerung.

Wir führen für jedes Projekt eine DFM-Prüfung durch, bevor wir ein Angebot abgeben. Die Geometrie lässt sich im CAD schneller fixieren als in gehärtetem Stahl.

Was wird mit der Form geliefert?

Wir haben gesehen, dass Formen von anderen Lieferanten mit einer einseitigen-Rechnung und sonst nichts eintrafen. Keine Zeichnungen, keine Materialzertifikate, keine Prozessdaten. Wenn etwas schief geht-und irgendwann immer etwas schief geht-gibt es keine Grundlage für die Diagnose.