다이캐스팅 금형 설계, 개발 및 생산 공정

1. 쾌속 조형 기술과 3차원 소프트웨어를 사용하여 합리적인 주조 형상을 확립하고, 먼저 이형면, 주입 시스템 위치, 그리고 금형 열수지 시스템을 결정합니다. 2차원 주조 도면을 요구 사항에 따라 3차원 솔리드 데이터로 변환하고, 주조물의 복잡성과 두께(일반적으로 0.05%~0.06%)에 따라 합리적인 수축률을 결정하며, 이형면의 위치와 형상을 결정합니다. 다이캐스팅 기계의 데이터는 사출 펀치의 위치와 직경, 그리고 다이당 다이캐스팅 부품 수를 선택하고, 다이캐스팅 부품의 합리적인 레이아웃을 구성한 후, 게이팅 시스템과 오버플로우 시스템의 3차원 모델링을 수행합니다.

2. 유동장 및 온도장 시뮬레이션을 수행하여 금형 주입 시스템과 금형 열수지 시스템을 더욱 최적화합니다. 주조, 주입 시스템 및 오버플로우 시스템의 데이터를 처리한 후, 옥 주조 공정 변수, 합금의 물리적 변수와 같은 경계 조건 데이터를 입력하면 시뮬레이션 소프트웨어가 합금의 충진 과정과 금형 캐비티 내부 액상 합금의 경향을 시뮬레이션합니다. 또한 응고 시뮬레이션 및 온도장 시뮬레이션을 수행하여 게이팅 시스템을 더욱 최적화하고 금형 냉각점의 위치를 결정합니다.
시뮬레이션 결과는 전체 충진 과정에서 액상 합금의 방향과 온도장 분포에 대한 정보를 그림과 이미지 형태로 표현하며, 분석을 통해 결함이 발생할 수 있는 부분을 파악할 수 있습니다. 후속 설계에서는 내부 게이트의 위치 및 방향을 변경하고 슬래그 포집 백을 추가하는 등의 조치를 통해 충진 효과를 향상시키고 주조 결함 발생을 예방 및 제거하는 방안을 채택했습니다.

3. 3D 모델에 따라 금형의 전체 구조를 설계합니다. 시뮬레이션이 진행되는 동안 다음과 같은 측면을 포함하여 금형의 전반적인 레이아웃을 설계할 수 있습니다.

(1) 다이캐스팅 머신의 데이터에 따라 금형의 전반적인 레이아웃 설계를 실시합니다.

일반 레이아웃 설계에서 사출 위치와 펀치 직경을 결정하는 것은 첫 번째 작업입니다. 사출 위치는 다이캐스팅 부품이 다이캐스팅 머신 플레이트 중앙에 위치하도록, 그리고 다이캐스팅 머신의 네 개의 풀 로드가 코어 풀링 메커니즘을 방해하지 않도록 결정되어야 합니다. 사출 위치는 다이캐스팅 부품이 캐비티에서 원활하게 배출될 수 있는지 여부와 관련이 있습니다. ; 펀치 직경은 사출 비율과 다이캐스팅 금형에 필요한 클램핑력에 직접적인 영향을 미칩니다. 따라서 이 두 가지 매개변수를 결정하는 것이 설계의 첫 번째 단계입니다.

(2) 인서트 및 코어를 설계합니다.

주요 고려 사항은 성형 인서트의 강도와 강성, 실링 표면의 크기, 인서트 간 접합, 푸시로드와 냉각 지점의 배치 등입니다. 이러한 요소들의 합리적인 조합은 금형의 수명을 보장하기 위한 기본 요건입니다. 특히 대형 금형의 경우, 취약한 부분과 실링 표면의 맞춤 방식을 고려해야 합니다. 이는 다이캐스팅 공정 중 금형의 조기 손상 및 알루미늄 누출을 방지하는 핵심 요소입니다. 또한 대형 금형 배기 및 금형 가공 기술도 필요합니다. 

(3) 금형베이스 및 코어풀링기구를 설계한다.

소형 및 중형 다이캐스팅 금형은 표준 몰드 베이스를 직접 선택할 수 있습니다. 대형 금형은 다이캐스팅 공정 중 몰드 베이스의 탄성 변형이 다이캐스팅 부품의 치수 정확도에 영향을 미치지 않도록 몰드 베이스의 강성과 강도를 계산해야 합니다. 코어 풀링 메커니즘 설계의 핵심은 가동 부품 간의 끼워맞춤 간격과 부품 간의 위치 결정을 파악하는 것입니다. 몰드 베이스 작업 중 열팽창이 슬라이딩 간격에 미치는 영향을 고려하여 대형 금형의 끼워맞춤 간격은 0.2~0.3mm, 성형 부품의 맞대기 간격은 0.3~0.5mm 사이여야 하며, 이는 금형 크기와 가열 조건에 따라 선택됩니다. 사각 키는 성형된 슬라이더와 슬라이더 시트 사이의 위치 결정에 사용됩니다. 코어 풀링 메커니즘의 윤활 또한 설계의 초점입니다. 이 요소는 다이캐스팅 금형의 연속 작업 신뢰성에 직접적인 영향을 미칩니다. 우수한 윤활 시스템은 다이캐스팅의 노동 생산성을 개선하는 데 중요한 부분입니다.

(4) 가열 및 냉각 채널의 배치 및 열수지 구성요소의 선정.

고온 액체가 고압 하에서 고속으로 금형 캐비티에 유입되기 때문에 금형 인서트에 많은 열을 발생시킵니다. 이 열을 어떻게 제거할지는 금형 설계, 특히 대형 다이캐스팅 금형의 경우 반드시 고려해야 할 문제입니다. 열 균형 시스템은 다이캐스팅 부품의 크기와 내부 품질에 직접적인 영향을 미칩니다. 신속한 설치와 정확한 유량 제어는 현대 금형 열 균형 시스템의 발전 추세입니다. 현대 가공 산업의 발전에 따라 열 균형 구성품의 선택은 직접 설계 모드를 선택하는 경향이 있습니다. 즉, 구성품 제조 회사가 구성품의 2차원 및 3차원 데이터를 직접 제공하여 사용자의 요구에 따라 설계를 진행하는 것입니다. 이는 구성품의 품질을 보장할 뿐만 아니라 설계 주기를 단축할 수 있습니다.

(5) 발사 메커니즘을 설계합니다.

배출 메커니즘은 기계식 배출과 유압식 배출의 두 가지 형태로 나눌 수 있습니다. 기계식 배출은 장비 자체의 배출 메커니즘을 사용하여 배출 작용을 수행하고, 유압식 배출은 금형 자체에 장착된 유압 실린더를 사용하여 배출 작용을 수행합니다. 압출 메커니즘 설계의 핵심은 압출 합력의 중심과 방출 합력의 중심을 최대한 동심원으로 만드는 것이며, 이를 위해서는 압출 메커니즘의 양호한 압출 방향, 강성, 그리고 안정적인 작동 안정성이 요구됩니다. 대형 금형의 경우, 배출 메커니즘의 무게가 비교적 큽니다. 배출 메커니즘과 프레임의 구성 요소는 금형의 무게로 인해 푸시로드를 휘게 하여 배출 걸림을 유발할 가능성이 높습니다. 동시에, 금형의 열팽창 또한 배출 메커니즘에 영향을 미칩니다. 열팽창이 매우 크기 때문에, 이젝터 요소와 금형 프레임 사이의 위치 결정 및 푸셔 가이드 포스트의 고정 위치가 매우 중요합니다. 이러한 금형의 푸셔 가이드 포스트는 일반적으로 템플릿에 고정되며, 템플릿, 심 및 금형 프레임은 위치 지정을 위해 더 큰 직경의 둥근 핀이나 사각 키를 사용하여 배출 메커니즘에 대한 열 팽창의 영향을 최소화할 수 있습니다.필요한 경우 롤링 베어링과 가이드 플레이트를 사용하여 배출 요소를 지지할 수 있습니다.동시에 배출 메커니즘을 설계할 때 요소 간의 윤활에 주의하십시오.북미의 금형 설계자는 일반적으로 이동식 금형 프레임 뒷면의 푸시로드에 윤활유를 바르는 특수 그리스 플레이트를 추가하여 배출된 구성 요소의 윤활을 향상시킵니다.윤활유 플레이트가 이동식 금형 프레임의 바닥에 추가되고 푸시로드의 관통 구멍과 연결되는 오일 통로가 있습니다.윤활유는 작업 중에 추가되어 배출 메커니즘을 윤활하고 걸림을 방지합니다.

(6) 안내 및 위치 결정 메커니즘의 설계.
전체 금형 구조에서 가이드 및 위치 결정 메커니즘은 금형 안정성에 가장 큰 영향을 미치는 요소이며, 다이캐스팅의 치수 정확도에도 직접적인 영향을 미칩니다. 금형의 가이드 메커니즘은 주로 형폐 가이드, 코어 풀링 가이드, 푸시 가이드로 구성됩니다. 일반적으로 가이드 요소는 마모 및 내마모성을 줄이기 위해 특수 재질의 마찰 쌍을 사용해야 합니다. 동시에 양호한 윤활 또한 필수적입니다. 각 마찰 쌍 사이에는 필요한 윤활유 회로가 설치되어야 합니다. 특히, 초대형 슬라이딩 블록의 가이드 구조는 일반적으로 구리 가이드 슬리브와 경질 가이드 컬럼의 가이드 형태를 채택하며, 슬라이딩 블록의 원활한 작동과 정확한 위치 결정을 보장하기 위해 양호한 위치 결정 형태를 사용합니다.
금형 위치 결정 메커니즘은 주로 동적 금형과 정적 금형 사이의 위치 결정, 푸시-리셋 위치 결정, 성형 슬라이더와 슬라이더 시트 사이의 위치 결정, 프레임의 푸시 부분과 금형 프레임 사이의 위치 결정 등을 포함합니다. 동적 금형과 정적 금형 사이의 위치는 일종의 이동식 위치 결정이며, 조정 정확도가 더 높습니다. 소형 금형은 성형 인서트 사이의 볼록면과 오목면을 직접 사용할 수 있습니다. 대형 다이캐스팅 금형은 열 팽창을 방지하기 위해 특수 위치 결정 메커니즘을 사용해야 합니다. 위치 결정 정확도는 부품 사이의 위치 결정, 고정 위치 결정, 일반적으로 원형 핀과 사각 키를 사용하는 위치 결정 등 다른 유형의 위치 결정 구조의 영향을 받습니다. 성형 인서트 사이의 볼록면과 오목면의 위치는 동적 형상과 정적 형상 사이의 정확한 위치 결정을 보장하고 금형의 잘못된 모서리를 방지합니다.

(7) 진공, 압출, 배기 메커니즘과 같은 기타 설계.
위에서 언급한 구조 외에도 일부 금형에는 진공 시스템, 압출 메커니즘, 골판 배기와 같은 특수 요구 사항이 있습니다.진공 시스템의 설계는 주로 밀봉 형태의 설계입니다.일반적인 금형 작업 온도에서 금형 성형 부품 간의 양호한 밀봉 성능을 유지하기 위해 일반적으로 실리콘 고무를 밀봉에 사용합니다.압출 메커니즘 설계의 핵심은 압출 효과를 보장하기 위해 압출의 타이밍과 양을 제어하는 것입니다.파동판 배기는 중앙 집중식 배기 형태입니다.파동판 배기 방식은 특히 벽 두께가 얇은 알루미늄 합금 다이캐스팅 부품, 높은 치밀성 요구 사항이 있는 내압 부품 및 마그네슘 합금 다이캐스팅 부품에 더 일반적으로 사용됩니다.파동판 간극은 충분히 커야 하지만 다이캐스팅 공정 중에 합금 액체가 튀지 않도록 해야 하며,파동판 간극은 일반적으로 0.3~0.6mm로 제어됩니다.