1. 쾌속 조형 기술과 3차원 소프트웨어를 사용하여 적절한 주조 형상을 구축하고, 분할면, 주입 시스템 위치 및 금형 열 균형 시스템을 초기 단계에서 결정합니다. 요구 사항에 따라 2차원 주조 도면을 3차원 솔리드 데이터로 변환하고, 주조물의 복잡성과 벽 두께에 따라 적절한 수축률(일반적으로 0.05%~0.06%)을 결정하고, 분할면의 위치와 형상을 결정합니다. 또한 다이캐스팅 기계의 데이터를 기반으로 사출 펀치의 위치와 직경, 금형당 다이캐스팅 부품 수를 선택하고, 다이캐스팅 부품의 적절한 배치를 설계한 후, 게이팅 시스템과 오버플로우 시스템의 3차원 모델링을 수행합니다.
2. 유동장 및 온도장 시뮬레이션을 수행하여 주형 주입 시스템과 주형 열 균형 시스템을 더욱 최적화합니다. 주조, 주입 시스템 및 오버플로우 시스템 데이터를 처리한 후, 옥 주조 공정 매개변수, 합금의 물리적 매개변수와 같은 경계 조건 데이터를 입력하면 시뮬레이션 소프트웨어가 합금의 충전 과정과 주형 캐비티 내부의 액체 합금의 흐름을 시뮬레이션할 수 있습니다. 또한 응고 시뮬레이션 및 온도장 시뮬레이션을 수행하여 게이팅 시스템을 더욱 최적화하고 주형 냉각 지점의 위치를 결정할 수 있습니다.
시뮬레이션 결과는 전체 충전 과정에서 액체 합금의 배향 및 온도 분포에 대한 정보를 그림과 이미지 형태로 보여주며, 분석을 통해 결함이 발생할 수 있는 부분을 찾아낼 수 있습니다. 후속 설계에서는 내부 게이트의 위치 및 방향 변경, 슬래그 수집 백 추가 등의 조치를 통해 충전 효율을 개선하고 주조 결함 발생을 예방 및 제거할 수 있습니다.
3. 3D 모델에 따라 금형의 전체 구조를 설계합니다. 시뮬레이션 과정이 진행되는 동안 다음과 같은 사항을 포함하여 금형의 전체적인 레이아웃을 설계할 수 있습니다.
(1) 다이캐스팅 기계의 데이터에 따라 금형의 일반 배치 설계를 수행한다.
전체적인 레이아웃 설계에서 가장 먼저 해야 할 일은 사출 위치와 펀치 직경을 결정하는 것입니다. 사출 위치는 다이캐스팅 부품이 다이캐스팅 기계 플레이트의 중앙에 위치하고, 다이캐스팅 기계의 네 개의 인발봉이 코어 인발 메커니즘에 간섭하지 않도록 결정해야 합니다. 사출 위치는 다이캐스팅 부품이 캐비티에서 원활하게 배출될 수 있는지 여부와 밀접한 관련이 있습니다. 펀치 직경은 사출량에 직접적인 영향을 미치며, 따라서 다이캐스팅 금형에 필요한 클램핑력에도 영향을 줍니다. 그러므로 이 두 가지 매개변수를 결정하는 것이 설계의 첫 번째 단계입니다.
(2) 성형 인서트 및 코어를 설계합니다.
주요 고려 사항은 성형 인서트의 강도와 강성, 밀봉면의 크기, 인서트 간 접합부, 푸시 로드 및 냉각 지점의 배치 등입니다. 이러한 요소들의 합리적인 조합은 금형 수명을 보장하는 기본 요건입니다. 특히 대형 금형의 경우, 취약 부위와 밀봉면의 접합 방식을 신중하게 고려해야 합니다. 이는 금형의 조기 손상과 다이캐스팅 공정 중 알루미늄 누출을 방지하는 핵심 요소이며, 대형 금형 배기 및 금형 가공 기술에도 필수적인 사항입니다.
(3) 금형 베이스 및 코어 풀링 메커니즘을 설계합니다.
소형 및 중형 다이캐스팅 금형은 표준 금형 베이스를 바로 사용할 수 있습니다. 대형 금형의 경우, 다이캐스팅 공정 중 금형 베이스의 탄성 변형이 다이캐스팅 부품의 치수 정밀도에 영향을 미치지 않도록 금형 베이스의 강성과 강도를 계산해야 합니다. 코어 풀링 메커니즘 설계의 핵심은 가동 부품 사이의 끼워맞춤 간격과 부품 간의 위치 조정을 정확하게 하는 것입니다. 금형 베이스의 작동 과정에서 열팽창이 슬라이딩 간격에 미치는 영향을 고려하여, 대형 금형의 끼워맞춤 간격은 0.2~0.3mm, 성형 부품의 맞대기 간격은 0.3~0.5mm로 설정해야 하며, 이는 금형 크기와 가열 조건에 따라 결정됩니다. 사각 키는 성형된 슬라이더와 슬라이더 시트 사이의 위치 조정에 사용됩니다. 코어 풀링 메커니즘의 윤활 또한 설계의 중요한 요소입니다. 이 요소는 다이캐스팅 금형의 연속 작동 신뢰성에 직접적인 영향을 미칩니다. 우수한 윤활 시스템은 다이캐스팅의 노동 생산성을 향상시키는 데 중요한 요소입니다.
(4) 가열 및 냉각 채널의 배치와 열 균형 구성 요소의 선택.
고온의 액체가 고압 하에 고속으로 금형 캐비티에 유입되면서 금형 인서트에 많은 열을 전달합니다. 이 열을 어떻게 제거할지는 금형 설계, 특히 대형 다이캐스팅 금형 설계 시 반드시 고려해야 할 문제입니다. 열 균형 시스템은 다이캐스팅 부품의 크기와 내부 품질에 직접적인 영향을 미칩니다. 빠른 설치와 정확한 유량 제어는 현대 금형 열 균형 시스템의 발전 추세입니다. 현대 가공 산업의 발전과 함께 열 균형 부품 선택은 설계 단계에서 직접 선택하는 방식으로 전환되고 있습니다. 즉, 부품 제조업체가 부품의 2차원 및 3차원 데이터를 직접 제공하면 설계자는 그에 맞춰 설계할 수 있습니다. 이는 부품 품질을 보장할 뿐만 아니라 설계 주기를 단축할 수 있습니다.
(5) 발사 메커니즘을 설계합니다.
사출 메커니즘은 기계식 사출과 유압식 사출의 두 가지 형태로 나눌 수 있습니다. 기계식 사출은 장비 자체의 사출 메커니즘을 이용하여 사출 동작을 수행하고, 유압식 사출은 금형 자체에 장착된 유압 실린더를 이용하여 사출 동작을 수행합니다. 사출 메커니즘 설계의 핵심은 밀어내는 합력의 중심과 풀어주는 합력의 중심을 최대한 동심원으로 만드는 것이며, 이를 위해서는 사출 메커니즘이 우수한 밀어내는 방향성, 강성 및 안정적인 작동을 갖춰야 합니다. 대형 금형의 경우 사출 메커니즘의 무게가 상대적으로 무거워 사출 메커니즘 구성 요소와 프레임이 금형 무게로 인해 푸시 로드를 변형시켜 사출 걸림 현상이 발생할 수 있습니다. 또한 금형의 열팽창도 사출 메커니즘에 큰 영향을 미치므로 이젝터 요소와 금형 프레임 사이의 위치 및 푸셔 가이드 포스트의 고정 위치가 매우 중요합니다. 이러한 금형의 푸셔 가이드 포스트는 일반적으로 템플릿에 고정되며, 템플릿, 심, 금형 프레임에는 더 큰 직경의 원형 핀이나 사각 키를 사용하여 위치를 고정함으로써 이젝션 메커니즘에 미치는 열팽창의 영향을 최소화할 수 있습니다. 필요한 경우, 롤링 베어링과 가이드 플레이트를 사용하여 이젝션 요소를 지지할 수 있습니다. 동시에, 이젝션 메커니즘 설계 시 요소 간의 윤활에 주의를 기울여야 합니다. 북미의 금형 설계자들은 일반적으로 가동 금형 프레임 후면의 푸시 로드에 윤활유를 공급하는 특수 그리스 플레이트를 추가하여 이젝션 부품의 윤활을 향상시킵니다. 가동 금형 프레임 하단에는 윤활유 플레이트가 추가되고, 푸시 로드의 관통 구멍과 연결된 오일 통로가 있습니다. 작동 중에 윤활유를 주입하여 이젝션 메커니즘을 윤활하고 걸림을 방지합니다.
(6) 안내 및 위치 결정 메커니즘의 설계.
금형 구조 전체에서 가이드 및 위치 결정 메커니즘은 금형의 안정성에 가장 큰 영향을 미치는 요소이며, 다이캐스팅 제품의 치수 정밀도에도 직접적인 영향을 미칩니다. 금형의 가이드 메커니즘은 주로 금형 폐쇄 가이드, 코어 인발 가이드, 푸시 가이드로 구성됩니다. 일반적으로 가이드 요소는 마모를 줄이고 내마모성을 확보하기 위해 특수 재질의 마찰 쌍을 사용해야 합니다. 동시에 적절한 윤활 또한 필수적이며, 각 마찰 쌍 사이에 윤활유 순환 회로를 설치해야 합니다. 특히 초대형 슬라이딩 블록의 가이드 구조는 일반적으로 구리 가이드 슬리브와 경질 가이드 컬럼으로 구성된 가이드 형태를 채택하고, 슬라이딩 블록의 원활한 작동과 정확한 위치 결정을 위해 우수한 위치 결정 형상을 사용해야 합니다.
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 위치 결정은 이동 가능한 위치 결정 방식으로, 높은 정밀도를 제공합니다. 소형 금형은 성형 인서트 사이의 볼록면과 오목면을 직접 활용할 수 있습니다. 대형 다이캐스팅 금형은 열팽창을 보정하기 위해 특수 위치 결정 메커니즘을 사용해야 합니다. 위치 결정 정밀도는 다른 유형의 위치 결정 구조의 영향을 받는데, 구성 요소 사이의 위치 결정은 고정 위치 결정 방식이며 일반적으로 원형 핀과 사각 키를 사용하여 위치를 결정합니다. 성형 인서트 사이의 볼록면과 오목면을 이용한 위치 결정은 동적 형상과 정적 형상 사이의 정확한 위치 결정을 보장하고 금형의 모서리 불량을 방지합니다.
(7) 진공, 압출 및 배기 메커니즘과 같은 기타 설계.
앞서 언급한 구조 외에도 일부 금형은 진공 시스템, 압출 메커니즘, 골판형 배기구와 같은 특수한 요구 사항을 갖습니다. 진공 시스템 설계는 주로 밀봉 형상 설계에 달려 있습니다. 금형의 정상 작동 온도에서 금형 성형 부품 사이의 우수한 밀봉 성능을 유지하기 위해 일반적으로 실리콘 고무가 밀봉재로 사용됩니다. 압출 메커니즘 설계의 핵심은 압출 효과를 확보하기 위해 압출 시점과 양을 제어하는 것입니다. 골판형 배기구는 중앙 집중식 배기 방식입니다. 골판형 배기구 방식은 특히 벽 두께가 얇은 알루미늄 합금 다이캐스팅 부품, 높은 밀도가 요구되는 내압 부품, 마그네슘 합금 다이캐스팅 부품에 널리 사용됩니다. 골판형 배기구의 간격은 충분히 커야 하지만 다이캐스팅 공정 중 합금 액상이 튀지 않도록 해야 하며, 일반적으로 0.3~0.6mm로 제어됩니다.
