1. Использование технологии быстрого протекционирования и трехмерного программного обеспечения для определения разумной формы откидки и первоначального определения расщепления, положения системы разливки и системы теплообменного баланса. Преобразование двухмерного литья в трехмерные твердые данные в соответствии с требованиями, определение разумной скорости сокращения в зависимости от сложности и толщины стенок литья (обычно 0,05% — 0,06%), определение положения и формы расщепляющейся поверхности, а также определение положения и формы расщепляющейся поверхности в соответствии с отсевом. Данные машины выбирают положение и диаметр инжекторного пунта и число дескрипирующих частей на душу населения, обеспечивают разумную компоновку деградирующих элементов и затем проводят трехмерную модель системы вытяжки и системы переполнения.
2. Проведите моделирование поля течения и температурного поля, чтобы дополнительно оптимизировать литниковую систему и систему теплового баланса пресс-формы. После обработки данных об отливке, литниковой системе и системе переливов введите граничные условия, включая параметры процесса литья, физические параметры сплава и другие данные. Программное обеспечение для моделирования может воспроизвести заполнение полости сплавом и движение расплавленного сплава внутри нее. Оно также может моделировать затвердевание и температурное поле, чтобы дополнительно оптимизировать литниковую систему и определить расположение точек охлаждения пресс-формы.
Результаты моделирования в виде изображений показывают направление течения расплавленного сплава и распределение температуры на всех этапах заполнения. Анализ позволяет выявить участки, где могут возникнуть дефекты. На последующих этапах проектирования для улучшения заполнения и предотвращения или устранения дефектов литья можно изменить положение и направление внутреннего литника, добавить шлакоуловитель и принять другие меры.
3. Спроектируйте общую конструкцию пресс-формы на основе 3D-модели. Пока выполняется моделирование, можно разработать общую компоновку формы, включая следующие аспекты:
(1) Разработайте общую компоновку пресс-формы с учетом параметров машины для литья металла под давлением.
При разработке общей компоновки в первую очередь необходимо определить положение впрыска и диаметр пуансона. Положение впрыска выбирают так, чтобы отливка находилась по центру плиты машины для литья под давлением, а четыре стяжные колонны машины не мешали механизму извлечения стержня. От положения впрыска зависит, сможет ли отливка беспрепятственно выйти из полости. Диаметр пуансона напрямую влияет на коэффициент впрыска, а значит, и на усилие смыкания, необходимое для пресс-формы для литья под давлением. Поэтому определение этих двух параметров — первый этап проектирования.
2) Конструкционные вставки и образцы.
В первую очередь следует учитывать прочность и жесткость формообразующей вставки, размер уплотнительной поверхности, стыковку вставок, расположение выталкивателей и точек охлаждения и другие факторы. Их грамотное сочетание — основное условие обеспечения срока службы пресс-формы. Для крупных пресс-форм особенно важно продумать способы соединения уязвимых деталей и конструкцию уплотнительной поверхности. Это необходимо для предотвращения преждевременного повреждения формы и вытекания алюминия во время литья под давлением. Это также важно для системы отвода газов в крупной пресс-форме и технологии ее обработки.
3) Конструкции фиксатора и механизма вытяжки ядра.
Для малых и средних пресс-форм для литья металла под давлением можно использовать стандартные основания. Для крупных форм необходимо рассчитывать жесткость и прочность основания, чтобы упругая деформация не повлияла на точность размеров отливки во время процесса. При проектировании механизма извлечения бокового стержня важно правильно определить зазор между подвижными компонентами и их взаимное позиционирование. Поскольку тепловое расширение влияет на скользящий зазор во время работы пресс-формы, для крупной формы зазор между сопрягаемыми деталями должен составлять 0.2~0.3mm, а зазор в стыке формообразующих частей — 0.3~0.5mm. Его выбирают в зависимости от размера формы и условий нагрева. Для позиционирования формообразующего ползуна относительно его основания используют квадратную шпонку. Смазка механизма извлечения бокового стержня также является важной частью проектирования. Этот фактор напрямую влияет на надежность непрерывной работы пресс-формы для литья под давлением. Эффективная система смазки — важное условие повышения производительности труда при литье под давлением.
(4) Расположение каналов отопления и охлаждения и выбор компонентов тепловых балансов.
При высокой температуре расплав поступает в полость пресс-формы на высокой скорости и под большим давлением, передавая вставке значительное количество тепла. Отвод этого тепла необходимо предусмотреть при проектировании пресс-формы, особенно крупной формы для литья под давлением. Система теплового баланса напрямую влияет на размеры и внутреннее качество отливки. Тенденция развития современных систем теплового баланса пресс-форм — быстрая установка и точное регулирование потока. По мере развития отрасли обработки все чаще используют подход, при котором компоненты для теплового баланса выбирают напрямую по готовому проекту: производители компонентов предоставляют двухмерные и трехмерные данные, а проектировщик выбирает необходимое. Это позволяет одновременно обеспечить качество компонентов и сократить цикл проектирования.
5) проектирование механизма запуска.
Механизм извлечения может быть двух типов: механический и гидравлический. Механическое извлечение использует собственный выталкивающий механизм машины, а гидравлическое — гидроцилиндр, встроенный в саму пресс-форму. При проектировании механизма важно по возможности совместить центр результирующей силы выталкивания с центром результирующей силы освобождения детали. Для этого механизм должен иметь правильное направление выталкивания, высокую жесткость и надежную рабочую стабильность. В крупных пресс-формах механизм извлечения довольно тяжелый. Из-за массы формы компоненты механизма и рама могут прогибать толкатель, вызывая заедание при извлечении. Кроме того, на механизм существенно влияет тепловое расширение формы. Поэтому крайне важно правильно позиционировать выталкивающие элементы относительно рамы пресс-формы и надежно закреплять направляющие стойки толкателей. В таких формах направляющие стойки толкателей обычно крепятся к плите. Для позиционирования плиты, проставки и рамы используют круглые штифты или квадратные шпонки увеличенного диаметра, что позволяет свести к минимуму влияние теплового расширения на механизм. При необходимости выталкивающий элемент можно поддержать подшипниками качения и направляющими плитами. При проектировании также следует предусмотреть смазку между компонентами. Проектировщики пресс-форм в Северной Америке обычно устанавливают на задней стороне подвижной рамы специальную смазочную плиту для смазки толкателей и улучшения работы выталкивающих компонентов. Внизу подвижной рамы устанавливают масляную плиту с каналом, соединенным со сквозным отверстием для толкателя. Во время работы в нее добавляют смазочное масло, чтобы смазывать механизм извлечения и предотвращать заедание.
(6) Проектирование механизмов направления и позиционирования.
В конструкции пресс-формы механизмы направления и позиционирования сильнее всего влияют на ее стабильность и непосредственно определяют точность размеров отливки. К основным направляющим механизмам формы относятся направляющие для смыкания, извлечения стержня и выталкивающей системы. Как правило, в направляющих элементах следует применять пары трения из специальных материалов, чтобы уменьшить износ и повысить износостойкость. Необходима также хорошая смазка: между каждой парой трения нужно предусмотреть соответствующий масляный канал. Следует особо отметить, что в направляющей конструкции сверхкрупного ползуна обычно используются медная направляющая втулка и закаленная направляющая колонна. Правильно выбранная схема позиционирования обеспечивает плавное движение ползуна и точное позиционирование.
Механизмы позиционирования пресс-формы включают позиционирование между подвижной и неподвижной половинами формы, позиционирование возврата выталкивателя, позиционирование между формующим ползуном и его основанием, а также между выталкивающей частью рамы и рамой пресс-формы. Позиционирование между подвижной и неподвижной половинами является подвижным и требует высокой точности сопряжения. В небольших формах можно непосредственно использовать выпуклые и вогнутые поверхности формообразующих вставок. В крупных формах для литья под давлением необходимы специальные механизмы позиционирования, компенсирующие тепловое расширение. Точность других видов позиционирования зависит от расположения компонентов; такое позиционирование является фиксированным и обычно обеспечивается круглыми штифтами и квадратными шпонками. Сопряжение выпуклых и вогнутых поверхностей формообразующих вставок обеспечивает точное совмещение подвижной и неподвижной частей формы и предотвращает смещение кромок.
(7) Другие конструкции, например системы вакуумирования, выдавливания и отвода газов.
Помимо указанных выше конструкций, некоторые пресс-формы имеют особые требования к вакуумной системе, механизму выдавливания и отводу газов через волнистую пластину. При проектировании вакуумной системы в первую очередь выбирают тип уплотнения. Чтобы обеспечить надежную герметичность между формообразующими деталями при обычной рабочей температуре пресс-формы, обычно применяют силиконовую резину. При проектировании механизма выдавливания важно контролировать его момент и величину, чтобы получить необходимый эффект. Отвод газов через волнистую пластину — это централизованный способ вентиляции. Его часто применяют, особенно для тонкостенных деталей из алюминиевых сплавов, деталей, работающих под давлением и требующих высокой плотности, а также деталей из магниевых сплавов, изготовленных литьем под давлением. Зазор волнистой пластины должен быть достаточно большим, но не допускать выплескивания расплавленного сплава во время литья. Обычно его поддерживают в пределах 0.3~0.6mm.
