При шприцването , леенето с вложка е често използван процес. Когато купуваме части, произведени по този метод, цената е първото нещо, за което се сещаме. Как да преценим дали частта, която купуваме, си струва парите, които плащаме? Платихме ли твърде много? И преследвахме ли ниска цена и в крайна сметка получихме лошо качество? Това ръководство ще отговори на всички ваши въпроси. То ви дава практични съвети за разговори с доставчици.
1. Какво е Поставете формоване?
Формоването на вложки е един от процесите на шприцване. Предварително изработена вложка се поставя във формата, преди да се инжектира разтопена пластмаса. След охлаждане вложката става част от готовата пластмасова част. Вложката обикновено е метална. Тя може да бъде и магнит, керамична част, клема, щифт, втулка, ръкав или друга специализирана функционална част.
Основната цел на вложките за формоване е да комбинира свободата на дизайна на пластмасата със здравината, проводимостта, износоустойчивостта или функцията за позициониране на друг материал. Пластмасата осигурява форма, изолация, леко тегло и повърхностно покритие. Вложката осигурява здравина на резбата, електрически контакт, износоустойчивост или армировка.
2. Какви са предимствата на вложното формоване
Предимствата на формоването с вложки обикновено произтичат от интеграцията на функциите, а не от самото име на процеса. Добрият дизайн на формоването с вложки може да намали вторичния монтаж, да подобри постоянството на позицията на вложката и да направи крайния детайл по-надежден при многократна употреба.
2.1 Намалете вторичния монтаж
Една от причините, поради които производителите избират шприцване на вложки, е намаляването на монтажната работа след леенето. Вложките не е необходимо да се монтират отделно. Те се отливат в детайла от самото начало. Това спомага за намаляване на разходите за труд и подобряване на консистентността на продукта, особено при производство с големи обеми.
2.2 По-добра интеграция на функциите
Вложките за формоване често се използват, когато пластмасова част се нуждае от функции, които самата пластмаса не може да осигури. Например, месингова вложка може да укрепи резбите. Метален накрайник може да осигури надежден електрически контакт. Чрез интегрирането на тези функции директно в отлятата част, крайният монтаж обикновено е по-здрав и по-надежден.
3. Какви са често срещаните видове вложки за формоване?
3.1 Резбови вложки
Резбовите вложки са най-разпространеният вид формоване на вложки. Основната им задача е да осигурят метална резба в пластмасова част, която може да се сглобява и разглобява многократно. Самата пластмаса има ограничена якост. Директното нарязване ще се отлепи след няколко употреби. С резбована вложка от месинг или неръждаема стомана, винтовете могат да се затягат многократно, без да се повреди пластмасовото тяло. Месингът е най-разпространеният материал. Той има добра обработваемост, умерена устойчивост на корозия и коефициент на термично разширение, близък до повечето инженерни пластмаси. Това намалява напрежението на интерфейса по време на термично циклиране. Неръждаемата стомана се използва за влажни, химически или зони с високо натоварване. Тя има по-добра якост и устойчивост на корозия. Алуминиевата сплав е подходяща за леки приложения. Външната стена на вложката обикновено има назъбване, канали или шестоъгълна форма. След формоване пластмасата се влива в тези характеристики и образува механична ключалка. Това предотвратява завъртането или издърпването на вложката. Пластмасовата стена около вложката трябва да е равномерна. Това предотвратява потъвания или концентрация на напрежение. Височината на вложката трябва да е малко под или наравно с пластмасовата повърхност. Това предотвратява стърчането ѝ и повлияването на сглобяването. Резбовите вложки се използват широко в корпуси за медицински изделия, корпуси за електронно оборудване и части за интериор на автомобили, които се нуждаят от многократно сглобяване.
3.2 Назъбени вложки
Назъбените вложки използват текстурирана външна повърхност, за да създадат механично зацепване между вложката и околния формовъчен материал. Това спомага за подобряване на устойчивостта на въртене и издърпване. Така че геометрията на назъбването е важен фактор при проектирането на вложки за формовани части.
Моделите на назъбване могат да бъдат избрани въз основа на геометрията на вложката, материала на формовката и изискванията за сила на задържане. Често срещаните модели на назъбване включват прави назъбвания, спирални назъбвания и диамантени назъбвания. Всеки от тях осигурява различен външен контактен профил.
Права назъбена ребра: Изработена от успоредни ребра, разположени по посока на вложката. Осигурява директна механична връзка. Подходяща е, когато основната нужда е да се увеличи силата на затягане между вложката и формовъчния материал.
Спирална назъбена ребра: Използва ъглови или спирални ребра около пластината. Ъгловият профил създава механично зацепване с повърхността на пластината. Подходящ е, когато се изисква сила на задържане и геометрията на пластината пасва по-добре на спираловиден модел.
Диамантена назъбена форма: Образува кръстосани ръбове по външната повърхност. Това осигурява много точки на механично зацепване с околния материал. Много е полезно в конструкции, където съпротивлението на движение е ключов фактор.
Изборът на права, спирална или диамантена нарезка не трябва да се основава само на модела. Когато определяте правилната форма на нарезката, вземете предвид също диаметъра на вложката, дължината на вмъкване, дебелината на околната стена, материала на формовката, очаквания въртящ момент и натоварването при опъване.
За прецизно формовани вложки, постоянната геометрия на назъбването е много важна. Промените във външния профил влияят на взаимодействието на вложката с околния формован материал.
3.3 Втулки и ръкави
Втулките и муфите осигуряват контролирани отвори, точки на монтаж и твърди механични интерфейси в отливките. Те обикновено се използват за:
- Центриране и насочване на вала
- Монтаж на болтове и крепежни елементи
- Разстояние между компонентите
- Разпределение на товара
- Осигуряване на стабилен механичен интерфейс
Втулките са особено полезни, когато обграждащият формовъчен материал трябва да остане гъвкав, лек или устойчив на вибрации. Вложката осигурява твърда и размерно стабилна повърхност. Това прави втулките особено подходящи за гумени и еластомерни части. Околният материал може да абсорбира движение или вибрации. Втулката поддържа монтажната връзка.
Вътрешният диаметър, външният диаметър, дължината и дебелината на стената трябва да се избират въз основа на поддържания компонент и очакваното натоварване. Това осигурява правилно подравняване и надеждна работа.
3.4 Вложки с персонализирана форма
Не всички приложения могат да бъдат изпълнени със стандартни геометрии на вложките. Персонализираните формовани вложки могат да бъдат проектирани със специфични размери, контури, отвори, резби, характеристики на задържане или други свойства, базирани на изискванията за крайния детайл.
Персонализираните дизайни са особено полезни, когато вложката трябва да се побере в специална матрица или да изпълнява множество функции в един монтаж.
Различните вложки са подходящи за различни приложения за формоване. Най-добрият дизайн на вложката се определя от нейната употреба. Формоването на вложката не е „една вложка, подходяща за всички“. Различните видове вложки изискват материал, форма, метод на закрепване и обработка на повърхността да бъдат проектирани обратно въз основа на крайната употреба. Изборът на грешен тип вложка може да доведе до слабо свързване и трудности при сглобяването. В сериозни случаи това може да повлияе на функцията и безопасността на продукта.
4. Какви фактори влияят върху цената на вложките за формоване
Много клиенти гледат само единичната цена, когато поръчват части за вложки. Но цената на формоването на вложките се влияе от много фактори. Формоването на вложките може да елиминира стъпките за сглобяване. Но крайната цена зависи от факторите по-долу.
| Фактор на разходите | Какво да проверите |
| Тип вложка | Стандартна или персонализирана част |
| Подготовка на вложката | Необходимо е почистване, галванизиране, проверка или предварително загряване? |
| Дизайн на мухъл | Как вложката се позиционира, затваря, обтича, охлажда и изхвърля |
| Метод на зареждане | Ръчно или автоматизирано |
| Обем на производство | Прототип, малка партида или голяма партида |
| Изисквания за качество | Сила на издърпване, въртящ момент, електрически характеристики, размери или външен вид |
| Риск от брак | Изместване на пластината, къс удар, проблясък, пукнатини, лошо задържане |
| Спестявания от монтаж | Кои вложки, винтове, клеми или ръчни стъпки след монтажа се отстраняват |
Най-евтината оферта за калъпи често не е най-ниската обща цена на проекта. Евтините калъпи лесно причиняват проблеми – вложките не стоят стабилно, проверката е трудна и пробите трябва да се сменят често. По-късните разходи за брак и престой на линията бързо изчерпват спестяванията от калъпи.
Един наистина икономичен план започва още на етапа на проектиране на матрицата. Помислете ясно за позиционирането на вложката, пътя на потока на пластмасата и ефективността на охлаждане. Похарчете малко повече предварително. Избягвайте много проблеми по-късно.
5. Какви материали се използват за различните видове вложки за формоване
Изборът на материал за формоване на вложки зависи от функцията на вложката, околния материал за формоване и работната среда.
| Материал | Защо да го изберете | Типични съображения |
| месинг | Добра обработваемост и подходяща устойчивост на корозия | Резбови вложки, конектори, ОВК, електрически приложения |
| стомана | Висока здравина и издръжливост | По-високи механични натоварвания и структурни интерфейси |
| Неръждаема стомана | Устойчивост на корозия | Влажна, химическа и тежка среда |
| Мед | Електрическа и топлопроводимост | Проводими и специални приложения |
| БРОНЗ | Добра износоустойчивост и устойчивост на корозия | Втулки, ръкави и приложения, изискващи издръжливост |
| Алуминий | Лека и лесна за машинна обработка | Леки компоненти и приложения, изискващи намаляване на теглото |
| Пластмаса/Полимер | Лека, добра топлоизолация, силна съвместимост с материалите | Приложения, изискващи електрическа изолация или неметални конструкции |
6. По какво се различават методите на обработка за различните видове формоване на вложки?
Видовете пластини се различават много по начина, по който се обработват. Това не е нещо, което може да се реши просто със смяна на инструмент.
Резбовани вложки: Например, месингови гайки. Ключът е да се предпази пластмасата от попадане в резбата. Формата се нуждае от локализиращи щифтове. Вложката трябва да се притисне плътно, преди формата да се затвори. Пластмасата не трябва да изтича в резбата по време на шприцване. Тези вложки обикновено използват вибрационно подаване с купа. Ръчното поставяне лесно води до липсващи или неправилно подравнени вложки.
Проводими вложки: Например, медни клеми и щифтове. Изискванията са най-високи. Ако позицията е отклонена с 0.1 мм, електрическият контакт може да се прекъсне. Тези вложки най-често използват лентово подаване. Те се фиксират чрез прецизно разположени отвори във формата. По време на обработката покритието не трябва да се повреди. В противен случай проводимостта спада.
Носещи вложки: Например, стоманени армировъчни плочи. Те са големи и тежки. Ръчното поставяне е нестабилно. Обикновено са необходими специални приспособления или роботи. Налягането при впръскване е високо. Вложката може да бъде избутана от позицията си. Към матрицата трябва да се добавят опорни конструкции.
Вложки тип втулка: Например, втулки от неръждаема стомана. Ключът е концентричността. Обикновено се извършва на два етапа: първо формоване, след това CNC довършително обработване на вътрешния отвор. Това осигурява прецизност на лагерното легло.
Пластмасови вложки: Например, части от PEEK. Температурата трябва да се следи по време на обработката. Ако температурата на матрицата е твърде ниска, свързването е слабо. Ако е твърде висока, вложката се деформира.
Колкото по-прецизна, по-тежка и чувствителна към замърсяване е пластината, толкова по-сложен е методът на обработка. Преди да изберете процес, първо разберете в какъв тип монтаж се използва пластината.
7. Кои грешни избори водят до превишаване на бюджета за вложките за формоване?
Изборът на материал е ключов фактор за контрол на разходите. Но повечето купувачи подценяват това. Ако стандартна смола може да отговори на нуждите, но вместо това се избере инженерна смола, това е все едно да се използва филе миньон за направата на бургер. Стандартният POM има пазарна цена от около 1.15 щатски долара за килограм. Инженерният PEEK струва около 42 щатски долара за килограм. Разликата в цената на единица е огромна. При 50 грама на детайл и 100 000 бройки, разликата в цената на материала е само около 5,750 щатски долара спрямо 210 000 щатски долара. Това дори не включва много високите изисквания за температура на обработка на PEEK, по-дългия цикъл на формоване и необходимата специална форма и процес.
От друга страна, неотчитането на изискванията за материали също води до огромни загуби. Например, ако дадена структурна част се нуждае от найлон, подсилен със стъклени влакна, но се използва ненапълнен полипропилен, това може да доведе до повреди на място, гаранционни рекламации или дори изтегляне на продукти. Тези разходи далеч надвишават спестените разходи за материали. Ключът е в честния анализ на приложението: какви са действителните механични, термични, химични и регулаторни изисквания? Имаме опит с над 400 материала. Обикновено можем да препоръчаме клас, който отговаря на реалните нужди, без да се налага прекомерно проектиране. Понякога най-добрият метод за контрол на разходите е да отделите 15 минути, за да разговаряте с клиента за това какво всъщност прави детайлът.
8. Какви са ключовите съображения при проектирането на вложкови формовъчни елементи?
Проектирането на ефективни формовани вложки изисква да се вземат предвид както самата вложка, така и крайната формована част.
8.1 Геометрия на вложката
Формата на вложката трябва да поддържа предназначената ѝ функция и да осигурява достатъчно фиксиране в материала за формоване.
8.2 Точност на размерите
Вложката трябва да отговаря на зададените размери и допуски. Това ѝ позволява да пасне правилно в матрицата и да работи според изискванията в готовия детайл.
8.3 Позициониране
Прецизното позициониране е от жизненоважно значение, особено за резбовани вложки, електрически контакти и точки на монтаж. Неточното позициониране може да повлияе на сглобяването, дебелината на стената, подравняването и цялостната производителност на компонентите.
8.4 Сила на задържане
Вложките трябва да останат здраво на мястото си по време на процеса на формоване и през целия експлоатационен живот на компонента. Където е уместно, могат да се използват назъбвания, канали, равнини и други външни елементи за подобряване на задържащата сила.
8.5 Съвместимост на материалите
Материалът на вложката и материалът за формоване трябва да са съвместими с условията на работа и обработка. Трябва да се вземат предвид фактори като температура, химическо въздействие, влажност и разлики в коефициента на термично разширение.
8.6 Проектиране на матрици
Формата трябва да държи вложката прецизно. Тя също така трябва да позволява на формовъчния материал да тече правилно около вложката. Лошият дизайн на матрицата причинява изместване на вложката, непълно покритие с материал, проблясване или други дефекти.
9. Как да изберете правилната формована вложка за вашето приложение
Изборът на правилната вложка започва с разбирането какво трябва да прави готовият монтаж.
Обмислям:
- Изисквания за приложение – определете конкретната функция, която вложката трябва да изпълнява.
- Материал за формоване - определете дали частта ще използва пластмаса, гума, еластомер или друг материал.
- Материал на вложката - изберете месинг, стомана, неръждаема стомана, мед, пластмаса или друг подходящ материал.
- Механично натоварване – вземете предвид силата на издърпване, въртящия момент, вибрациите и многократното закрепване.
- Изисквания за резба - дефинирайте размера на резбата, стъпката, дълбочината и допустимото отклонение, ако е приложимо.
- Работна среда – вземете предвид температурата, влажността, химикалите и други фактори на околната среда.
- Геометрия на вложката – изберете подходящи характеристики на задържане и функционални характеристики.
- Обем на производство - определете правилния метод за производство и поставяне на вложките.
- Изисквания за размери - определете критичните размери и допустимите отклонения.
- Изисквания за проверка – определете как да се провери вложката и готовият монтаж.
Целта не е просто да се избере най-здравата вложка. Вложката трябва да отговаря на необходимите характеристики. Тя трябва също така да е съвместима с материала на формовката, производствения процес и крайния монтаж.
10. Защо да изберете NOBLE за формовани вложки?
NOBLE предоставя пълна поддръжка за проекти за формоване на вложки. Ние помагаме с прегледа на дизайна, избора на материали и изработката на матриците. Извършваме както ръчно, така и автоматизирано зареждане на вложките. Също така осигуряваме инспекция на линията, за да проверим позицията на вложките и качеството на свързване. Всяка част е проследима от суровината до крайния продукт. Това отговаря на изискванията на ISO 13485 за медицински проекти. От прототип до масово производство, ние подкрепяме целия процес.
Въпроси и Отговори
1. Какви са видовете вложки?
Професионалните инструментални системи са по-често организирани по машинна обработка, като например:
Струговащи вложки; Фрезови вложки; Пробивни вложки; Резбонарязващи вложки; Вложки за канали и разделяне.
2. Кои пластмасови смоли са съвместими с вложки за формоване?
Формоването с вложка е подходящо за повечето термопласти. Често срещани варианти включват ABS, PC, PA, PBT, PPS, PP, PE, POM и акрил. Основното ограничение са пластмасите, работещи с много висока температура, като PEEK и PEI, които са по-трудни за обработка.
3. Как вложките за формоване намаляват производствените разходи?
Премахва вторичните стъпки на сглобяване. Вложките се формоват директно в детайла. Това спестява труд, подобрява консистентността и намалява общите разходи.
4. В кои индустрии най-широко се използва формоването с вложки?
Медицински изделия, автомобили, потребителска електроника, електрически инструменти, аерокосмическа и промишлена техника.
5. Какъв толеранс може да постигне вложката на формоването?
Формоването на вложките обикновено постига от ±0.05 мм до ±0.1 мм за позицията на вложката. Критичните размери могат да достигнат ±0.02 мм при прецизни форми.
