Проектирование Системы Выталкивания для Пресс-Форм — Толкатели, Плоские Выталкиватели, Плиты Съёма и Последовательность Возврата
Конструктор пресс-формы проверяет образцы T1 нового инструмента для корпуса медицинского прибора — 4-гнёздная форма для корпуса из ПК/АБС с глубиной матрицы 55 мм, стенками 2,0 мм и полированной наружной поверхностью SPI A-2. Детали стабильно выталкиваются. Время цикла — 24 секунды. Косметическое качество у литника идеальное. Только одна проблема: каждая деталь показывает четыре круглых следа толкателей на наружной поверхности — диаметром около 6 мм, выступающие на 0,05 мм над окружающей поверхностью и видимые при стандарте контроля 800 люкс заказчика. Спецификация поверхности Класса А гласит: «никаких видимых следов толкателей на наружной стороне».
Конструктор разместил толкатели на плоской наружной стороне, потому что внутренняя поверхность занята 14 стойками печатной платы, двумя башнями защёлок и стенкой батарейного отсека — ни на одной не было достаточно площади для толкателя 6 мм. Результат: форма, производящая размерно точные, полностью заполненные, но косметически дефектные детали.
Проектирование системы выталкивания — последнее, что задаёт конструктор пресс-формы, и первое, что видит заказчик.
Что Делает Система Выталкивания
После охлаждения деталь удерживается на стороне пуансона за счёт усадки — та же дифференциальная усадка, что вызывает коробление в производстве, здесь действует как удерживающая сила. Система выталкивания должна преодолеть её.
Для типичного корпуса с пуансоном глубиной 55 мм, уклоном 2° из ПК/АБС: усилие удержания ≈ 800–1 200 Н на гнездо. 4-гнёздная форма требует примерно 3 200–4 800 Н усилия выталкивания.
Усилие выталкивания должно распределяться на достаточное количество элементов. Выталкивание горячей ПП-детали (80 °C при раскрытии формы) одним толкателем 4 мм гарантированно пробьёт деталь — дефект выталкивания, вызванный не заполнением или охлаждением.
Пять Типов Выталкивателей
1. Цилиндрические Толкатели — Рабочая Лошадка
Цилиндрические толкатели из закалённой стали H13 (48–52 HRC).
| Диаметр (мм) | Макс. Усилие (Н) — ПК/АБС при 90 °C | Макс. Усилие (Н) — ПП при 80 °C | Применение |
|---|---|---|---|
| 3 | 60–90 | 30–50 | Малые элементы, узкие рёбра |
| 4 | 110–160 | 55–85 | Рёбра, бобышки |
| 5 | 170–250 | 85–130 | Стандарт на плоских поверхностях |
| 6 | 250–360 | 125–190 | Корпуса, кожухи |
| 8 | 450–630 | 220–330 | Большие поверхности |
| 10 | 700–1 000 | 350–520 | Тяжёлые детали |
2. Плоские Выталкиватели — Для Рёбер и Тонких Стенок
Прямоугольные выталкивающие пластины с отношением ширины к толщине от 3:1 до 10:1.
| Толщина (мм) | Ширина (мм) | Макс. Усилие (Н) | Применение |
|---|---|---|---|
| 1,0 | 3–10 | 40–80 | Тонкие рёбра |
| 1,5 | 5–15 | 90–160 | Средние рёбра |
| 2,0 | 6–20 | 160–280 | Конструктивные рёбра |
| 3,0 | 9–30 | 350–600 | Толстые рёбра |
3. Трубчатые Выталкиватели — Для Бобышек и Знаков
Полая цилиндрическая втулка, окружающая знак. След — кольцо вокруг бобышки, скрытое после сборки головкой винта.
| ВД Втулки (мм) | НД Втулки (мм) | Толщина Стенки (мм) | Макс. Усилие (Н) |
|---|---|---|---|
| 3 | 5–6 | 1,0–1,5 | 60–120 |
| 4 | 6–8 | 1,0–2,0 | 110–220 |
| 6 | 9–12 | 1,5–3,0 | 250–500 |
| 8 | 12–16 | 2,0–4,0 | 450–880 |
4. Плиты Съёма — Для Выталкивания Без Видимых Следов
Плоская плита, контактирующая со всем периметром детали. Решение для поверхностей Класса А.
5. Пневмовыталкивание — Для Тонкостенных и Гибких Деталей
Сжатый воздух подаётся между деталью и пуансоном. Почти всегда как вспомогательное средство.
Правила Размещения Толкателей
Правило 1: Размещать на Некосметических Поверхностях
Толкатели должны быть на внутренних рёбрах, вершинах бобышек и внутренних сторонах защёлок. Проектирование литников следует той же логике: размещать технологические следы там, где заказчик их никогда не увидит. Анализ DFM должен определить доступные поверхности до системы охлаждения — каналы охлаждения и толкатели конкурируют за одно и то же пространство в стали пуансона. Прецизионная обработка, требуемая для отверстий толкателей, того же класса, что и литники и каналы охлаждения.
Правило 2: Уравновесить Усилие Выталкивания
Элементы должны быть симметрично распределены вокруг центра масс детали.
Правило 3: Не Размещать Напротив Тонких Стенок
Толщина стенки в месте толкателя должна быть не менее 1,0 мм для толкателя 4 мм и 1,5 мм для 6 мм.
Правило 4: Соблюдать Расстояние до Края
Минимум 1,5–2,0 мм от любого края полости или линии разъёма.
Правило 5: Учитывать Уклон
Толкатели должны быть перпендикулярны плоскости разъёма. На поверхностях с уклоном >2° поверхность толкателя должна быть утоплена в плоскодонный карман.
Двухступенчатое Выталкивание и Ранний Возврат
Детали с глубокими рёбрами и высоким пуансоном могут требовать двух ступеней. Механизм раннего возврата принудительно возвращает плиту выталкивания в исходное положение до закрытия формы. Стандарт для форм с ходом выталкивания более 60 мм или циклом менее 15 секунд.
Чистота Поверхности Толкателя и Косметика
| Отделка Торца | Отделка Детали | Вид Следа |
|---|---|---|
| Полированная (Ra 0,2–0,4 мкм) | Полированная (SPI A-1/A-2) | Едва заметен |
| Полированная (Ra 0,2–0,4 мкм) | Матовая / текстура VDI | Заметен — блестящее пятно на матовой поверхности |
| Текстурированная в тон | Текстурированная (VDI 27, SPI C-1) | Почти невидим |
Конструктор пресс-формы переработал выталкивание: четыре толкателя Ø6 мм удалены с наружной стороны и заменены восемью плоскими выталкивателями Ø3 мм на внутренних рёбрах, четырьмя трубчатыми выталкивателями Ø4 мм вокруг бобышек платы и двумя толкателями Ø8 мм на внутренних сторонах башен защёлок. Доработка формы обошлась в ¥12 000. Переделанная форма выдала детали без видимых следов толкателей на наружной поверхности.
Проектирование системы выталкивания — не запоздалая мысль. Это переговоры между геометрией детали, косметической спецификацией и свойствами материала при температуре выталкивания.