5 ข้อควรพิจารณาหลักในการออกแบบแม่พิมพ์

5 ข้อควรพิจารณาหลักในการออกแบบแม่พิมพ์

1. การออกแบบรูระบายอากาศ

การออกแบบรูระบายอากาศในการขึ้นรูปสูญญากาศมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการออกแบบแม่พิมพ์ รูระบายอากาศควรอยู่ในตำแหน่งที่แผ่นโลหะสัมผัสกับแม่พิมพ์ในที่สุด เช่น รอบด้านล่างของแม่พิมพ์และในบริเวณที่เว้าลงในระหว่างการขึ้นรูปแม่พิมพ์ หรือรอบด้านล่างของหมัดในระหว่างการขึ้นรูปหมัด ตำแหน่งเฉพาะขึ้นอยู่กับรูปร่างและขนาดของชิ้นส่วนที่ขึ้นรูป

สำหรับชิ้นส่วนที่มีรูปร่างซับซ้อน ควรเน้นรูระบายอากาศ สำหรับชิ้นส่วนแบนขนาดใหญ่ จำเป็นต้องกระจายรูระบายอากาศอย่างสม่ำเสมอ ระยะห่างของรูขึ้นอยู่กับขนาดของชิ้นส่วน สำหรับชิ้นส่วนขนาดเล็ก ระยะห่าง 20-30 มม. เหมาะสม ในขณะที่สำหรับชิ้นส่วนขนาดใหญ่ ควรเพิ่มระยะห่าง

โดยทั่วไป สำหรับพลาสติกที่มีความสามารถในการไหลที่ดีและอุณหภูมิการขึ้นรูปสูง จำเป็นต้องใช้รูระบายอากาศที่เล็กกว่า สำหรับแผ่นโลหะที่หนากว่า จำเป็นต้องใช้รูระบายอากาศที่ใหญ่กว่า และสำหรับแผ่นโลหะที่บางกว่า จำเป็นต้องใช้รูระบายอากาศที่เล็กกว่า กล่าวโดยสรุป ข้อกำหนดสำหรับขนาดรูระบายอากาศคือการอนุญาตให้อากาศถูกดึงออกจากระหว่างแผ่นโลหะและพื้นผิวการขึ้นรูปแม่พิมพ์ในเวลาอันสั้นโดยไม่ทิ้งร่องรอยของรูระบายอากาศบนชิ้นส่วน

เส้นผ่านศูนย์กลางของรูระบายอากาศทั่วไปคือ 0.5–1 มม. ขอแนะนำว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของรูระบายอากาศสูงสุดไม่ควรเกิน 50% ของความหนาของแผ่น อย่างไรก็ตาม สำหรับแผ่นที่มีขนาดเล็กกว่า 0.2 มม. ไม่สามารถประมวลผลรูระบายอากาศที่เล็กเกินไปได้

2. ขนาดช่องว่าง ขนาดช่องว่างของแม่พิมพ์ขึ้นรูปสูญญากาศควรพิจารณาอัตราการหดตัวของพลาสติกด้วย วิธีการคำนวณเหมือนกับขนาดช่องว่างของแม่พิมพ์ฉีด โดยประมาณ 50% ของการหดตัวในชิ้นส่วนพลาสติกที่ขึ้นรูปด้วยสูญญากาศเกิดขึ้นหลังจากถอดแม่พิมพ์ 25% เกิดขึ้นภายใน 1 ชั่วโมงหลังจากถอดแม่พิมพ์ที่อุณหภูมิห้อง และอีก 25% ที่เหลือเกิดขึ้นภายใน 8–24 ชั่วโมงถัดไป

ชิ้นส่วนพลาสติกที่ขึ้นรูปโดยใช้แม่พิมพ์เว้าจะหดตัวมากกว่าชิ้นส่วนที่ขึ้นรูปโดยใช้แม่พิมพ์นูน 25%–50% ปัจจัยหลายประการมีผลต่อความแม่นยำของมิติของชิ้นส่วนพลาสติก นอกเหนือจากการลดความแม่นยำของมิติช่องว่างแล้ว ปัจจัยต่างๆ เช่น อุณหภูมิการขึ้นรูป อุณหภูมิแม่พิมพ์ และชนิดของชิ้นส่วนพลาสติกก็มีบทบาทเช่นกัน ดังนั้น การกำหนดอัตราการหดตัวล่วงหน้าอย่างแม่นยำจึงเป็นเรื่องยากมาก

หากชุดการผลิตมีขนาดใหญ่และข้อกำหนดความแม่นยำของมิติสูง ควรสร้างผลิตภัณฑ์ทดลองโดยใช้แม่พิมพ์ปูนปลาสเตอร์ก่อนเพื่อวัดอัตราการหดตัว ซึ่งจะเป็นพื้นฐานสำหรับการออกแบบช่องว่างแม่พิมพ์

3. ความหยาบของพื้นผิวช่องว่าง
โดยทั่วไป แม่พิมพ์ขึ้นรูปสูญญากาศไม่มีอุปกรณ์ดีดออก การถอดแม่พิมพ์ทำได้โดยใช้ลมอัดหลังจากขึ้นรูป หากความหยาบของพื้นผิวของแม่พิมพ์ขึ้นรูปสูญญากาศต่ำเกินไป จะเป็นอันตรายอย่างมากต่อการถอดแม่พิมพ์หลังจากขึ้นรูปสูญญากาศ ชิ้นส่วนพลาสติกมีแนวโน้มที่จะยึดติดกับพื้นผิวแม่พิมพ์และถอดแม่พิมพ์ได้ยาก แม้จะมีอุปกรณ์ดีดออก ก็ยังคงมีแนวโน้มที่จะเสียรูปหลังจากถอดแม่พิมพ์ ดังนั้น ความหยาบของพื้นผิวของแม่พิมพ์ขึ้นรูปสูญญากาศควรค่อนข้างสูง หลังจากประมวลผลพื้นผิวแล้ว ขอแนะนำให้พ่นทราย

4. อุปกรณ์ซีลขอบ
ในระหว่างการขึ้นรูปสูญญากาศ เพื่อป้องกันไม่ให้อากาศเข้าสู่ห้องสูญญากาศ จะต้องติดตั้งอุปกรณ์ซีลที่ขอบที่แผ่นพลาสติกสัมผัสกับแม่พิมพ์ การซีลพื้นผิวสัมผัสระหว่างแผ่นพลาสติกและแม่พิมพ์ทำได้ง่ายสำหรับพื้นผิวแยกตรง แต่การซีลทำได้ยากกว่าสำหรับพื้นผิวแยกโค้งหรือพับ

5. อุปกรณ์ทำความร้อนและความเย็น การให้ความร้อนแก่แผ่นพลาสติกที่ใช้ในการขึ้นรูปสูญญากาศโดยทั่วไปใช้ลวดความต้านทานหรือการแผ่รังสีอินฟราเรด อุณหภูมิของลวดความต้านทานสามารถสูงถึง 350℃～450℃ จำเป็นต้องใช้อุณหภูมิการขึ้นรูปที่แตกต่างกันสำหรับแผ่นพลาสติกที่แตกต่างกัน โดยทั่วไปจะทำได้โดยการปรับระยะห่างระหว่างเครื่องทำความร้อนและแผ่น โดยทั่วไปจะใช้ระยะห่าง 80～120 มม.

อุณหภูมิแม่พิมพ์มีผลต่อทั้งคุณภาพของชิ้นส่วนพลาสติกและอัตราการผลิต หากอุณหภูมิแม่พิมพ์ต่ำเกินไป จุดเย็นหรือความเครียดจะเกิดขึ้นเมื่อสัมผัสระหว่างแผ่นพลาสติกและช่องว่างแม่พิมพ์ ซึ่งอาจนำไปสู่รอยแตก ในทางกลับกัน หากอุณหภูมิแม่พิมพ์สูงเกินไป แผ่นพลาสติกอาจยึดติดกับช่องว่าง ทำให้เสียรูปในระหว่างการถอดแม่พิมพ์และยืดระยะเวลาการผลิต

ดังนั้น ควบคุมอุณหภูมิแม่พิมพ์ให้อยู่ในช่วงหนึ่ง โดยทั่วไปประมาณ 50℃ วิธีการควบคุมอุณหภูมิแม่พิมพ์ ได้แก่ การระบายความร้อนตามธรรมชาติหลังจากพลาสติกสัมผัสกับแม่พิมพ์ การเพิ่มอุปกรณ์ระบายความร้อนด้วยอากาศเพื่อเร่งการระบายความร้อน และการระบายความร้อนด้วยน้ำ การรวมช่องระบายความร้อนภายในแม่พิมพ์เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพและใช้กันทั่วไปในการควบคุมอุณหภูมิแม่พิมพ์ ช่องระบายความร้อนเหล่านี้ควรอยู่ห่างจากพื้นผิวแม่พิมพ์อย่างน้อย 8 มม. เพื่อป้องกันจุดเย็น

มีวิธีการต่างๆ ในการเปิดช่องระบายความร้อนด้วยน้ำ สามารถหล่อท่อทองแดงหรือเหล็กเข้าไปในแม่พิมพ์ หรือสามารถเจาะรูหรือกัดร่องในแม่พิมพ์ได้ เมื่อใช้วิธีการกัด จะต้องใช้องค์ประกอบการซีลและเพิ่มแผ่นปิด