คู่มือการออกแบบแม่พิมพ์ขึ้นรูปสุญญากาศ: วัสดุ เรขาคณิต และเครื่องมือสั่งทำพิเศษ

การใช้เครื่องมือเป็นตัวแปรสำคัญในการขึ้นรูปสุญญากาศ เครื่องจักรจะตั้งค่าความดัน อุณหภูมิ และรอบเวลาบนเพดาน แต่เป็นแม่พิมพ์ที่กำหนดว่าชิ้นส่วนที่เสร็จแล้วจะหลุดออกมาอย่างหมดจด รักษาพิกัดความเผื่อของขนาดที่จำกัด และคงอยู่ในขั้นตอนการผลิตนับหมื่นรอบโดยไม่บิดเบี้ยวหรือแตกร้าว สำหรับใครก็ตามที่ระบุ แม่พิมพ์เทอร์โมฟอร์มฝาถ้วย หรือการประเมินระบบการขึ้นรูปที่สมบูรณ์ การทำความเข้าใจว่าอะไรคือสิ่งที่แยกเครื่องมือการผลิตที่ใช้เครื่องจักรที่มีความแม่นยำออกจากปลั๊กแบบงานอดิเรกเป็นขั้นตอนแรกในทางปฏิบัติสู่ผลลัพธ์ที่เชื่อถือได้

คู่มือนี้จะตรวจสอบเรขาคณิตของเครื่องมือ การเลือกวัสดุ กลยุทธ์การระบายอากาศ กลศาสตร์มุมแบบร่าง และการลดต้นทุนที่กำหนดการตัดสินใจเกี่ยวกับแม่พิมพ์พลาสติกแบบกำหนดเองตั้งแต่การสร้างต้นแบบระยะสั้นผ่านสายการผลิตอัตโนมัติที่มีปริมาณมาก

เครื่องมือการขึ้นรูปสุญญากาศทำงานอย่างไร

การขึ้นรูปสุญญากาศซึ่งเป็นสาขาหนึ่งของเทอร์โมฟอร์มิง ทำงานโดยการให้ความร้อนแผ่นเทอร์โมพลาสติกจนกระทั่งสามารถยืดหยุ่นได้ จากนั้นจึงดึงลงบนหรือลงในแม่พิมพ์โดยใช้แรงดันอากาศที่แตกต่างกัน เครื่องมือนี้เป็นรูปแบบเชิงลบหรือบวกที่ทำให้แผ่นทำความร้อนมีรูปร่างสุดท้าย คุณลักษณะทางเรขาคณิตทุกประการบนชิ้นส่วนที่เสร็จแล้วจะย้อนกลับไปตามคุณลักษณะที่เกี่ยวข้องซึ่งผ่านการกลึง หล่อ หรือพิมพ์ลงในแม่พิมพ์

กระบวนการนี้ใช้กับถาดแข็ง แผงภายในรถยนต์ ตัวเครื่องอุปกรณ์ทางการแพทย์ และส่วนประกอบบรรจุภัณฑ์เกรดอาหารที่หลากหลาย สิ่งที่เปลี่ยนแปลงไปในการใช้งานคือความหนาของพลาสติก อุณหภูมิในการขึ้นรูป พื้นผิวสำเร็จที่ต้องการ และข้อกำหนดเฉพาะของเครื่องมือ

การใช้เครื่องมือเชิงบวกและเชิงลบ

A แม่พิมพ์เชิงบวก (ชาย) นั่งอยู่ใต้แผ่นทำความร้อน พลาสติกคลุมทับไว้ ดังนั้นพื้นผิวด้านในของชิ้นส่วนที่เสร็จแล้วจึงสัมผัสกับเครื่องมือและสืบทอดพื้นผิวของเครื่องมือ มุมร่างจะต้องมีอยู่บนใบหน้าแนวตั้งทุกหน้า เพื่อให้ส่วนที่ระบายความร้อนสามารถยกออกไปได้

A แม่พิมพ์เชิงลบ (เพศหญิง) เป็นช่องที่แผ่นความร้อนถูกดึงเข้าไป พื้นผิวด้านนอกของชิ้นส่วนสัมผัสกับเครื่องมือ เครื่องมือตัวเมียให้ขนาดภายนอกที่แคบกว่า ซึ่งสำคัญสำหรับส่วนประกอบบรรจุภัณฑ์ที่ต้องเรียงซ้อนกันบนสายการบรรจุ อัตราส่วนความลึกต่อความกว้างที่สูงกว่า 1:1 ต้องใช้ปลั๊กช่วยเพื่อยืดแผ่นก่อนใช้สุญญากาศ เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้ผนังบางที่ฐานเสียหาย

วัสดุเครื่องมือและการแลกเปลี่ยน

การเลือกใช้วัสดุสำหรับแม่พิมพ์ขึ้นรูปสุญญากาศนั้นขับเคลื่อนโดยปริมาณการผลิต พื้นผิวที่ต้องการ ความเร็วรอบด้วยความร้อน และงบประมาณ ไม่มีวัสดุที่ดีที่สุดเพียงชนิดเดียว แต่ละเกรดมีขอบเขตการปฏิบัติงานที่กำหนดไว้

วัสดุ	อายุการใช้งานเครื่องมือโดยทั่วไป (รอบ)	พื้นผิวเสร็จสิ้น	การนำความร้อน	ดีที่สุดสำหรับ
อะลูมิเนียมกลึง (6061)	500,000	ยอดเยี่ยม	สูง	สูง-volume production
หล่ออลูมิเนียม	200,000 - 400,000	ดี	สูง	เรขาคณิตที่ซับซ้อนในระยะปานกลาง
เคิร์กไซต์ (โลหะผสมสังกะสี)	50,000 - 150,000	ดี	ปานกลาง	ต้นแบบเพื่อเชื่อมการผลิต
อีพ็อกซี่ / เรซินที่เติม	1,000 - 5,000	ยุติธรรม	ต่ำ	ตัวอย่างแนวคิดระยะสั้น
ไม้ (MDF / ไม้เนื้อแข็ง)	50 - 500	แย่ถึงยุติธรรม	ต่ำมาก	ความเป็นไปได้ / การขึ้นรูป DIY
พิมพ์ 3 มิติ (SLA / FDM)	100 - 2,000	ยุติธรรม (post-finish)	ต่ำมาก	การตรวจสอบความถูกต้องของต้นแบบอย่างรวดเร็ว

เหตุใดอะลูมิเนียมจึงครองการขึ้นรูปในปริมาณมาก

เครื่องมืออะลูมิเนียมกลึงจะมีรอบเวลาสั้นกว่า เนื่องจากค่าการนำความร้อนสูงกว่าโลหะผสมสังกะสีประมาณสี่เท่า และสูงกว่าอีพอกซีเติมมากกว่าสิบเท่า การดึงความร้อนออกจากแผ่นที่ขึ้นรูปเร็วขึ้นหมายถึงชิ้นส่วนถึงอุณหภูมิการขึ้นรูปเร็วขึ้น ช่วยลดรอบเวลาลงได้ 15 ถึง 30 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับทางเลือกอื่นที่มีค่าการนำไฟฟ้าต่ำ

นอกจากนี้ อะลูมิเนียมยังยอมรับการกัดพื้นผิวแบบลึกสำหรับรูปแบบการจับยึดและการเขียนตัวอักษร โดยมีค่าความคลาดเคลื่อนของมิติภายใน 0.05 มม. ทั่วทั้งหน้าเครื่องมือทั่วไป และสามารถขึ้นผิวใหม่หรือซ่อมแซมเฉพาะที่ได้โดยการเชื่อมและตัดเฉือนใหม่โดยไม่ต้องเปลี่ยนตัวเครื่องมือทั้งหมด สำหรับการใช้งานบรรจุภัณฑ์รอบสูงเช่น แม่พิมพ์เทอร์โมฟอร์มถ้วย การลงทุนเริ่มแรกในอะลูมิเนียมกลึงจะช่วยลดเศษเหลือทิ้งและต้นทุนรอบการทำงานที่สั้นลงภายในปีแรกของการผลิต

พารามิเตอร์เรขาคณิตวิกฤต

มุมร่าง

มุมร่างคือเทเปอร์ที่ใช้กับผนังแนวตั้ง ดังนั้นชิ้นส่วนที่ระบายความร้อนแล้วจึงหลุดออกจากเครื่องมือโดยไม่เกิดความเสียหายจากการเสียดสี กระแสลมที่ไม่เพียงพอทำให้เกิดรอยขีดข่วนบนพื้นผิว การบิดเบี้ยวของชิ้นส่วน และในกรณีร้ายแรง อาจเกิดความเสียหายต่อเครื่องมือจากการบังคับสกัด ช่วงต่อไปนี้ใช้กับการผสมวัสดุ:

พื้นผิวเครื่องมือเรียบและไม่ทาสี: มีแรงลมอย่างน้อย 2 องศาบนใบหน้าแนวตั้งทั้งหมด
เนื้อบางเบา (Ra 3.2 ถึง 6.3 ไมครอน): ขั้นต่ำ 3 ถึง 4 องศา
เนื้อหนาหรือเม็ดละเอียด: 5 องศาขึ้นไปต่อความลึกพื้นผิว 0.025 มม
รูปทรงการตัดด้านล่าง: ต้องใช้แกนที่ยุบได้หรือการออกแบบเครื่องมือแบบแยก ส่งผลให้ต้นทุนและความซับซ้อนเพิ่มขึ้น

มุมและรัศมีเนื้อ

มุมภายในที่แหลมคมในช่องแม่พิมพ์ทำให้เกิดความเข้มข้นของความเค้นเฉพาะจุดในชิ้นส่วนที่ขึ้นรูป และนำไปสู่การเป็นพังผืด ทำให้ผอมบาง หรือแตกร้าวที่จุดเหล่านั้น แนวปฏิบัติทางอุตสาหกรรมกำหนดรัศมีมุมภายในขั้นต่ำไว้ที่ 60 เปอร์เซ็นต์ของความหนาของแผ่นที่ระบุ สำหรับแผ่น 1.5 มม. นั่นหมายถึงรัศมีภายในไม่น้อยกว่า 0.9 มม. ที่มุมเข้าใหม่

รัศมีภายนอก (นูน) บนแม่พิมพ์มีความสำคัญน้อยกว่าต่อคุณภาพของชิ้นส่วน แต่ส่งผลต่อการกระจายตัวของวัสดุ รัศมีภายนอกที่แคบกว่าจะทำให้แผ่นบางลงเหนือขอบ ซึ่งจะลดประสิทธิภาพของโครงสร้างในถาดหรือฝาที่เสร็จแล้ว

อัตราส่วนความลึกต่อการวาด

อัตราส่วนของความลึกของโพรงต่อขนาดแนวนอนที่แคบที่สุดจะกำหนดว่าแผ่นงานถูกยืดออกรุนแรงเพียงใด อัตราส่วนที่ต่ำกว่า 0.5:1 นั้นตรงไปตรงมา อัตราส่วนระหว่าง 0.5:1 และ 1:1 จำเป็นต้องมีโปรไฟล์ความร้อนอย่างระมัดระวัง อัตราส่วนที่สูงกว่า 1:1 ปลั๊กอาณัติช่วยหรือขึ้นรูปแรงดัน อัตราส่วนการดึงของวัสดุเกินโดยไม่มีการชดเชยกระบวนการ ทำให้เกิดผนังบางที่ฐานของโพรง น้ำหนักของชิ้นส่วนไม่สอดคล้องกัน และอัตราการปฏิเสธที่สูงขึ้น

กฎการออกแบบ

สำหรับส่วนประกอบฝาและถาดตื้นที่มีอัตราส่วนความลึกต่อดึงต่ำกว่า 0.6:1 การขึ้นรูปสุญญากาศขั้นตอนเดียวด้วยเครื่องมืออะลูมิเนียมที่เข้ากัน โดยทั่วไปแล้วจะมีการเปลี่ยนแปลงความหนาของผนังต่ำกว่า 10 เปอร์เซ็นต์ทั่วทั้งชิ้นส่วน ซึ่งเป็นไปตามข้อกำหนดเฉพาะเกรดอาหารและบรรจุภัณฑ์ขายปลีกส่วนใหญ่

การระบายอากาศ: ตัวแปรเครื่องมือที่ถูกมองข้ามมากที่สุด

เมื่อดึงแผ่นความร้อนลงบนพื้นผิวแม่พิมพ์ แผ่นจะต้องไล่อากาศที่ติดอยู่ระหว่างตัวมันกับหน้าเครื่องมือ หากอากาศนั้นไม่สามารถระบายออกไปได้เร็วพอ มันจะสร้างเบาะที่ช่วยยึดแผ่นออกจากเครื่องมือ ส่งผลให้มุมโค้งมนแทนที่จะเป็นมุมแหลมคม สูญเสียการสร้างพื้นผิวใหม่ และเกิดรอยพองหรือรอยแดงที่มองเห็นได้บนชิ้นงานที่เสร็จแล้ว

การปรับขนาดและตำแหน่งของรูระบายอากาศ

แนวปฏิบัติมาตรฐานสำหรับเครื่องมือการผลิตอะลูมิเนียมจะมีรูระบายอากาศทุกมุม ตามแนวแกนดึงที่ลึกที่สุด และในส่วนที่เป็นช่องซึ่งอากาศจะไหลเวียนตามธรรมชาติ เส้นผ่านศูนย์กลางช่องระบายอากาศมีขนาดที่จะมองไม่เห็นบนพื้นผิวชิ้นส่วนที่เสร็จแล้ว: 0.5 ถึง 0.8 มม. สำหรับการขึ้นรูปแบบบาง (ต่ำกว่าแผ่น 1.5 มม.) ปรับสเกลเป็น 1.2 ถึง 1.5 มม. สำหรับงานหนักที่สูงกว่า 3 มม. รูที่ใหญ่กว่าขีดจำกัดเหล่านี้จะทิ้งรอยพยานไว้ซึ่งพิมพ์ทะลุไปที่ผิวหน้าของชิ้นส่วน

ระยะห่างระหว่างตำแหน่งช่องระบายอากาศบนหน้าแม่พิมพ์แบนโดยทั่วไปจะอยู่ที่ 25 ถึง 50 มม. สำหรับชิ้นส่วนแบบดึงมาตรฐาน เครื่องมือวาดลึกที่มีอัตราส่วนการวาดสูงกว่า 0.8:1 จะได้ประโยชน์จากระยะห่างที่แคบลง 15 ถึง 20 มม. ในโซนที่มีระยะยืดสูงใกล้กับฐานและมุม

วัสดุเผาผนึกที่มีรูพรุน

อีกทางเลือกหนึ่งนอกเหนือจากช่องระบายอากาศแบบเจาะคือหน้าเครื่องมืออะลูมิเนียมเผาผนึกหรือบรอนซ์ ส่วนที่มีการเผาผนึกที่มีรูพรุนช่วยให้อากาศไหลผ่านได้สม่ำเสมอทั่วบริเวณใบหน้า ขจัดรูปแบบช่องระบายอากาศโดยสิ้นเชิง วิธีการนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับพื้นผิวที่มีพื้นผิวซึ่งรูระบายอากาศแบบเดิมเป็นเรื่องยากที่จะปกปิดภายในลวดลายพื้นผิว ข้อเสียคือต้นทุนเครื่องมือที่สูงขึ้นและขั้นตอนการทำความสะอาดที่มีความต้องการมากขึ้นเพื่อป้องกันการอุดตันของรูพรุนเมื่อเวลาผ่านไป

วงจรทำความเย็นและการเพิ่มประสิทธิภาพรอบเวลา

ช่องระบายความร้อนด้วยน้ำในตัวเป็นคุณสมบัติมาตรฐานในแม่พิมพ์อะลูมิเนียมเกรดการผลิต น้ำที่ควบคุมอุณหภูมิจะรักษาพื้นผิวแม่พิมพ์ไว้ที่จุดที่กำหนด โดยทั่วไปคือ 15 ถึง 40 องศาเซลเซียส ขึ้นอยู่กับเรซิน ซึ่งช่วยให้มั่นใจว่าชิ้นส่วนที่ขึ้นรูปจะเย็นลงด้วยอัตราที่ควบคุมและทำซ้ำได้ทุกๆ รอบ

30%

การลดเวลารอบการทำงานด้วยการระบายความร้อนของแม่พิมพ์แบบแอคทีฟเทียบกับการระบายความร้อนด้วยอากาศแบบพาสซีฟบนแผ่น PETG ขนาด 2 มม

/-2 ค

ความทนทานต่ออุณหภูมิพื้นผิวแม่พิมพ์ทั่วไปพร้อมระบบควบคุมอุณหภูมิน้ำแบบวงปิด

0.05มม

ความสามารถในการทำซ้ำในมิติทั่วทั้งการผลิต 100,000 รอบทำงานโดยใช้เครื่องมืออะลูมิเนียมกลึงพร้อมระบบระบายความร้อนแบบแอคทีฟ

ข้อควรพิจารณาในการกำหนดเส้นทางช่องสัญญาณ

ช่องระบายความร้อนควรตามแนวรูปร่างของแม่พิมพ์ที่ความลึกสม่ำเสมอจากพื้นผิวขึ้นรูป โดยทั่วไปคือ 12 ถึง 20 มม. ช่องที่วิ่งใกล้พื้นผิวมากเกินไปทำให้เกิดการไล่ระดับความเย็นที่ไม่สม่ำเสมอซึ่งทำให้ชิ้นส่วนที่เสร็จแล้วบิดเบี้ยว ช่องที่ทำงานลึกเกินไปจะสูญเสียประสิทธิภาพเชิงความร้อนและยืดเวลารอบการทำงาน

เครื่องมือแบบหลายช่องต้องใช้วงจรทำความเย็นที่สมดุล เพื่อให้แต่ละช่องเย็นลงในอัตราที่เท่ากัน การระบายความร้อนที่ไม่สมดุลทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของน้ำหนักระหว่างช่องต่อช่องในชิ้นส่วนที่ขึ้นรูป ซึ่งกลายเป็นแหล่งคัดแยกในเส้นตัดและซ้อนอัตโนมัติ ซึ่งใช้ความสม่ำเสมอของน้ำหนักเป็นประตูคุณภาพ

แม่พิมพ์ขึ้นรูปสูญญากาศแบบกำหนดเอง: ขั้นตอนการทำงานเฉพาะ

การทดสอบการใช้งานแม่พิมพ์ขึ้นรูปสุญญากาศแบบกำหนดเองเป็นไปตามลำดับที่กำหนดไว้ ไม่ว่าการใช้งานจะเป็นถาดบรรจุภัณฑ์ต้นแบบหรือส่วนประกอบยานยนต์ที่ใช้ในการผลิตก็ตาม การบีบอัดหรือการข้ามขั้นตอนตามลำดับนี้เป็นสาเหตุหลักของการร้องขอการตัดเฉือนใหม่ซึ่งมีค่าใช้จ่ายสูงและพลาดกำหนดการเปิดตัว

การออกแบบเพื่อความสามารถในการผลิตในการเทอร์โมฟอร์ม

การตรวจสอบ DFM สำหรับเครื่องมือขึ้นรูปสุญญากาศมุ่งเน้นไปที่การระบุคุณสมบัติที่จะทำให้เกิดปัญหาในการขึ้นรูปก่อนที่จะตัดโลหะใดๆ ธง DFM ทั่วไปประกอบด้วยส่วนของผนังที่อยู่ในแนวตั้งมากเกินไปสำหรับแบบร่าง โลโก้ หรือข้อความที่มีลายนูนลึกเกินกว่าความหนาของแผ่นที่สามารถรองรับได้โดยไม่ทำให้บางลง และอาร์เรย์ช่องที่เว้นระยะห่างชิดกันมากเกินไปเพื่อให้มีวัสดุเว็บเพียงพอระหว่างส่วนต่างๆ ในการตั้งค่าแบบตัดเข้าที่

โดยทั่วไป การตรวจสอบ DFM อย่างละเอียดจะช่วยลดรอบการแก้ไขบทความแรกจากค่าเฉลี่ยอุตสาหกรรมที่ 2.3 รอบเหลือต่ำกว่า 1 รอบสำหรับร้านเครื่องมือที่มีประสบการณ์ ซึ่งช่วยประหยัดเวลาหลายสัปดาห์ในไทม์ไลน์การเปิดตัว

การออกแบบเครื่องมือหลายช่องสำหรับการผลิตบรรจุภัณฑ์

สายการบรรจุภัณฑ์ปริมาณมากรองรับแม่พิมพ์ที่มีหลายช่อง เนื่องจากแต่ละรอบการขึ้นรูปจะผลิตชิ้นส่วนที่เสร็จแล้วหลายชิ้น ทำให้ผลผลิตต่อชั่วโมงเครื่องจักรเพิ่มขึ้นโดยไม่เพิ่มต้นทุนแรงงานหรือพลังงานตามสัดส่วน จุดคุ้มทุนทางเศรษฐกิจจะเปลี่ยนไปตามขนาดชิ้นส่วน แต่สำหรับส่วนประกอบบรรจุภัณฑ์เกรดอาหารมาตรฐานในช่วงเส้นผ่านศูนย์กลาง 80 ถึง 200 มม. การกำหนดค่าเครื่องมือแบบสี่ช่องถึงสิบหกช่องเป็นเรื่องปกติในสายการผลิตเทอร์โมฟอร์มแบบอินไลน์

Vacuum forming machine tooling for custom plastic molds

เค้าโครงโพรงและการใช้แผ่นงาน

การจัดวางช่องบนเครื่องมือที่มีช่องหลายช่องจะทำให้เกิดความสมดุลระหว่างปัจจัยที่แข่งขันกัน 2 ประการ ได้แก่ การเพิ่มจำนวนชิ้นส่วนต่อพื้นที่แผ่นงานให้สูงสุด (การใช้แผ่นงาน) และการรักษาวัสดุของแผ่นใยให้เพียงพอระหว่างช่องต่างๆ เพื่อป้องกันไม่ให้แผ่นที่ขึ้นรูปฉีกขาดหรือเชื่อมระหว่างรอบการดึง ความกว้างของเว็บขั้นต่ำโดยทั่วไปคือ:

ชิ้นส่วนที่มีอัตราส่วนการดึงมาตรฐาน: ใย 15 ถึง 20 มม. ระหว่างช่องที่อยู่ติดกัน
อัตราส่วนการดึงสูงหรือชิ้นส่วนที่ไม่สมมาตร: ราง 25 ถึง 35 มม. เพื่อป้องกันการพันกัน
การตั้งค่าการตัดแต่งในแม่พิมพ์: รางอาจลดลงเหลือ 8 ถึง 12 มม. โดยที่การตัดแม่พิมพ์กฎเหล็กให้มีความทนทานต่ำ

การใช้แผ่นงานที่สูงกว่า 75 เปอร์เซ็นต์เป็นเป้าหมายสำหรับเครื่องมือบรรจุภัณฑ์ที่คุ้มค่า การบรรลุเป้าหมายนี้จำเป็นต้องมีการซ้อนรอยเท้าของชิ้นส่วนที่ไม่เป็นวงกลมอย่างระมัดระวัง และในบางกรณี จะต้องชดเชยแถวของฟันผุสลับกันเพื่อแทรกชิ้นส่วนต่างๆ

ปรับสมดุลความดันโพรง

แต่ละช่องในแม่พิมพ์หลายช่องจะต้องได้รับการดึงสุญญากาศเท่ากัน สุญญากาศที่ไม่สมดุลส่งผลให้เกิดโพรงที่ขอบของแท่นวางซึ่งสร้างความแตกต่างเล็กน้อยจากโพรงตรงกลาง ทำให้เกิดน้ำหนักและการเปลี่ยนแปลงมิติทั่วทั้งชุดชิ้นส่วน การออกแบบท่อร่วมที่สมดุล โดยมีความยาวทางเดินเท่ากันจากช่องเข้าสุญญากาศไปยังวงจรช่องระบายอากาศของแต่ละช่อง ถือเป็นโซลูชันมาตรฐานสำหรับแท่นวางที่มีขนาดใหญ่กว่า 600 มม. ในทั้งสองมิติ

การขึ้นรูปโลหะแผ่นกับการขึ้นรูปด้วยความร้อนด้วยพลาสติก: ความแตกต่างของเครื่องมือ

ความสับสนระหว่างการขึ้นรูปโลหะแผ่นและการขึ้นรูปด้วยความร้อนของแผ่นพลาสติกเป็นเรื่องปกติในการอภิปรายเรื่องการจัดซื้อจัดจ้าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อจัดหาจากซัพพลายเออร์ด้านการผลิตทั่วไป กระบวนการใช้คำศัพท์บางอย่างร่วมกัน แต่ต้องใช้ปรัชญาการใช้เครื่องมือโดยพื้นฐานที่แตกต่างกัน

พารามิเตอร์	แผ่นงาน Metal Forming	การขึ้นรูปด้วยความร้อนด้วยพลาสติก
กำลังขึ้นรูป	สูง (hydraulic or mechanical press)	ต่ำ (vacuum, 0.8 to 1 bar differential)
วัสดุเครื่องมือ	เหล็กกล้าเครื่องมือชุบแข็ง	อลูมิเนียม อีพ็อกซี่ หรือไม้
มุมร่าง	น้อยที่สุด (การชดเชยสปริงหลัง)	วิกฤต (ต่ำสุด 2 ถึง 5 องศา)
พื้นผิว	ขัดเงา (ลดการหวด)	ตรงกับความต้องการการตกแต่งชิ้นส่วน
การจัดการความร้อน	Ambient (ไม่มีการอุ่นแผ่น)	จำเป็นต้องมีการระบายความร้อนแบบแอคทีฟ
ค่าเครื่องมือ	สูง	ต่ำ to medium

แม่พิมพ์ที่ออกแบบมาสำหรับเหล็กขึ้นรูปด้วยการอัดขึ้นรูปไม่สามารถนำไปประยุกต์ในการขึ้นรูปสุญญากาศได้หากไม่มีการดัดแปลงที่สำคัญ รูปทรงอาจจะคล้ายกัน แต่ข้อกำหนดในการระบายอากาศ มุมของลม การรักษาพื้นผิว และการจัดการความร้อนนั้นแตกต่างกันโดยสิ้นเชิง การระบุกระบวนการที่ถูกต้องตั้งแต่เริ่มแรกจะช่วยหลีกเลี่ยงการทำงานซ้ำเครื่องมือซึ่งมีค่าใช้จ่ายสูง

ข้อมูลจำเพาะของเครื่องมือตามกลุ่มการใช้งาน

ข้อมูลจำเพาะของเครื่องมือที่ถูกต้องจะแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญตามส่วนการใช้งานหลักสำหรับการขึ้นรูปสุญญากาศ ภาพรวมต่อไปนี้ครอบคลุมตัวแปรที่มีความต้องการมากที่สุดในแต่ละเซ็กเมนต์

บรรจุภัณฑ์อาหารและเครื่องดื่ม

กฎข้อบังคับเกี่ยวกับการสัมผัสกับอาหารกำหนดให้วัสดุแม่พิมพ์และการปรับสภาพพื้นผิวต้องไม่ปนเปื้อนส่วนที่ขึ้นรูป อลูมิเนียมอัลลอยด์ที่ใช้ในเครื่องมือบรรจุภัณฑ์อาหารควรได้รับการชุบอโนไดซ์หรือชุบแข็งเพื่อป้องกันไม่ให้อลูมิเนียมถ่ายโอนไปยังพลาสติกในระหว่างการขึ้นรูป สารปล่อยสารที่ใช้ต้องเป็นเกรดที่ปลอดภัยต่ออาหาร การตกแต่งพื้นผิวในช่วง Ra 0.4 ถึง 1.6 ไมครอนเป็นเรื่องปกติสำหรับฝาและถาดที่สัมผัสกับอาหารโดยตรง

รอบเวลาในบรรจุภัณฑ์อาหารได้รับการปรับปรุงอย่างเหมาะสม ไลน์เทอร์โมฟอร์มแบบอินไลน์ที่มีเป้าหมาย 30 ถึง 60 รอบต่อนาทีสำหรับฝาปิดแบบบางทำให้เกิดข้อจำกัดที่เข้มงวดในการออกแบบวงจรทำความเย็นและขนาดช่องระบายอากาศ เพื่อป้องกันการเปลี่ยนแปลงของรอบเวลาที่จะขัดขวางสายการบรรจุดาวน์สตรีม

อุปกรณ์การแพทย์และบรรจุภัณฑ์เพื่อการวินิจฉัย

ถาดกั้นปลอดเชื้อและฐานตุ่มสำหรับอุปกรณ์ทางการแพทย์ต้องมีขนาดซ้ำได้ภายใน 0.1 มม. เพื่อให้แน่ใจว่าซีลฝาจะตกลงบนรูปทรงที่ถูกต้อง ความสะอาดของเครื่องมือได้รับการควบคุมโดยใช้อุปกรณ์จับยึดที่ทำจากสเตนเลสสตีลและสารช่วยคลายตัวที่เข้ากันได้กับห้องคลีนรูม ความพรุนหรือรอยแตกที่พื้นผิวในแม่พิมพ์มีความเสี่ยงต่อการปนเปื้อนและเป็นเหตุให้เครื่องมือปฏิเสธ

ชิ้นส่วนอุตสาหกรรมและยานยนต์

การขึ้นรูปขนาดใหญ่สำหรับแผงภายในรถยนต์ใช้ความหนาของแผ่นตั้งแต่ 3 ถึง 8 มม. และต้องใช้เครื่องมืออะลูมิเนียมที่แข็งแกร่งพร้อมช่องระบายความร้อนลึก ความหนาของผนังที่สม่ำเสมอทั่วทั้งชิ้นส่วนยานยนต์ขนาดใหญ่สามารถขยายได้ตั้งแต่ 400 ถึง 900 มม. การบรรลุความหนาที่สม่ำเสมอนั้นต้องใช้ทั้งการยืดออกล่วงหน้าแบบเสียบปลั๊กและโซนอุณหภูมิเครื่องมือที่จัดทำโปรไฟล์อย่างระมัดระวัง เพื่อควบคุมการระบายความร้อนที่แตกต่างกันทั่วทั้งพื้นที่ชิ้นส่วน

ข้อควรพิจารณาเกี่ยวกับเครื่องมือเทอร์โมฟอร์ม DIY

ผู้ผลิตรายย่อย นักออกแบบอุตสาหกรรม และนักการศึกษาที่ทำงานกับเครื่องขึ้นรูปสุญญากาศขนาดโต๊ะ 300 ถึง 600 มม. มักจะสร้างเครื่องมือของตนเองจากวัสดุที่มีอยู่ การทำความเข้าใจข้อจำกัดของแนวทาง DIY จะช่วยป้องกันไม่ให้เสียเวลาไปกับเครื่องมือที่ไม่สามารถให้ผลลัพธ์ที่สม่ำเสมอได้

DIY Tooling อะไรทำได้และทำไม่ได้

MDF หรือแม่พิมพ์ไม้เนื้อแข็งที่ผลิตอย่างดีพร้อมการปิดผนึกที่เหมาะสม รูระบายอากาศที่วางไว้อย่างถูกต้อง และกระแสลมที่เพียงพอสามารถสร้างชิ้นส่วนตัวอย่างที่ยอมรับได้สำหรับการตรวจสอบการออกแบบและการทดสอบความพอดี ข้อจำกัดคือเรื่องความร้อน: เครื่องมือที่ทำจากไม้ไม่สามารถนำความร้อนออกจากแผ่นที่ขึ้นรูปได้อย่างมีประสิทธิภาพ ดังนั้น Cycle Time จึงนานกว่าเครื่องมืออะลูมิเนียมที่เทียบเท่ากันสองถึงสามเท่า และอุณหภูมิพื้นผิวของแม่พิมพ์จะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องตลอดการทำงาน ส่งผลให้ชิ้นส่วนในช่วงหลังของเซสชั่นก่อตัวขึ้นด้วยพารามิเตอร์ที่แตกต่างจากครั้งแรกเล็กน้อย

เครื่องมือที่พิมพ์ 3 มิติจากเรซิน SLA ที่ผ่านการแปรรูปเพื่อขจัดความพรุนของพื้นผิวสามารถผลิตชิ้นส่วนได้หลายร้อยชิ้นใน PETG หรือ PET แบบบางก่อนที่พื้นผิวเครื่องมือจะเริ่มเสื่อมสภาพ เครื่องมือที่พิมพ์ด้วย FDM จะมีเส้นชั้นที่มองเห็นได้ซึ่งถ่ายโอนไปยังพื้นผิวชิ้นส่วน เว้นแต่ว่าแม่พิมพ์จะถูกขัดและปิดผนึก ซึ่งจะเพิ่มเวลาแรงงานต่อการสร้างเครื่องมือ

เมื่อใดจึงควรเปลี่ยนไปใช้เครื่องมือระดับมืออาชีพ

การตัดสินใจเปลี่ยนจากเครื่องมือ DIY หรือเครื่องมือต้นแบบที่รวดเร็วไปเป็นเครื่องมืออะลูมิเนียมที่ตัดเฉือนอย่างมืออาชีพนั้นขึ้นอยู่กับข้อกำหนดด้านปริมาณ ความสม่ำเสมอ และรอบเวลา เป็นเกณฑ์มาตรฐานในทางปฏิบัติ:

ชิ้นส่วนทั้งหมดน้อยกว่า 500 ชิ้น: แม่พิมพ์ที่พิมพ์แบบ DIY หรือ 3D มีความสมเหตุสมผลด้านต้นทุน
500 ถึง 5,000 ชิ้นส่วน: ไซต์เคิร์กไซต์แบบหล่อหรือกลึง หรือเครื่องมืออีพ็อกซี่แบบเติม ให้ความคุ้มค่าด้านราคา
ชิ้นส่วนมากกว่า 5,000 ชิ้น: อะลูมิเนียมกลึงพร้อมวงจรระบายความร้อนทำให้ต้นทุนเครื่องมือต่อชิ้นส่วนต่ำที่สุดตามขนาด
ชิ้นส่วนมากกว่า 100,000 ชิ้น: เครื่องมืออะลูมิเนียมที่ผลิตเต็มรูปแบบพร้อมระบบระบายความร้อนที่สมดุลและช่องกราวด์ที่แม่นยำเป็นข้อกำหนดมาตรฐาน

การบำรุงรักษาเครื่องมือและอายุการใช้งานที่ยืนยาว

เครื่องมือขึ้นรูปสุญญากาศเป็นสินทรัพย์ทุน การบำรุงรักษาตามแผนจะช่วยยืดอายุเครื่องมือและปกป้องความสม่ำเสมอของมิติ สาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของการเสื่อมสภาพของเครื่องมือก่อนกำหนดคือการทำความสะอาดที่มีฤทธิ์กัดกร่อน การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลันจากการจัดการอุณหภูมิที่ไม่สอดคล้องกัน และการอุดตันของรูระบายอากาศที่ตรวจไม่พบจนกว่าคุณภาพของชิ้นส่วนจะลดลง

ตารางการบำรุงรักษาตามปกติ

หลังจากดำเนินการผลิตแต่ละครั้ง: เคลียร์รูระบายอากาศทั้งหมดด้วยหัววัดทองเหลืองอ่อนหรือลมแรงดันต่ำ เช็ดพื้นผิวที่ขึ้นรูปด้วยผ้าที่ไม่เป็นขุยและตัวทำละลายที่ได้รับการรับรองเพื่อขจัดคราบพลาสติกหรือสารที่สะสมอยู่
รายสัปดาห์: ตรวจสอบพื้นผิวแม่พิมพ์ภายใต้แสงกวาดมุมต่ำเพื่อหารอยขีดข่วน รูพรุน หรือการกัดกร่อน ตรวจสอบการเชื่อมต่อวงจรทำความเย็นทั้งหมดว่ามีการรั่วไหลหรือจำกัดการไหลหรือไม่
รายเดือน: ดำเนินการตรวจสอบโปรไฟล์พื้นผิวในบริเวณที่มีการสึกหรอสูงเพื่อยืนยันว่าผิวสำเร็จอยู่ภายในข้อกำหนดเฉพาะ บันทึกการเบี่ยงเบนใดๆ เพื่อการวิเคราะห์แนวโน้ม
ทุกปีหรือที่ 250,000 รอบ: การตรวจสอบมิติเต็มรูปแบบเทียบกับแบบเครื่องมือต้นฉบับ กลึงใหม่หรือเพลทบริเวณที่สึกหรอใหม่ตามที่ระบุโดยการตรวจสอบ

การชุบอโนไดซ์แบบเคลือบแข็งเพื่อยืดอายุการใช้งานของเครื่องมือ

การชุบอโนไดซ์แบบเคลือบแข็งกับเครื่องมืออะลูมิเนียมสำเร็จรูปจะเพิ่มชั้นพื้นผิวคล้ายเซรามิกหนา 25 ถึง 75 ไมครอน โดยมีความแข็งพื้นผิวเทียบเท่ากับเหล็กกล้าเครื่องมือเกรดกลาง การบำบัดนี้จะช่วยลดการสึกหรอของพื้นผิวจากสารเติมแต่งพลาสติกที่มีฤทธิ์กัดกร่อน (วัสดุที่เติมแก้ว สารหน่วงการติดไฟ แพ็คเกจสี) และยืดอายุการใช้งานของเครื่องมือได้ 40 ถึง 80 เปอร์เซ็นต์ในการศึกษาการผลิตที่ได้รับการตรวจสอบแล้ว ชั้นอโนไดซ์ยังปรับปรุงลักษณะการหลุดลอกของเรซินที่มีความเหนียวเล็กน้อย เช่น TPU และ PVC แบบอ่อน

คำถามที่พบบ่อย

คำถามที่ 1: มุมร่างขั้นต่ำสำหรับแม่พิมพ์ขึ้นรูปสุญญากาศคือเท่าใด

มุมร่างขั้นต่ำที่แนะนำคือ 2 องศาบนพื้นผิวเครื่องมือที่เรียบและขัดเงา สำหรับพื้นผิวที่มีพื้นผิว กฎทั่วไปคือเพิ่มแรงดูด 1 องศาต่อความลึกของพื้นผิว 0.025 มม. ดังนั้นพื้นผิวเกรนปานกลางที่ความลึก 0.1 มม. ต้องใช้แรงดูดอย่างน้อย 6 องศาจึงจะคลายออกโดยไม่ทำให้พื้นผิวเสียหาย ผนังที่ร่างไว้ด้านล่างเป็นสาเหตุเดียวที่ทำให้ชิ้นส่วนติดอยู่บนเครื่องมือที่พบบ่อยที่สุด

คำถามที่ 2: แม่พิมพ์ขึ้นรูปสุญญากาศต้องมีรูระบายอากาศกี่รู?

ไม่มีหมายเลขเดียว ตำแหน่งถูกควบคุมโดยเรขาคณิต อย่างน้อยที่สุด ให้วางช่องระบายอากาศทุกมุม ทุกส่วนที่ปิดภาคเรียน และทุกตำแหน่งที่อากาศจะถูกดักจับเนื่องจากแผ่นสอดคล้องกับเครื่องมือ สำหรับพื้นที่ราบบนเครื่องมือที่มีอัตราส่วนการดึงต่ำกว่า 0.5:1 โดยทั่วไปแล้ว ช่องระบายอากาศจะมีระยะห่างระหว่าง 40 ถึง 50 มม. ก็เพียงพอแล้ว บริเวณที่ดึงสูงและรูปทรงที่ซับซ้อนได้ประโยชน์จากช่องระบายอากาศที่เว้นระยะห่างกัน 15 ถึง 20 มม. เป้าหมายคือเพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีช่องอากาศที่ติดอยู่อยู่ห่างจากช่องระบายอากาศที่ใกล้ที่สุดเกิน 20 มม.

คำถามที่ 3: แม่พิมพ์เดียวกันสามารถใช้กับเครื่องขึ้นรูปสุญญากาศหลายเครื่องได้หรือไม่

ได้ หากขนาดโดยรวมของแม่พิมพ์พอดีกับขนาดแท่นวางของแต่ละเครื่องจักร และรูปแบบสลักเกลียวยึดหรือการเชื่อมต่อสุญญากาศเข้ากันได้ ผลการขึ้นรูปอาจแตกต่างกันเล็กน้อยระหว่างเครื่องจักร เนื่องจากความแตกต่างในความจุของปั๊มสุญญากาศ การกระจายตัวทำความร้อน และความเรียบของแผ่นรอง การทดลองในบทความแรกควรทำทุกครั้งที่มีการย้ายเครื่องมือไปยังเครื่องจักรใหม่ แม้ว่าเครื่องจักรนั้นจะเป็นรุ่นเดียวกันก็ตาม

คำถามที่ 4: Plug Assist คืออะไร และจำเป็นเมื่อใด

ระบบช่วยเสียบปลั๊กเป็นขั้นตอนการยืดก่อน โดยที่ปลั๊กรูปทรงซึ่งโดยทั่วไปทำจากโฟมซินแท็กติกหรือโพลีเอทิลีน UHMW จะถูกดันเข้าไปในแผ่นให้ความร้อนก่อนที่จะใช้สุญญากาศ ปลั๊กจะกระจายวัสดุล่วงหน้าไปยังโซนลึกของช่อง ดังนั้นการดูดสุญญากาศจึงไม่จำเป็นต้องยืดพื้นที่ใดพื้นที่หนึ่งเกินขีดจำกัดการยืดตัว โดยทั่วไปจำเป็นต้องใช้ปลั๊กช่วยเมื่ออัตราส่วนความลึกต่อการวาดเกิน 0.8:1 และเมื่อความหนาของผนังสม่ำเสมอที่ฐานของโพรงลึกเป็นข้อกำหนดของผลิตภัณฑ์

คำถามที่ 5: การผลิตแม่พิมพ์ขึ้นรูปสูญญากาศแบบกำหนดเองใช้เวลานานเท่าใด?

ระยะเวลาดำเนินการขึ้นอยู่กับความซับซ้อนของเครื่องมือ วัสดุ และคิวการผลิตของร้านเครื่องมือ เครื่องมืออะลูมิเนียมกลึงช่องเดียวสำหรับส่วนประกอบบรรจุภัณฑ์ที่ไม่ซับซ้อน โดยทั่วไปจะใช้เวลาประมาณ 3 ถึง 5 สัปดาห์นับจากแบบจำลอง 3 มิติที่ได้รับอนุมัติไปจนถึงบทความแรก เครื่องมือแบบหลายช่องพร้อมวงจรทำความเย็นในตัวและรูปทรงที่ซับซ้อนมีระยะเวลาตั้งแต่ 6 ถึง 12 สัปดาห์ เครื่องมือสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วในเคิร์กไซต์หรืออีพอกซีเติมสามารถทำได้ภายใน 1 ถึง 2 สัปดาห์ แต่จะมีข้อจำกัดด้านปริมาณที่อธิบายไว้ในส่วนการเลือกวัสดุ

คำถามที่ 6: พลาสติกแผ่นชนิดใดที่มักใช้กับแม่พิมพ์ขึ้นรูปสุญญากาศ

วัสดุที่ผ่านการแปรรูปอย่างกว้างขวางที่สุดในการขึ้นรูปสุญญากาศเชิงพาณิชย์ ได้แก่ PETG, PET, HIPS, ABS, HDPE, PP และ PVC แต่ละรายการมีหน้าต่างอุณหภูมิการขึ้นรูปเฉพาะ ขีดจำกัดอัตราส่วนการดึง และปัจจัยการหดตัวที่ต้องคำนึงถึงในการออกแบบแม่พิมพ์ PETG และ PET เป็นผู้นำในการใช้งานบรรจุภัณฑ์ที่ปลอดภัยต่ออาหาร เนื่องจากมีความชัดเจน ความแข็ง และการยอมรับตามกฎระเบียบ ABS และ HIPS เป็นที่ต้องการสำหรับถาดอุตสาหกรรมและส่วนประกอบภายในรถยนต์ เนื่องจากมีความทนทานต่อแรงกระแทกและความสามารถในการทาสี

คำถามที่ 7: อะไรคือความแตกต่างระหว่างเครื่องมือขึ้นรูปสุญญากาศและเครื่องมือขึ้นรูปด้วยแรงดัน?

การขึ้นรูปสุญญากาศใช้ความดันบรรยากาศที่ด้านหนึ่งของแผ่นความร้อนเป็นแรงขึ้นรูป ซึ่งจำกัดอยู่ที่ส่วนต่างประมาณ 1 บาร์ การขึ้นรูปด้วยแรงดันจะเพิ่มกล่องอากาศที่มีแรงดันที่ด้านบนของแผ่น ทำให้เกิดแรงดันในการขึ้นรูป 3 ถึง 8 บาร์ แรงดันที่สูงขึ้นจะสร้างรายละเอียดพื้นผิวที่ละเอียดกว่า มุมที่คมชัดกว่า และพื้นผิวที่ลึกกว่าสุญญากาศเพียงอย่างเดียว แต่ต้องใช้เครื่องมือที่แข็งแกร่งกว่าด้วยเฟรมแคลมป์ที่ปิดสนิท และโดยทั่วไปแล้ว โครงสร้างอะลูมิเนียมกลึงตลอดทั้งชิ้น เครื่องมือขึ้นรูปด้วยแรงดันมีราคาสูงกว่าเครื่องมือแบบสุญญากาศเท่านั้นที่เทียบเท่ากัน 30 ถึง 60 เปอร์เซ็นต์ เนื่องจากมีข้อกำหนดด้านโครงสร้างเพิ่มเติม

คำถามที่ 8: ฉันจะคำนวณขนาดแผ่นที่ถูกต้องสำหรับเครื่องมือขึ้นรูปสุญญากาศได้อย่างไร

ขนาดแผ่นต้องคำนึงถึงขอบที่ถูกหนีบที่ใช้โดยโครงแคลมป์ของเครื่อง (โดยทั่วไปคือ 30 ถึง 60 มม. ในแต่ละด้าน) รวมไปถึงวัสดุที่ดึงเข้าไปในโพรงด้วย จุดเริ่มต้นในทางปฏิบัติคือการเพิ่มความลึกในการดึงสูงสุดเป็นสองเท่าให้กับแต่ละมิติแนวนอนของโครงร่างช่อง จากนั้นจึงเพิ่มขอบแคลมป์ สำหรับแผงกั้นคาวิตี้ที่มีความกว้าง 400 มม. ลึก 300 มม. และมีความลึกในการดึง 50 มม. ความกว้างขั้นต่ำของแผ่นจะอยู่ที่ประมาณ 400 100 120 = 620 มม. การทดลองครั้งแรกควรใช้แผ่นงานที่มีขนาดใหญ่กว่าเล็กน้อยเพื่อยืนยันการกระจายแบบวาดก่อนที่จะยอมรับข้อกำหนดเฉพาะของแผ่นงานการผลิต

เมนูเว็บ

ค้นหาผลิตภัณฑ์

ภาษา

แบ่งปัน

เมนูออก

ข่าวอุตสาหกรรม

คู่มือขั้นสูงสุดสำหรับเครื่องมือขึ้นรูปสุญญากาศและการออกแบบแม่พิมพ์แบบกำหนดเอง