5Step(5S)Process是基于塑性流动的原理和给定的模具布局,通过分配“流动组”和“区域”来区分模具填充变化和零件差异的根本原因的一种快速,简便的方法。5SProcess比较每个流组内和流组间的数据,并使用常规压降方程(图1),通过将“零件差异”从“剪切差异”的变化中分离,来帮助用户区分变化的根本原因。为了有效地利用这个流程,理解造成变化的主要原因和如何对多腔模具分配流组是很重要的:
(1)剪切导致的差异
尽管传统设计的几何平衡流道被称为“自然平衡”流道系统,但是这些设计仍然可以引起传递到模具每个模穴内的熔体状况(例如温度,压力和材料特性)的巨大差异。必须承认的是,传统的几何平衡流道实际上产生了多个流动组,就像其取而代之的“鱼骨”流道设计。这些流动组的产生是由于层流和的塑料和橡胶的非牛顿特性。每个流动组之间的可测量的差异是剪切引起的变化的结果,并且通常被称为“Beaumont效应”。
流动组的分组是理解如何有效地诊断模具填充和零件差异变化的一个重要方面。几乎所有多模穴的模具至少有两个流组。例如,在8穴模具中通常有2个流组,16穴模具有4个流组,32穴模具有8个流组等(图2)。这些流动组生产的产品会有尺寸,翘曲,毛边,凹陷,外观,注塑不足等差异。
图2各个流道排布中的流组创建。通常优先填充的红色模穴为流组1
注意,沿着主浇道的外层的流动体通常是优先的流动体,并通常被称为流组1。在一个具有2个流组的模具中,通常的外部分支流组,由主流道中心层流入的,被称为流组2。如果有两个以上的流组,如16或32穴模具,仅流组1可能是显而易见的。剩余的流组都由主流道的内部层流填充。次级流组在做短射填充时会不那么明显。因此,理解这些流组的编号是任意的,而且不一定会决定实际的填充模式是非常重要的。作为一个经验法则,剩余的流组编号将逐渐由模具中心向周围增加。在模具内,每个流组总是至少会有一个模穴。
(2)零件差异
原则上,在同一个给定的流组中的产品具有相同的流动和剪切过程,他们都来自于相同条件的材料(粘度和热量)。因此,在一个给定的流组内的变化,其根本原因应该不是剪切导致的差异,而通常归咎于模具零件的差异。这些差异可以由浇道布局,模穴尺寸,浇口尺寸,浇口几何形状,浇道长度,流道直径,排气或其他零件因素的差异造成的。冷料井也可以被认为是一个模具零件差异的一个因素,它可以通过模具设计修改来解决。注塑机变化也将被认为是零件差异的一个因素,包括加热圈损坏,螺杆,炮筒,止逆阀磨损等。任何不是由于剪切导致的差异变化都归为零件差异。
然而,在评估结果时必须谨慎。用户必须确认任何可能存在零件差异的样品。剪切导致的模穴内部不平衡可能会导致对零件差异的误判。图3是一个例子。
(3)冷却
模穴之间冷却差异的最大影响(如表面光洁度,收缩,翘曲和凹陷)发生在成型周期的保压和冷却阶段。因此,使用5SProcess短射方法时,模具温度的变化对产品的重量影响最小,因为不使用保压。正因如此,在此讨论的只有剪切导致的差异和零件差异会造成模具填充和产品质量的变化。
(4)热流道系统
热流道分流系统表现出同冷流道系统中看到的同样的剪切引起的变化。然而,热流道分流板有许多难以分离的附加变量。当计算零件差异时,这些附加的差异通常会被看到。其他的热流道差异包括温度波动,温度影响的差异包括产品冷却,热膨胀,加热圈和热电偶放置和功能,热喷嘴的设计,以及流体通道本身的几何形状。
图4是从宾夕法尼亚州立大学使用5SProcess进行研究而收集的数据的概要图(虽然存在高模穴数模具的数据,为了清楚起见,仅展示8穴的模具数据)。图表比较了流组1和流组2的平均零件差异,以及流组1和流组2的剪切导致的差异。从该图中,可以很容易看出剪切导致的差异是多穴模差异的最大影响因子。
5StepProcessTM–使用方法
步骤1–确定流组
对给定的模具排布和模穴号,确定每个流组。将流组编号和区域的字母合并,组成每个模穴的编号(图5)。这里通常会在每个区的每个流组有1个模穴。例如:流组1从1A到1D包括2,3,6和7四个模穴(图5)。
图5该图展示了8穴模具5SProcess建议的编号方法,以及没有添加流变控制系统的典型的短射样品。优先填充的流组1表示为红色。
步骤2–制作短射样品
使用科学成型技术建立一个合理的工艺过程,将保压压力和保压时间设置为设备允许的最小值器(零值),如果需要补偿,调整冷却时间。调整计量或切换位置(如果有必要),使填充最满的模穴到80%左右。这样是为了帮助避免掩藏了一些由于排气不良,薄壁或其他因素造成的滞流带来的不平衡。
注意:
(1)当进行短射分析时,需要适当的工程评判,特别是80%指标及更低百分比的填充。
一些产品本身的几何特征会在填充80%之前造成滞留(图6)。为了从5SProcessTM得到一个更加精确的结果,必须确保短射样品是在到达滞留点之前,否则在产品几何特征中的滞留会掩盖一些模具真正的不平衡。
当达到80%指标,推荐让模具循环运行几分钟,确保材料从下料口,炮筒输送到模具中。这样能确保滞留时间过长的材料不被填充到短射样品中。在整个短射取样过程中,必须保持最初的射出速度。为了减小外部差异,如冷料井和注塑机差异,至少需要收集5模短射样品。推荐在开始低百分比填充时使用多步的短射。这样来帮助诊断模具问题。
短射取样时,必须确保产品能被顶出(图7)。这个问题尤其是在使用推板顶出的产品,如图所示,以及针管套筒时。
(2)将每模短射样品进行分组和标识很重要,这样便于查看模穴号。如果模穴号在填充末端,短射样品无法查看,需要在样品顶出模具前手工标识。如果标识样品使取样过程中断,需要模具运转几分钟,使工艺重新稳定后再进行下一模取样。
步骤3–制作短射样品
收集每一模的所有成型样品,并分别称重。按照前一步的要求,确保标注了每个产品。右边的表格提供了推荐的产品重量对应的精度标准。
步骤4–确定零件差异
确定流组1的产品并称重。使用图表,比较流组1内产品的重量,计算差异百分比。重复该图表,计算步骤1定义的其他流组。这些差异百分比就是零件差异。这些零件不平衡的原因是与剪切不相关的,并且通常能在模具零件上发现差异。
步骤5–确定剪切导致的差异
确定每个流组的平均重量,计算各个流组间的差异百分比。流道排布会指示流组的比较。例如,基于图6,对于该流道排布,比较流组1和流组2会给出最大剪切导致的差异。剪切导致的差异是和零件差异不相关的,并且不能通过更改模穴尺寸,模具的流道或者浇口大小来调整。而且总的剪切导致的差异会受到总的零件差异的影响,因为计算公式是使用流组的平均重量,零件差异会使该值发生偏移。
样品分析-5StepProcessTM与传统模具平衡分析的对比
步骤1:区分流组,并对模穴进行相应地标注。
步骤2:80%短射样品制作。
步骤3:收集5模样品,标注并称重。重量如图8和图9图标所示。比较分别按照传统模穴号标注的重量,和按照流组编号系统标注的重量。(重量单位g)。
步骤4:流组1零件差异=13.3%。可以看出模穴1C与模穴1A,1B,1D有巨大差异。直接
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