ساخت قالب تزریق پلاستیک با فرز و تراش CNC - راهنمای صفر تا صد پروژه
مسیر ساخت قالب تزریق پلاستیک با CNC اینه:
طراحی سه بعدی ← انتخاب متریال ← تراش قطعات گرد (بوش، اسلیو،…)، ← فرزکاری صفحات و ماشینکاری حفره قالب ← وایرکات و جزئیات دقیق ← پولیش قالب تزریق ← مونتاژ و تست تزریق.
یعنی از همون اول باید قالب رو طوری ببندی که در نهایت هم قطعه دقیق دربیاد، هم بعداً نیاز به اصلاح قالب با CNC حداقلی باشه.
به قول یک منبع معتبر خارجی در حوزه قالب سازی:
چیزی که اینجا می گه دقیقاً همون کاریه که تو خلیج CNC انجام می شه؛ طراحی مهندسی، برنامه نویسی CAM و ماشینکاری مرحله به مرحله تا قالب آماده تزریق بشه. مراحل کلی ساخت قالب تزریق پلاستیک با CNC
- تحلیل قطعه پلاستیکی و تعیین نوع قالب (تک حفره، چندحفره، کشویی دار و …)
- طراحی سه بعدی قالب و حفره ها در نرم افزار CAD
- انتخاب فولاد مناسب برای ساخت قالب تزریق پلاستیک (P20، H13، …)
- برش و آماده سازی بلوک ها
- تراش CNC برای بوش ها، اسلیوها و قطعات گرد
- فرز CNC برای صفحات، پله ها و ماشینکاری حفره قالب
- وایرکات برای برش های دقیق و اینسرت ها
- مونتاژ اولیه، تنظیم خط جدایش
- پولیش قالب تزریق و آماده سازی سطح
- تست تزریق، آنالیز قطعه و در صورت نیاز اصلاح قالب با cnc
انتخاب متریال مناسب برای ساخت قالب تزریق پلاستیک
اگر متریال قالب رو درست انتخاب نکنی، حتی بهترین ماشینکاری حفره قالب هم جواب نمی ده.
برای ساخت قالب تزریق پلاستیک، معمولاً از فولادهای ابزار و پیش سخت استفاده می شه؛ انتخابش هم بستگی به تیراژ تولید، نوع پلاستیک و سطح نهایی (نیاز به پولیش آینه ای یا نه) داره.
مقایسه چند متریال رایج قالب تزریق پلاستیک
در کنار انتخاب متریال، طراحی کانال های خنک کاری خیلی مهمه؛ چون اگر خنک کاری درست نباشه:
| متریال | مزایا | معایب | کاربرد معمول |
| P20 (پیش سخت) | ماشینکاری راحت، قیمت مناسب، مناسب برای پولیش | مقاومت سایشی کمتر نسبت به فولادهای سخت کاری شده | قالب های تزریق پلاستیک با تیراژ متوسط |
| H13 / 1.2344 | مقاومت حرارتی و سایشی بالا، مناسب برای پلاستیک های پر از الیاف | ماشینکاری سخت تر، نیاز به ابزار قوی تر | قالب های پرتیراژ، پلاستیک تقویت شده |
| 1.2083 (فولاد ضدزنگ) | مقاوم به زنگ زدگی، مناسب محیط مرطوب، پولیش عالی | قیمت بالاتر | قالب های با نیاز سطح براق و محیط مرطوب |
| S7 / فولاد ضربه ای | مقاومت خوب در برابر شوک و ضربه | پولیش سخت تر | بخش های متحرک، کشویی ها و اینسرت های تحت ضربه |
- قطعه تاب برمی داره
- سیکل تزریق طولانی می شه
- حتی ممکنه بعداً مجبور بشی با اصلاح قالب با cnc کانال ها رو دوباره طراحی کنی.
آماده سازی بلوک قالب برای ماشینکاری
مشکل خیلی از کارگاه ها اینه: قالب رو خوب نمی بندن، بعد وسط کار ابعاد در می ره و تمام زحمات ماشینکاری حفره قالب می ره هوا.
اگر از همون اول بلوک رو درست فیکس و صفر کنی، هم کیفیت بالاتره، هم نیاز به اصلاح قالب با cnc آخر کار کمتر می شه.
چک لیست آماده سازی بلوک قالب
- صاف و موازی کردن دو سطح مرجع روی فرز
- انتخاب سمت مرجع ثابت (datum) برای تمام برنامه ها
- استفاده از گیره یا فیکسچر مناسب (به جای این که فقط به گیره ساده اکتفا بشه)
- علامت گذاری جهت قرارگیری بلوک (بالا/پایین، چپ/راست)
- ثبت مختصات صفر قطعه در کنترلر دستگاه و یادداشت خارج از سیستم
- تا حد امکان، ماشینکاری حفره قالب و خط جدایش باید در یک سیستم مرجع مشترک انجام بشه.
- اگر بلوک رو چند بار برمی داری و دوباره می بندی، حتماً از پین موقعیت دهنده یا صفحه بیس ثابت استفاده کن.
- هر چه فیکسچر محکم تر و تکرارپذیرتر، پولیش قالب تزریق هم بعداً راحت تر و یکنواخت تر می شه، چون لبه ها و سطوح نسبت به هم دقیق تر درمیاد.
تراش CNC برای قطعات گرد و قالب تزریق پلاستیک
آیا لازم است برای همه قطعات گرد قالب از تراش CNC استفاده کنیم؟
برای قالب حرفه ای، بله؛ چون بوش تزریق، راهنما، اسلیو و… اگر هم محوری و تلرانس شون دقیق نباشه، در تزریق مشکل نشتی، سایش و خط روی قطعه خواهی داشت.
قطعات گرد مهم در ساخت قالب تزریق پلاستیک
- بوش تزریق (Sprue bush)
- بوش و پین های راهنما
- اسلیوهای پران
- اینسرت های گرد و رینگ ها
- دقت بالا در هم محوری سوراخ مرکزی و قطر بیرونی
- تکرارپذیری عالی برای تولید چند دست قالب
- امکان تعریف پله ها، فیلت ها و شیب ها با یک برنامه
- آماده سازی مناسب برای بعداً که ماشینکاری حفره قالب روی فرز انجام می شه و همه چیز دقیق روی هم می نشیند
ماشینکاری حفره قالب با فرز CNC سه و چهار محور
چطور حفره قالب رو با فرز CNC طوری ماشینکاری کنم که قطعه دقیق، بدون پلیسه و بدون موج دربیاد؟
استراتژی درست تراشکاری، نیمه پرداخت و پرداخت نهایی، انتخاب ابزار مناسب، و در صورت امکان استفاده از چهار محور، کلید کیفیت ماشینکاری حفره قالب هست.
مراحل ماشینکاری حفره قالب
- خشن تراشی (Roughing)
- برداشتن حجم اصلی متریال با استراتژی پوسته برداری یا توپاکت
- استفاده از ابزار کارباید با قطر مناسب
- نیمه پرداخت (Semi-finishing)
- نزدیک شدن به فرم نهایی حفره، اما با باقی گذاشتن مقدار کوچکی برای پرداخت
- پرداخت نهایی (Finishing)
- استفاده از ابزار قطر کم برای گوشه ها
- سرعت دور بالا، پیشروی کنترل شده
- توجه به مسیر حرکت ابزار برای کم کردن خط و پله
- استفاده از چهار محور باعث می شود کمتر کار را برگردانی
- هم راستایی سطوح بهتر حفظ می شود
- احتمال نیاز به اصلاح قالب با cnc در مراحل بعدی کم می شود
نقش وایرکات در تکمیل ماشینکاری حفره قالب و اینسرت های دقیق قالب تزریق پلاستیک
کِی باید از وایرکات استفاده کنیم و کِی از فرز CNC؟
وایرکات برای جاهایی است که دقت بالا، گوشه های تیز و شیارهای بسته نیاز داری؛ یعنی دقیقاً جایی که فرز محدود می شود.
کاربردهای مهم وایرکات در ساخت قالب تزریق پلاستیک
- برش اینسرت های دقیق با گوشه های تیز
- آماده سازی حفره های کشویی و هسته های متحرک
- اصلاح ابعادی محل نشستن اینسرت ها بعد از فرز
- ساخت شیارهای باریک که ابزار فرز به آن ها دسترسی ندارد
سوراخ کاری، رزوه زنی و کانال های خنک کاری در ساخت قالب تزریق پلاستیک با CNC
چرا بعضی قالب ها خوب خنک نمی شوند یا پیچ ها زود هرز می شوند؟
چون طراحی و اجرای سوراخ ها، رزوه ها و کانال های خنک کاری جدی گرفته نشده. در حالی که این بخش، نصف داستان ساخت قالب تزریق پلاستیک است.
انواع سوراخ ها در قالب
- سوراخ پیچ ها و صفحه های اتصال
- سوراخ پین های راهنما و پران ها
- سوراخ های عبور آب خنک کاری
- سوراخ های رزوه دار برای بست ها و اجزای جانبی
- رزوه زنی با CNC دقت و تکرارپذیری بالاتری نسبت به قلاویز دستی دارد و احتمال شکست ابزار کمتر است.
- کانال های خنک کاری باید تا جای ممکن به سطح ماشینکاری حفره قالب نزدیک باشند، بدون این که دیواره خیلی نازک شود.
- جهت ورود و خروج آب طوری باشد که تمام حفره ها را به شکل یکنواخت خنک کند؛ وگرنه بعداً مجبور می شوی با اصلاح قالب با cnc کانال اضافه کنی یا مسیر را عوض کنی.
تست تزریق پلاستیک
قالب که آماده شد، از کجا بفهمم همه چیز درست کار می کند؟
با یک تست تزریق مرحله به مرحله. از اولین شات تا تنظیم نهایی، باید هم رفتار قالب را ببینی، هم قطعه را زیر ذره بین بررسی کنی؛ هر ایراد یعنی یا تنظیم تزریق می خواهد یا اصلاح قالب با cnc.
مراحل کلی تست تزریق
- اولین شات (First Shot)
- چک کردن بسته شدن قالب، عدم نشتی در خط جدایش
- بررسی این که قطعه کامل پر می شود یا نه
- تنظیمات فرآیندی
- فشار تزریق، دمای سیلندر، زمان خنک کاری
- سرعت تزریق برای جلوگیری از هواگرفتگی و سوختگی
- بررسی عیوب روی قطعه
- پلیسه در خط جدایش ← احتمالاً نیاز به لَپ کاری یا اصلاح قالب با cnc
- فرو رفتگی (Sink) ← مشکل در خنک کاری یا ضخامت موضعی
- اعوجاج و تابیدگی ← خنک کاری نامتعادل یا فشار نگهدار نامناسب
- خط جوش، حباب، نقاط سوخته ← نیاز به اصلاح راهگاه یا خروج هوا
- ابعاد بحرانی قطعه با کولیس و میکرومتر چک شود
- کیفیت سطح، مخصوصاً اگر پولیش قالب تزریق آینه ای انجام شده، از نزدیک بررسی شود
- عملکرد پران ها و سیستم راهگاه سرد/گرم تست شود
- در صورت مشاهده ایراد تکرارشونده، تصمیم گرفته شود که با تنظیمات تزریق حل می شود یا باید ماشینکاری حفره قالب یا راهگاه ها دوباره توسط CNC اصلاح شوند.
