Thiết kế khuôn silicon có thể rất phức tạp. Những lỗi thiết kế nhỏ có thể dẫn đến những sai sót tốn kém và lãng phí thời gian.
Thiết kế khuôn silicon hiệu quả phụ thuộc vào việc kiểm soát chính xác lỗ thông hơi, đường phân khuôn, dung sai và độ co ngót để đảm bảo chất lượng sản phẩm và khả năng sản xuất.
Mỗi quyết định trong thiết kế khuôn đều ảnh hưởng đến hiệu suất của sản phẩm cuối cùng. Bằng cách hiểu rõ từng yếu tố ngay từ đầu, chúng tôi có thể tránh được những sai sót thường gặp trong sản xuất và đạt được kết quả đúc khuôn ổn định, chất lượng cao.
Lưu thông và thông gió?
Thông gió tốt giúp ngăn ngừa hiện tượng kẹt khí và cháy. Thông gió kém gây ra bọt khí, đổ đầy không đầy đủ hoặc khuyết tật bề mặt.
Hệ thống thông hơi cho phép không khí bị kẹt thoát ra ngoài trong quá trình tiêm. Hệ thống thông hơi cân bằng đảm bảo quá trình chiết rót hoàn toàn và bề mặt sản phẩm nhẵn mịn.
Bẫy khí là một thách thức thường gặp trong quá trình đúc silicone vì cao su silicone lỏng (LSR) có độ nhớt cao và thường giữ khí ở những khu vực hẹp. Khi tôi làm khuôn núm vú giả năm ngoái, việc thoát khí không đúng cách đã gây ra một số sản phẩm bị loại với bọt khí gần khu vực núm vú. Điều đó cho tôi thấy tầm quan trọng của thiết kế thoát khí.
Hướng dẫn thiết kế lỗ thông hơi chính
| Tham số | Giá trị điển hình | Ghi chú |
|---|---|---|
| Độ sâu lỗ thông hơi | 0,005–0,02 mm | Quá nông sẽ giữ không khí; quá sâu sẽ gây ra hiện tượng lóe sáng |
| Chiều rộng lỗ thông hơi | 3–6 mm | Đủ cho luồng không khí lưu thông mà không bị rò rỉ silicon |
| Vị trí lỗ thông hơi | Xa cổng | Tránh hiện tượng chảy ngược silicone |
Các lỗ thông hơi nên được đặt tại điểm đổ đầy cuối cùng và đều khắp khoang. Với các sản phẩm có hình dạng phức tạp, có thể cần đến các lỗ thông hơi siêu nhỏ hoặc hỗ trợ chân không. Hệ thống chân không giúp đảm bảo sản phẩm không bị sủi bọt, đặc biệt là đối với các sản phẩm y tế và chăm sóc trẻ em, vốn đòi hỏi độ trong suốt và bề mặt nhẵn mịn.
Chiến lược chia tay và kiểm soát Flash?
Các khuyết tật flash thường chỉ ra vấn đề ở đường phân cành. Việc đặt đường phân cành không đúng cách làm tăng chi phí cắt tỉa và giảm năng suất.
Đường phân khuôn được thiết kế tốt sẽ giảm thiểu hiện tượng chảy nhựa và cải thiện tính thẩm mỹ của sản phẩm đồng thời đảm bảo khả năng tháo khuôn.
Tôi vẫn còn nhớ một dự án mà khuôn núm vú bình sữa liên tục tạo ra tia lửa mỏng dọc theo mép bịt kín. Sau khi xem xét dụng cụ, tôi nhận ra đường phân khuôn được đặt trong vùng áp suất cao. Việc di chuyển nó đã giảm đáng kể tia lửa.
Chiến lược kiểm soát đèn flash
- Đặt đường phân chia dọc theo các chuyển tiếp hình học tự nhiên. Tránh các cạnh sắc nhọn gây tập trung áp lực.
- Duy trì sự căn chỉnh chính xác. Sự không cân bằng giữa hai nửa khuôn tạo ra áp suất không đều, dẫn đến hiện tượng chảy nhựa.
- Kiểm soát lực kẹp. Áp suất không đủ sẽ khiến silicon rò rỉ qua đường phân cách.
- Đánh bóng và bảo dưỡng bề mặt bịt kín. Sự mài mòn hoặc tích tụ bụi bẩn có thể gây rò rỉ.
Nguyên nhân gốc rễ phổ biến gây ra hiện tượng đèn flash khó kiểm soát
| Nguyên nhân gốc rễ | Các triệu chứng điển hình | Giải pháp được đề xuất |
|---|---|---|
| Căn chỉnh khuôn kém | Đèn flash không đối xứng | Nghiền lại và căn chỉnh lại hai nửa khuôn |
| Độ sâu lỗ thông hơi quá mức | Đèn flash dài và mỏng | Giảm độ sâu lỗ thông hơi xuống 0,005 mm |
| Vị trí đường phân chia không đúng | Nhấp nháy xung quanh vùng thị giác | Định vị lại dòng hoặc sửa đổi thiết kế |
Kiểm soát hiện tượng phun trào là vấn đề liên quan đến cả thiết kế và bảo trì. Việc kiểm tra thường xuyên các bề mặt bịt kín giúp duy trì chất lượng trong suốt vòng đời của khuôn.
Dung sai ép khuôn và định vị?
Việc căn chỉnh chính xác là điều cần thiết trong quá trình đúc chồng. Việc căn chỉnh không chính xác có thể dẫn đến liên kết không đều hoặc hỏng hóc chức năng.
Kiểm soát dung sai đúc chồng đảm bảo lớp silicon thứ cấp liên kết đúng cách với thành phần cơ sở.
Khi thiết kế tay cầm bình sữa, chúng tôi thường áp dụng phương pháp đúc hai bước — đầu tiên là phần chèn cứng, sau đó là phần silicon phủ ngoài. Nếu phần chèn bị xê dịch dù chỉ một chút, lớp silicon mềm sẽ trở nên không đều hoặc dễ bong ra.
Các yếu tố quan trọng trong thiết kế Overmold
| Tham số | Phạm vi mục tiêu | Sự va chạm |
|---|---|---|
| Độ chính xác định vị chèn | ±0,02 mm | Sự không thẳng hàng gây ra sự liên kết không đồng đều |
| Độ dày ép khuôn | ≥1,0 mm | Đảm bảo lưu lượng và liên kết đồng đều |
| Độ nhám bề mặt giao diện | Ra 0,4–0,8 | Cải thiện độ bám dính |
Nhà thiết kế nên sử dụng khóa cơ học hoặc khoét lõm nếu có thể để cải thiện độ liên kết. Tránh tạo ra các điểm kẹt khí tại giao diện bằng cách thêm lỗ thông hơi gần vùng liên kết. Đối với silicone quang học hoặc sản phẩm dành cho trẻ em, hãy đảm bảo bề mặt không có chất gây ô nhiễm có thể cản trở quá trình đông cứng.
Lựa chọn Cold Runner so với Hot Runner (LSR)?
Thiết kế đường dẫn ảnh hưởng đến chi phí, chất thải và độ ổn định nhiệt độ. Việc lựa chọn hệ thống phù hợp sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả.
Đường dẫn nguội giúp giảm thiểu chất thải và duy trì độ ổn định của vật liệu, trong khi đường dẫn nóng phù hợp hơn cho sản xuất khối lượng lớn và đồng đều.
Trong một dự án làm khuôn thìa cho trẻ em, tôi đã so sánh cả hai hệ thống. Hệ thống lạnh giúp giảm thiểu chất thải nhưng tăng thời gian chu kỳ một chút. Hệ thống nóng cho chu kỳ nhanh hơn nhưng đòi hỏi kiểm soát nhiệt độ chặt chẽ hơn.
Bảng so sánh
| Tính năng | Người chạy lạnh | Hot Runner |
|---|---|---|
| Chất thải vật liệu | Tối thiểu | Một số |
| Trị giá | Chi phí ban đầu thấp hơn | Chi phí dụng cụ cao hơn |
| Kiểm soát nhiệt độ | Dễ dàng hơn | Phê bình |
| Thời gian chu kỳ | Lâu hơn | Ngắn hơn |
| Tốt nhất cho | Chạy nhỏ hoặc vừa | Sản xuất khối lượng lớn |
Câu hỏi thường gặp: Cold Runner có nên dùng cho sản xuất hàng loạt nhỏ không?
Có. Đối với các dự án sản xuất hàng loạt nhỏ hoặc tạo mẫu, ống dẫn nguội tiết kiệm chi phí hơn. Chúng đơn giản hóa việc bảo trì và giảm thiểu lãng phí vật liệu, rất lý tưởng khi thử nghiệm các thay đổi trong thiết kế sản phẩm.
Cơ chế tháo khuôn và kết cấu bề mặt?
Tháo khuôn quyết định độ hoàn thiện và thời gian chu kỳ của sản phẩm. Thiết kế tháo khuôn kém có thể dẫn đến rách hoặc biến dạng.
Việc tháo khuôn và lựa chọn kết cấu bề mặt phù hợp đảm bảo quá trình tháo khuôn diễn ra trơn tru và duy trì chất lượng sản phẩm.
Silicone có xu hướng dính do tính đàn hồi của nó. Trong một dự án, chúng tôi đã gặp khó khăn khi các bộ phận bị rách trong quá trình đẩy ra. Việc điều chỉnh góc nghiêng từ 1° lên 3° và đánh bóng bề mặt lõi đã giải quyết được vấn đề.
Mẹo để tháo khuôn tốt hơn
- Tăng góc dự thảo đến 2–5° đối với các lỗ sâu.
- Sử dụng kết cấu EDM mờ hoặc mịn để phát hành liên tục.
- Áp dụng hệ thống phun khí hoặc hệ thống tách cơ học để hỗ trợ tháo khuôn cho các hình dạng phức tạp.
- Tránh cắt xén trừ khi cần thiết; sử dụng lõi có thể thu gọn nếu cần.
Độ hoàn thiện bề mặt không chỉ ảnh hưởng đến vẻ ngoài mà còn cả khả năng giải phóng. Đối với các sản phẩm dành cho trẻ em hoặc y tế, việc đánh bóng gương thường được sử dụng để giảm tích tụ hạt và đảm bảo vệ sinh.
Dự đoán tỷ lệ co ngót và biến dạng?
Co ngót là điều không thể tránh khỏi trong quá trình đúc silicon. Việc bỏ qua nó sẽ gây ra sai lệch kích thước và các vấn đề lắp ráp.
Dự đoán độ co ngót và bù trừ trong giai đoạn thiết kế khuôn đảm bảo độ chính xác của bộ phận và hiệu suất ổn định.
Trong những dự án đầu tiên, tôi đã đánh giá thấp độ co ngót LSR và phải làm lại khuôn do các chi tiết có kích thước quá nhỏ. Giờ đây, tôi luôn mô hình hóa độ co ngót dựa trên dữ liệu quy trình thực tế trước khi hoàn thiện kích thước thép.
Dữ liệu co ngót LSR điển hình
| Loại vật liệu | Tỷ lệ co ngót | Ghi chú |
|---|---|---|
| LSR chung | 2.0–3.5% | Phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất lưu hóa |
| LSR có độ chính xác cao | 1,5–2,0% | Được tối ưu hóa cho mục đích quang học hoặc y tế |
Các công cụ dự đoán như Moldflow hoặc SIGMASOFT có thể mô phỏng hành vi lưu lượng và co ngót. Việc nhập các thông số bảo dưỡng chính xác sẽ cải thiện độ chính xác của dự đoán. Luôn xác thực mô phỏng bằng các lần bắn thử và đo độ co ngót thực tế trước khi sản xuất hàng loạt.
Phần kết luận
Thiết kế khuôn silicon đòi hỏi sự chính xác đến từng chi tiết. Bằng cách nắm vững các quy trình thông hơi, đường phân khuôn, dung sai, rãnh, tháo khuôn và co ngót, chúng tôi có thể đạt được sản lượng đồng đều, không lỗi.
Bạn đã sẵn sàng tối ưu hóa thiết kế khuôn silicon của mình chưa?
Tải lên các tệp 3D sản phẩm của bạn và các yêu cầu chính để nhận được danh sách kiểm tra DFM tùy chỉnh từ đội ngũ kỹ sư của chúng tôi tại Thụy Dương Silicone.
