제품 분석

본 제품은 태양열 온수기에 사용되는 체크 밸브입니다. 재질은 POM입니다. 외관은 아래 그림을 참조하세요.

위 사진에서 보시다시피 제품 바깥쪽에 나사산이 있습니다. 어렵지 않습니다. 뒷면에는 나사산이 있고, 아래 사진처럼 중앙 부분은 회전이 불가능합니다.

제품의 탈형은 어려워 보입니다. 내부 나사산의 중간 부분을 돌릴 수 없기 때문입니다. 내부 나사산을 기계적으로 돌려서 빼내야 하고, 제품의 중간 부분이 더 두껍고, 내부 나사산의 중간 부분을 냉각해야 합니다. 이 두 가지 요구 사항은 서로 모순되는 것처럼 보입니다. 사출금형 일반적인 나사산 회전 코어 풀링 구조이지만, 회전하는 부분의 중앙은 비회전으로 배치하고 비회전 부분은 냉각해야 합니다. 이 사례는 금형 설계자에게 큰 도전입니다. 이 사례는 Green Vitality Industry Co., LTD에서 제공합니다.

게이트 디자인

금형 구조를 고려하기 전에 먼저 게이트 배치를 고려해야 합니다. 4코어 풀링 방식으로 제품을 탈형하기 때문에 다중 캐비티 금형을 제작하기 어렵고, 캐비티가 하나만 있는 금형만 고려할 수 있습니다. 하지만 게이트 배치는 더 까다롭습니다. 일반적으로 이 제품은 핫 러너, 포인트 게이트, 직접 게이트의 세 가지 방식으로 공급됩니다. 그러나 사출 성형기는 비교적 작기 때문에 금형의 전체 두께가 제한적입니다. 이러한 관점에서 직접 게이트의 금형 두께가 가장 얇기 때문에 직접 게이트가 더 바람직하다고 생각합니다.

다이렉트 게이트는 가장 간단하지만, 공급 지점은 어디에 있을까요? 제품이 게이트를 최적의 위치에 배치하는 데 오목한 형태이기 때문에 일반적인 다이렉트 게이트는 구현하기 어렵고, 러너 커팅도 어렵습니다. 만약 다이렉트 게이트를 상향식으로 배치하고 포인트 게이트와 핫 러너를 사용한다면, 금형이 매우 커지고 높이가 상당히 높아져 금형 비용도 크게 증가합니다. 사출 성형기 또한 더 큰 용량을 사용해야 하므로 대량 생산 비용이 직접적으로 증가합니다. 따라서 다이렉트 게이트의 사출 방식을 고려해야 합니다. 몇 가지 사항을 고려한 후, 아래와 같이 다이렉트 게이트의 변형 방식을 제안합니다.

위 그림에서 볼 수 있듯이, 성형품 상단에 원형 피트가 있는 원형 보스는 게이트 슬리브의 일부로 직접 제작됩니다. 이렇게 하면 게이트의 전체 길이는 10mm, 작은 쪽은 2.5mm, 큰 쪽은 3mm가 됩니다. 이 시점에서 사출 성형 시 저항과 스트리핑 저항이 가장 작아 게이트를 쉽게 제거할 수 있습니다. 게이트 설계를 통해 금형의 캐비티 측면이 크게 간소화되고, 캐비티 측면의 두께도 크게 줄어들어 소톤수 사출 성형기 생산에 적합하며, 코어 인서트를 위한 공간을 확보하여 합리적인 탈형 메커니즘을 구축할 수 있습니다. Moldex 3D를 이용한 금형 유동 분석 결과, 아래 그림과 같이 게이트 설계가 매우 합리적임을 알 수 있습니다.

나사산 코어의 설계

나사산 코어는 중공으로 되어 있으며, 금형 구조를 압축하고 나사산 코어의 강도를 충분히 확보하기 위해 기어와 나사산 코어를 하나로 만들었습니다. 나사산 코어의 반대쪽 끝에는 가이드 나사산, 리드, 모델링 나사산 리드가 일치합니다. 아래 그림을 참조하세요.

가이드 나사산에는 맞춤형 너트가 장착됩니다. 나사산 코어의 기어가 구동될 때, 나사산 코어의 가이드 나사산이 동시에 회전하여 나사산 코어가 역회전하도록 합니다. 너트의 경도는 HRC48~52로, 암나사 가공이 어렵기 때문에 가공 및 조립의 편의성을 위해 너트를 두 부분으로 분리할 수 있도록 제작했습니다. 완성 후 두 부분을 해당 구멍에 설치하여 하나의 너트로 만듭니다. 너트는 아래 그림과 같이 CrWMn 재질로 제작되었습니다.

나사산은 전극을 사용하여 가공됩니다. 너트 나사산의 전극은 CNC 선반으로 가공됩니다. 전극의 고정된 끝은 기준면을 밀링 가공하고, 너트의 절반이 가공되면 전극을 뒤집어 중앙에 표시를 하고, 나머지 절반은 아래 그림과 같이 가공합니다.

전체 금형의 작동 원리

이 금형의 탈형은 이해하기 쉽지 않습니다. 설명해 드리겠습니다.

첫 번째 단계는 금형이 열리기 전에 유압 모터로 구동되는 나사산 코어가 가이드 너트를 따라 회전하고 이동하여 제품에서 나사산의 이 부분을 분리하는 것입니다. 이때 나사산 코어는 움직이지 않습니다. 나사산 코어의 헤드 모양이 아래 그림과 같이 회전하지 않기 때문입니다.

두 번째 동작의 경우, 아래 그림과 같이 이동몰드 패드와 이동몰드 바닥판을 먼저 15mm 떨어뜨려 놓습니다.

위 그림에서 나사산 코어의 나사산 부분이 풀려 나온 것을 볼 수 있습니다. 나일론 풀 네일이 파팅면에 설치되어 있기 때문에 금형을 열 때 주 파팅면은 열리지 않고, 이동 금형 바닥판과 이동 금형 바닥판 사이 15mm만 열립니다. 이때 4개의 슬라이더는 여전히 제품을 단단히 감싸고 있으며, 함께 15mm 앞으로 이동하여 나사산 코어의 회전 불가능한 부분이 분리됩니다. 그런 다음 주 파팅면이 열리고 베벨 가이드 컬럼의 작용으로 두 개의 큰 슬라이더가 분리됩니다.

세 번째 동작은 아래 그림과 같이 금형의 양쪽에 있는 유압 실린더가 양쪽의 금형 코어를 잡아당기는 것입니다.

첫 번째 금형 개방 폭이 15mm에 불과하여 제품이 나사산의 내심에서 분리되었지만, 나사산의 내심 일부가 제품 중앙으로 확장되어 있습니다. 이렇게 하면 슬라이더가 분리되어 제품이 슬라이더에 달라붙지 않습니다. 두 번째 동작이 훨씬 더 개방되어 나사산의 내심이 회전하여 제품을 완전히 분리하지 못하면, 제품이 실린더 내부에서 코어의 양쪽을 잡아당겨 코어의 움직임과 함께 코어에 달라붙어 조작기가 제품을 끼울 수 없게 됩니다. 네 번째 동작은 조작기로 제품을 꺼내는 것입니다. 이 네 가지 동작은 모두 연속적입니다.

코어 금형의 설계

이 금형 아이디어의 핵심은 코어 금형입니다. 여기서 코어 금형이란 움직이는 금형 전체가 아니라 하나의 부분을 의미합니다. 저희는 이전에 본 적도 없고, 그런 부품을 설계해 본 적도 없습니다. 움직이는 금형이 아니라, 성형 과정에 참여하는 금형 구조 부품의 핵심입니다. 어떻게 명명해야 할지 모르겠지만, "환상적인 아이디어"입니다. 간단히 다기능 코어 금형이라고 부릅니다. 아래 그림에서 볼 수 있듯이, 그 모양은 프랑스의 개선문과 비슷하여 이 금형의 승리를 상징합니다.

이동형 금형 부품에 조립하는 방식은 아래 그림과 같습니다.

이 코어몰드를 왜 다기능 코어몰드라고 부르는지, 이 몰드가 얼마나 많은 기능을 가지고 있는지 살펴보겠습니다.

코어 몰드의 일부는 모델링용입니다. 아래 그림과 같이 제품의 바닥은 이 다기능 코어 몰드로 제작됩니다.

3. 아래 그림과 같이 4개의 슬라이더를 위치시키고 제한합니다.

위에서 언급했듯이, 금형의 두 번째 동작에서 활성 템플릿과 이동 금형 바닥판은 15mm 간격을 유지합니다. 그리고 곧 활성 템플릿 위에 배치되고, 그 아래에 있는 다기능 금형은 이동 금형 바닥판에 배치됩니다. 즉, 이 동작에서 슬라이더는 그 아래에 있는 다기능 금형에서 15mm 간격을 유지합니다. 금형이 닫히면 슬라이더는 다기능 코어 금형으로 복귀해야 하는데, 이를 위해서는 슬라이더와 다기능 코어 금형 사이의 정확한 위치 조정이 필요하며, 3면이 경사져 있어야 합니다. 아래 그림과 같이 다기능 코어 금형에 4개의 경사 홈을 설계했습니다.

아래 그림에서 볼 수 있듯이 슬라이더에는 해당 사선 볼록 블록도 있습니다.

4. 이동형 템플릿과 이동형 금형 베이스 플레이트의 정확한 위치는 다음 그림과 같습니다.

위 이미지에서 볼 수 있듯이, 정밀한 위치 결정을 위해서는 동적 이동 금형과 동적 이동 금형 베이스 플레이트가 필요합니다. 하지만 두 번째 이동 금형의 경우, 동적 이동 금형과 동적 이동 금형 베이스는 15mm 간격으로 배치되어 있습니다. 따라서 다기능 금형을 코어 금형 하단 근처에 배치하여 경사면을 설계하고, 동적 이동 금형 내부의 경사면을 정밀하게 설계하여 클램핑 시 정밀한 위치 결정을 가능하게 했습니다. 또한, 이동 금형이 분리될 때 다기능 코어 금형과 마찰이 발생하지 않습니다.

다기능 코어 금형은 아래 그림과 같이 이동형 금형의 바닥판에 고정됩니다.

위 그림에서 볼 수 있듯이 이동금형 바닥판의 사각형 홈과 다기능 코어금형 바닥의 두 사각형은 정밀하게 일치하여 전체 이동금형 부품의 각 부분 간의 정밀한 조화를 보장하며, 활성 이동금형이 15mm 분리되어 있을 때 마찰로 인한 금형 손실이 발생하지 않습니다.

5. 다기능 코어 몰드와 슬라이더 바닥, 아래 그림을 참조하세요.

위 그림에서 볼 수 있듯이 슬라이더 바닥면과 다기능 코어 금형 상단부의 접합면은 3° 기울어져 있습니다. 이는 매우 중요한 부분입니다. 슬라이더 바닥면은 일정한 형상을 가지고 있으며, 접합면에 경사가 없으면 접합면이 빠르게 마모되어 제품에 흠집이 발생합니다.

왜 그렇게 빨리 마모될까요? 이유는 간단합니다. 슬라이딩 블록의 잠금은 고정된 금형의 잠금 블록이 슬라이딩 블록의 경사면에 밀착되어 금형을 압착할 때 발생합니다. 압출력에 아래쪽으로 압력이 가해지면 슬라이드 블록의 바닥과 다기능 코어 금형의 상단이 서로 반대 방향으로 평행하게 압출될 때 마찰이 발생합니다. 마찰력의 크기는 정압과 마찰 계수에 의해 결정되기 때문입니다. 이는 사출 성형기의 클램핑력 변환 압력이 마찰력에 의해 발생하기 때문에 매우 큰 마찰력이 발생하여 슬라이더 바닥면과 다기능 코어 금형의 마모가 빠르게 진행됩니다.

지금은 반대쪽 경사면을 설계했는데, 상황이 완전히 달라졌습니다. 슬라이더가 움직이는 과정에서 반대쪽은 비어 있었고, 사출성형기가 잠기는 마지막 순간에야 반대쪽이 충족되었습니다. 금형이 정확하다면 반대쪽은 0.008mm를 남겨두고 배출하는 것이 더 좋으며 마모를 완전히 방지할 수 있습니다.

이러한 모든 것을 통해 다기능 코어 금형의 역할이 전체 금형에서 매우 중요하다는 것을 알 수 있습니다.

나사산 내부 코어의 설계

나사산의 내부 코어는 회전할 수 없습니다. 이동 금형과 이동 금형 바닥판의 상대적인 움직임에 의해 탈형됩니다. 동력은 나일론 못에서 생성됩니다. 나사산 내부 코어에 닿는 제품의 부분이 매우 두꺼워서 나사산 내부 코어를 충분히 냉각해야 하기 때문에 이동 금형 바닥판에 고정됩니다. 설계 방식은 다음과 같습니다. 아래 그림을 참조하세요.

조립을 용이하게 하기 위해 나사산 내부 코어의 압력판은 두 부분으로 나뉘어 4개의 내부 육각 나사로 고정되어 있습니다. 나사산의 내부 회전을 방지하기 위해 마지막 끝의 계단은 아래 그림과 같이 두 개의 작은 평면으로 만들어졌습니다.

위의 그림에서 볼 수 있듯이 나사 내부 코어의 바닥은 조립이 쉽고, 외부 원의 두 번째 섹션의 직경은 일정해야 합니다. 그렇지 않으면 나사 코어를 통과할 수 없으므로 나사 내부 코어의 바닥 위치가 매우 좁고 "O"형 밀봉 링의 레이아웃이 매우 까다롭습니다. 여기에 구리 밀봉 링을 설계했습니다. 다음 그림을 참조하세요.

구리 씰 링은 이러한 목적에 적합한 도구입니다. 나사산 내부 코어의 아랫면보다 0.1mm 정도 더 높게 위치하며, 나사를 조일 때 씰 역할을 합니다.

대형 슬라이더 디자인

대형 슬라이더의 디자인은 아래와 같습니다.

대형 슬라이더의 디자인은 전통적인 방식이지만, 여기에 두 개의 위치 지정 블록을 배치했습니다. 이 블록들은 원래의 것이지만 재활용된 것입니다. 이 블록은 정밀한 위치 지정을 가능하게 하고 대형 슬라이더와 트랙 사이의 마찰을 줄여주는 다기능 코어 몰드에 고정되어 있습니다.

앞서 언급했듯이, 나일론 못의 작용으로 인해 이동형 금형 바닥판과 이동형 금형은 15mm 간격을 두고 배치되며, 모든 슬라이더는 이동형 금형에 배치됩니다. 즉, 금형이 열리기 전에 슬라이더와 다기능 코어 금형 사이에 15mm의 상대적인 이동이 발생합니다. 따라서 슬라이더의 위치 결정 블록의 드래프트 각도는 하단에서는 작고 상단에서는 큽니다.

소형 슬라이더 코어 풀링 디자인

작은 슬라이더는 아래 그림과 같이 실린더에 의해 당겨집니다.

위 그림에서 볼 수 있듯이, 코어는 작은 슬라이더에 의해 구동되고, 작은 슬라이더는 실린더 랙에 장착된 실린더에 의해 당겨지는데, 이는 비교적 간단하고 전통적인 방식입니다.

회전 코어 풀링을 위한 전달 메커니즘 설계

실 회전 코어 풀링의 전달 메커니즘의 설계는 아래 그림과 같습니다.

위 이미지에서 볼 수 있듯이, 오일 모터는 한 쌍의 베벨 기어와 동축 변속 기어로 구동됩니다. 이 기어는 나사산 코어에 연결되어 나사산 코어를 회전시킵니다. 나사산 코어 나사 가이드의 하단 끝부분과 가이드 나사의 피치(수축률)가 제품의 피치와 일치하기 때문에 나사산 코어의 나사산 부분이 제품 밖으로 회전합니다. 나사산 코어의 기어는 상하로 움직이기 때문에 두껍습니다.

이 사건의 주요 내용 요약:

1. 나사산 코어가 회전하지 않는 나사산 코어(나사산 코어) 디자인이 매우 특징적이며, 특히 고정 방식이 매우 우수할 뿐만 아니라, 나사산 코어 뒷면의 구리 밀봉 링 또한 매우 실용적입니다.