Produkcja piast kół do skuterów elektrycznych w procesie formowania wtryskowego

Piasta tylnego koła hulajnogi elektrycznej pełni trzy kluczowe funkcje. Po pierwsze, służy jako strukturalny element nośny. Po drugie, musi być produkowana z zachowaniem precyzyjnych wymiarów, w tym z wkładką formowaną, aby inne elementy, takie jak silnik piasty hulajnogi elektrycznej, mogły się w niej zmieścić. Po trzecie, zwiększa estetykę hulajnogi, podobnie jak felgi samochodowe. Aby osiągnąć te cele, należy wziąć pod uwagę następujące kwestie.

• Wybór materiału: Ze względu na wymagania dotyczące nośności, preferowanym materiałem jest zwykle wysokowytrzymałe tworzywo konstrukcyjne, takie jak poliamid (PA6/PA66) wzmocniony włóknem szklanym (GF) w celu zwiększenia sztywności. Charakteryzuje się on również dobrą odpornością na zużycie i wysoką temperaturę.
• Optymalizacja projektu: Jest to konieczne, aby zapobiec powszechnym defektom, takim jak ślady zapadnięć i wypaczenia w produkcji piast kół skuterów elektrycznych, poprzez utrzymanie stałej grubości. Można również dodać żebra w celu zwiększenia wytrzymałości bez zwiększania grubości.
• Optymalizacja projektu formy: Konstrukcja piasty koła hulajnogi elektrycznej musi optymalizować lokalizację bramy, ścieżkę przepływu materiału i kanały chłodzące, aby zapobiec defektom. Powinna ona również posiadać możliwość formowania wkładek do stalowych lub aluminiowych obudów łożysk.
• Optymalizacja formowania wtryskowego: Formowanie wtryskowe piasty koła skutera elektrycznego musi zoptymalizować parametry formowania, takie jak temperatura stopu, temperatura formy, prędkość wtrysku i czas utrzymywania, w zależności od używanego materiału, aby zapobiec degradacji.
• Analiza integralności strukturalnej: Analiza elementów skończonych (FEA) i inżynieria wspomagana komputerowo (CAE) są wykorzystywane do optymalizacji podparcia piasty. Celem jest zapewnienie, że koło wytrzyma powtarzające się obciążenia i uderzenia.
• Obróbka powierzchni i zdolność adaptacji do środowiska: Obróbka powierzchni zastosowana na piaście koła hulajnogi elektrycznej zwiększa jej estetykę. Oprócz tego, że powierzchnia jest bardziej atrakcyjna, obróbka powierzchni powinna pomóc materiałowi oprzeć się elementom środowiskowym, takim jak promienie UV, zmiany temperatury i wilgotność, aby zapewnić długoterminową stabilność.
• Zapewnienie jakości: Produkcja piast kół do hulajnóg elektrycznych wymaga wdrożenia rygorystycznego procesu kontroli jakości, od inspekcji online po kontrolę procesu i końcowe testowanie produktu, aby upewnić się, że piasta koła spełnia specyfikacje projektowe i wymagania dotyczące wydajności.

Wymagania klienta

Znany producent skuterów elektrycznych w Chinach i wieloletni przyjaciel dyrektora generalnego First Mold, Jamesa Li, zwrócił się do naszego zakładu w celu uzyskania kompleksowych usług w zakresie produkcji form z tworzyw sztucznych i wkładek do produkcji piast kół skuterów elektrycznych.

Podczas dyskusji przy okrągłym stole, mającej na celu zapoznanie się z planem produktu i wymaganiami, klient powiedział: “First Mold jest jednym z producentów form w Chinach, którego bardzo szanujemy, ponieważ pomógł wielu producentom w realizacji złożonych pomysłów”. Jesteśmy przekonani, że ten projekt nie będzie wyjątkiem".”

W odpowiedzi zastępca dyrektora generalnego firmy, Ray Liu, powiedział: “First Mold ma przywilej posiadania jednych z najmądrzejszych inżynierów w kraju. Wykorzystując zaawansowane technologie, nie ma ograniczeń co do tego, co nasz zespół może osiągnąć”.

 Producent piasty koła skutera elektrycznego potrzebował oprzyrządowania produkcyjnego, które mogłoby obsługiwać PA6+30%GF. Powierzchnia formy piasty koła skutera elektrycznego powinna być wystarczająco wypolerowana, aby zapewnić standardową gładką powierzchnię formowanej części. Wymagana tolerancja dla zautomatyzowanego montażu wynosiła ±0,1 mm. Ponadto klient chciał, aby forma była zoptymalizowana pod kątem zapobiegania typowym defektom.

Wyzwania i rozwiązania

Producent piast kół do hulajnóg elektrycznych wskazał na kluczowe obawy w oparciu o swoje wcześniejsze doświadczenia. Obejmują one przesunięcie stalowej wkładki podczas wtrysku materiału, niespójną tolerancję części, która utrudnia zautomatyzowany montaż oraz niską wydajność produkcji (≤90%).

Reagując na obawy, Li powiedział: “Każde narzędzie, które opuszcza nasz zakład, przechodzi rygorystyczną kontrolę jakości, aby upewnić się, że spełnia, a w większości przypadków przekracza, oczekiwania klienta”.”

Przesunięcie wkładki i odchylenie współosiowości

Centralna stalowa tuleja jest rdzeniem układu przeniesienia napędu w hulajnogach elektrycznych. Podczas formowania wtryskowego wysokociśnieniowy przepływ stopionego tworzywa sztucznego może wpływać na metalową wkładkę, powodując przesunięcie, przechylenie i odchylenie współosiowości. Jeśli odchylenie przekracza 0,05 mm, cała piasta jest złomowana i nie można jej dopasować do wału silnika.

W większości fabryk brakuje precyzyjnych narzędzi do pozycjonowania wkładek, co prowadzi do częstego przesuwania się stalowych tulei podczas masowej produkcji. Niektóre z możliwych skutków przesunięcia wkładki stalowej obejmują zakleszczenie zespołu silnika i nienormalny hałas.

Najlepszym sposobem na rozwiązanie tego problemu jest projektowanie formy. Zespół inżynierów First Mold rozwiązał ten problem, stosując precyzyjnie obrobione kołki w formie piasty koła skutera elektrycznego, aby utrzymać stalową tuleję na miejscu. Zewnętrzna powierzchnia stalowej tulei została również zmodyfikowana w celu poprawy przyczepności mechanicznej.

Aby jeszcze bardziej zapobiec przesuwaniu się stalowej tulei, zespół zoptymalizował prędkość wtrysku i ciśnienie, aby zminimalizować siłę uderzenia stopionej żywicy we wkładkę. Zoptymalizowano również położenie wlewu. Brama została umieszczona w taki sposób, aby stopiona żywica delikatnie wypełniała wkładkę, zamiast ją popychać.

Kontrola skurczu i odkształcenia PA6 + 30% GF

Częste problemy zgłaszane w przypadku PA6+30GF obejmują rozrost włókien szklanych, kurczenie się i wypaczanie. Problemy te prowadzą do słabego wyglądu i niespójności wymiarowych. W rezultacie wyprodukowana część nie przejdzie audytów wysokiej klasy marki.

Niektóre z wad zgłaszanych w przypadku PA6 wynikają z jego wysokiej absorpcji wody. Niewystarczające suszenie przed formowaniem może prowadzić do powstawania pęcherzyków i pęknięć. Jednakże współczynnik skurczu ulega znacznym wahaniom po wzmocnieniu włóknem szklanym 30%.

W tym projekcie piasty koła skutera elektrycznego, złożone żebra wzmacniające piasty i struktury siatki, a także nierówna grubość ścianek, również powodują niespójne kurczenie się chłodzenia. Sprawia to, że część jest bardzo podatna na wypaczenia i odkształcenia, co wpływa na okrągłość obręczy i dokładność montażu.

Firma First Mold pokonała te wyzwania dzięki połączeniu procesów, które obejmują optymalizację parametrów procesu i ulepszenia projektu formy. Obejmuje to suszenie PA6 + 30% GF w zakresie temperatur od 80°C do 90°C (176°F - 194°F) przez 4-6 godzin przed formowaniem wtryskowym. Celem jest osiągnięcie zawartości wilgoci na poziomie 0,1%-0,2%.

Dodatkowo, temperatura formy została zwiększona do górnej granicy specyfikacji materiału. Zespół wprowadził również następujące ulepszenia projektu formy:

• Optymalizacja bramkowania w celu ułatwienia przepływu i zmniejszenia ścinania
• Prawidłowe odpowietrzanie, zwłaszcza w obszarach, w których występują linie spawów, w celu ułatwienia usuwania uwięzionego powietrza.
• Wykorzystanie grubych i krótkich prowadnic i bramek, aby zapobiec nadmiernemu ścinaniu materiału.

Niewystarczająca wytrzymałość strukturalna

Żebra wzmacniające siatkę, struktury zębate i otwory montażowe w tym projekcie piasty koła skutera elektrycznego charakteryzują się głęboką wnęką, cienkościenną i gęstą konstrukcją żeber. Podczas formowania wtryskowego może to łatwo prowadzić do:

• Krótkie strzały (niewystarczające wypełnienie)
• Niewystarczająca wytrzymałość linii spawu, przez co obszary naprężeń są podatne na pękanie
• Wykwit włókna szklanego (ekspozycja włókna), który wpływa na wygląd i odporność na warunki atmosferyczne

Linie spawów są podatne na pękanie, stwarzając zagrożenie dla bezpieczeństwa w wyboistych warunkach drogowych i prowadząc do zwrotów i wycofywania produktów przez klientów. Firma First Mold wyeliminowała linie spawów dzięki przemyślanemu projektowi formy i dostosowaniu parametrów procesu.

Rygorystyczne wymagania dotyczące tolerancji (±0,1 mm)

Jako główny element przekładni, piasta silnika skutera elektrycznego wymaga wąskich tolerancji ±0,1 mm dla współosiowości, pozycji otworów montażowych i wymiarów obręczy - znacznie wyższych niż w przypadku zwykłych części formowanych wtryskowo. Stanowi to poważny test dla precyzji formy, procesów formowania wtryskowego i możliwości kontroli.

Duże wahania wymiarów uniemożliwiają spełnienie wymogu precyzji ±0,1 mm, ograniczając zastosowanie tylko do niskiego poziomu montażu ręcznego. Wahania wymiarów mogą utrudniać płynne dopasowanie komponentów silnika piasty hulajnogi elektrycznej, powodując odrzucenie części.

Zespół inżynierów First Mold osiągnął pożądaną tolerancję dzięki projektowaniu pod kątem możliwości produkcyjnych oraz wykorzystaniu zaawansowanych technologii sprzętowych i oprogramowania. Projekt formy obejmował jednolite kanały chłodzące i uwzględniał specyficzny współczynnik skurczu PA6 + 30% GF. Interwencje te, w połączeniu ze zoptymalizowanymi warunkami przetwarzania, pomogły zespołowi osiągnąć stałą tolerancję ±0,1 mm.

Równoważenie wydajności i stabilności w jednogniazdowych formach do produkcji masowej

Formy jednogniazdowe mają z natury niską wydajność. Sytuację pogarsza złożona struktura koncentratora, która sprawia, że debugowanie jest niezwykle trudne. Niektóre z głównych wyzwań, przed którymi stoją przedstawiciele branży, obejmują:

• Częste przestoje produkcyjne w celu regulacji form
• Niska wydajność i niekontrolowane koszty
• Niezdolność do zaspokojenia zapotrzebowania na stabilne dostawy na dużą skalę

Wyzwania te zazwyczaj wynikają z niewystarczającego doświadczenia w debugowaniu form jednogniazdowych. Gdy wydajność masowej produkcji jest niższa niż 90%, prowadzi to do opóźnień w dostawach i sytuacji, w których koszty znacznie przekraczają budżet. Zespół osiągnął wydajność produkcyjną powyżej 95% dzięki optymalizacji systemu chłodzenia, optymalnemu projektowi bramy i precyzyjnemu dostrojeniu parametrów.

Co zyskał klient dzięki rozwiązaniom First Mold

Projekt piasty koła skutera elektrycznego zawierał złożoną konstrukcję; producent stanął w obliczu ryzyka, że będzie zmuszony do przeprojektowania swojego produktu, jeśli nie będzie w stanie znaleźć producenta form, który stworzyłby odpowiednie narzędzie. Przeprojektowanie produktu zajmuje dużo czasu i może być kosztowne. Dzięki współpracy z First Mold, klient był w stanie uniknąć takiej ewentualności.

“Stworzyliśmy już nasz marketing wokół projektu w projekcie”, powiedział klient, gdy otrzymał narzędzia z próbkami testowymi. “Zmiana projektu w połowie drogi byłaby poważnym uszczerbkiem na wizerunku naszej marki i wywołałaby nieufność wśród naszych klientów”.

First Mold nie tylko zaakceptował projekt produkcji formy do piasty skutera elektrycznego, ale także upewnił się, że klient otrzyma działające narzędzie na długo przed upływem terminu. Współpraca daje również klientowi dostęp do przyspieszonej konserwacji i części zamiennych.

FAQ