Прес-форми для лиття пластмас : Види, елементи, етапи виробництва

20.08.2015

Прес-форми для лиття пластмас. Види, елементи, етапи виробництва

Прес-форми для лиття пластмас : Види, елементи, етапи виробництва
Зусилля змикання для литтєвий прес-форми може складати від десятків до тисяч тонн; час циклу лиття може тривати всього 5-6 секунд. Крім того, існують різні технології складного лиття (багатокомпонентне, лиття з газом, складання у формі тощо).

За нашими оцінками, щорічний приріст російського ринку термопластавтоматів перевищує тисячу одиниць. Кожен термопластавтомат необхідно забезпечити як мінімум однієї прес-формою. Кількість прес-форм на один термопластавтомат варіюється в залежності від асортименту випускаємої підприємством продукції і виробничих планів компанії. Як показує практика, на один термопластавтомат припадає в середньому від двох до п’яти прес-форм, причому тенденція до збільшення кількості використовуваних підприємством прес-форм з року в рік стає все більш явною. Подібна ситуація пов’язана з прагненням російських виробників пластикових виробів підвищити свою конкурентоспроможність на ринку в тому числі щодо імпортної продукції шляхом розширення товарного асортименту, застосування у виробах оригінального дизайну, кольору, структури.

Для реалізації подібних прагнень, на початку яких варто ідея випуску виробів з пластмаси, а в кінці — серійне виробництво і, бажаний збут пластмасових виробів підприємство має потребу у визначеному наборі прес-форм, які відрізняються між собою конструктивною складністю індивідуальні за своїм змістом для кожного конкретного випадку.

Етапи виробництва прес-форми

В самому загальному вигляді етапи виробництва прес-форми представлені на малюнку 1. Якщо розглядати кожен етап окремо то виходить комплексний складний технологічний процес, який займає місяці роботи різних спеціалістів з комп’ютерного моделювання, складання технічної документації, виготовлення та обробки складових частин прес-форми.

Прес-форми для лиття пластмас : Види, елементи, етапи виробництва

Рис. 1

Конструкторсько-технологічна підготовка виробництва

Перший етап виробництва прес-форми включає підготовка ескізів виробу (ескізна графіка), побудова 3D моделі, фотореалистическуювизуализацию. Проектування прес-форми включає в себе конструкторську проробку моделі і поділ складальної моделі на окремі конструктивні елементи.

Підготовка кожного конкретного елемента, оформлення лінії роз’єму деталі а також шиберів, знаків, вставок і місцевості прес-форми. Особливе значення має литниковая система.

Уникнути або максимально зменшити викривлення, розлучення, слитины і інші дефекти можна використовуючи комп’ютерне моделювання процесу заповнення форми. Також при цьому можна контролювати розподіл температури розплаву, швидкості потоку та інші параметри.

На початковому етапі виробництва прес-форми всі існуючі ідеї, креслення переносяться на комп’ютер, на якому за допомогою певних програм здійснюється проектування прес-форм.

При проектуванні прес-форм застосовуються CAD/CAM системи, автоматизованого, наскрізного проектування. Система проектування прес-форм Mold-Works для SolidWorks призначена для автоматизації праці конструктора і виконання завдань автоматизованої компонування прес-форм. Перевірка прес-форми на «проливаемость» проводитися на комп’ютері за допомогою Mold — flow аналізу. Провідними постачальниками програмного забезпечення для комп’ютерів у галузі проектування та виготовлення прес-форм, штампів — є компанії Unigraphics, ProEngineer, Cimatron.

Перший етап надзвичайно важливий для визначення необхідного обсягу робіт на другому етапі виготовлення прес-форми, так як визначається необхідний набір стандартних і спеціальних виробів, необхідних для виготовлення прес-форми.

Виготовлення прес-форми

Другий етап виробництва прес-форми включає конструювання (замовлення стандартних частин, обробка заготовок, виготовлення спеціальних елементів прес-форми), прототипування, і безпосередньо складання прес-форми.

Конструктивні елементи спеціальних деталей прес-форми.

Прес-форма складається з великої кількості частин, які повинні сполучатися між собою.

Деталі прес-форм поділяють на нормалізовані і спеціальні. Конструкція нормалізованих деталей прес-форми може бути встановлена заздалегідь, незалежно від конструктивних особливостей відливались виробів у прес-формі.

Будь-яка прес-форма на 50-95% складається з стандартних по номенклатурі і вагою деталей (нормалий). Ці деталі за ціною становлять від 10 до 60% від її повної вартості. Коливання відсотків залежать як від конструкції прес-форми, геометрії виливки і вимог інструментального виробництва, так і від рівня підготовленості конструктора (конструкторської компанії) прес-форми, його бажання і можливості застосувати відповідні стандартні елементи. Рішення однієї і тієї ж технічної задачі при проектуванні прес-форми практично завжди конструктивно інваріантні по гнездности, за литниковой системи, системи виштовхування і т. д.

До нормалізованим деталей прес-форм відносять:

  • верхні і нижні плити прес-форми;
  • прості плити, механічно оброблені з усіх боків, підходящі для виготовлення пуансонів, матриць і формотворчих плит, потребують великий обсяг вибірки;

  • Деталі для прес-форм — Направляючі втулки і колонки, Центрующие елементи, Фіксатори, Вставки в т. ч. з календарями, пружини тощо);

  • Штовхачі та елементи для вилучення деталей з форми — Елементи витягання з форми, Хвостовики подвійного ходу, Штовхачі від О1мм х 200мм, Трубчасті штовхачі з товщиною стінки від 0,75 мм Щілинні від 0,8 мм. Підшипники, шестерні;

  • Литниковая система, гарячеканальна технологія — Ливникові втулки, горячеканальние інжектори (сопла), в т. ч. інжектори багатоточкового уприскування, Горячеканальние колектори, фільтри;

  • Техніка автоматичного керування — Тени, роз’єми, прилади та датчики контролю, переносні вимірювальні прилади;
  • Система охолодження — Штуцера в т. ч. з нерж. стали, муфти, спіральні вставки для пуансонів, прокладки, шланги;
  • Інструменти та додаткове обладнання, хімія — Спеціальні інструменти і пристосування, мастильні матеріали, конічні свердла, графіт для електродів, готові вставки з графіту.

    У світі діють компанії, що спеціалізуються на виробництві нормалізованих елементів. Як правило, набір таких деталей представлений в каталогах цих компаній, причому ціна на них заздалегідь визначена. Ступінь з готовності від 10 до 100%. Найбільш відомими у світі компаніями, що випускають стандартні деталі є Hasco Hasenclever GmbH (Німеччина), DME Company* (США), EOC Normalien (Німеччина), Strack Norma GmbH (Німеччина), Ewikon Heisskanalsysteme (Німеччина), Mold-Masters Europa GmbH (Канада), Diemould Service Co. Ltd (DMS) (Великобританія) і ін Крім того, існують компанії сопрягающие виробництво прес-форм з виробництвом снандартных елементів прес-форм. Найбільш відомі серед цих компаній: Schottli AG Mould Technology (Швейцарія), Mold & Hotrunner Technology AG (MHT) (Німеччина), StackTeck (Канада), Husky (Канада).

    До спеціальних деталей прес-форм відносять вставні матриці, пуансони, гладкі знаки, різьбові знаки, кільця і т. п. Найбільш відповідальними деталями прес-форми, з точки зору виникають у них напружень, є завантажувальні камери, вставні матриці і обойми прес-форми.

    Виробництвом спеиальных деталей займається спеціалізоване інструментальне виробництво, як правило, компанія, в якій безпосередньо заказыватся прес-форма.

    Матриця — найбільш трудомістка деталь прес-форми. Оформляють гнізда прес-форми мають точно відповідати конфігурації відливались пластмасових виробів. Пуансони застосовують для оформлення зовнішнього або внутрішнього контуру отливаемого пластмасового вироби в прес-формі. Гладкі знаки застосовують для оформлення отворів в відливались вироби з пластмаси. Гладкі знаки можуть бути одночасно виштовхувачами. Різьбові знаки і кільця призначені для оформлення, відповідно, внутрішньої та зовнішньої різьби в відливались вироби з пластмаси. Виштовхувачі призначені для видалення пластмасового вироби з оформляє гнізда прес-форми.

    Таким чином, прес-форма має наступну структуру: пакет плит, систему центрування; систему харчування (литниковая система); систему виштовхування; систему охолодження; систему формотворчих деталей. Крім системи формотворчих всі інші деталі можуть бути стандартними або можуть доврабатываться із стандартних детелей, що поставляються як заготовки.

    Зараз широко використовується система швидкого виготовлення прес-форм і дослідних партій виробів за технологією TAFA. У конструкцію прес-форм закладаються уніфіковані елементи, виконані за каталогами. Це дозволяє виробникам прес-форм, зосередитися на обробці формотворчих прес-форми, знизити трудомісткість робіт та скоротити терміни виготовлення прес-форм. Виробництво в даному випадку поділяється на три паралельних потоки: самостійне виготовлення формотворчих прес-форми, закупівля та доопрацювання нормалей прес-форми, виготовлення оригінальних деталей прес-форми. За рахунок застосування уніфікованих елементів для прес-форми, виготовлених на спеціалізуються в цій області фірмах, вдається підвищити якість і довговічність прес-форм.

    Литниковая система прес-форми

    Литниковая система прес-форми може бути трьох видів: холодноканальная, гарячеканальна і комбінована. Найбільш простий і дешевий варіант литниковой системи прес-форми – холодноканальная. Для одногнездной прес-форми з ходом розплаву в деталь через центральний літник вона складається тільки з литниковой втулки. Переваги: простота та дешевизна. Недоліки: весь літник йде у відхід (підвищений витрата матеріалу); час циклу залежить від часу охолодження литника, а не від самої деталі; необхідність вручну видаляти літник від виливки, зберігати його і переробляти. Після видалення литника місце впуску, як правило, підлягає додатковій зачистці.

    Для підвищення продуктивності ТПА, зменшення відходів і підтримання необхідної температури переробки розплаву застосовують горячеканальние ливникові системи (ГКС). Конструктивно найпростіша ГКС складається лише з одного обігрівається сопла (nozzle) з однією або двома зонами нагрівання, в той час як універсальна ГКС складається з обігрівається колектора (manifold), до якого підходять одне або кілька сопел. Для управління роботою нагрівачів ГКС прес-форми необхідно мати терморегулятор з кількістю зон регулювання, рівним числу термопар в системі.

    Виготовлення холодноканальной системи проводиться силами компанії здійснює виробництво спеціальних елементів прес-форми і здійснює складання прес-форми.

    Виготовлення горячеканальной системи — дороге заняття, і на даний момент у світі склалася ситуація, коли існують певні компанії, що виробляють горячеканальние елементи і постачають із складальним виробництвам, так як невеликим виробництвам прес-форм нерентабельно мати власні потужності для виробництва горячеканальных систем.

    Виробників горячеканальных систем можна умовно підрозділити на три групи:

  • виробники стандартних елементів для прес-форм, зазначені вище;
  • великі виробники прес-форм, мають можливості виробництва і продажу ГКС: Schottli AG Mould Technology (Швейцарія), Mold & Hotrunner Technology AG (MHT) (Німеччина), StackTeck (Канада), Husky (Канада);

    компанії, що спеціалізуються на виробництві горячеканальных систем і контролерів до них — Incoe International* (Німеччина), Guenther HeissKanaltechnik GmbH (Німеччина), THERMOPLAY S. p.A. (Італія), Heitec Heisskanaltechnik (Німеччина), Hotset Gmbh (Німеччина), i-mold GmbH & Co. KG. (Німеччина). Synventive Molding Solutions (США, Нідерланди), Watlow Company (США), Heatlock (Швеція) та ін

    Як правило, виробництво горячеканальных систем на зазначених підприємствах пов’язане з виробництвом термоконтроллеров до них. Також існують компанії, які спеціалізуються на виробництві тільки контролерів для горячеканальных систем. До таких компаній належать: Athena Controls, Inc. (США), PMS Systems Ltd (Великобританія) і ін

    Елементи системи охолодження

    Цикл лиття більш ніж на 50% складається з ремени охолодження виливки. Для сосздания надійною в роботі системи охлажения прес-форми, технологічною у виготовленні і ремонтнопригодной при експлуатації, пропонуються різноманітні стандартні деталі: швидкоз’ємні з’єднання, переливи, фортанирующие трубки, турбулізатори, теплові требки, відводять знаки, ущільнювальні кільця, зглушки і пробки. Підключення сситемы охолодження прес-форми до шлангах джерела хладагена (термостат, охолоджувач, оборотна цехова магістраль) рекомендується проводити швидкознімними сполуками, що складаються з ніпеля і муфти.

    Елементи системи охолодження, як правило, присутні в каталогах виробників стандартних деталей для прес-форм. У теж час існують компанії, які спеціалізуються на виробництві елементів систем охолодження.

    Обробка прес-форми

    Основна частина обробки елементів прес-форми проводиться на фрезерних верстатах з ЧПУ і електроерозійних верстатах.

    Технологія обробки передбачає три стадії механічної обробки і три — термообробки:

    Отжиг — чорнова обробка — нормалізація — напівчистова обробка — загартування — остаточна обробка — хромування.

    • Відпал необхідний будь заготівлі для зняття залишкових напруг;

    • При чорновій обробці знімається основна кількість матеріалу, припуски на робочі поверхні — 0.5-2 мм

    • Нормалізація (відпал) необхідна для зняття основних напруг у заготовці, це зменшує ризик великих повідець при загартуванню.

    • Напівчистова обробка проводиться з припуском 0.3-0.1 мм. В процесі цієї обробки робиться максимально можлива вибірка за некаленому матеріалу і готується поверхню для остаточної чистової обробки.

    • Загартування — це дуже відповідальний момент всієї технології. Якщо не допущені грубі помилки в технології, то загартування не виходить за межі розумного ризику.

    Цей етап обробки особливо важливий, так як саме в цей час виконуються всі точні обробки.

    Для досягнення необхідної точності обробки часто потрібен спеціальний дорогий інструмент, оправки і пристосування, всі роботи проводяться імпортним високоякісним інструментом.

    • Полірування, підгонка і складання.

    Це робота слюсаря-інструментальника. Для кожної конкретної прес-форми зміст цієї роботи може бути різним, саме тут виявляються і виправляються помилки. Іноді збірка і випробування прес-форми викликає несподівані проблеми, що збільшує терміни виготовлення.

    • Хромування необхідно для отримання високої поверхневої твердості деталей прес-форми, що піддаються підвищеному зносу. Матриця має твердість 44-46 HRc має гарантований ресурс роботи 600-700 тис. циклів. Термін служби хромованою формотворною прес-форми значно вище.

    Описані етапи виготовлення прес-форми в загальних рисах розкривають технологію і дозволяють замовнику зіставити ціну роботи та її зміст.

    Доведення й випробування прес-форми

    На третьому етапі здійснюється доведення прес-форми до виробництва виробу необхідної якості і з заданим часом виробничого циклу. Отримання прес-форми заданої якості – основна мета всіх описаних вище процесів, і якщо прес-форма в робочих умовах не показує заданих результатів, необхідно шукати помилки на перших двох етапах. Від якості виготовлення прес-форми безпосередньо залежить тривалість доведення прес-форми – чим ретельніше виконана робота, чим менший час потрібно на її доведення.

    Випробування прес-форми проводиться в умовах, наближених до реальних умов експлуатації прес-форми.

    Найважливішою частиною цього процесу є обладнання, на якому здійснюється випробування прес-форм – термопластавтомати – в ідеалі, встановлене для випробування прес-форми устаткування має відповідати обладнання, на якому буде здійснювати виробництво пластикових виробів.

    Термін робіт по виробництву прес-форми

    Звичайна робота на підприємстві ведеться двома бригадами у дві зміни. Виробничий цикл має наступний розподіл термінів (для прес-форм середньої складності і розмірів):

    1) виготовлення конструкторської документації – 4-7 днів;

    2) замовлення блоків прес-форми – 7-12 днів;

    3) паралельно замовлення стали формотворчих – 5-8 днів;

    4) виготовлення формотворчих – 7-10 днів;

    5) термообробка формотворчих у спеціальній організації – 3-5 днів;

    6) механічна обробка стандартних блоків – 3-5 днів;

    7) складання форми – 2-3 дні;

    8) разом до перших випробувань – 26-42 дня.

    Не кожне підприємство, яке спеціалізується на виготовленні прес-форм і технологічної оснастки, здатна спроектувати і виготовити прес-форму на складне пластмасовий виріб, що відповідає високим вимогам сучасного споживача. При цьому витрати досить значні — необхідні висококваліфікований персонал, час, дорогі матеріали та спеціалізоване обладнання для виробництва прес-форм. Все це в кінцевому підсумку позначається на ціні. Вартість нового інструменту з високоякісної сталі становить від 50 до 500 тис. євро.

    Короткий опис статті: обладнання для лиття пластмас

    Джерело: Прес-форми для лиття пластмас : Види, елементи, етапи виробництва

  • Також ви можете прочитати