Пресс-формы для литья пластмасс

Пресс-формы для литья пластмасс

Литье под давлением – это один из наиболее известных и, в то же время, сложных методов переработки пластмассы. И дело даже касается не самого метода как такового, а инструментов, используемых в процессе переработки, ведь для каждой производимой детали прежде необходимо спроектировать и изготовить нужную пресс-форму.

Существует не одна технология сложного литья – литье с газом, многокомпонентное литье, сборка в форме и т.д.; усилие для смыкания пресс-формы может варьироваться от нескольких десятков до тысяч тонн, в то время как сам процесс литья занимает 5-6 секунд – все это значительно усложняет процесс изготовления продукции методом литья под давлением.

Как показывает статистика, ежегодно российский рынок термопластавтоматов растет на более чем 1000 единиц, каждый из которых необходимо оснастить, как минимум, одной пресс-формой. Но и это не все. На количество пресс-форм для одной единицы теропластавтомата влияет ассортимент продукции, которую выпускает предприятие, и производственные планы компании. На практике все оказывается совсем не так, как рассказывает нам статистика, и среднее количество пресс-форм на один термопластавтомат составляет от двух до пяти штук. И это еще далеко не все. Из года в год наблюдается тенденция увеличения количества пресс-форм, используемых на предприятиях, ведь каждая компания стремиться занять одно из первых мест в списке российских производителей пластиковых изделий. И чтобы не остаться позади, чтобы повысить конкурентоспособность, компаниям приходится идти на расширение товарного ассортимента, изготовление деталей различных цветов, дизайна и структуры.

Для реализации всех задуманных планов и идей, предприятия нуждаются в необходимом количестве пресс-форм, которые будут различаться между собой по конструктивной сложности, будут индивидуальными по исполнению для каждого отдельно взятого случая.

Конструкторско-технологическая подготовка производства

Прежде, чем приступить к производству пресс-формы, необходимо подготовить эскизы при помощи эскизной графики, построить 3D модель, провести фотореалистическую визуализацию. Следом идет проектирование пресс-формы: конструкторская переработка модели, разделение сборочной модели на отдельные элементы. Далее необходимо подготовить каждый отдельно взятый элемент, оформить линии разъема детали, знаков, шиберов, местности пресс-формы, вставок. Особое внимание необходимо уделить литниковой системе (системе питания).

Чтобы избежать и максимально уменьшить «побочные эффекты»: разводы, коробления, слитины или какие-либо другие дефекты, можно воспользоваться моделированием процесса температуры расплава, скорости потока и/или других параметров. Все чертежи и идеи переносятся на компьютер, и при помощи специальных программ происходит проектирование пресс-форм.

Для проектирования пресс-форм используются CAD/CAM системы автоматического проектирования. Для автоматизации конструкторского труда и выполнения различных задач используется система проектирования пресс-форм Mold-Works для SolidWorks; для проверки форм на целостность используется компьютерная программа Mold-flow.

Изготовление пресс-формы

Процесс изготовления пресс-формы состоит из конструирования (заказ необходимых частей и обработка заготовок, при необходимости изготовление каких-либо элементов для пресс-формы), прототипирование и сборка.

Основные составные элементы пресс-формы

Пресс-форма имеет довольно сложное строение, включающее в себя большое количество различных составных частей, которым необходимо сопрягаться между собой. Все детали делят на два вида: нормализованные и специальные.

Пресс-форма состоит на 50-95% из стандартных деталей по весу и номенклатуре. Стоимость этих деталей колеблется в переделах 10-60% от полной стоимости готовой пресс-формы.

Нормализованные детали:

• нижние и верхние плиты для пресс-формы;
• простые плиты, предварительно обработанные механическим путем – применяются для изготовления матриц, пуансонов, формообразующих плит;
• элементы пресс-формы – колонки и направляющие втулки, фиксаторы, центрующие элементы, вставки, пружины;
• литниковая система, горячеканальная технология – втулки литниковые, инжекторы горячеканальные, фильтры, коллекторы;
• толкатели и составляющие элементы для извлечения готовых деталей из формы – хвостовики, толкатели, шестерни, подшипники;
• система охлаждения – муфты, штуцера, прокладки, вставки для пуансонов, шланги;
• техника автоматического управления – разъемы, тэны, датчики и приборы для контроля, измерительные приборы;
• химия, дополнительное оборудование, инструменты.

Специальные детали: вставные пуансоны, матрицы, кольца, резьбовые и гладкие знаки и мн. др.

Из всего этого следует, что пресс-форма имеет такую структуру:

• пакет плит;
• система центрирования;
• система питания (литниковая система);
• система выталкивания;
• система охлаждения;
• система формообразующих деталей.

Немного о системе питания (литниковой системе) для пресс-формы

Систему питания подразделяют на три вида: горячеканальная, холодноканальная и комбинированная. Самый выгодный и доступный вариант в материальном плане – это холодноканальная система. Как уже было сказано, основным преимуществом этой системы питания является дешевизна и простота, в качестве недостатка можно выделить повышенный расход материалов, необходимость самостоятельно удалять литник от отливки (также хранить его и использовать повторно) и время охлаждения литника.

Немного о системе охлаждения

Процесс охлаждение занимает более 50% от всего процесса литья пресс-формы. Для создания системы охлаждения используются такие детали, как переливы, быстросъемные соединения, турбулизаторы, фортанирующие трубки, теплоотводящие знаки, тепловые трубки, заглушки и пробки, уплотнительные кольца.

Обработка пресс-формы

Обработка пресс-формы осуществляется при помощи фрезерных станков ЧПУ и электроэрозионных станков. Процесс обработки делится на три стадии механической и три – термообработки: отжиг → черновая обработка → нормализация → получистовая обработка → закалка → окончательная обработка → хромирование.

Отжиг – используется для снятия остаточных напряжений.
Черновая обработка – необходима для снятия основного количества материала, припусков для поверхности 0,5-2 мм.
Нормализация – используется для снятия уменьшения риска больших поводок при закалке формы.
Получистовая обработка – используется для подготовки поверхности формы для чистовой обработки.
Закалка – один из самых ответственных моментов во всей технологии изготовления пресс-формы. Если в цепочках этого процесса не было никаких нарушения и ошибок, то закалка протекает без риска порчи изделия.
Окончательная обработка – подгонка, полировка и сборка.
Хромирование – используется для получения твердости всех деталей пресс-формы.

Доводка пресс-формы и ее испытание

Основная цель всех вышеописанных действий – это получение качественного продукта, пресс-формы заданных параметров. От качества изготовления во многом зависит длительность ее доводки. Испытания проводятся в условиях, которые максимально приближены к реальным.

Сроки производства пресс-формы

Работы по изготовлению пресс-форм ведутся сменами двумя бригадами. Сам производственный процесс при изготовлении формы средней сложности можно поделить на такие сроки:
1. проектирование – 4-7 дней;
2. заказ необходимых комплектующих элементов – 5-8 дней;
3. заказ стали формообразующих – 5-8 дней;
4. изготовление формообразующих – 7-10 дней;
5. термообработка формообразующих – 3-5 дней;
6. механическая обработка блоков – 3-5дней;
7. сборка пресс-формы – 2-3 дня.

Итого до момента испытания – 26-42 дня.