phone (044): 408-01:-36
  • slaid-main
  • DSC 9361
  • main1
  • main2
  • main3
  • main6

Пресс-форма — устройство для получения изделий различной конфигурации из металлов, пластмасс, резины и других материалов под действием давления, создаваемого на литьевых машинах.

Пресс-формы применяют при литье под давлением металлов и полимерных материалов, литье по выплавляемым моделям, прессовании полимерных материалов. Различают множество видов пресс-форм: ручные, полуавтоматические и автоматические; съемные, полусъемные и стационарные; с горизонтальной и вертикальной плоскостями разъёма; с одной или несколькими плоскостями разъёма. Пресс-форма состоит из неподвижной части (матрицы), и подвижной части (пуансона), формующие полости которых являются обратным (негативным) отпечатком внешней поверхности заготовки. В одной пресс-форме может одновременно формоваться несколько деталей (многоместные формы). Подвод материала к формующей полости осуществляется через литниковую систему: центральный, разводящий и впускные литники, а съём готового изделия — при помощи системы выталкивания. В зависимости от материала и требований к получаемой заготовке в форме поддерживают определённый температурный баланс. Для регулирования температуры формы в основном используют воду, пропуская ее через специальные каналы охлаждения.

Ввиду относительно высокой стоимости пресс-форм, их использование в основном характерно для серийного и массового производства.

Этапы производства пресс-формы

В самом общем виде этапы производства пресс-формы: конструкторско-технологическая подготовка производства, Изготовление пресс-формы, доводка и испытание пресс-формы. Если рассматривать каждый этап по отдельности то получается комплексный сложный технологический процесс, который занимает месяцы работы различных специалистов по компьютерному моделированию, составлению технической документации, изготовлению и обработки составных частей пресс-формы.

Конструкторско-технологическая подготовка производства

Первый этап производства пресс-формы включает подготовка эскизов изделия (эскизная графика), построение 3D модели, фотореалистическую визуализацию.

Проектирование пресс-формы включает в себя конструкторскую проработку модели и разделение сборочной модели на отдельные конструктивные элементы.

Подготовка каждого конкретного элемента, оформление линии разъёма детали а также шиберов, знаков, вставок и местности пресс-формы. Особое значение имеет литниковая система.

Избежать или максимально уменьшить коробление, разводы, слитины и другие дефекты можно используя компьютерное моделирование процесса заполнения формы. Также при этом можно контролировать распределение температуры расплава, скоростей потока и другие параметры.

На начальном этапе производства пресс-формы все существующие идеи, чертежи переносятся на компьютер, на котором с помощью определенных программ осуществляется проектирование пресс-форм.

При проектировании пресс-форм применяются CAD/CAM системы, автоматизированного, сквозного проектирования. Проверка пресс-формы на "проливаемость" проводиться на компьютере с помощью Mold - flow анализа.

Первый этап крайне важен для определения необходимого объема работ на втором этапе изготовления пресс-формы, так как определяется необходимый набор стандартных и специальных изделий, необходимых для изготовления пресс-формы.

Изготовление пресс-формы

Второй этап производства пресс-формы включает конструирование (заказ стандартных частей, обработка заготовок, изготовление специальных элементов пресс-формы), прототипирование, и непосредственно сборка пресс-формы.

Конструктивные элементы специальных деталей пресс-формы.

Пресс-форма состоит из большого количества частей, которые должны точно сопрягаться между собой.

Детали пресс-форм разделяют на нормализованные и специальные. Конструкция нормализованных деталей пресс-формы, может быть установлена заранее, независимо от конструктивных особенностей отливаемых изделий в пресс-форме.

Любая пресс-форма на 50-95% состоит из стандартных по номенклатуре и весу деталей (нормалий). Эти детали по цене составляют от 10 до 60% от ее полной стоимости. Колебания процентов зависят как от конструкции пресс-формы, геометрии отливки и требований инструментального производства, так и от уровня подготовленности конструктора (конструкторской компании) пресс-формы, его желания и возможности применить подходящие стандартные элементы. Решение одной и той же технической задачи при проектировании пресс-формы практически всегда конструктивно инвариантно по гнездности, по литниковой системе, по системе выталкивания и т.д.

К нормализованным деталям пресс-формы относят:

  • верхние и нижние плиты пресс-формы;
  • простые плиты, механически обработанные со всех сторон, подходящие для изготовления пуансонов, матриц и формообразующих плит, требующих большой объем выборки;
  • детали для пресс-форм - Направляющие втулки и колонки, Центрующие элементы, Фиксаторы, Вставки в т.ч. с календарями, пружины и т.д.); 
  • толкатели и элементы для извлечения деталей из формы - Элементы извлечения из формы, Хвостовики двойного хода, Толкатели от 01мм х 200мм, Трубчатые толкатели с толщиной стенки от 0,75мм. Щелевые от 0,8 мм. Подшипники, шестерни;
  • Литниковая система, горячеканальная технология - Литниковые втулки, горячеканальные инжекторы (сопла), в т.ч. инжекторы многоточечного впрыска, Горячеканальные коллекторы, фильтры;
  • техника автоматического управления - Тэны, разъемы, приборы и датчики контроля, переносные измерительные приборы;
  • система охлаждения - Штуцера в т. ч. из нерж. стали, муфты, спиральные вставки для пуансонов, прокладки, шланги;
  • инструменты и дополнительное оборудование, химия - Специальные инструменты и приспособления, смазочные материалы, конические сверла, графит для электродов, готовые вставки из графита.

В мире действуют компании, специализирующиеся на производстве нормализованных элементов. Как правило, набор таких деталей представлен в каталогах этих компаний, причем цена на них заранее определена. Степень из готовности от 10 до 100%. Наиболее известными в мире компаниями, выпускающими стандартные детали являются Hasco Hasenclever GmbH (Германия), DME Company (США), EOC Normalien (Германия), Strack Norma GmbH (Германия), Ewikon Heisskanalsysteme (Германия), Mold-Masters Europa GmbH (Канада), Diemould Service Co. Ltd (DMS) (Великобритания) и др.

К специальным деталям пресс-формы относят вставные матрицы, пуансоны, гладкие знаки, резьбовые знаки, кольца и т.п. Наиболее ответственными деталями пресс-формы, с точки зрения возникающих в них напряжений, являются загрузочные камеры, вставные матрицы и обоймы пресс-формы.

Производством специальных деталей занимается специализированное инструментальное производство, как правило, компания, в которой непосредственно заказывается пресс-форма.

Матрица - наиболее трудоемкая деталь пресс-формы. Оформляющие гнезда пресс-формы должны в точности соответствовать конфигурации отливаемых пластмассовых изделий. Пуансоны применяют для оформления наружного или внутреннего контура отливаемого пластмассового изделия в пресс-форме. Гладкие знаки применяют для оформления отверстий в отливаемых изделиях из пластмассы. Гладкие знаки могут являться одновременно выталкивателями. Резьбовые знаки и кольца предназначены для оформления, соответственно, внутренней и наружной резьбы в отливаемых изделиях из пластмассы. Выталкиватели предназначены для удаления пластмассового изделия из оформляющего гнезда пресс-формы.

Таким образом, пресс-форма имеет следующую структуру: пакет плит, систему центрирования; систему питания (литниковая система); систему выталкивания; систему охлаждения; систему формообразующих деталей. Кроме системы формообразующих все остальные детали могут быть стандартными или могут дов\рабатываться из стандартных детелей, поставляемых как заготовки.

Литниковая система пресс-формы

Литниковая система пресс-формы может быть трех видов: холодноканальная, горячеканальная и комбинированная. Наиболее простой и дешевый вариант литниковой системы пресс-формы - холодноканальная. Для одногнездной пресс-формы с ходом расплава в деталь через центральный литник она состоит только из литниковой втулки. Преимущества: простота и дешевизна. Недостатки: весь литник уходит в отход (повышенный расход материала); время цикла зависит от времени охлаждения литника, а не от самой детали; необходимость вручную удалять литник от отливки, хранить его и вторично перерабатывать. После удаления литника место впуска, как правило, подлежит дополнительной зачистке.

Для повышения производительности ТПА, уменьшения отходов и поддержания необходимой температуры переработки расплава применяют горячеканальные литниковые системы (ГКС). Конструктивно простейшая ГКС состоит только из одного обогреваемого сопла (nozzle) с одной или двумя зонами нагрева, в то время как универсальная ГКС состоит из обогреваемого коллектора (manifold), к которому подходят одно или несколько сопел. Для управления работой нагревателей ГКС пресс-формы необходимо иметь терморегулятор с количеством зон регулирования, равным числу термопар в системе.

Изготовление холодноканальной системы производится силами компании осуществляющей производство специальных элементов пресс-формы и осуществляющей сборку пресс-формы.

Изготовление горячеканальной системы - дорогостоящее занятие, и на данный момент в мире сложилась ситуация, когда существую определенные компании, производящие горячеканальные элементы и поставляющие из сборочным производствам, так как небольшим производствам пресс-форм нерентабельно иметь собственные мощности для производства горячеканальных систем.

Элементы системы охлаждения

Цикл литья более чем на 50% состоит из времени охлаждения отливки. Для создания надежной в работе системы охлаждения пресс-формы, технологичной в изготовлении и ремонтнопригодной при эксплуатации, предлагаются разнообразные стандартные детали: быстросъемные соединения, переливы, фортанирующие трубки, турбулизаторы, тепловые трубки, теплоотводящие знаки, уплотнительные кольца, заглушки и пробки. Подключение системы охлаждения пресс-формы к шлангам источника хладагента (термостат, охладитель, оборотная цеховая магистраль) рекомендуется проводить быстросъемными соединениями, состоящими из ниппеля и муфты.

Элементы системы охлаждения, как правило, присутствуют в каталогах производителей стандартных деталей для пресс-форм. В тоже время существуют компании, специализирующиеся на производстве элементов систем охлаждения.

Обработка пресс-формы

Основная часть обработки элементов пресс-формы проводится на фрезерных станках с ЧПУ и электроэрозионных станках.

Технология обработки предполагает три стадии механической обработки и три - термообработки: Отжиг - черновая обработка - нормализация - получистовая обработка - закалка - окончательная обработка - хромирование.

Отжиг необходим любой заготовке для снятия остаточных напряжений.

При черновой обработке снимается основное количество материала, припуски на рабочие поверхности - 0.5-2 мм.

Нормализация (отжиг) необходима для снятия основных напряжений в заготовке, это уменьшает риск больших поводок при закалке.

Получистовая обработка проводится с припуском 0.3-0.1 мм. В процессе этой обработки делается максимально возможная выборка по некаленому материалу и готовится поверхность для окончательной чистовой обработки.

Закалка - это очень ответственный момент всей технологии.

Этот этап обработки особенно важен, так как именно в этот момент выполняются все точные обработки.

Для достижения необходимой точности обработки часто требуется специальный дорогостоящий инструмент, оправки и приспособления, все работы проводятся импортным высококачественным инструментом.

Полировка, подгонка и сборка.

Это работа слесаря-инструментальщика. Для каждой конкретной пресс-формы содержание этой работы может быть различным, именно здесь обнаруживаются и исправляются все ошибки. Иногда сборка и испытание пресс-формы вызывает неожиданные проблемы, что увеличивает сроки изготовления.

Хромирование необходимо для получения высокой поверхностной твердости деталей пресс-формы, подвергающихся повышенному износу. Матрица имеющая твердость 44-46 HRc имеет гарантированный ресурс работы 600-700 тыс. циклов. Срок службы хромированной формообразующей пресс-формы значительно выше.

Описанные этапы изготовления пресс-формы в общих чертах раскрывают технологию и позволяют заказчику сопоставить цену работы и её содержание.

Доводка и испытание пресс-формы

На третьем этапе осуществляется доводка пресс-формы до производства изделия требуемого качества и с заданным временем производственного цикла. Получение пресс-формы заданного качества - основная цель всех описанных выше процессов, и если пресс-форма в рабочих условиях не показывает заданных результатов, необходимо искать ошибки на первых двух этапах. От качества изготовления пресс-формы напрямую зависит длительность доводки пресс-формы - чем тщательней выполнена работа, чем меньшее время потребуется на ее доводку.

Испытание пресс-формы проводится в условиях, приближенных к реальным условиям эксплуатации пресс-формы.

Важнейшей частью этого процесса является оборудование, на котором осуществляется испытание пресс-форм - термопластавтоматы - в идеале, установленное для испытания пресс-формы оборудование должно соответствовать оборудованию, на котором будет осуществлять производство пластиковых изделий.

Срок работ по производству пресс-формы

Обычная работа на предприятии ведется двумя бригадами в две смены. Производственный цикл в зависимости от сложности и размеров пресс-формы составляет от 2-4 мес.