Каковы требования к стандартизированному изготовлению пресс-форм для литья под давлением?

Стандартизированное изготовление пресс-форм для литья под давлением жизненно важно для обеспечения последовательности, эффективности и рентабельности производственных процессов в различных отраслях промышленности.

По мере углубления в специфику стандартизированного изготовления пресс-форм понимание ключевых факторов, влияющих на производительность и долговечность пресс-форм, будет иметь большое значение для оптимизации производственных результатов.

Что такое требования к конструкции пресс-формы?

Стандартизированное производство пресс-форм для литья под давлением требует точных критериев проектирования для обеспечения стабильного качества и эффективности производства широкого спектра продукции.

Анализ продукции

Я многое знаю о том, как должны выглядеть и работать изделия, изготовленные методом литья под давлением. Например, если вы хотите, чтобы изделие выглядело действительно хорошо, пресс-форма должна быть очень гладкой. Например, если вы изготавливаете деталь для внутренней отделки автомобиля, пресс-форма должна быть очень гладкой, например, от 0,8 до 1,6 микрометра, чтобы деталь выглядела хорошо.

Проанализируйте способ извлечения изделия¹ и, исходя из его формы, определите, следует ли использовать толкатели, съёмную плиту или другой способ. Например, для цилиндрических изделий лучше подходит съёмная плита, поскольку она равномерно выталкивает изделие и предотвращает его деформацию.

Проектирование конструкции пресс-формы

Убедитесь в том, что линия раздела пресс-формы разумна. Линия раздела должна обеспечивать легкое извлечение изделия и минимизировать вспышки. Например, если к изделию предъявляются требования по поверхности, линия раздела должна быть расположена так, чтобы не задевать поверхность.

Определите, где и как будет производиться калибровка. Горячеканальное литье позволяет сократить количество отходов и улучшить использование материала, но стоит дороже; боковое литье проще и подходит для широкого спектра изделий, но может оставлять следы от литников на поверхности изделия. Например, для прозрачных пластиковых изделий лучше использовать точечное литье, поскольку оно позволяет уменьшить количество линий сварки и следов от литников и улучшить прозрачность изделия.

Спроектируйте раму пресс-формы² с достаточной прочностью и жёсткостью. Её размер следует выбирать с учётом габаритов формы и давления впрыска. Например, крупным пресс-формам нужны более толстые и прочные рамы, способные выдерживать высокое давление впрыска без деформации.

Размерный стандарт

При маркировке размеров деталей пресс-формы необходимо маркировать их в соответствии с национальными или отраслевыми стандартами. Например, при маркировке размеров полости пресс-формы ее следует маркировать в соответствии с точностью обработки и требованиями к сборке, а выбор допусков на размеры должен быть обоснованным. Как правило, используются допуски уровня IT6-IT9 для обеспечения взаимозаменяемости деталей и точности сборки.

Использование стандартных отверстий, валов и других конструктивных размеров облегчает применение стандартных инструментов и измерительных приборов для обработки и испытаний. Например, направляющая стойка в пресс-форме должна иметь стандартный размер, поэтому диаметр отверстия и внешний диаметр направляющей втулки также должны быть стандартными. Это облегчает их покупку и замену.

Дизайн системы охлаждения

Правильно спроектированная система охлаждения³ должна эффективно регулировать температуру пресс-формы и обеспечивать равномерную температуру поверхности полости. К диаметру и шагу охлаждающих каналов, а также расстоянию до поверхности полости предъявляются определённые требования. Обычно диаметр канала составляет 8 – 12mm, шаг — 3 – 5 его диаметров, а расстояние до поверхности полости — 10 – 15mm. Это обеспечивает эффективное охлаждение и сокращает цикл литья.

При расположении охлаждающих труб убедитесь, что они не будут мешать другим конструкциям пресс-формы (например, выталкивающим штифтам, ползунам и т. д.). Например, если вы проектируете охлаждающие трубы рядом с ползуном, подумайте о том, насколько далеко движется ползун, и убедитесь, что охлаждающие трубы не будут мешать движению ползуна вперед-назад.

Конструкция эжекторной системы

Усилие выталкивающей системы⁴ должно распределяться равномерно, чтобы не допустить деформации или повреждения изделия. Количество, расположение и диаметр толкателей определяют по форме, размеру и материалу изделия. Например, для крупных плоских изделий требуется больше толкателей, равномерно распределённых по нижней поверхности, чтобы изделие извлекалось плавно.

Ход выталкивателя должен быть достаточно длинным, чтобы деталь полностью вышла из формы. Как правило, ход выталкивателя должен составлять более 1/3 высоты детали. Также необходимо учитывать действия по открытию и закрытию пресс-формы, чтобы система выталкивания не задевала другие части пресс-формы.

Сдвижная и откидная конструкция верхней части

Конструкция ползуна и откидной столешницы должна быть компактной, гибкой и надежной. Точность направляющих ползуна должна быть высокой, обычно используются Т-образные пазы или пазы типа “ласточкин хвост”.

Угол наклона откидного верха должен быть разумно рассчитан в соответствии с требованиями к распалубке продукта, обычно не более 15°, чтобы избежать чрезмерного трения, возникающего при движении откидного верха, что приводит к заклиниванию.

Правильно выбирайте материал ползуна и откидной крышки, обладающий хорошей износостойкостью и прочностью. Например, для высокопроизводительных пресс-форм ползун и откидная крышка могут быть изготовлены из закаленной стали, такой как Cr12MoV, с твердостью закалки HRC58-62, чтобы увеличить срок их службы.

Дизайн выхлопной системы

Форма должна быть спроектирована с разумными вытяжными каналами для удаления воздуха в полости и газа, образующегося при расплаве пластика. Метод отвода может быть следующим: отвод через зазор, отвод через щель или использование воздухопроницаемой стали. Например, на разделительной поверхности пресс-формы может быть установлен зазор 0,02-0,05 мм или в соответствующем месте может быть открыта вытяжная щель глубиной 0,03-0,08 мм.

Выбор материала пресс-формы

Выбирая материал для пресс-формы, учитывайте условия работы и требования к пресс-форме. Для частей пресс-формы, подверженных высокому давлению и износу (например, полостей и стержней), можно использовать высококачественную формовочную сталь, например P20, H13 и т. д.

Сталь P20⁵ хорошо обрабатывается и обладает определённой износостойкостью, поэтому подходит для обычных пресс-форм; сталь H13 отличается высокой вязкостью и стойкостью к термической усталости, поэтому подходит для пресс-форм, работающих при высоких температуре и давлении.

Для рамы пресс-формы и других опорных частей можно использовать обычную конструкционную сталь, например сталь 45, а затем подвергнуть ее термообработке, чтобы сделать ее лучше.

Каковы требования к изготовлению пресс-форм?

Стандартизация производства пресс-форм для литья под давлением необходима для повышения эффективности, снижения затрат и обеспечения стабильного качества в различных отраслях промышленности.

Планирование процесса обработки

Разработайте рациональный технологический процесс механической обработки⁶, включающий черновую, чистовую и электроэрозионную обработку и другие операции. Например, при обработке полости пресс-формы сначала удаляют основную часть материала начерно, затем выполняют получистовую и, наконец, чистовую обработку, обеспечивая нужные размеры и качество поверхности полости.

Определите, сколько дополнительного материала нужно оставить на детали для каждой операции обработки. Вы должны решить, сколько дополнительного материала нужно оставить на детали, исходя из ее размера, формы и точности. Как правило, для черновой обработки следует оставлять 1-3 мм дополнительного материала, а для чистовой - 0,1-0,5 мм.

Требования к резке

Выбор режущих инструментов⁷ следует выполнять с учётом материала заготовки, точности и технологического процесса обработки, определяя подходящий тип инструмента, материал и геометрические параметры.

Например, при обработке закаленной стали можно выбрать инструменты из твердого сплава, которые обладают высокой твердостью и хорошей износостойкостью; при обработке алюминиевого сплава можно выбрать инструменты из быстрорежущей стали, которые имеют острые режущие кромки и позволяют получить лучшее качество поверхности.

Параметры резания (такие как скорость резания, подача, глубина резания) должны быть установлены разумно. Скорость резания должна определяться в соответствии с характеристиками инструмента и материала, подача и глубина резания должны учитывать точность обработки и несущую способность инструмента. Например, при обработке формовочной стали скорость резания обычно составляет 50-100 м/мин, подача - 0,1-0,3 мм/об, а глубина реза - 0,5-2 мм.

Требования к ЭДМ

Конструкция электрода для электроэрозионной обработки должна быть точной, а размер электрода должен учитывать разрядный зазор. Обычно разрядный зазор составляет 0,05-0,2 мм, и размер электрода должен быть рассчитан таким образом, чтобы компенсировать размер полости и разрядный зазор.

Параметры EDM⁸ (такие как ток разряда, длительность разряда, ширина импульса и т. д.) необходимо подбирать рационально, чтобы обеспечить хорошее качество поверхности и точность обработки. Например, ток разряда обычно составляет 10-50A, а ширина импульса — 10-100μs; конкретные значения следует корректировать в соответствии с требованиями к обработке.

Обработка поверхности пресс-формы

При контроле точности деталей пресс-формы необходимо строго соблюдать их размерную точность⁹, используя для проверки подходящие измерительные средства: штангенциркули, микрометры, координатно-измерительные машины и другие инструменты. Для критически важных размеров допуск должен находиться в пределах ±0.01mm.

Точность формы деталей (например, прямолинейность, плоскостность, округлость и т. д.) также должна соответствовать требованиям. Например, плоскостность поверхности разъема пресс-формы обычно находится в пределах 0,03 мм, чтобы обеспечить точное закрытие пресс-формы.

Требования к сборке пресс-формы

Перед тем как собрать форму, необходимо очистить детали, чтобы избавиться от масла, железных опилок и т. д. После очистки их нужно обработать антикоррозийным средством. После очистки нужно обработать их антикоррозийным средством, чтобы они не ржавели.

На основании сборочных чертежей и процесса сборки необходимо убедиться, что каждая деталь собрана в правильном месте. Например, при сборке направляющего штифта и направляющей втулки необходимо убедиться, что они концентричны. Обычно требование к концентричности находится в пределах ±0,03 мм. Это необходимо для того, чтобы пресс-форма могла точно открываться и закрываться.

При сборке пресс-формы необходимо произвести некоторые настройки, например, отрегулировать высоту штифта выталкивателя, положение ползуна и т.д. Высота штифта выталкивателя должна быть отрегулирована таким образом, чтобы обеспечить плавное выталкивание продукта, а верхняя поверхность выталкивателя должна быть вровень с нижней поверхностью полости или немного выше на 0,05-0,1 мм.

Требования к отладке пресс-форм

После сборки пресс-формы необходимо провести отладку, а перед отладкой следует проверить, насколько гибким является действие открытия и закрытия пресс-формы, правильно ли работает система выталкивания, гладко ли работает система охлаждения и система выхлопа. Например, открытие и закрытие пресс-формы должно быть плавным, скорость открытия и закрытия пресс-формы должна быть разумной, обычно скорость открытия пресс-формы составляет 30-50 мм/с, скорость закрытия пресс-формы - 20-40 мм/с.

При отладке процесса литья под давлением необходимо наблюдать за ситуацией с заполнением расплавом пластика, качеством формовки изделий и т. д. В соответствии с ситуацией отладки, отрегулируйте пресс-форму, например, измените размер затвора, время охлаждения и т.д., пока качество продукции не будет соответствовать требованиям.

Каковы требования к документации и управлению плесенью?

Правильная документация и управление имеют решающее значение для стандартизированного изготовления литьевых форм, обеспечивая качество, последовательность и эффективность производства.

Спецификация чертежа пресс-формы

Чертежи пресс-форм должны соответствовать национальным стандартам, которые включают формат чертежа, масштаб, выбор вида, обозначение размеров и так далее. Например, формат чертежа обычно соответствует стандартному формату A0 - A4. Пропорции должны быть выбраны разумно в зависимости от размера и сложности пресс-формы. Вид должен полностью отображать структуру пресс-формы и форму деталей.

Пометьте на чертежах материал, термообработку, обработку поверхности и другие технические параметры. Например, если материалом для деталей полости пресс-формы является сталь P20, термообработка требует закалки + отпуска, а твердость должна быть HRC30 - 35, то поверхность должна быть азотирована с толщиной слоя азотирования 0,05 - 0,1 мм.

Подготовка технической документации на пресс-форму

Подготовьте техническое задание на проектирование пресс-формы, подробно объяснив конструктивную идею пресс-формы, конструктивные особенности, определение основных размеров и так далее. Например, в техническом задании необходимо объяснить расположение затвора и тип основы для выбора, а также систему охлаждения и принцип работы системы выталкивания.

Подготовка технологических документов по обработке пресс-форм, включая технологический маршрут обработки каждой детали, припуски на обработку, параметры резания и так далее. Технологические документы должны быть в состоянии направлять процесс обработки пресс-формы, обеспечивать качество и эффективность обработки. требования к обработке поверхности пресс-формы, такие как азотирование, твердое хромирование.

Азотирование позволяет повысить твердость, износостойкость и коррозионную стойкость поверхности пресс-формы. Например, после азотирования твердость поверхности полости пресс-формы может достигать HV900 - HV1200, что позволяет эффективно увеличить срок службы пресс-формы.

Качество обработки поверхности должно соответствовать требованиям, толщина слоя обработки поверхности, твердость и другие показатели должны соответствовать требуемым стандартам. Толщина слоя твердого хромирования обычно составляет 0,02 - 0,05 мм, а твердость достигает HV800 - HV1000.

Маркировка деталей пресс-форм

Детали пресс-форм должны иметь четкую маркировку, включающую название детали, номер, материал и другую информацию. Методом маркировки может быть штамповка, гравировка или использование этикеток и т. д.. Например, используйте стальные штампы на деталях полости пресс-формы с названием детали “Полость”, номером “CX - 01” и материалом “P20”, чтобы облегчить управление деталями и сборку.

Управление архивом плесени

Создайте картотеку пресс-форм, включающую чертежи конструкции пресс-формы, техническую документацию, протоколы обработки, протоколы отладки и другую информацию.

Файлы пресс-форм должны быть классифицированы и организованы для удобства поиска и управления. Например, в соответствии с номером пресс-формы заведите папку для файлов, соответствующие чертежи, документы и другую информацию поместите в папку, и ее можно оцифровать с помощью системы электронного документооборота для повышения эффективности управления.

Документы по обслуживанию и содержанию пресс-форм

Подготовка руководства по техническому обслуживанию пресс-формы, описывающего ежедневное содержание пресс-формы, цикл технического обслуживания, замену изнашивающихся деталей и т.д..

Например, руководство предусматривает, что пресс-форма должна очищаться после каждого впрыска, система охлаждения должна регулярно проверяться и обслуживаться (например, еженедельно или ежемесячно), а износ быстроизнашивающихся деталей (например, штифтов выталкивателя, ползунов и т. д.) должен регулярно проверяться и своевременно заменяться, если износ превышает определенный предел.

Что такое требования к качеству и производительности пресс-формы?

Понимание требований к качеству и производительности стандартизированных пресс-форм для литья под давлением необходимо для обеспечения стабильности продукции и эффективности производства.

Требования к сроку службы пресс-формы

Пресс-формы должны иметь достаточный срок службы, в соответствии с типом пресс-формы и условиями использования для определения срока службы пресс-формы показателей. Например, общие требования к сроку службы пресс-формы для литья под давлением составляют 300 000 - 1 миллион раз, для высокоточных, с высокими требованиями пресс-форм, таких как пресс-формы для оптических линз, требования к сроку службы могут достигать миллионов раз.

Благодаря разумному дизайну, высококачественным материалам и правильным методам обработки и производства можно увеличить срок службы пресс-формы. Например, использование соответствующей формовочной стали, оптимизация структуры формы, снижение концентрации напряжений, соответствующая обработка поверхности формы.

Постоянство качества продукции

Качество продукции, произведенной с помощью пресс-формы, должно быть стабильным, а точность размеров, качество внешнего вида, физические свойства и другие показатели продукции должны находиться в пределах заданных допусков.

Например, основные допуски на размеры изделий должны контролироваться в пределах ±0,1 мм, а внешняя поверхность не должна иметь явных дефектов, таких как облетевшие края, пузыри и следы усадки.

Регулярный осмотр и техническое обслуживание пресс-формы для обеспечения стабильности качества продукции. Например, проверка износа пресс-формы, эффективности системы охлаждения и т. д., чтобы вовремя обнаружить проблемы и устранить их.

Требования к циклу литья под давлением

Пресс-формы должны соответствовать определённым требованиям к циклу литья под давлением; сокращение цикла литья под давлением¹⁰ повышает эффективность производства. Обычно цикл должен составлять 10 – 60 секунд. Сократить его можно за счёт оптимизации системы охлаждения пресс-формы, рациональной конструкции литника и каналов и других мер.

Взаимозаменяемость пресс-формы

Детали пресс-формы должны обладать хорошей взаимозаменяемостью, чтобы облегчить обслуживание и замену пресс-формы. Например, однотипные выталкивающие штифты, направляющие стойки, направляющие втулки и другие детали могут быть заменены друг на друга, допуски размеров и точность посадки деталей должны соответствовать требованиям взаимозаменяемости, и обычно используется система базовых отверстий или система базовых валов для посадки.

Безопасность плесени

При изготовлении пресс-формы следует учитывать безопасность работы, устанавливать необходимые защитные устройства. Например, в зонах открытия и закрытия пресс-формы устанавливают ограждения, чтобы предотвратить попадание рук или других частей тела оператора в рабочую зону пресс-формы во избежание случайных травм.

Конструкция пресс-формы должна исключать острые края и углы, а также конструкции, которые могут привести к выбросу деталей, чтобы предотвратить их вылетание и травмирование людей.

Каковы требования к приемке пресс-формы?

Понимание требований к приемке пресс-форм имеет решающее значение для получения высококачественных стандартизированных литьевых форм, обеспечивающих точность продукции и эффективность производства.

Осмотр внешнего вида

Проверьте качество внешнего вида пресс-формы, включая шероховатость поверхности, цвет, маркировку и так далее. Поверхность пресс-формы должна быть гладкой, без явных царапин, ржавчины и других дефектов. Маркировка должна быть четкой, точной и соответствовать требованиям дизайна.

Проверьте сборку деталей пресс-формы, сборка должна быть плотной, без явлений расшатывания. Например, проверьте, затянуты ли винты и соответствует ли требованиям зазор между деталями.

Проверка точности размеров

Используйте подходящие измерительные приборы для проверки основных размеров пресс-формы, таких как размеры полости, размеры сердечника, размеры направляющих и т. д. Допуск на размеры должен соответствовать требованиям конструкторских чертежей, а превышающие размеры должны быть проанализированы и обработаны.

Проверьте точность формы пресс-формы, например, плоскостность, прямолинейность, округлость и так далее. Например, проверьте плоскостность поверхности разъема пресс-формы с помощью уровнемера, а прямолинейность направляющей стойки - с помощью процентного измерителя.

Проверка функций

Проверьте функцию открытия и закрытия пресс-формы, действие открытия и закрытия должно быть гибким, плавным и без застоев. Проверьте работу системы выталкивания, действие выталкивателя должно быть нормальным, сила выталкивания должна соответствовать требованиям.

Проверьте работу системы охлаждения и выхлопной системы, труба охлаждения должна быть гладкой, эффект охлаждения должен быть хорошим; выхлопной канал должен быть способен эффективно выходить. Например, проверьте систему охлаждения через тест воды, а выхлопную систему - через тест литьевой формы.

Проверка качества продукции

Проведите пробную формовку с помощью пресс-формы, чтобы проверить качество формовки изделия. Точность размеров, качество внешнего вида и физические свойства изделия должны соответствовать требованиям дизайна изделия. Например, проверьте, равномерна ли толщина стенок изделия и нет ли на поверхности таких дефектов, как следы плавления и усадки.

Отрегулируйте пресс-форму в соответствии с ситуацией с пробной пресс-формой, пока качество продукции не будет соответствовать требованиям. Регулировки включают в себя размер затвора, время охлаждения, положение выталкивания и т.д.

Принятие документов

Проверьте комплектность проектных чертежей, технической документации, протоколов обработки и отладки пресс-формы. Содержание документов должно быть полным, точным и соответствовать соответствующим стандартам и требованиям.

Например, проверьте, подписаны ли проектные чертежи конструкторами, указаны ли в технической документации требования к материалам и термообработке пресс-формы.

Заключение

Требования к стандартизации литьевых форм включают анализ изделия, проектирование конструкции формы, стандарты размеров, проектирование системы охлаждения и выталкивателя. При проектировании пресс-формы необходимо учитывать функцию изделия, метод освобождения пресс-формы, поверхность раздела, положение затвора, эффект охлаждения и т. д. для обеспечения качества продукции.

Производство пресс-форм требует точной механической обработки, выбора подходящих материалов и способов обработки поверхности, а также контроля точности деталей и сборки. Требования к качеству охватывают ресурс пресс-формы, стабильность изделий, цикл формования и безопасность. Приёмка пресс-формы включает визуальную, размерную и функциональную проверку, а также приёмку качества изделий и документации, чтобы подтвердить соответствие проектным и производственным стандартам. Подробный обзор см. в нашем Полном руководстве по литью под давлением.

1. Знание различных методов извлечения изделий из формы помогает улучшить конструкцию продукта и повысить эффективность производства. ↩

2. Грамотно спроектированная рама пресс-формы имеет решающее значение для её долговечности и эффективности при литье под давлением. ↩

3. Эффективная система охлаждения необходима для поддержания температуры пресс-формы и сокращения производственного цикла. ↩

4. Понимание работы системы выталкивания необходимо для оптимизации конструкции пресс-формы и обеспечения качества изделий. ↩

5. Изучение свойств стали P20 поможет выбрать подходящий материал для литьевых форм и повысить их долговечность и эффективность. ↩

6. Знание процессов механической обработки помогает повысить эффективность производства пресс-форм и обеспечить высокое качество результата. ↩

7. Перейдите по этой ссылке, чтобы узнать о различных режущих инструментах и особенностях их применения для разных материалов. ↩

8. В этом материале рассказывается, как эффективно настраивать параметры EDM для повышения качества и точности поверхности. ↩

9. Узнайте о передовых методах и инструментах поддержания размерной точности деталей пресс-формы, необходимой для высококачественного производства. ↩

10. Узнайте, как сократить цикл литья под давлением: этот цикл имеет большое значение, поскольку влияет на объём выполненной работы и получаемую прибыль.  ↩

Получите конкурентную цену, рекомендации DFM и график производства от инженерной команды ZetarMold.

Запросить бесплатное предложение →