Рубрики
Без рубрики

Проектирование пресс-форм и оснастки для литья на ТПА

Создание любого технического изделия начинают с проектирования. Это также относится и к пресс-формам для термопластавтоматов, ведь качество готового изделия напрямую зависит от того, насколько добросовестно выполнен проект.

Работу по проектированию, начинают с разработки технического задания – по сути, это документ, на основании которого и создается проект.

Заказчик формы должен передать некоторую обязательную информацию к заказу. Кстати, заказчик несет ответственность за актуальность переданных сведений, в его компетенцию входит согласование со всеми заинтересованными службами и проверка получаемого в дальнейшем проекта.

В состав отправных данных входят:

  • Чертеж отливки или ее образец с определением точек размещения каналов, отпечатков размыкания формообразующих деталей, выталкивателей и пр.;
  • Вид производства (массовое, серийное, поточное, план выпуска деталей на отчетный период (Год, квартал, месяц);
  • Продолжительность работы формы, объем партии;
  • Вид литниковой системы (холодно- или горячеканальная);
  • Оснащение, планируемое для получения детали (тип оборудования);
  • Технические параметры оснащения, не внесённые в перечни (использование нестандартного сопла, переходных плит, постаментов и пр.);
  • Дополнительное оснащение и механизмы (съемники, загрузочные механизмы, механизмы для снятия отливки и знаков и др.) и их паспортные сведения;
  • Документы на оснастку, предполагаемую к совместному применению с создаваемой формой;
  • Вид используемого сырья (порошок, гранулы, жгуты, таблетки и пр.);
  • Чертеж на деталь и узел, в состав которого она входит, параметры нагрузки на изделия, параметры использования (рабочая температура, окружающая среда, радиационный фон и пр.), продолжительность использования.

После тщательной оценки тех. задания, с т. з. ясности задачи и набора актуальных сведений возникает потребность в оценке технологичности отливки. Это стартовый этап конструирования оснастки. На этой стадии исследуют чертеж (эскиз) детали, ТУ, устанавливающие нормы к качеству, и характеристики, описывающие вид производства (серия, поточное, штучное).

При оценке технологичности следует учитывать:

  • Специфику отливки;
  • Совершенствование технологичности конструкции детали;
  • Увеличение точности производства отливок;
  • Минимизация шероховатости;
  • Оптимизация припусков на мех. обработку;
  • Сокращение толщины стенок детали путем повышения заполняемости пресс-формы;
  • Предельное снижение веса при формировании отливки.

Перед началом конструирования инженер должен убедится в том, что будущая отливка обладает:

  • Прямыми общими очертаниями, облегчающими производство как литейной формы, так и самих деталей;
  • Оптимальным размером стенок в разных сечениях отливки, это обеспечит надлежащую прочность формы, и возможность ее заполнения расплавом без дефектов;
  • Оптимальными геометрическими параметрами конструктивных элементов (переходов, литников и пр.), позволяющих снизить или устранить концентрации усилий и не допустить повреждений усадочного вида в отливках;
  • Углами и литьевыми радиусами, требуемыми для получения формы, без ее усложнения и не приводящими к росту ее веса;
  • Правильное место для захвата детали при съеме ее манипулятором и разумное размещение по границе отливки выталкивателей для удаления отливки.

После детальной оценки изделия в дело вступают компьютерные программы. Следующий этап – проработка эскизов отливки (эскизная графика), формирование ее трехмерной модели, реалистической визуализации (см. рис. 1).

Рис. 1 – Образец операционного эскиза отливки

Конструирование включает в себя проработку модели и порядка размыкания сборочной единицы на самостоятельные конструктивные части.

Подготовка каждого компонента, создание линии размыкания детали, заслонок, знаков, вставок, частей системы вентиляции формы. Существенное значение имеет структура литников.

Не допустить или полностью минимизировать искривление, разводы, и прочие недостатки можно применяя моделирование процесса заполнения формы на компьютере, оснащённого специальным ПО. При этом можно наблюдать за уровнем температуры расплава, темпов движения потока и прочими параметрами.

На начальной стадии изготовления формы все имеющиеся чертежи переносят на компьютер, на котором с помощью специальных программ (SW, KOMRAS и пр.) выполняют конструирование формы.

При проектировании задействуют CAD/CAM/САЕ системы. Проверка формы на “проливаемость” осуществляют на компьютере с помощью оценки в программном приложении Mold – flow. Наиболее продвинутые пакеты ПО оснащены прикладными библиотеками, использование потенциала которых минимизирует время, затрачиваемое на подготовку КД. То есть, конструктор не тратит время на прорисовку стандартных деталей, например метизов.

Этот этап нужен для выявления требуемого объема работ на втором этапе производства формы, т. к. определяется требуемый комплект типовых и специальных изделий, необходимых для изготовления формы.

Следующий этап проектирования – это выбор материала для изготовления составных частей формы. Выбор материала для изготовления форм имеет не менее важен, чем выбор технологического оборудования для его изготовления. При выборе материала для формы следует обеспечить не предельно возможный, а требуемый срок службы формы, определяемый стойкостью формообразующих деталей.

Формообразующие детали можно изготавливать из разных материалов. Если нужно гарантировать высокую стойкость, точность, качество поверхности, то используют стали специальных (инструментальных) марок, например, стали с твердостью более 280 HB (29 HRC), такие детали как матрица и пуансон из стали твердостью 48 HRC. При получении малой серии отливок можно с успехом использовать сплавы, созданные на основании цветных металлов. В экспериментальном производстве, когда требуется в сжатые отрезки времени создать некрупный объем отливок, допустимо задействовать композитные материалы. Иногда, когда требуется изготовление формообразующих деталей с сложными полостями и формой, используют гальванопластику или электрохимию. Эта технология позволяет выполнить изделия с надлежащей точностью, твердостью и низкой шероховатостью поверхности и практически не требует их доведения, за исключением торцовых плоскостей и посадочных мест. Нередко для создания отливок со сложной формой, используют формовочные детали, изготовленные из эластичных материалов.

После того как станет понятно, какую сталь нужно использовать для получения формы, конструктор приступает к проектированию модели формы с дальнейшим ее разбиением на конструктивные части, для этого он может задействовать инструменты САПР. Ее основанием выступает метод пространственного моделирования (имитации) (см. рис. 2).

Рис. 2 – Образец проектирования формы в САПР верхнего уровня

Благодаря использованию оцифрованных макетов можно оценить качество изготовления будущей отливки еще до начала ее изготовления, это обеспечит получение качественной продукции, уменьшению издержек на ее создание и уменьшению длительности периода конструирования.

При создании документации ключевым моментом является ее последующая работоспособность, что сопряжено с поведением литьевого материала в замкнутой форме, т.е. как он заливает полости отливки. Использование САПР позволяет оценить эту операцию виртуально и при потребности внести соответствующие коррективы в КД.

Это позволит вычислить время остывания отливки, указать линии спаек, места недолива сырья, предупредить неоднородное распределение сырья и добиться хорошей поверхности изделия.

По окончании конструирования модель передают технологам, они проверяют все чертежи и технические условия, согласовывают технологические возможности предприятия, требования конструктора. В это же время ведется подробный расчет стоимости готовой формы, и специалисты приступают к созданию управляющих кодов для механической обработки на станках ЧПУ.

Не менее значимая стадия – составление конструкторской документации. КД – это набор типовых документов текстового и графического формата, в нем отражены детальные технические условия на изготовление формы для обработки пластмасс под давлением. Все ранее полученные сведения вносят в КД, в ее комплект входят рисунки и чертежи модели формы. Затем по сведениям из КД отлаживается производственный процесс. (см. рисунок 3).

Рис. 3 – Образец набора КД

Этот этап очень важен и к нему надо подойти со всей ответственностью, ведь неправильно составленная КД ведет к ошибкам в проектировании пресс-формы.

Каждый этап должен выполнять подготовленный специалист. Т. к. любая погрешность может привести к выходу оснастки для литья пластмасс из строя, а это влечет за собой срыв сроков производства и финансовые издержки.

Специалисты компании «ОснасткаСпецСервис» имеют большой опыт проектирования самых различных пресс-форм, которые полноценно используются нашими заказчиками на производствах.