Матрица пресс-формы

Пресс-форма является достаточно сложной деталью, состоящей из множества тесно взаимосвязанных элементов. Некоторые из них выполняют основные функции, например, подают материал или задают форму изделия, а некоторые играют вспомогательную роль, повышая качество производимой продукции или позволяя автоматизировать изготовление.

Одним из основных элементов является матрица пресс-формы. Эта деталь состоит из нескольких частей, взаимодействие которых и позволяет формировать изделие под давлением. Именно от качества её проработки во многом зависит то, насколько долговечной будет пресс-форма и насколько точно она будет повторять изделие цикл за циклом.

Что такое матрица пресс-формы

Матрица пресс-формы представляет собой сложное устройство, состоящее из двух или более частей, которые соединяются под давлением для формования материала. Основные компоненты матрицы включают в себя:

  • Полость. Это внутренняя часть матрицы, которая определяет форму и размеры конечного изделия, производимого с помощью пресс-формы;
  • Створки. Это части матрицы, которые открываются и закрываются для загрузки и выгрузки материала;
  • Система охлаждения. Это встроенные каналы для циркуляции охлаждающей жидкости, необходимые для быстрого затвердевания материала;
  • Система выброса. Это механизмы, которые обеспечивают автоматическое извлечение готового изделия из матрицы.

Комбинация этих элементов и формирует матрицу, в которой и отливается готовое изделие. К матрице не относятся элементы, не участвующие в формировании изделия, например, каналы подачи сырья.

Как делают матрицы для пресс-форм?

Изготовление матриц пресс-форм — это сложный и многоэтапный процесс, в котором участвуют и заказчик, и инженер-проектировщик, и целая команда мастеров. Основные этапы работ включают:

  • Проектирование. Первым делом инженер должен получить от клиента все данные, необходимые для работы. Они должны включать характеристики изделия, которое будет изготавливаться в форме, чертеж этого самого изделия, а также пожелания, касающиеся срока службы формы. После этого инженеры используют специализированное программное обеспечение для создания 3D-моделей и чертежей, отражающих параметры конечного изделия, включая его форму, размеры, толщину стенок и т.д.;
  • Выбор материалов. Материалы для изготовления матриц выбираются в зависимости от требований к конечному изделию и условий эксплуатации. Чаще всего используются высокопрочные сплавы стали, а также алюминиевые сплавы и сырье на основе меди – их применяют в том случае, если нужно защитить форму от коррозии и химического воздействия;
  • Производство формы. На этом этапе происходит механическая обработка заготовок для получения как матрицы формы, так и всех необходимых для её работы элементов и систем. Используются различные методы, такие как фрезерование, токарная обработка и шлифование;
  • Сборка и тестирование. После завершения производства все компоненты матрицы собираются в единое устройство. Затем проводится тестирование матрицы на специальном стенде для проверки её работоспособности и соответствия требованиям клиента. Тестирование включает в себя проверку точности формования, качества поверхности изделий и работы систем охлаждения и выброса.

В процессе производства особенно важную роль играют методы разработки и изготовления. В частности, для изготовления современных форм применяют:

  • Компьютерное проектирование. Использование программного обеспечения для создания 3D-моделей и чертежей позволяет инженерам точно спроектировать матрицу и провести виртуальное тестирование.
  • Производство с применением станков с числовым программным управлением. Современные станки с ЧПУ обеспечивают высокую точность и скорость обработки материалов, а также могут быть использованы для быстрого изготовления множества идентичных форм;
  • Лазерная обработка. Лазерные технологии используются для точной обработки и полировки поверхностей матриц. Это не только повышает качество производимой с их помощью продукции, но и позволяет добавить на форму сложные и мелкие элементы.
/от

Работа пресс-форм

Пресс-формы играют ключевую роль в различных производственных процессах, таких как литье под давлением, штамповка и формование пластмасс. Они позволяют создавать сложные и точные детали с высокой скоростью и повторяемостью. Производство с помощью литья под давлением является одним из самых быстрых и дешевых способов массового производства готовых изделий и лучше всего подходит для обработки металла и пластика.

Пресс-формы являются весьма сложным приспособлением, состоящим из множества деталей и систем. Понимание принципа их работы и основных компонентов позволяет оптимизировать производственные процессы и повышать качество конечной продукции. Рассмотрим основные принципы работы пресс-форм и обработки сырья с их помощью.

Основные компоненты пресс-формы

Пресс-форма состоит из нескольких элементов, каждый из которых выполняет свою функцию:

  • Полуформы. Нижняя полуформа обычно является неподвижной частью формы, закрепленной на станине пресс-машины. Она обеспечивает стабильность и точность положения формы во время процесса литья, что критично для получения качественных изделий. Верхняя полуформа, напротив, является подвижной частью формы, которая закрывается и открывается для заполнения материалом и извлечения готовой детали;
  • Система подачи материала. Ворота представляют собой отверстие, через которое материал подается в форму. Это отверстие может быть различной формы и размера в зависимости от типа материала и требований к изделию. Канал подачи — это путь, по которому материал проходит от ворот до полости формы. Этот канал должен быть тщательно спроектирован, чтобы обеспечить равномерное заполнение полости формы и предотвратить образование пузырьков воздуха или неравномерных участков;
  • Система охлаждения. Каналы охлаждения — это система трубок или каналов, через которые циркулирует охлаждающая жидкость. Эта система необходима для ускорения затвердевания материала, что позволяет сократить время цикла производства и повысить продуктивность. Охлаждающая жидкость, проходя через каналы, отводит тепло от формы, обеспечивая равномерное охлаждение и предотвращая деформацию изделия. Эффективная система охлаждения также способствует увеличению срока службы формы, так как предотвращает перегрев и повреждение её компонентов;
  • Система выброса. Выталкиватели — это механизмы, которые помогают извлечь готовую деталь из формы после её затвердевания. Они могут быть механическими или пневматическими и активируются после завершения процесса литья. Выталкиватели облегчают процесс извлечения готовой детали, предотвращая её повреждение и обеспечивая стабильность и точность операции. Это особенно важно для сложных и тонких изделий, которые могут быть легко повреждены при неправильном извлечении.
  • Система запирания. Замки и защелки — это механизмы, обеспечивающие плотное закрытие формы. Они предотвращают утечку материала и обеспечивают герметичность формы во время процесса литья, что критично для получения качественных изделий.

Принцип работы пресс-формы

Процесс работы пресс-формы можно разделить на несколько основных этапов:

  1. Подготовка формы. Перед началом работы форма очищается и смазывается для предотвращения прилипания материала и облегчения извлечения готовой детали. Этот этап включает удаление остатков материала от предыдущего цикла и нанесение специальной смазки, которая облегчает процесс извлечения. Затем устанавливаются параметры температуры, давления и времени цикла, что обеспечивает оптимальные условия для литья и затвердевания материала;
  2. Закрытие формы. На этом этапе верхняя полуформа опускается и плотно соединяется с нижней, образуя закрытую полость. Этот процесс должен быть выполнен с высокой точностью, чтобы обеспечить герметичность и предотвратить утечку материала. Плотное соединение секций также важно для равномерного распределения материала внутри полости и получения качественного изделия;
  3. Подача материала. Инжекция материала осуществляется через ворота и канал подачи в полость формы. Расплавленный материал, такой как пластик или металл, подается под давлением, что обеспечивает его равномерное распределение по полости формы. Наполнение полости происходит таким образом, чтобы материал заполнял все её углы и выемки без пузырей воздуха;
  4. Охлаждение и затвердевание. Через каналы проходит охлаждающая жидкость, которая помогает материалу быстрее затвердеть. Эта система необходима для ускорения процесса затвердевания и сокращения времени цикла производства. Температура внутри формы контролируется для обеспечения равномерного затвердевания материала, что предотвращает деформацию и обеспечивает высокое качество конечного изделия;
  5. Открытие формы. После затвердевания материала верхняя полуформа поднимается, открывая полость формы. Этот процесс должен быть выполнен аккуратно, чтобы не повредить готовую деталь. Разъединение полуформ позволяет получить доступ к готовой детали и подготовить форму для следующего цикла;
  6. Извлечение готовой детали. На этом этапе активируются выталкиватели, которые помогают извлечь готовую деталь из формы. Выталкиватели могут быть механическими или пневматическими и обеспечивают аккуратное извлечение детали, предотвращая её повреждение. После извлечения детали форма очищается от остатков материала и подготавливается для следующего цикла, что включает повторную очистку и смазку.
/от

Системы пресс-форм

Пресс-форма – достаточно сложное устройство. На первый взгляд может показаться, что она, в основном, состоит из толстых пластин, которые просто сцепляются между собой и наполняются материалом, однако это не так – внутри них имеется сложная система, которая обеспечивает правильное наполнение полостей, равномерное распределение давления и постепенное застывание материала.

Можно выделить три основные системы: систему охлаждения, горячеканальную систему и систему выталкивания. Правильное их использование позволяет не только ускорить и автоматизировать литье, но и повышает качество продукции. Рассмотрим принцип работы этих систем подробнее.

Система охлаждения пресс-формы

Система охлаждения пресс-формы является критически важной для обеспечения качества конечного продукта. Основная задача этой системы – быстро и равномерно охладить расплавленный материал, чтобы он затвердел и принял нужную форму. Это достигается путем циркуляции охлаждающей жидкости через каналы, проложенные внутри пресс-формы.

Принцип работы достаточно прост: внутри пресс-формы проложены каналы, через которые проходит охлаждающая жидкость. Эти каналы расположены таким образом, чтобы обеспечить равномерное охлаждение всей формы. Охлаждающая жидкость поступает в форму через входные отверстия и выходит через выходные. Циркуляция жидкости осуществляется с помощью насосов и регулирующих клапанов. Охлаждающая жидкость поглощает тепло от расплавленного материала, что способствует его быстрому затвердеванию. Кроме того, равномерное охлаждение позволяет избегать перепадов температур, что снижает риск брака.

Преимущества использования систем охлаждения очевидны:

  • Сокращение времени цикла. Быстрое охлаждение позволяет уменьшить время цикла производства, что повышает производительность.
  • Улучшение качества. Равномерное охлаждение предотвращает деформацию и образование трещин в изделии.
  • Экономия материалов. Быстрое затвердевание материала снижает вероятность его усадки и деформации.

Система подачи материала

Горячеканальная система используется для подачи расплавленного материала в пресс-форму. В отличие от холодных каналов, где материал затвердевает и требует удаления после каждого цикла, горячеканальная система поддерживает материал в расплавленном состоянии, что позволяет избежать потерь сырья и ускорить процесс производства.

Принцип работы достаточно сложен: внутри горячеканальной системы установлены нагревательные элементы, которые поддерживают материал в расплавленном состоянии. Расплавленный материал подается в форму через специальные протоки, а температура при этом контролируется с помощью термодатчиков и регуляторов в автоматическом режиме. Такая система удобна тем, что она полностью автоматизирована и позволяет проводить литье без перерывов между циклами.

Преимущества горячеканальных систем включают:

  • Экономию материала. Отсутствие необходимости удаления затвердевшего материала из каналов снижает потери материала.
  • Сокращение времени цикла. Постоянное поддержание материала в расплавленном состоянии ускоряет процесс производства.
  • Улучшение качества. Равномерное распределение материала и отсутствие затвердевших остатков способствуют повышению качества конечного продукта.

Система выталкивания

Система выталкивания используется для извлечения готового изделия из пресс-формы после его затвердевания. Она обеспечивает автоматическое и безопасное извлечение изделия, что уменьшает вероятность его повреждения и серьезно ускоряет работу формы, исключая из цикла работу оператора.

Принцип работы такой системы не так уж и сложен: штифты, которые монтируют внутрь формы, после застывания по команде датчиков толкают готовое изделие, благодаря чему оно аккуратно выскакивает из матрицы, после чего створки закрываются и в полость повторно заливается горячее сырье. Очень важно равномерно распределить штифты и точно отрегулировать силу выталкивания – в противном случае велика вероятность того, что они будут портить изделие.

Преимущества наличия системы выталкивания включают:

  • Возможность автоматизировать процесс литья. Система выталкивания позволяет автоматизировать процесс извлечения изделия, что убирает необходимость ручного труда;
  • Повышение производительности. Быстрое и точное извлечение изделия уменьшает время цикла производства, а наличие датчиков температур позволяет экономить время на замеры;
  • Снижение вероятности повреждений. Точное регулирование силы выталкивания минимизирует риск повреждения извлекаемого изделия.
/от

Как изготавливают 3d модели для пресс-форм

Создание пресс-форм – процесс непростой и сопряженный с множеством рисков. Главной проблемой для инженера является то, что достаточно сложно заранее предугадать множество аспектов литья и предсказать как именно будет распределяться материал, как он будет застывать, как будет вести себя форма под давлением.

Ещё недавно для того, чтобы изготовить форму, требовалось множество сложных предварительных расчётов – и даже это не давало гарантий того, что она получится с первого раза. Однако сейчас возможно заранее создавать цифровые 3D модели копии и тестировать их в специальных программах, что сильно упрощает работу и позволяет заранее избежать множества ошибок.

Этапы создания цифровой 3D модели для изготовления пресс-форм

Первый этап включает в себя сбор всех необходимых данных о будущем изделии. Это могут быть чертежи, технические спецификации, требования к материалам и другие важные параметры, которые предоставляются заказчиком. Кроме того, заказчик может предоставить образец изделия, которое нужно будет отливать в будущем – технологии сканирования позволяет на его основе создать контуры будущей матрицы. На этом этапе важно учитывать все особенности и ограничения, которые могут возникнуть в процессе производства.

После сбора всех данных начинается разработка общего концепта и цифрового прототипа. Дизайнеры и инженеры используют специализированное программное обеспечение для создания 3D моделей, которое значительно отличается от привычных и общедоступных 3D редакторов возможностью проектировать объекты с высокой точностью и учётом особенностей материалов. На этом этапе создается общая форма и структура будущего изделия.

Следующий этап включает в себя детализацию модели. Это означает добавление всех необходимых элементов систем, таких как отверстия, выемки, ребра жесткости и других деталей, наличие которых необходимо для работы формы. Важно учитывать все технические требования и ограничения, чтобы модель была готова к дальнейшему производству.

После детализации модели проводится ее проверка и оптимизация. Это включает в себя анализ на наличие ошибок, таких как пересечения поверхностей, неправильные размеры и другие проблемы. Современные программы позволяют проводить сложные симуляции процесса литья с использованием цифровой модели, что позволяет получить полезные данные и исправить ошибки заранее.

Заключительным этапом является создание чертежей и документации для будущего изделия на основе цифровой модели. Этот процесс включает в себя создание классических чертежей, спецификаций материалов, инструкций по сборке и других важных документов. Перед началом массового производства важно провести прототипирование и тестирование модели, что позволяет выявить возможные ошибки и недочеты, которые могут возникнуть в процессе производства. Прототипы могут быть изготовлены с использованием 3D принтеров.

Преимущества использования 3D моделирования в создании пресс-форм

Использование цифровых технологий для создания 3D моделей пресс-форм имеет множество преимуществ, основными из которых являются:

  • Высокая точность и детализация. Цифровые модели позволяют создавать изделия с высокой точностью, благодаря чему будущие чертежи будут в полной мере передавать особенности изготавливаемой пресс-формы;
  • Снижение затрат и времени. Использование цифровой модели значительно снижает время на разработку прототипа формы, а также позволяет сэкономить силы на устранение неточностей в будущем.
  • Гибкость и адаптивность. Цифровые модели легко изменяются и адаптируются под новые требования и условия, что особенно удобно при выявлении ошибок на этапе тестирования прототипа;
  • Улучшение качества продукции. Использование цифровых технологий позволяет улучшить качество конечной продукции, снизить вероятность брака, найти более удобные и выгодные решения для производства.
/от