Промышленные формы: руководство по точному производству

Промышленные формы — это инструменты, используемые в таких производственных процессах, как литье под давлением, выдувное формование, литье под давлением и компрессионное формование. Они служат негативным слепком детали или продукта, придавая материалу желаемую форму под воздействием давления, температуры или того и другого.

В данной статье подробно рассматриваются промышленные пресс-формы, их типы, материалы, особенности конструкции, производственные процессы и применение в промышленности.

Что такое промышленные формы?

По сути, промышленная форма — это изготовленный на заказ инструмент или форма, используемые для создания дубликатов продукта или компонента путем придания формы жидкому или пластичному материалу. Они действуют как чертеж, позволяя таким материалам, как пластик, металл, керамика или даже резина, формоваться в точные формы и размеры. Формы могут быть простыми, как одногнездная форма для пластикового стаканчика, или невероятно сложными, включающими множество подвижных частей и замысловатых деталей для автомобильных компонентов.

Значение промышленных форм

Промышленные пресс-формы являются основой современного производства, позволяя крупномасштабное производство точных, повторяемых деталей по эффективной стоимости. Они оптимизируют производственные процессы, сокращают отходы и повышают качество продукции. На высококонкурентном мировом рынке пресс-формы играют ключевую роль, помогая компаниям сохранять свое преимущество за счет быстрого прототипирования, гибкости проектирования и экономически эффективного массового производства.

Более того, достижения в технологии пресс-форм, такие как интеграция автоматизации, IoT (Интернет вещей) и возможности точной обработки, продолжают расширять границы возможностей промышленного формования. Поскольку мир становится все более зависимым от технологий, роль промышленных пресс-форм в формировании нашего будущего становится важнее, чем когда-либо.

Типы промышленных форм

Область промышленных форм обширна и разнообразна, с различными типами, адаптированными к конкретным потребностям и материалам. Вот несколько ключевых категорий:

пластик Формы для инъекций

Наиболее часто используемый в производстве пластмасс, литьевые формы включают в себя впрыскивание расплавленного пластика в закрытую полость формы под высоким давлением. Они состоят из двух основных частей: основания формы, которое удерживает все вместе, и полости формы, которая определяет форму конечного продукта. Процесс начинается с нагрева пластикового материала до расплавленного состояния, а затем впрыскивания в полость формы под высоким давлением через литник, систему литников и литники. Затем форма охлаждается, позволяя пластику затвердеть и принять желаемую форму. После охлаждения форма открывается, и деталь выталкивается для дальнейшей обработки или упаковки.

Ключевые особенности:

• Часто изготавливаются из закаленной стали, предварительно закаленной стали, алюминия или медных сплавов.
• Сложная геометрия с высокой точностью
• Многоместные пресс-формы для крупносерийного производства

Выдувные формы

Выдувное формование — это специализированный процесс, используемый в основном для полых предметов, таких как бутылки, контейнеры и трубы. Процесс начинается с нагретой пластиковой трубки, называемой заготовкой, которая зажимается и запечатывается с одного конца внутри выдувной формы. Затем в заготовку вдувается сжатый воздух, раздувая ее и заставляя расширяться и соответствовать форме полости формы. По мере охлаждения пластик затвердевает, сохраняя форму формы.

Ключевые особенности:

• Идеально подходит для изготовления полых форм
• Недорогие варианты форм для более простых конструкций
• Используемые материалы включают термопластики, такие как ПЭТ, ПЭВП и ПП.

Формы для литья под давлением

Литье под давлением — это процесс металлообработки, который включает заливку расплавленного металла в многоразовую стальную форму под высоким давлением. Металл вдавливается в каждую деталь форма для литья под давлением, создавая точные копии формы формы. После того, как металл остынет и затвердеет, форма открывается, и деталь выталкивается.

Ключевые особенности:

• Высокая долговечность для многократного использования.
• Сложные детали с превосходной отделкой поверхности
• Обычно изготавливается из инструментальной стали из-за ее стойкости к высоким температурам.

Пресс-формы

Компрессионное формование — это процесс, используемый в основном для термореактивных пластмасс и резин, которые подвергаются химическим изменениям в процессе формования, чтобы стать постоянно жесткими. При компрессионном формовании материал предварительно нагревается до пластичного состояния, а затем помещается в полость формы. Затем форма закрывается, и применяется тепло и давление, чтобы заставить материал принять форму формы. После того, как материал затвердел, форма открывается, и деталь извлекается.

Ключевые особенности:

• Подходит для более крупных деталей и более толстых стенок
• Экономически эффективно для малых и средних объемов производства
• Распространенные материалы включают композиты и термореактивные полимеры.

Материалы, используемые в производстве промышленных форм

Выбор материалов для форм зависит от таких факторов, как объем производства, формуемый материал и требуемая точность. Наиболее распространенные материалы включают:

Сталь

Сталь является наиболее часто используемым материалом для форм, особенно закаленная сталь, которая обеспечивает высокую износостойкость и долговечность. Она идеально подходит для крупносерийного производства и сложных форм. Предварительно закаленная сталь менее износостойка, но ее легче обрабатывать, что делает ее пригодной для мелкосерийного или прототипного производства.

Алюминий

Алюминиевые формы менее дороги и их легче обрабатывать, чем стальные. Они обычно используются в мелкосерийном производстве или для прототипирования, где не требуется крупносерийное производство. Хорошая теплопроводность алюминия обеспечивает более быстрое время охлаждения, но ему не хватает износостойкости стали.

Медные сплавы

Медные сплавы, в частности бериллиевая медь, используются в формах, требующих высокой теплопроводности. Эти материалы часто используются в сочетании со стальными формами для компонентов, которым требуется более быстрое охлаждение.

Инструментальные стали (H13, P20)

Инструментальные стали, особенно марки H13 и P20, часто используются для форм, которые подвергаются высокотемпературным процессам, таким как литье под давлением. Сталь H13 — это закаленная на воздухе инструментальная сталь, известная своей устойчивостью к термической усталости и износу, что делает ее пригодной для долгосрочного, крупносерийное производство.

Процесс производства промышленных форм

Проектирование промышленной пресс-формы — это высокоспециализированный и итеративный процесс, включающий программное обеспечение CAD (Computer-Aided Design), инструменты моделирования и тесное сотрудничество между дизайнерами, инженерами и изготовителями пресс-форм. Ключевые этапы включают:

1. Концептуализация: Определение требований к продукту, включая размеры, материалы и объемы производства.
2. CAD моделирование: Создание 3D-модели пресс-формы и детали, включая углы уклона, линии разъема и расположение выталкивающих штифтов.
3. Симуляторы: Использование программного обеспечения для моделирования потока (МКЭ) и моделирования потоков для прогнозирования производительности пресс-формы, выявления потенциальных проблем и оптимизации конструкции.
4. Макетирования: Создание и испытание прототипа пресс-формы для проверки конструкции и ее дальнейшего усовершенствования.
5. Дизайн инструмента: Завершение конструкции пресс-формы, включая выбор материала, охлаждающих каналов и литниковых систем.

Технологии изготовления промышленных форм

Изготовление пресс-форм включает в себя комбинацию различных методов обработки и отделки для создания точных и прочных пресс-форм. Распространенные методы производства включают:

Обработка CNC

CNC-обработка широко используемый метод изготовления пресс-форм, особенно для создания точных пресс-форм из таких материалов, как алюминий, сталь и даже более твердые металлы. Он идеально подходит для производства пресс-форм с жесткими допусками и сложными формами, например, необходимых для литья под давлением, литья под давлением и выдувного формования.

Электроэрозионная обработка (EDM)

Электроэрозионная обработка (ЭЭО) отлично подходит для обработки труднообрабатываемых материалов, таких как карбид вольфрама, керамика и закаленная сталь, а также для создания сложных деталей и глубоких полостей, которые трудно или невозможно получить с помощью обычных методов обработки. Она обычно используется для изготовления форм, особенно для форм с мелкими деталями или электродов для самой ЭЭО.

Аддитивное производство (3D-печать)

В то время как 3D печать Пока не так распространен в массовом производстве пресс-форм из-за ограничений по материалу и долговечности, но он революционизирует этапы прототипирования и проверки дизайна. Он позволяет быстро создавать сложные геометрии, которые было бы трудно или невозможно изготовить традиционными методами производства.

Термическая обработка

Термическая обработка часто применяется к стальным формам для повышения твердости и износостойкости. Такие процессы, как закалка и азотирование, повышают долговечность форм, особенно для крупносерийного производства.

Шлифовка и полировка поверхности

Поверхностная шлифовка используется для обеспечения гладких и ровных поверхностей, особенно для частей формы, которые контактируют с формованным материалом. Полировка применяется для улучшения отделки поверхности, что важно для эстетических и функциональных аспектов формованного изделия.

Особенности проектирования промышленных пресс-форм

Проектирование промышленных пресс-форм имеет решающее значение для обеспечения эффективного производства, качества деталей и экономической эффективности. Ключевые факторы проектирования пресс-форм включают:

• Конструкция полости и сердцевины: Допуск обычно составляет от ±0.005 мм до ±0.02 мм для высокоточных форм; угол уклона 1–3 градуса для более легкого выталкивания детали; толщина стенки 1–2 мм для пластиковых форм в зависимости от свойств материала.
• Дизайн ворот: Размер литника составляет от 0.5 мм до 5 мм в зависимости от вязкости материала и размера детали; краевые литники размещаются в самой толстой части детали для равномерного потока; диаметр штифтового литника составляет от 0.5 мм до 1.5 мм для мелких деталей, чтобы избежать видимых следов.
• Каналы охлаждения: Диаметр каналов для воды обычно составляет от 6 мм до 12 мм; каналы охлаждения располагаются на расстоянии 5–15 мм от поверхности полости формы; расстояние между каналами обычно составляет 30–50 мм для равномерного охлаждения.
• Вентиляция: Глубина отверстия от 0.02 мм до 0.05 мм для предотвращения утечки материала, но обеспечения выхода воздуха; ширина отверстия обычно составляет от 3 мм до 6 мм для пластиковых форм; отверстия располагаются рядом с последней областью заполнения для эффективного выхода газа.
• Усадка материала: Допуск на усадку зависит от материала и составляет от 0.2% до 2.5% для большинства термопластов; формы проектируются немного большего размера, чтобы учесть усадку после охлаждения.
• Система выброса: Диаметр выталкивающего штифта составляет от 2 мм до 20 мм в зависимости от размера детали; ход выталкивания составляет от 10 мм до 30 мм в зависимости от глубины детали.

Применение промышленных форм

Промышленные формы используются в различных отраслях промышленности для производства широкого ассортимента продукции:

• Автоматизированная индустрия: Бамперы, приборные панели, компоненты двигателя, корпуса фар, воздухозаборные коллекторы, дверные панели и пряжки ремней безопасности.
• Медицинские приборы: Шприцы, компоненты катетеров, хирургические инструменты, соединители для внутривенных вливаний, ингаляторы и корпуса диагностических устройств.
• Бытовая электроника: Корпуса для смартфонов, чехлы для планшетов, чехлы для ноутбуков, корпуса пультов дистанционного управления, корпуса камер и USB-разъемы.
• Упаковка: Бутылки, крышки, контейнеры, пищевые лотки, блистерные упаковки и косметические баночки.
• авиационно-космическая промышленность: Компоненты интерьера кабины, воздуховоды, кронштейны, панели управления и детали сидений.
• Бытовая техника: Барабаны стиральных машин, подкладки для холодильников, детали пылесосов, корпуса кофемашин и рамы дверец микроволновых печей.

От пластиковых деталей до металлических отливок — формы служат основой для широкого спектра производственных процессов.

BOYI — Корпорация промышленного литья

BOYI — ведущая промышленная компания пресс-форма корпорация, предоставляя комплексные решения для литья под давлением, изготовления форм для литья под давлением и обработки на станках с ЧПУ. Наш опыт охватывает множество отраслей промышленности, поставляя точно спроектированные формы и компоненты, которые соответствуют самым высоким стандартам качества и производительности. Мы специализируемся на создании прочных, эффективных и экономичных форм, которые соответствуют разнообразным производственным требованиям наших клиентов.

Готовы ли вы повысить свои производственные возможности? Свяжитесь с одним из наших опытных инженеров по приложениям по адресу [электронная почта защищена]Давайте работать вместе, чтобы воплотить ваши идеи в жизнь!