123679 (717257), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Изготовление литьевых форм и их стоимость

Рис. 4. Литьевая машина с гидравлическим узлом смыкания и двумя инжекционными цилиндрами может производить 12 двухцветных крышек (28 мм) за рабочий цикл в 5,5 с.

Литьевые формы, как правило, состоят из двух основных частей: матрицы, формирующей внешнюю поверхность изделия, и пуансона, формирующего его внутреннюю поверхность (см. рис. 3). В зависимости от варианта формы в ней может иметься только одно оформляющее гнездо (если формуется только одно изделие за цикл), либо же количество таких гнезд может достигать 16, 24 или более в зависимости от размера формуемых изделий, их требуемого количества и мощности литьевой машины (рис.4).

Чем больше количество гнезд, тем выше стоимость формы, но ниже стоимость изготовляемых изделий. Формы могут иметь углубления для крепления в них дополнительных вставок, например резьбовых замков.

Для изготовления литьевых форм применяются разные способы. Самый простой — это механическая обработка металлической заготовки, выполняемая в настоящее время, как правило, на станках с ЧПУ. При наличии в форме большого количества одинаковых гнезд можно использовать «мастер-штамп» из высокопрочной стали, выдавливающий в форме необходимые углубления под высоким давлением. Чтобы подобный штамп образовал в форме требуемое углубление, требуется около 1 ч, но зато полости при этом оказываются идентичными. Электроискровая обработка в большинстве формовочных цехов производится по меньшей мере как часть технологического процесса изготовления форм. Данный вид обработки приемлем для подгонки и получения матовой поверхности формы и уменьшения заусенцев (особенно при сложной конфигурации). Путем соединения лицевых частей в таком оборудовании подгонку можно произвести очень точно. Данный метод используется также для черновой обработки поверхности полости; по окончании обработки, благодаря высокой точности метода, требуется лишь небольшая полировка.

Из литьевых форм должен быть предусмотрен отвод воздуха. Соответствующие вентиляционные каналы представляют собой пазы шириной примерно 13 мм и глубиной около 0,4 мм. Формы обычно изготовляют из инструментальной стали, но иногда экспериментальные формы изготовляют из медно-бериллиевого сплава, так как они дешевле, их проще менять и ремонтировать при помощи дуговой сварки. Они также более теплопроводны, что ускоряет технологический процесс. Медно-бериллиевый сплав мягче стали, и поэтому требуется утолщение боковых стенок формы.

Рис.3. Успешное использование литья под давлением зависит от правильной конструкции формуемого изделия:

а) поднутрения (углублений) следует по возможности избегать, так как могут возникнуть трудности с извлечением готового изделия из формы.

Во избежание этого матрица должна выступать поверх формуемой детали для формирования необходимой выемки, как показано справа внизу; 6) следует предусматривать одинаковую толщину стенок, устраивая полости в массивных участках, что позволит сократить издержки и избежать образования раковин в готовом изделии; в) ребра должны составлять не менее половины толщины прилегающих к ним стенок, что позволит избежать появления раковин при усадке материала; по тем же причинам расстояние между соседними ребрами не должно быть меньше толщины стенки I; следует избегать острых углов, причем радиус скругления должен быть не менее четверти толщины прилегающей стенки; г) чтобы минимизировать сопротивление потоку расплава, впуск должен находиться в наиболее тонкой части формуемого изделия; во избежание образования наслоений (пластов) в готовом изделии расплав, поступающий в форму, должен отражаться от отдельных частей формы; Э) разница в толщине отдельных участков изделия может привести к короблению из-за разной усадки одного участка по сравнению с другим; е) отверстия должны располагаться друг от друга или от кромки изделия на расстоянии не менее диаметра отверстия; толщина стенок обрамления отверстия должна быть не менее диаметра отверстия; ж) отверстия не должны находиться непосредственно напротив впуска, так как это может привести к образованию стыковых швов и слабому соединению слоев материала; з) неусиленные шпильки длиннее 2,5 диаметра могут быть согнуты давлением расплава; и) следует избегать острых углов; для более легкого извлечения готового изделия из формы предпочтительна конусность не менее 2°; во избежание вытекания расплава из гнезда впуск должен быть по возможности утоплен; выталкивающие стержни, которые могут повредить декоративную поверхность, должны быть расположены в другом месте; к) для уменьшения количества проблем при стыковке комплектующих изделий линия разъема формы должна быть по возможности плоской на всем протяжении.Его применяют в качестве вставок в стальные формы для ускорения теплопередачи, поскольку его теплопроводность в 10 раз превосходит теплопроводность стали. Так как данный сплав не очень хорошо противостоит абразивному износу, его не следует применять в устройствах смыкания форм.

Стоимость изделий, изготовленных литьем под давлением, может быть примерно оценена по массе модели или расчетом массы по масштабированным чертежам, используя известную стоимость 1 кг пластика. К этому добавляют коэффициент на машинное время, обычно равный стоимости материала (или больше, если деталь мала или имеет сложную конфигурацию). Следует учитывать также износ форм (период их амортизации составляет обычно 2-3 года). Если стоимость форм не известна, для грубой оценки следует добавить четверть стоимости материала и еще столько же — на упаковку и транспортирование. Например, стоимость материала на изготовление литьем под давлением полипропиленовой чашки для молока массой 21,3 г составляет около 2 центов. Добавив еще 2 цента на машинное время, полцента — на амортизацию форм и еще полцента — на упаковку и транспортирование, получим общую стоимость данной детали — 5 центов.

Спецификация форм

Важным фактором в проектировании деталей упаковки, изготовляемых литьем под давлением, является спецификация оборудования. Хотя зачастую этот вопрос оставляется решать другим, инженер-упаковщик все-таки должен немного подумать о различных аспектах изготовления форм еще в процессе разработки упаковки. Если предполагается изготовление большого количества изделий, относительная стоимость форм и другого вспомогательного оборудования будет невелика, и в этом случае можно рассчитывать, что для больших объемов продукции наиболее дешевыми окажутся самые лучшие формы. Для небольших же объемов производства стоимость форм существенно сказывается на цене изделий, и здесь необходимо рассмотреть все имеющиеся варианты. Например, некоторые детали могут быть изготовлены как методом литья под давлением, так и методом термоформования, и выбор между ними должен делаться исходя из экономических соображений. Оборудование и оснастка для термоформования намного дешевле, чем для для литья под давлением, однако стоимость одного изделия может быть выше из-за большого количества отходов и цены экструдированных листов.

Кроме того, существует вопрос, кто и где будет проводить формование. Термоформование обычно выполняется на предприятии, где продукция упаковывается, на относительно недорогом оборудовании. Более сложное литье под давлением обычно выполняется вне предприятия, и в этом случае необходимо как можно раньше выбрать поставщика и в процессе выработки конструкции упаковки работать с ним в тесном контакте. С поставщиком желательно заключить соглашение о конфиденциальности, патентной чистоте, собственности на оборудование и инструменты, стоимости разработки и о многих аналогичных деталях. Гораздо проще определить эти моменты вначале, чем пытаться прийти к соглашению тогда, когда уже было затрачено много времени и средств. Ниже приведены основные моменты, которые желательно определить вместе с поставщиком.

• Оборудование: примерная стоимость, право собственности, его замена (обычно 30%), срок эксплуатации, условия платежа.

• Детали упаковки: примерная стоимость, порядок утверждения, даты поставки.

• Патентная чистота: стоимость и платежи за пользование патентом, защита отмошенничества, соглашения о конфиденциальности.

• Изготовление форм: количество гнезд, резервные формы, примерная стоимость, условия платежа, право собственности, срок эксплуатации, технический уходи обслуживание, порядок рекламации, пригодность к работе на других литьевыхмашинах (конкурентных), эксклюзивное использование, страхование, стоимость замены.

• Контроль качества: допуски на коробление, порядок проверки образцов, стоимость сортировки изделий, методы оценки качества, потери при сборке.

• Упаковка и транспортирование: перепоставка, недопоставка и методы их оценки.

1.2 Компрессионное формование

Прессование в производстве упаковки, когда-то использовавшееся в основном для производства резьбовых пластмассовых пробок, в настоящее время практически везде заменено литьем под давлением. Тем не менее некоторые надежды на возрождение производства изделий из термоактивных пластиков дает упаковка, предназначенная для разогрева в микроволновых печах. Она сначала начала применяться для упаковки обедов на авиалиниях, а затем — для изготовления лотков из полиэфирных термореактивных стекловидных пластиков, разработанных специально для использования в СВЧ- или конвекционных печах для замороженных пищевых продуктов.

Технология прессования проста, а затраты на оснастку невелики. Пресс-формы обычно изготовляют из стали, однако сам процесс достаточно медленный. Время на разогрев и отверждение в форме составляет в среднем от 0,5 до 1 мин/мм или более (в зависимости от толщины изделия), и при данном способе малы отходы производства и износ пресс-форм. Изделия, полученные этим методом, отличаются хорошей теплостойкостью и стабильностью размеров.

При прессовании пресс-форму нагревают до температуры примерно 149 °С, и гранулированный материал с небольшим запасом помещают в форму. Излишки материала выдавливаются в процессе смыкания пресс-формы и удаляются в ходе следующей операции (рис.5). Работа осуществляется под давлением около 25 МПа. Затем изделие извлекают из пресс-формы, а остатки облоя удаляются в устройстве с вращающимся барабаном, предназначенным специально для этой цели.

Рис.5 При прессовании пресс-материал с небольшим запасом помещается в разогретую форму. Когда пресс-форма смыкается под большим давлением, излишек выдавливается в виде облоя и должен быть впоследствии удален.

Прессованные изделия из ФФС в течение нескольких часов после извлечения из пресс-формы подвергаются некоторой усадке. Фактически незначительная усадка продолжается в течение нескольких месяцев, но это имеет значение только для деталей, очень плотно прилегающих друг к другу. При необходимости стабилизировать усадку можно применить отжиг изделия, который устраняет все последующие изменения размеров. Выдержка типичного изделия из фенопласта в течение 8 ч при температуре 176,7 ⁰С дает усадку около 5 мкм/мм.

Пластмасса отверждается около 1 мин, форма открывается и готовое изделие удаляется из формы.

Обычно используемые при прессовании материалы — это фено- или аминопласты на основе ФФС и КФС соответственно, которые отверждаются под действием тепла. Как правило, к смолам для улучшения их технологических свойств и прочности, а также для удешевления добавляют наполнители, которыми могут служить древесная мука, асбест, графит, текстильная крошка, слюда, сизаль, бумага, синтетические или стеклянные волокна или другие аналогичные материалы. Крышки из реакто-пластов дороже металлических, но по внешнему виду они лучше подходят к упаковке фармацевтических и косметических товаров.1.3 Ротационное формование

Для производства небольшого количества крупногабаритных изделий, где важна стоимость пресс-форм, или при разработке новой упаковки контейнерного типа, где изменения должны быть сделаны быстро и с небольшими затратами, лучше всего подходит ротационное формование.

Рис. 8.22. При ротационном формовании, напоминающем процесс изготовления пустотелых шоколадных зайцев, порошкообразный полимер загружается в холодную форму, которая в печи начинает вращаться в двух плоскостях и разогревается. Под действием центробежной силы расплавленный полимер равномерным слоем покрывает поверхность формы, образуя готовое изделие.

Данный метод, иногда называемый ротационным литьем, позволяет получать пустотелые изделия однородной толщины фактически без швов и без внутренних напряжений, возникающих в случае применения традиционного формования или термоформования. В индустрии упаковки ротационное формование применяется, как правило, для изготовления больших контейнеров типа бочек и бутылей, а также пластмассовых поддонов (паллет). Минимальная толщина стенки для подобных изделий составляет около 0,8 мм. Формы для ротационного формования дешевле, чем для литья под давлением, и немного дороже, чем для термоформования. Затраты на материалы из-за использовании в ротационном формовании порошковых или жидких смесей более высоки, чем при использовании гранулированного материала при литье под давлением, ниже и производительность в расчете на одну форму. Вместе с тем по данной технологии можно получить полое изделие практически любой формы. Изделия с двойными стенками, сложные изделия, вставки — все это может быть выполнено с использованием ротационного формования, и поэтому в настоящее время оно является одним из наиболее быстро развивающихся методов изготовления изделий из полимеров, применение которого увеличивается на 25-30% в год.

Характеристики

Список файлов реферата