Разработка пресс формы

Когда слышишь 'разработка пресс-формы', многие представляют просто чертежи и станки. На деле это всегда компромисс между технологичностью, стоимостью и сроком службы. Порой клиент приносит красивый эскиз стеклянной бутылки, а ты уже видишь — литниковая система будет забиваться, стенки неравномерно охладятся. Приходится мягко объяснять, почему вертикальные панели стоит сделать с конусностью 0.5°, а не 2° как в проекте.

Ошибки проектирования, которые дорого обходятся

В 2018 году мы делали пресс-форму для косметического флакона с рельефным орнаментом. Конструктор, экономя время, не предусмотрел отдельные каналы охлаждения для филигранных участков. Результат — серебристые полосы на готовых изделиях. Пришлось переделывать систему терморегулирования, добавлять медные трубки в проблемные зоны. Потеряли три недели, но зато теперь для сложных текстур всегда делаем тепловое моделирование.

Особенно коварны тонкостенные изделия. Как-то разрабатывали пресс-форму для медицинских пузырьков толщиной 1.2 мм. Казалось, всё просчитали, но на испытаниях появились спаи в зоне сопряжения ручки. Причина — разница температур в смежных полостях всего в 8°C. Спасла перекомпоновка охлаждающих каналов с уплотнителями из витона.

Сейчас в ООО Чэнду Синьчжи Индастриз для таких случаев используют лазерные 3D-сканеры — снимаем фактические тепловые поля с тестовых отливок. Данные потом закладываем в базу для похожих проектов. Кстати, на сайте https://www.xzyg.ru есть примеры таких решений в разделе про пресс-формы для стеклянных изоляторов.

Материалы: дешевле не значит экономичнее

Для серий свыше 500 тыс. циклов всегда предлагаем сталь H13 с плазменным упрочнением. Да, дороже на 25%, но после 300 тыс. выработки экономия на замене матриц покрывает разницу. Как-то уговорили клиента на премиальную сталь для пресс-формы алкогольных бутылок — через год он же заказал ещё три комплекта по той же спецификации.

А вот для художественных изделий иногда берём нержавейку 420-й марки — меньше проблем с коррозией от конденсата. Правда, приходится компенсировать низкую теплопроводность усиленным охлаждением.

Наш техотдел ведёт журнал стойкости материалов — фиксируем реальные показатели износа для каждого типа стекломассы. Этими данными делимся с заказчиками при обсуждении проектов.

Особенности работы со стеклом

Со стеклянными пресс-формами есть нюанс — коэффициент теплового расширения должен быть максимально близок к параметрам стекломассы. Для натрий-кальциевых составов используем стали с 12-13% хрома, для боросиликатных — с добавкой молибдена. Разница в теплопроводности всего 3-5%, но именно она определяет равномерность кристаллизации.

При разработке пресс-форм для посуды столкнулись с интересным эффектом: при быстром охлаждении дна и медленном — бортов возникали внутренние напряжения. Решили установкой фазового преобразователя в системе охлаждения — теперь температура контролируется с точностью до ±1.5°C по разным зонам.

Кстати, наши пятикоординатные гравировальные станки позволяют создавать микропористость на рабочих поверхностях — это улучшает газоотвод и снижает количество брака по пузырям. Технологию отработали на пресс-формах для осветительных приборов с гранёными элементами.

Измерительный контроль как страховка

Раньше доверяли только ручным измерениям, пока не случился конфуз с пресс-формой для парфюмерных флаконов. После сборки обнаружили перекос 0.08 мм — достаточно для заклинивания пуансонов. С тех пор каждый узел проверяем лазерным 3D-сканером перед термообработкой.

Металлографический анализатор теперь используем не только для входящего контроля, но и после плазменного напыления. Как выяснилось, неравномерность структуры покрытия всего в 2-3 микрона может привести к преждеременному износу направляющих колонн.

В цеху висит график погрешностей нашего измерительного оборудования — все операторы видят, когда пора делать поверку. Мелочь, а снижает количество рекламаций на 15%.

Практические находки и лайфхаки

Для пресс-форм с глубокими полостями придумали трюк — устанавливаем сменные вставки из медного сплава в зонах сложного теплоотвода. Замена занимает 20 минут вместо демонтажа всей плиты. Особенно выручает при работе над мелкими сериями, где несколько изделий льют из одной основы.

При разработке пресс-форм для поршней научились считать оптимальный зазор между пуансоном и матрицей не по формулам, а по практическим замерам усадки конкретной стекломассы. Разница с теоретическими расчётами иногда достигает 8%.

На сайте https://www.xzyg.ru в разделе про пресс-формы для медицинских пузырьков есть фото нашей последней разработки с модульной системой охлаждения — собирается как конструктор под разные типоразмеры.

Эволюция подхода к разработке

За 25 лет сменили три поколения оборудования. Если раньше на разработку пресс-формы уходило 2-3 месяца, сейчас для стандартных проектов укладываемся в 3 недели. Но главное не скорость, а прогнозируемость результата. С появлением 3D-принтеров стали печатать полноразмерные макеты сложных изделий — клиенты могут 'пощупать' будущую продукцию до запуска в производство.

Стекло — материал с характером. Помню, как для одной немецкой компании делали пресс-форму под бутылки для элитного алкоголя. Техническое задание было на 40 страниц с допусками до 5 микрон. Пришлось заказывать специальные сплавы и перекалибровать все измерительные системы. Зато теперь этот опыт используем в проектах для фармацевтической отрасли.

Принцип 'Выживание за счёт качества', заложенный при основании ООО Чэнду Синьчжи Индастриз в 1996 году, сегодня трансформировался в систему тотального контроля на всех этапах — от выбора стали до финальной полировки. И как показывает практика, именно такой подход позволяет создавать пресс-формы, которые стабильно работают десятилетиями.