Изготовление пресс-форм для литья пластмасс для бытовой техники

Детали бытовой техники работают в контакте с горячей водой, моющими средствами и влагой и годами несут механическую нагрузку. Поэтому сырьё выбирается в зависимости от функции детали в приборе:

• PP-T20/PP-T40 и PP GF: баки стиральных машин, ёмкости для воды посудомоечных машин и корпуса насосов; химическая стойкость и стабильность размеров в горячей воде.
• ABS и HIPS: панели управления, крышки и внутренние аксессуары холодильников; привлекательная поверхность и простое окрашивание в массе.
• PC и SAN: прозрачные крышки овощных ящиков, индикаторы и плафоны подсветки.
• POM и PA66: шестерни, петли и детали механизмов; низкое трение и износостойкость.
• Марки PP и PA с антипиренами: для деталей вблизи токоведущих соединений — материалы, отвечающие требованиям IEC 60335-1 по испытанию раскалённой проволокой (GWFI/GWIT).

Для формообразующих полостей и знаков крупносерийных пресс-форм предпочтительна закалённая сталь 1.2343, для пресс-форм крупных корпусов — предварительно термоупрочнённая сталь 1.2738 с равномерной твёрдостью по всему сечению. Для глянцевых прозрачных деталей применяется коррозионностойкая сталь 1.2083 (48–52 HRC), допускающая высокое полирование.

Главная задача пресс-форм для бытовой техники — выпускать крупные тонкостенные детали с коротким циклом, без коробления и со стабильным качеством на протяжении сотен тысяч циклов.

• Горячеканальная система и многоточечный впуск: на крупных деталях — баках, передних панелях, ящиках — сокращают путь течения и исключают литниковые отходы.
• Проектирование охлаждения: в глубоких пуансонах применяются перегородки (baffle) и фонтанирующие трубки (bubbler); охлаждение — важнейший фактор, определяющий время цикла.
• Съём детали: для глубоких и широких деталей предусматриваются воздушные клапаны, предотвращающие образование вакуума, и сбалансированная расстановка толкателей.
• Резьбовые элементы и поднутрения: для штуцеров шлангов и фиксирующих защёлок применяются ползуны, наклонные толкатели или механизмы вывинчивания.
• Анализ заполнения: выполняется, чтобы вывести линии спая с лицевых поверхностей и спрогнозировать коробление.

Для корпусов вентиляторов, решёток и мелких аксессуаров рассматриваются многогнёздные или комбинированные (семейные) пресс-формы. При проектировании учитываются также допуски на сопряжение и защёлкивание ответных деталей.

Передние панели, крышки и ручки, которые пользователь видит каждый день, напрямую определяют восприятие качества изделия. Поэтому видимые поверхности при проектировании пресс-формы задаются как поверхности класса A, а впуски, толкатели и линия разъёма размещаются за их пределами.

• Глянцевые поверхности: для передних панелей и декоративных накладок применяется полирование SPI A2–A3; на глянцевых чёрных или белых поверхностях температура пресс-формы точно контролируется, чтобы избежать следов течения.
• Матовые и текстурированные поверхности: чтобы скрыть отпечатки пальцев и царапины, выбирается электроэрозионная поверхность VDI 3400 в диапазоне 21–30 или мелкая текстура.
• Прозрачные детали: крышки овощных ящиков и стёкла индикаторов требуют полирования SPI A1–A2 и конструкции впуска, не оставляющей видимых следов.
• Внутренние детали: для невидимых конструктивных деталей поверхности классов SPI C–D дают выигрыш в стоимости и сроках.

На белых и светлых деталях воздушные ловушки, приводящие к подгарам (дизель-эффект), устраняются вентиляционными каналами на плоскости разъёма и на толкателях.

Детали бытовой техники, как правило, собираются вместе с другими пластиковыми деталями и деталями из листового металла. Поэтому допуски планируются не столько по отдельным размерам, сколько по размерной цепи сборки и характеру сопряжений — с зазором или натягом.

У частично кристаллических материалов, таких как PP, усадка высокая (примерно 1,0–2,0 % в зависимости от степени наполнения) и может различаться в зависимости от направления течения. Поэтому для критических размеров в пресс-форме оставляется припуск по металлу (steel safe), позволяющий выполнить точную доводку после первой пробной отливки. Коробление длинных панелей контролируется разностью температур частей пресс-формы, положением впуска и балансом охлаждения. В зонах соединения с деталями из листового металла в конструкции предусматриваются зазоры, компенсирующие разницу теплового расширения пластика и металла.

Пресс-формы для бытовой техники, как правило, имеют большие размеры плит и глубокие пуансоны. Стратегия обработки на ЧПУ планируется в CAM-системе так, чтобы получать в этих глубоких зонах поверхность без вибраций и с воспроизводимым качеством.

• Черновое и чистовое фрезерование: полости баков, панелей и крышек обрабатываются с таким качеством поверхности, которое сокращает время полирования.
• Глубокое сверление и каналы охлаждения: линии охлаждения в пуансонах и плитах сверлятся строго в соответствии с их положением в конструкции.
• Электроэрозионная прошивка: отверстия решёток, тонкие рёбра и такие элементы, как логотипы и символы, обрабатываются электродами.
• Электроэрозионная проволочная резка: точная вырезка направляющих ползунов, отверстий под толкатели и вставок.

Поскольку данные CAD/CAM архивируются, запасные вставки взамен изношенных при крупносерийном производстве можно быстро изготовить повторно в тех же размерах, сводя к минимуму простои серийного производства. В рамках контрактного производства на станках с ЧПУ также изготавливаются детали приспособлений и оснастки для сборочных линий бытовой техники.

Пробная отливка пресс-форм для бытовой техники — это не только контроль размеров, но и проверка пресс-формы по внешнему виду, собираемости и времени цикла.

• Пробная отливка T0: проверяются баланс заполнения, настройка температуры зон горячеканальной системы, работа толкателей и ползунов.
• Образцы T1: передаются заказчику вместе с отчётом об измерениях; на лицевых поверхностях оцениваются следы течения, утяжины и линии спая.
• Пробная сборка: образцы устанавливаются вместе с ответными деталями для проверки защёлок и сопряжений.
• Оптимизация времени цикла: за счёт настройки времени охлаждения и температуры пресс-формы достигается минимальный цикл без ухудшения качества детали.
• Технологическое окно: утверждённые параметры фиксируются и передаются в серийное производство.

Цветные и глянцевые детали сравниваются с утверждённым заказчиком эталоном цвета и блеска. После утверждения контроля первого изделия (FAI) пресс-форма готова к серийному производству. При необходимости подготавливаются дополнительные образцы для испытаний заказчика в условиях воздействия горячей воды и моющих средств.

Для производителей бытовой техники стабильность означает сохранение одинаковых размеров и внешнего вида на сотнях тысяч деталей. Наш подход к контролю качества нацелен именно на такую воспроизводимость: контроль размеров и внешнего вида повторяется с установленной периодичностью на протяжении всего серийного производства.

• Отчёты об измерениях: образцы и детали из периодических производственных выборок измеряются по чертежу; для сложных корпусов в отрасли широко применяются координатные методы измерений — КИМ (CMM) или 3D-сканирование.
• Визуальный контроль: царапины, разнотон и следы течения на поверхностях A оцениваются по утверждённым граничным образцам.
• Прослеживаемость материала и цвета: номера партий сырья и суперконцентрата (masterbatch) вносятся в производственные записи.
• Журнал обслуживания пресс-формы: по счётчику циклов планируется профилактическое обслуживание; изношенные детали своевременно заменяются.

Для заказчиков, предъявляющих к поставщикам требования на основе ISO 9001, подготавливается соответствующая документация. Для деталей, требующих испытаний раскалённой проволокой или на огнестойкость, к делу прикладываются протоколы испытаний производителя сырья.