SmirnovDesign Group English 
   изготовление, производство пресс-форм, литье пластмасс

+7 (495) 664-42-23

 Главная   О компании   Клиенты   Новости   Пресса   Контакты 


17.04.2008

Современные технологии для подготовки производства изделий из пластика, И. В. Патрикеев, журнал "Ритм"

В современных условиях происходит интенсивное развитие технологий производства изделий из пластика. По темпам увеличения объемов производства и сфер применения, пластиковые детали одни из лидеров в мире. Активно развивается перерабатывающая отрасль производящая полимерные материалы. Эти объективные реальности требуют от производителей непрерывного изучения и внедрения новых методов работы, использования возможностей новых материалов и технологий изготовления.

Перечислим, из каких этапов складывается работа по подготовке производства изделий из пластика:
1 Предпроектный этап:
1.1 Сбор информации;
1.2 Анализ данных;
1.3 Моделирование ситуаций;
1.4 Выработка стратегии разработки;
2 Опытно-конструкторские работы:
2.1 Эскизирование;
2.2 3D моделирование и визуализация;
2.3 Прототипирование и тестирование;
2.4 Проработка конструкции и выпуск конструкторской документации;
3 Производство и эксплуатация оснастки:
3.1 Конструирование оснастки;
3.2 Изготовление;
3.3 Испытания и обкатка;
3.4 Обслуживание и хранение;
4 Массовое производство изделий:
4.1 Литье из пластика;
4.2 Контроль качества;
4.3 Упаковка продукции;
4.4 Складирование и логистика.

От соблюдения вышеперечисленных этапов работ и тщательности проработки каждого этапа зависят скорость и качество подготовки производства, а так же спрос на готовую продукцию на рынке.

Степень проработанности предпроектного этапа влияет на правильность выбора направления новой разработки. На этом этапе определяется сфера применения нового товара, вырабатывается бизнес-стратегия. Современный потребительский рынок развивается в условиях жесткой конкуренции. Мировой опыт показывает, что без тщательного исследования рынка, брендинга и позиционирования товара в выбранной рыночной нише невозможно задать правильный вектор разработки нового изделия. Зарубежные производители тратят более 50% бюджета проекта на этап предпроектных исследований. В мире возникли и активно развиваются специализированные компании, занимающиеся этими исследованиями.

Транснациональные корпорации активно занимаются исследованиями, нацеленными на локализацию своих новых разработок в разных странах мира с учетом менталитета населения этих стран. Этот пласт работ, к сожалению, медленно развивается в нашей стране, однако и на Российском рынке появляются компании, которые в состоянии квалифицированно проводить предпроектные работы.

Рассмотрим этапы внедрения нового изделия на конкретном примере.

Наша компания разрабатывала бинокулярную камеру видеонаблюдения использующуюся в современных системах безопасности. Подобные камеры появились недавно и поэтому конкуренция в этой нише рынка небольшая. Основное преимущество этого вида камер в том, что, в отличие от обычных камер видеонаблюдения, бинокулярные камеры могут контролировать 3-х мерное пространство, учитывая и удаленность зоны контроля от объектива камеры. Таким образом, возникает возможность локализации зоны контроля в очень точном объеме, что актуально для оживленных улиц и общественных учреждений. На этапе эскизирования выбирались направления дизайна изделия.

Прорабатывались несколько вариантов дизайна (см. рис. 1, 2).


Рис. 1

Рис. 2


После выбора направления дизайна, проводилась детальная проработка выбранного варианта. В процессе работы дизайнер простраивал трехмерные математические модели внешних поверхностей изделия. Производилась детализация сопряжений между частями изделия.

Когда у дизайнера рождается образ будущего изделия, очень важно, чтоб он хорошо представлял себе, как будут оформляться формообразующие поверхности в оснастке. От степени проработанности разъемов в деталях зависит, насколько законченным и профессиональным будет выглядеть изделие в целом. Быстро и качественно решить эти проблемы позволяет применение современного программного обеспечения – CAD программ.

После построения математических моделей внешних поверхностей изделия были созданы фотореалистические изображения, которые позволили наглядно представить внешний вид нового изделия (см. рис. 3).


Рис. 3


По фотореалистическим изображениям было принято решение о переходе к этапу разработки конструкции изделия.

При разработке конструкции изделия важно учитывать технологические особенности, связанные с его производством. Часто, в процессе производства оснастки и при проведении испытаний пресс-форм выявляются проблемы, которые могли быть учтены конструктором изделия. Поиск простых и эффективных решений конструкции с точки зрения формообразующих частей оснастки – один из наиболее действенных методов сокращения сроков и стоимости подготовки производства.

После построения 3D математических моделей деталей изделия изготавливались прототипы этих деталей. Правильный выбор метода изготовления прототипов позволяет осуществить полный комплекс работ по анализу собираемости и работоспособности будущего изделия еще до изготовления оснастки для его производства. Сегодня существует большое разнообразие методов быстрого прототипирования: SLA стереолитография, FDM-технология, 3D принтер, SLS технология спекания. Каждый из методов имеет свои преимущества и недостатки. В данном случае, как наиболее подходящий, был выбран метод SLS послойного спекания лазером из порошка полиамида. Прототипы, выполненные по этой технологии очень близки по механическим свойствам к термопластам, поэтому детали из них можно подвергать прочностным воздействиям. После изготовления прототипов проводилась ручная доработка внешних поверхностей деталей и поверхностей их сопряжения (см. рис. 4, 5).


Рис. 4

Рис. 5


В процессе испытаний были выявлены конструктивные проблемы, которые не могли заметить при компьютерном моделировании. Эти проблемы связаны с удобством обслуживания прибора в процессе его эксплуатации. Примерно один раз в пол года камеру необходимо обслуживать. Для обслуживания специалист должен снять заднюю алюминиевую крышку. Чтобы ее снять, в первоначальной конструкции необходимо было снять защитный козырек (см. рис. 6, 7).


Рис. 6

Рис. 7


Это, как оказалось, очень сложная задача, особенно когда человек стоит на стремянке, на высоте 2-4 метра над землей. После доработки конструкции, для обслуживания изделия достаточно лишь сместить козырек назад и приподнять вверх. В верхнем положении козырек фиксируется и освобождает доступ к задней крышке для обслуживания (см. рис. 8, 9).


Рис. 8

Рис. 9


После утверждения конструкции изготавливались чертежи деталей изделия. При создании чертежей подобных деталей необходимо обращать внимание на простановку размеров, отвечающих за сопряжение деталей между собой. Большое значение имеют технические требования к деталям, указываемые на чертежах: ссылка на математическую модель, указание текстуры внешних поверхностей детали, цвет (см. рис. 10).


Рис. 10


Особое место занимает выбор марки пластика, применяемого для изготовления деталей. В мире существует большое разнообразие материалов, которые применяются для литья под давлением. От правильности выбора марки материала для изделия зависит качество выпускаемой продукции. При выборе марки материала для разрабатываемого изделия конструктор должен учитывать множество факторов, от механических свойств и диапазона рабочих температур, до литейных свойств материала. Так же немаловажное значение имеет доступность покупки выбираемой марки материала, так как не все марки легко купить на российском рынке.

Для деталей корпуса бинокулярной камеры изначально был выбран стеклонаполненный полиамид. Однако последующий компьютерный анализ литейных процессов показал, что полиамид дает большое коробление, для деталей такой формы. При этом посадочные размеры выходят за пределы заложенных конструктором допусков. Как альтернатива, был предложен стеклонаполненный поликарбонат. Однако выбранную марку в сочетании с цветом и другими необходимыми для данного изделия добавками оказалось не так просто приобрести. Такой материал необходимо заказывать заранее и ждать его поступления в течение около 4-х месяцев. Поэтому закупку материала начали параллельно этапу проектирования оснастки.

Конструирование пресс-форм проводилось с применением стандартных блоков и комплектующих, которые конструктор мог легко вставлять в трехмерную модель из библиотек данных. Это позволило максимально сосредоточить творческий потенциал конструктора на решении проблем формообразования, впрыска материала, конструкции системы охлаждения и надежного съема деталей. Особое значение придавалось удобству установки в пресс-форму закладных деталей, которые во множестве присутствовали на корпусе изделия. Так же конструктор постарался выполнить пресс-формы максимально ремонтопригодными и легкими в обслуживании (см. рис. 11).


Рис. 11


Благодаря вышеперечисленным факторам сроки разработки конструкторской документации оснастки удалось сократить до 10 рабочих дней. После разработки сборочного чертежа и спецификации был начат процесс закупки заготовок и комплектующих параллельно разрабатывались деталировочные чертежи. На этапе изготовления оснастки необходимо четкое планирование работ. Осуществление межоперационного контроля позволило свести к минимуму ошибки при изготовлении деталей. Использование стандартных блоков и комплектующих позволили свести к минимуму трудоемкость работ. Все это позволило сократить период изготовления пресс-форм до первых испытаний до 40 дней (см. рис. 12).


Рис. 12


После окончания этапа изготовления оснастки необходимо осуществить ее обкатку в процессе изготовления первых серийных партий продукции. При производстве необходимо уделять повышенное внимание работе пресс-форм. Эксплуатация ее происходит в полуавтоматическом режиме. После производства первой партии оснастка подвергается тщательному осмотру и обслуживанию.

При производстве партии деталей изделия особое внимание уделялось контролю внешнего вида и коробления отливок. Подбирались температурные режимы, давление и время охлаждения, которое позволило получить хороший результат. Необходимо было свести к минимуму время установки закладных деталей в пресс-форму, так как поликарбонат не любит долго оставаться в расплавленном состоянии и через некоторое время начинается процесс разложения. В результате подбора режимов работы оснастки удалась добиться стабильного качества производства (см. рис. 13, 14, 15).


Рис. 13

Рис. 14

Рис. 15


К качеству корпусных деталей камер предъявлялись высокие требования, из-за дороговизны изделия и продажи этих изделий в странах Евросоюза. Таким образом, большое значение имеет качество упаковки после производства и контроля качества. Так как детали имеют округлую форму, они легко могут повредиться друг о друга в процессе транспортировки. Был выбран способ упаковки в индивидуальные пузырчатые пакеты с прокладкой пенопластовыми листами по периметру коробок и между слоями (см. рис. 16).


Рис. 16


Коробки были изготовлены из многослойной фанеры. Это позволило нашему заказчику осуществлять перевозку на дальние расстояния и складские процедуры без опасности случайного повреждения деталей.

Вышеописанный пример показывает важность соблюдения всех этапов подготовки производства. В случае, если на раннем этапе допускается какой либо просчет, стоимость и сроки его устранения на последующих этапах значительно превысят затраты на правильную организацию работ.

Вернуться к списку публикаций

2017 © Смирнов Технологии - изготовление пресс-форм e-mail: info@smirnovtechnology.com  
Адрес: 115230, г. Москва, Каширское ш., д. 1
Тел: +7 (495) 664-42-23, +7 (926) 957-34-93, +7 (916) 887-80-17