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

+7 (495) 664-42-23

 Главная   О компании   Клиенты   Новости   Пресса   Контакты 


19.06.2008

Эффективные решения конструкции изделий из пластмасс, И. В. Патрикеев, журнал "Формы +"

Современные тенденции к сокращению сроков подготовки производства новых изделий требуют от разработчиков четкости в организации процесса разработки. При этом для обеспечения прибыльности бизнеса требуется учитывать многие факторы, такие как: существующая потребность на рынке; состояние основных конкурентов; преследуемые компанией цели; ресурсы, которыми располагает компания; возможности компании-разработчика.

Правильный расчет всех вышеперечисленных факторов позволяет точно спланировать работу на всех основных стадиях подготовки производства. В этой статье мы рассмотрим этапы создания изделия на примере конкретного проекта воплощенного в жизнь.

Заказчик обратился к нам с идеей тренажера для тренировки дыхательных мышц в движении «Новое Дыхание» подкрепленной научными исследованиями.

На первом «предпроектном» этапе необходимо было четко сформулировать задачи требующие решения, а именно: собрать информацию о предыдущем опыте; проанализировать собранные данные; смоделировать возможные при работе изделия ситуации и выработать стратегию разработки.

Обычно новое изделие является модификацией уже существующих товаров и можно использовать накопленный опыт для его разработки. Однако в данном случае подобного тренажера не существовало ранее. Идея его создания возникла у ученых занимающихся вопросами биомеханики. В процессе научных исследований был создан действующий макет изделия, который помог при создании технического задания. Мы проанализировали созданный макет (см. рис. 1) и собрали отзывы у испытателей этого макета в работе – членов сборной команды России по плаванию.


Рис. 1


В результате появился список замечаний по созданному макету:
• Нет возможности изменения угла работы тренажера, а это необходимо для использования тренажера во время тренировок;
• Очень тяжелая конструкция, не приспособленная к динамическим тренировкам.
• Не приспособленность конструкции к массовому производству – изготовление деталей методом фрезерования, большая трудоемкость и материалоемкость;

Систематизировав полученные данные мы смогли сформулировать основные факторы, влияющие на проект:
• Необходимость разработать модификации тренажера для тренировок в воде и на суше для расширения рынка потребления;
• Тренажер должен использоваться при динамических нагрузках организма;
• Минимизация себестоимости подготовки производства тренажера и его деталей;
• Сжатые сроки проведения работ.

В результате проведенных предпроектных исследований удалось точно сформулировать техническое задание для разработчиков:
• Максимальная масса тренажера не более 50 грамм, это необходимо для сухопутного варианта при беге;
• Минимальные габариты тренажера для обеспечения эргономичности крепления на лице и минимальных динамических нагрузках от его массы на элементы крепления;
• Минимальное количество деталей для обеспечения простоты эксплуатации и себестоимости изделия;
• Унификация деталей для разных модификаций тренажера для сокращения стоимости подготовки производства.

Выявленные задачи повлияли на дальнейшие этапы разработки. Особое внимание на этапах опытно-конструкторской разработки тренажера необходимо было уделить эргономичности конструкции и используемым материалам. Очень важно сделать правильный выбор термопластичных материалов для изделий с точки зрения условий их работы, геометрии деталей и возможности закупок выбранных марок в России. В мире существует большое разнообразие материалов, которые применяются для литья под давлением и прессования. От правильности выбора марки материала для изделия зависит качество выпускаемой продукции.

Перед разработкой дизайна в виде двухмерных эскизов дизайнеры и конструктора тщательно изучили материалы, которые допускается использовать в деталях контактирующих с кожей, ротовой полостью и дыхательными путями человека. В первую очередь было изучено большое количество образцов изделий спортивного и медицинского характера из силикона и пластика (см. рис. 2).


Рис. 2


Мы выбрали медицинский силикон как основу для будущего тренажера. Детали, функция которых обеспечить прочность и работоспособность конструкции, решено было конструировать из ABS пластика.

Необходимость унификации версий «Вода» и «Суша» сильно усложнило задачи эргономики и компоновки (см. рис. 3).


Рис. 3


Перед дизайнером стояла сложная задача учета многих факторов, которую удалось быстро решить благодаря накопленному опыту и проведенным подробным предпроектным исследованиям. Большое значение для дизайна тренажера имеют сочетания цветовых решений деталей. Подбору цвета деталей было уделено много сил (см. рис. 4).


Рис. 4


Помимо компоновочных и цветовых решений необходимо было выполнить технологическую проработку дизайна деталей тренажера, так как все детали изделия должны быть видовыми. Когда у дизайнера рождается образ будущего изделия, очень важно, чтоб он хорошо представлял себе, как будут оформляться формообразующие поверхности в пресс-форме. Правильный выбор идеологии формообразования внешних поверхностей деталей выпускаемых методом литья под давлением на этапе дизайна позволило быстро перейти к этапу конструирования тренажера.

При разработке конструкции изделия важно учитывать технологические особенности, связанные с его производством. В процессе разработки конструкции осуществлялся поиск простых и эффективных решений с точки зрения формообразующих частей оснастки. В дальнейшем это позволило существенно сократить сроки и стоимость производства.

Проектирование в САПР использующей идеологию твердотельного моделирования с деревом построения позволяет быстро и эффективно создать 3D модели и конструкторскую документацию будущего изделия, а также провести необходимые прочностные и литейные анализы. В процессе проведения компьютерных расчетов было выявлено, что АБС пластик, используемый для деталей «Налобник» и «Кронштейн» (изображены на рис. 4 зеленым и синим цветом) не выдерживают нагрузок. Было решено делать эти детали из полипропилена, который может выдерживать большие изгибающие нагрузки и деформироваться на большие углы без разрушения. В результате была разработана простая и надежная конструкция (см. рис. 5).


Рис. 5


Большое значение при проведении опытно конструкторских работ имеет этап изготовления макета будущего изделия. Современное оборудование позволяет быстро и точно создавать прототипы деталей по 3-х мерным моделям. Остается лишь правильно выбрать метод прототипирования и материал, из которого нужно выполнить макет для его последующего исследования. Для деталей, материалом которых должен являться силикон, был выбран метод прототипирования на 3-д принтере. Материал при этом удалось получить со свойствами близкими к силикону. Остальные детали были выполнены методом послойного спекания из порошка полиамида. При сборке деталей тренажера удалось получить работоспособную конструкцию (см. рис. 6).


Рис. 6


Важную роль имели испытания будущего изделия в действии (см. рис. 7). Во время проведения тестирования макета тренажера были выявлены некоторые проблемы с эргономичностью ремешков крепления. Так же были доработаны защелки крепящие детали клапана между собой для обеспечения эргономичности и многоразовости сборки-разборки корпуса для его промывки. Использование параметрической системы 3-х мерного проектирования позволило быстро внести необходимые коррективы в конструкторскую документацию и перейти к этапу проектирования технологической оснастки.


Рис. 7


В течение последующих трех месяцев удалось спроектировать и изготовить пресс-формы для литья под давлением термопластичных материалов и формы для прессования силикона (см. рис. 8).


Рис. 8


Были произведены первые испытания и сразу получены качественные образцы деталей (см. рис. 9 и 10).


Рис. 9


Рис. 10


Испытания опытных образцов спортсменами-профессионалами дал хорошие результаты и позволил получить заказы на поставку партий тренажеров (см. рис. 11).


Рис. 11


Процесс сертификации тренажера проводился параллельно с доработкой оснастки и изготовления партии продукции.

За 8 месяцев был осуществлен весь комплекс работ от разработки концепции, дизайна, конструирования, быстрого прототипирования, изготовления пресс-форм и поставки первой партии продукции заказчику. Сжатые сроки и высокое качество работ, а так же спрос на готовую продукцию на рынке стали возможны благодаря четкому выполнению этапов работ и тщательности проработки каждого этапа.

Отрадно видеть, что Российские компании начинают понимать важность планирования работ по выводу своей продукции на рынок. Благодаря нашей совместной работе с заказчиками появляется возможность динамично увеличивать выпуск новой продукции, своевременно обновлять модельный ряд выпускаемых изделий. В конечном итоге это повышает конкурентоспособность Российского производителя и увеличивает объемы переработки пластиков.

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