Формообразующая вставка на ЧПУ: сменный элемент рабочей поверхности формы
Формообразующая вставка - часть формы, которая непосредственно создаёт поверхность изделия. Её выполняют отдельной деталью, потому что именно эта зона изнашивается быстрее всего, а изготовить сложный рельеф проще на небольшой вставке, чем на всей форме. Когда вставка изнашивается или меняется дизайн изделия, меняется только она, а остальная форма продолжает работать.
Мы изготавливаем формообразующие вставки 3D фрезерованием на обрабатывающих центрах с ЧПУ по 3D-модели и чертежу: для пресс-форм, литьевых форм, штампов и оснастки для композитов. Работаем с закалёнными заготовками до 60 HRC прямой скоростной обработкой. Принимаем и единичные вставки для замены, и комплекты для новых форм.
Технические возможности по этой позиции
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Вид обработки | 3D фрезеровка рельефа и посадочных поверхностей, 3 оси и 4 оси с поворотным столом |
| Рабочее поле станка | 1350 × 630 мм |
| Скоростная обработка (HSM) | шпиндель до 18 000 об/мин, закалённые стали до 60 HRC напрямую |
| Посадка вставки в гнездо | квалитет H7 |
| Шероховатость рабочей поверхности | от Ra 0,4 мкм без последующей шлифовки |
| Точность линейных размеров | до ±0,01 мм |
| Допуск расположения | до ±0,02 мм |
| Количество | прототип от 1 шт, серия от 10 шт |
| Расчёт и срок | расчёт за 1 рабочий день, изготовление от 3 дней |
Это возможности оборудования. Для вставки важно соотношение рельефа и размера: мелкий рельеф требует малого инструмента и больше времени. Предельно мелкие элементы называем после анализа модели.
Материалы для формообразующих вставок
Вставка работает в самой тяжёлой зоне формы, поэтому материал выбирают по износостойкости. Марку определяет конструктор.
Инструментальные стали
У8А и Р6М5 дают высокую твёрдость после закалки и хорошо держат рельеф. Закалённые заготовки до 60 HRC мы обрабатываем напрямую. Такие вставки выбирают для серийных форм.
Конструкционные стали
Сталь 45, 40Х и 30ХГСА подходят для вставок в формах малых и средних серий. Они дешевле инструментальных и проще обрабатываются, но изнашиваются быстрее.
Алюминий и бронза
Д16Т и 6061 нужны для прототипных вставок. Бронза БрАЖ9-4 применяется там, где вставка должна отводить тепло от рабочей зоны, например, у литьевых форм.
Как изготавливается формообразующая вставка: маршрут по операциям
Вставка небольшая, но точность её рельефа напрямую переносится на изделие, поэтому чистовой проход выполняется особенно аккуратно.
- Анализ 3D-модели - проверяем радиусы внутренних углов, глубину рельефа и доступность для инструмента.
- Программа в PowerMill или Mastercam - стратегии для объёмного рельефа: чистовые построчные, по контуру, остаточная обработка.
- Заготовка - блок из выбранной стали с припуском, назначаются базы.
- Черновая выборка - основной объём снимается быстро с запасом по рельефу.
- Получистовой проход - выравнивается припуск по всему рельефу.
- Чистовая обработка рельефа - малым шагом на высоких оборотах шпинделя, получаем Ra от 0,4 мкм.
- Посадочные поверхности и контроль - обрабатываем посадку вставки в гнездо до H7 и замеряем профиль на КИМ Zeiss.
Посадочную часть мы обрабатываем из той же установки, что и рельеф, чтобы положение рельефа относительно посадки было точным.
Какие вставки делаем
Вид вставки определяется её местом в форме.
- Вставки полостей - формируют внешнюю поверхность изделия, самые сложные по рельефу.
- Вставки пуансонов - формируют внутреннюю поверхность.
- Знаки и стержни - тонкие элементы, образующие отверстия.
- Вставки с текстурой и логотипом - мелкий рельеф, требуется малый инструмент.
- Ремонтные вставки - замена изношенного участка формы.
Точность вставки: что мы держим и как проверяем
Для вставки критичны профиль рельефа, посадка в гнездо и положение рельефа относительно посадочных поверхностей. Профиль определяет форму изделия, посадка - надёжность закрепления, положение - совпадение с соседними частями формы.
Профиль мы сравниваем с 3D-моделью на КИМ Zeiss с погрешностью 0,0005 мм, посадку измеряем в нескольких сечениях. Результат записывается в протокол.
Где применяются вставки нашего изготовления
Формообразующие вставки используются в различных формах:
- Литьё пластмасс - вставки полостей и пуансонов.
- Штамповка - рабочие вставки штампов.
- Формование композитов - оснастка для углепластика.
- Ремонт форм - замена изношенных участков.
Нюансы заказа формообразующих вставок
Высота вставки относительно разъёма
Верхняя плоскость вставки должна лечь точно в плоскость разъёма. Для этого высота вставки и глубина гнезда задаются жёстко, а при необходимости оставляется припуск на подгонку по месту. Укажите в чертеже, нужна ли подгоночная высота.
Фиксация вставки от проворота
Круглую вставку фиксируют шпонкой, штифтом или лыской, иначе она проворачивается и рельеф смещается. Элементы фиксации обрабатываются по координатам и проверяются на КИМ.
Охлаждение и вентиляция вставки
Во вставках для литья иногда делают каналы охлаждения или вентиляционные пазы. Они выполняются по чертежу, но требуют аккуратной обработки, потому что стенки получаются тонкими.
Припуск под полировку
Если после фрезерования рельеф нужно полировать, в чертеже закладывают припуск на полировку: снятие слоя уменьшает размер. Укажите, нужна ли полировка и какой припуск допустим. Если полировка не нужна, Ra от 0,4 мкм достигается самим фрезерованием, и размеры остаются номинальными.
Мелкие элементы и хрупкость микрофрез
Тонкие пазы, острые рёбра и мелкие радиусы обрабатываются микрофрезами, которые хрупки и легко ломаются. Это увеличивает время и стоимость. Если мелкий элемент не критичен для изделия, лучше укрупнить радиус или ширину паза. Мы указываем на такие места при анализе модели.
Составные вставки и стыки
Иногда сложный рельеф проще изготовить из нескольких частей, чем из одной цельной заготовки. Тогда стыки между частями должны быть выведены на неответственные места изделия. Конструкцию разбиения определяет разработчик формы, мы изготавливаем части с нужной точностью стыковых поверхностей.
Как сделать вставку, которая сразу встанет в форму
Лучше всего для этого прислать чертёж гнезда с фактическими размерами или само гнездо, если форма уже изготовлена. Тогда мы подгоним посадку по реальному размеру, а не по номиналу, который мог измениться при износе. Это экономит время сборки и исключает ситуацию, когда вставка не входит или болтается.
Вентиляция и газоотвод в зоне вставки
При литье пластмасс воздух из полости должен уходить: иначе на изделии появляются ожоги и недоливы. Вентиляционные пазы на вставках делают очень мелкими, чтобы расплав в них не затекал. Такие пазы обрабатываются тонким инструментом, и их глубину нужно выдержать точно. Укажите размеры пазов в чертеже.
Обмер изношенной вставки и восстановление размеров
Если образец изношен, прямая копия его размеров даст такую же изношенную вставку. Мы строим модель по номиналу из документации или по замеру неизношенных зон, а изношенные участки восстанавливаем по логике формы. Сообщите, какие участки образца вы считаете эталонными.
Прототипная вставка перед серийной
Дорогую стальную вставку лучше сначала проверить на прототипе из алюминия или пластика: так вы убедитесь, что форма изделия, уклоны и посадка верны, и не переделаете закалённую деталь. Прототипная вставка делается быстрее и дешевле, а по результатам проверки в 3D-модель вносятся правки.
Посадка по высоте и допуск на глубину гнезда
Кроме диаметральной посадки, у вставки есть посадка по высоте: торец вставки должен лечь на дно гнезда без зазора. Допуск на глубину гнезда и высоту вставки задаётся отдельно и часто важнее диаметрального. Укажите оба допуска в чертеже, чтобы мы выдержали их согласованно.
Партии, сроки и что влияет на стоимость
Стоимость вставки считаем по модели за один рабочий день. Влияют:
- Площадь и сложность рельефа - мелкий рельеф обрабатывается долго.
- Материал и твёрдость - закалённая сталь медленнее алюминия.
- Шероховатость - Ra 0,4 мкм достигается мелким шагом.
- Число вставок в комплекте - комплект дешевле на штуку.
- Минимальный радиус инструмента - чем он меньше, тем больше времени.
Прототип принимаем от 1 шт, серию от 10 шт. От 100 шт действует скидка 15-20 %. Срок изготовления от 3 дней.
Что прислать для расчёта
Нужны 3D-модель в STEP или IGES и чертёж в PDF. Укажите материал, твёрдость, посадку в гнездо и требуемую шероховатость. Если вставка нужна по образцу, снимем размеры на КИМ. Подробнее - что прислать для расчёта детали. Простые плоские пластины дешевле заказать как обработку 2D фрезерованием.
Документы на партию и гарантия
К партии прикладываем паспорт изделия, акт ОТК, протокол КИМ и сертификат на материал. Документы хранятся 5 лет, повторный заказ запускается по готовой программе. Гарантия соответствия чертежу - 30 дней.
Частые вопросы
Да, снимем размеры на КИМ. Износ образца учтём при согласовании номинала.
Объёмный рельеф фрезеруем по модели. Мелкая текстура зависит от минимального радиуса инструмента, предельные значения называем после анализа.
Для прототипа да, для серии лучше сталь.
Посадка обрабатывается по H7 и измеряется на КИМ.
Иногда да, если остался припуск. Пришлите образец, мы оценим.
Единичные вставки принимаем от 1 шт.