Изготовление пресс-формы на ЧПУ

Пресс-форма на ЧПУ: формообразующая полость по 3D-модели изделия

Пресс-форма переносит форму изделия на тысячи отливок или прессовок, поэтому её собственная геометрия повторится в каждой из них. Любая царапина в полости, смещение полуформ на четверть миллиметра или неровная плоскость разъёма будут воспроизводиться в продукции до тех пор, пока форму не исправят. Главная сложность пресс-формы в том, что рабочая поверхность - это не плоскость и не цилиндр, а объёмная поверхность сложной кривизны, и получить её можно только объёмной фрезеровкой по цифровой модели.

Изготавливаем формообразующие части пресс-форм на обрабатывающих центрах с ЧПУ по 3D-модели изделия и чертежу формы: матрицу, пуансон, вставки, знаки, плиты. Работаем как по готовой конструкции формы от заказчика, так и по модели изделия, если конструкцию формы вы разрабатываете у себя и нужно только изготовить рабочие части. Берём и единичные формы для прототипов, и комплекты для серийного выпуска.

Технические возможности по этой позиции

Цифры отражают возможности оборудования. Чем глубже и уже полость, тем меньше диаметр инструмента и больше время обработки. Минимальный радиус во внутреннем углу ограничен радиусом фрезы, и если на изделии нужен острый угол, его выполняют электроэрозией. Мы сообщаем об этом на этапе расчёта.

Материалы для пресс-форм

Материал формы выбирают по тиражу и по материалу изделия. Марка определяется конструктором формы, мы принимаем давальческий материал и закупаем собственный по вашей спецификации.

Инструментальные и конструкционные стали

Для серийных форм берут стали, которые закаливаются до высокой твёрдости: У8А, Р6М5, а также сталь 45, 40Х и 30ХГСА в улучшенном или закалённом состоянии. Высокая твёрдость выдерживает износ от потока материала и износ от частых смыканий. Мы обрабатываем закалённые стали до 60 HRC напрямую, без предварительного отжига, что исключает деформации после термообработки.

Алюминиевые сплавы

Д16Т, 6061 и 6082 подходят для прототипных и мелкосерийных форм. Алюминий обрабатывается в разы быстрее стали, форма стоит дешевле и готова раньше, поэтому такие формы делают для проверки изделия до запуска серии. Тираж у алюминиевой формы ограничен: мягкая поверхность изнашивается быстрее.

Пластики и композиты

Капролон, фторопласт, POM, PA6 и ABS фрезеруем для мастер-моделей, оснастки и оправок. Из пластика делают эталонные образцы и пробные детали до изготовления металлической формы, когда нужно оценить форму и посадку, а не износостойкость.

Какие части пресс-форм изготавливаем

Каждая часть формы работает по-своему, и требования к обработке различаются.

• Матрица - формообразующая полость, самая сложная часть, требует высокой чистоты поверхности и точного профиля.
• Пуансон - формирует внутреннюю поверхность изделия, должен точно совпадать с матрицей, чтобы выдерживать равномерный зазор.
• Формообразующие вставки - заменяемые элементы с износом и мелкими деталями, изготавливаются отдельно, чтобы не менять всю форму.
• Знаки и стержни - формируют отверстия и полости, вытянутые и тонкие, обрабатываются осторожно из-за риска прогиба.
• Плиты и обоймы - несущие части формы, нужна плоскостность и точное положение крепёжных и центрирующих отверстий.

Как изготавливается пресс-форма: маршрут по операциям

Основная идея маршрута для формы: убрать объём быстро, а поверхность оставить на тонкий чистовой проход, который определяет качество отпечатка.

• Анализ 3D-модели - проверяем уклоны, радиусы во внутренних углах, глубину узких мест, определяем, какие зоны доступны для фрезы, а какие потребуют электроэрозии или составной вставки.
• Стратегии в Mastercam или PowerMill - подбираем траектории для каждой зоны: черновые выборки, получистовые, чистовые построчные и по контуру, остаточная обработка.
• Подготовка заготовки - блок обрабатывается в размер, назначаются базы, закладывается припуск под чистовую обработку.
• Черновая выборка - основной объём снимается быстро и с запасом, фреза идёт крупными проходами.
• Получистовой проход - выравнивается припуск по всей поверхности, чтобы чистовая фреза работала с равномерной нагрузкой.
• Чистовая обработка на высоких оборотах - поверхность проходится малым шагом, на скорости до 18 000 об/мин, что даёт Ra от 0,4 мкм и убирает необходимость шлифовки.
• Остаточная доработка - углы и узкие зоны, куда не заходила крупная фреза, дорабатываются инструментом малого диаметра.
• Контроль на КИМ - профиль поверхности и положение элементов проверяются по модели, результат фиксируется в протоколе.

Чистовые проходы мы стараемся вести без остановок в резе и без смены инструмента посреди поверхности: любая остановка оставляет след, который виден в отпечатке.

Точность пресс-формы: что мы держим и как проверяем

У пресс-формы критичны три характеристики. Первая - профиль формообразующей поверхности: отклонение от модели переносится на изделие один к одному. Вторая - шероховатость полости: она определяет внешний вид изделия и лёгкость извлечения из формы. Третья - положение полуформ и плоскость разъёма: от неё зависит наличие облоя по линии разъёма.

Профиль и положение мы контролируем на КИМ Zeiss с погрешностью 0,0005 мм, сравнивая поверхность с исходной 3D-моделью. Шероховатость получается непосредственно фрезерованием: скоростная обработка с малым шагом даёт Ra от 0,4 мкм, а зеркальная полировка при необходимости выполняется отдельной операцией.

Где применяются формы нашего изготовления

Формообразующие части пресс-форм заказывают для производства изделий из самых разных материалов:

• Литьё пластмасс и резины под давлением - формы для корпусных и технических изделий.
• Литьё алюминия и цветных сплавов - кокили и формы для отливок небольшими сериями.
• Прессование и формование композитов - оснастка для углепластика и стеклопластика.
• Опытное производство и ремонт - прототипные формы и замена изношенных вставок.

Партии, сроки и что влияет на стоимость

Стоимость пресс-формы рассчитываем по модели за один рабочий день. На сумму больше всего влияют:

• Площадь и глубина полости - чем больше объёмной поверхности, тем дольше чистовые проходы.
• Материал заготовки - закалённая сталь обрабатывается медленнее алюминия, но не требует отдельной закалки после обработки.
• Требуемая шероховатость - Ra 0,4 мкм достигается мелким шагом чистовой обработки, что увеличивает время.
• Количество мелких элементов - узкие зоны и острые углы требуют фрезы малого диаметра и остаточной доработки.
• Количество гнёзд - форма с несколькими гнёздами дороже, но цена в расчёте на изделие ниже.

Прототип принимаем от 1 шт. Для регулярных заказов возможен рамочный договор с фиксированной ценой на квартал, при объёме от 100 шт предусмотрена скидка 15-20 %. Срок изготовления от 3 дней, окончательный указываем в коммерческом предложении после анализа модели.

Что прислать для расчёта

Для расчёта нужна 3D-модель изделия или формы в STEP, IGES, SAT или формате SolidWorks и чертёж в PDF с допусками. Укажите материал формы, нужную шероховатость полости и количество гнёзд. Если модели нет, но есть готовое изделие, мы можем построить модель по образцу после замера на КИМ. Подробнее - что прислать для расчёта детали. Для простых плоских плит и обойм без сложных поверхностей достаточно обработки 2D фрезерованием.

Документы на партию и гарантия

К комплекту прикладываем паспорт изделия, акт ОТК, протокол КИМ с отклонениями профиля от модели и сертификат на материал. Программы обработки хранятся в архиве 5 лет, поэтому изношенную вставку можно заказать повторно без переделки модели. Гарантия соответствия чертежу действует 30 дней.

Частые вопросы

Да. Мы замеряем изделие на КИМ, строим 3D-модель, согласуем с вами усадку и уклоны и только затем запускаем обработку. Эти этапы добавляют к сроку время, обычно несколько дней.

Фрезерованием получается Ra от 0,4 мкм. Зеркальная полировка выполняется отдельной операцией, мы указываем это при расчёте, если оно нужно.

Да, скоростная обработка позволяет резать закалённые стали до 60 HRC напрямую, без отжига. Это исключает деформации, которые появляются при закалке после механической обработки.

Фреза даёт во внутреннем углу радиус, равный радиусу инструмента. Если на изделии нужен острый угол, его выполняют электроэрозией. На этапе анализа модели мы показываем такие места.

Для проверки изделия и малых серий часто хватает алюминия: он дешевле и быстрее в изготовлении. Для серийного выпуска лучше сталь, она не изнашивается от потока материала.

Да. По чертежу вставки или по образцу изношенной детали изготавливаем замену. Размеры посадки сверяем с вашей формой, чтобы вставка встала без подгонки.