CC BY
14
УДК 678.027
Воробьева К.Н., Шерышев М.А.
ВЫБОР ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ИЗДЕЛИЯ НА ПРИМЕРЕ КРЫШКИ
Воробьева Ксения Николаевна, студентка 1 курса магистратуры, кафедры технологии переработки пластмасс, e-mail: vorobevaxn@gmail.com;
Шерышев Михаил Анатольевич, д.т.н., профессор кафедры технологии переработки пластмасс. Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева; Россия, 125190, Москва, Миусская площадь, д. 9.
Выбор технологии производства является первоочередной задачей для инженера-технолога. Показана необходимость умения работать с техническим заданием, знание процессов переработки пластмасс для обеспечения наилучшего результата.
Ключевые слова: крышка, техническое задание, сырье, литье под давлением, технологическая схема, пресс-форма, конструирование
CHOOSING THE TECHNOLOGY OF PRODUCT PRODUCTION ON THE EXAMPLE OF A COVER
Vorobeva K.N., Sheryshev M. A.
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
The choice ofproduction technology is a priority for the process engineer. You need to be able to work with the technical task, knowledge of plastic processing processes, to ensure the best result.
Keywords: cover, technical specification, raw materials, injection molding, flow chart, mold, design
Все изделия, окружающие нас в повседневной жизни, проходят долгий путь от идеи до реализации. В данной статье рассмотрен пример выбора технологии производства изделия из пластмассы «крышка».
Создание формы и выбор технологии начинаются с технического задания, получаемого от заказчика. Техническое задание может быть представлено тремя способами: идея - словесное описание продукта, ЭБ-модель и просьба сделать аналог уже существующего изделия. В данном случае рассмотрим выбор процесса производства и технологию на примере уже готового изделия «крышка» (рисунок 1).
Рис. 1. Изделие «крышка»
Работа с техническим заданием. Первым этапом является описание предмета и определение области применения. Данный тип крышек используется в косметологии, для фасовки, транспортировки и хранения кремов и других средств со схожей консистенцией, и отличается небольшим весом и размерами, что обеспечивает удобство, как при транспортировке, так и хранении. Основное назначение - защита содержимого как от воздействия внешних факторов, таких как прямые
солнечные лучи, влага, пыль, грязь и другие элементы окружающей среды, так и от проливания. «Крышка» может быть окрашена в различные цвета, но по заданию она должна иметь белый цвет и глянцевую поверхность. Оптимальная температура эксплуатации изделия лежит в промежутке от 15 до 35 °С, при необходимости может достигать 50°С, и выдерживать низкие температуры при транспортировке в холодные регионы страны. Предотвращение от разливания продукта обеспечивает резьба, а закруглённые края обеспечивают лучший захват крышки рукой. От этих данных и следует отталкиваться при выборе метода переработки и сырья.
Выбор способа производства. Следующим шагом будет выбор способа производства, он является предварительным перед выбором сырья. Можно выделить два способа производства крышки - литьё под давлением и термоформование, но, чтобы определить лучший вариант, необходимо сравнить оба метода производства. Литье под давлением дает большую производительность, позволяет получать изделия сложной формы с минимальными отходами, использовать несколько материалов за один цикл и имеет маленькую трудоемкость отделочных работ, в то время как термоформование позволяет начать производство с минимальными начальными затратами для производства пресс-формы, большую
производительность. Оба процесса могут быть полностью автоматизированы. Решая, какой метод лучше всего выбрать, важно принять во внимание следующие факторы: количество продукции, необходимый дизайн, технические требования, сроки, начальные расходы и бюджет в целом. Производство крышки считается многосерийным
производством, так как спрос на косметические продукты постоянен. Внешняя глянцевая поверхность без последующей обработки может быть получена только литьём под давлением. Также при литье под давлением есть возможность получить более толстые стенки, что нам и необходимо.
Подбор сырья. Третий этап при выборе процесса производства - это выбор материала. Для начала необходимо изучить санитарно-эпидемиологические нормы и правила (СанПиН), в которых прописаны все требования к материалу, его хранению, а также к хранению готовой продукции. Для «крышки» было изучено требование [1], в котором говорится, что все материалы должны быть снабжены сертификатами качества, храниться в специальных помещениях, материал должен быть разрешен для использования в косметической отрасли. Всем требованиям отвечают три полимера: полиэтилен, полипропилен и полистирол. Эти полимеры имеют как сходства, так и различия. Таким образом, разделяя сферы применения, можно получить максимум выгоды от существующих отличий между этими полимерами. Поэтому при производстве крышки будет более целесообразно использование полипропилена. Он отвечает всех необходимым требованиям и имеет не дорогую стоимость. Полипропилен хорошо перерабатывается литьем под давлением и его рекомендуемое назначение - изготовление изделий технического и бытового назначения [2]. Далее по нормативному документу [2] идет изучение характеристик различных марок для выбора основной. В данной работе была выбрана марка полипропилена 01020 с
характеристиками, указанными в таблице 1. Также к ПП в соответствии с ГОСТом добавляется белый краситель, двуокись титана, массовая доля пигмента составляет не более 0,6%.
Таблица 1. Характеристики ПП марки 01020
Норма для марки
01020
Наименование показателя Первый Второй
сорт сорт
Показатель текучести расплава, г/10 мин 1,3-2,6 1,3-2,6
Разброс значений показателя
текучести расплава в пределах партии, %, не более ±15 ±20
Количество включений, шт., не 3 10
более
Массовая доля летучих, %, не более 0,12 0,15
Предел текучести при растяжении, МПа (кгс/см2), не менее 31 30
Относительное удлинение при разрыве, %, не менее 600 300
Линейная усадка в форме, % 1,5-2,5
Насыпная плотность гранул, кг/м3 480 520
Температура плавления, °С 160 168
Создание пресс формы. Заключающим этапом является создание пресс-формы (ПФ) для производства. Для этого создается техническое задание (таблица 2) для конструкторского бюро, к которому прикладываются чертежи изделия и характеристики машин, участвующих в производстве.
Таблица 2. Техническое задание на производство пресс-формы
Наименование Крышка для кремов
Полимерный материал ПП Бален 01020
Расчетная усадка % 1,7
Толщина стенки 1мм
Объём детали, куб. см. 6 гр
Дополнительная информация по изделию Крышка навинчивается на корпус. Обеспечить герметичность соединения.
Пресс-форма (ПФ)
Количество мест в ПФ (гнездность) 4
Тип конструкции ПФ: Двухплитная
Режим работы ПФ, цикл, не более, с: Автоматический, не более 15 с
Вид литниковой системы Холодноканальная система
Способ оформления поднутренний (резьбы) Оформляющая знак
Сложность конструкции ПФ: С одной плоскостью разъёма
Способ выталкивания: Плита толкателей, толкатель центрального литника
Материал формообразующих частей Сталь
Материал матриц Сталь
Тип впускного литника Тоннельные литники
Термостатирование, охлаждение Термостатирования нет
Система подключения Быстроразъемные соединения
Создание формы начинается с создания инженером-конструктором ЭБ-модели изделия, где учитывается усадка материала в форме, выбирается место разъема формы, а также необходимые технологические уклоны (до 1°), для обеспечения эффективного извлечения готового изделия из формы.
Все пресс-формы состоят из стандартного пакета плит, системы толкателей и системы охлаждения, снабжены рым-болтом и ножками для их транспортировки, но могут быть модифицированы, в зависимости от пожеланий заказчика или особенностей изделия. Все элементы формы изготавливаются из стали.
Далее создается схема расположения изделий в форме с примерным расположением системы охлаждения по которой определяют стандартный размер плит. В зависимости от размеров изделия выбирается стандартная толщина всех плит, чтобы готовый пакет подходил под характеристики литьевой машины и был экономически выгодным.
Помимо ЭБ-модели изделия строится модель литниковой системы, размеры и вес которой не должен превышать вес всех изделий, иначе в процессе производства будет большое количество отходов, что экономически не выгодно.
По готовой модели в плитах матрицы и пуансона делаются формообразующие полости и полости под литниковую систему. Создаётся система охлаждения, чтобы обеспечить наиболее эффективный теплообмен межу хладагентом и изделием в форме. Далее идет работа с системой толкателей: в техническом задании указывается, что необходим толкатель центрального литника, а извлечение изделия осуществляется за счет плиты съёма. Также из-за наличия резьбы нам понадобится устройство свинчивания, которое будет приводиться в движении расположенным над формой гидромотором и при раскрытии формы крышка будет свинчиваться с формообразующего знака. Все эти элементы необходимо устанавливать таким образом, чтобы не происходило утечек материала, иначе работа будет неэффективной. Форма состоит из подвижной и неподвижной части, все элементы которых соединены между собой болтами, а элементы, имеющие ось вращения, закрепляются с помощью штифта.
Таким образом мы получаем ЭБ-модель формы, по которой сложно сделать саму форму, вследствие чего инженер-конструктор переносит её на чертежи, где показаны все размеры, необходимые разрезы, дополнительные виды, а также делает спецификацию всех элементов, присутствующих в форме.
Заключающим этапом является передача всех документов в производство, где изготавливают все элементы, собирают форму (рисунок 2) и отправляют на испытания. После успешного прохождения испытаний, собирается пакет документов, и форма передается заказчику.
а
Рис. 2. Пресс-форма для изготовления крышек
На рисунке представлено применение четырёхгнездной литьевой формы для изготовления крышек. В формующие полости впрыск осуществляется через центральный литниковый канал 1, разводящие литниковые каналы и туннельные впускные литниковые каналы с впуском с боковой стороны. Для сталкивания крышек с формообразующих знаков служит плита съема 2, в которой также находятся разводящий литниковый канал и отверстие для цапфы съемника впускного литника. При раскрытии формы отлитые изделия извлекаются из формующих полостей, а центральный литник из литниковой втулки. Туннельные литники отделяются. Гидромотор 8 начинает работать, приводит в движение вал с зубцами 10 и шестерни 9, закрепленные на знаке, начинают вращение, и таким образом крышки выкручиваются, затем плита съема 2 перемещается вправо, крышки под ее действием снимаются с формообразующих знаков. Дополнительный ход выталкивания толкателя Э впускных литников, необходимый для его сталкивания с плиты съема 2, обеспечивает выталкивающий ускоритель 4. Выталкивающий ускоритель встроен в центр формы. Хвостовик 5 располагается в резьбовом отверстии основания выталкивающего ускорителя, который захватывает обе плиты толкателей 6,7.
Таким образом, в работе показан процесс создания производства на примере изделия «крышка», были рассмотрены все основные этапы работы, выбран метод переработки, сырье, создано техническое задание на производство формы, рассмотрены основы конструирования и принцип работы пресс-формы.
Список литературы
1. СанПиН 1.2.681-97 Гигиенические требования к производству и безопасности парфюмерно-косметической продукции; 1998-02-01. - Москва: Минздрав России, 1998. - 60 с.
2. ГОСТ 26996-86 Полипропилен и сополимеры пропилена. Технические условия (с Изменениями N 1, 2); 1988-01-01. - Москва: ИПК ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ, 2002. - 35 с.
