Быстрое производство алюминиевых форм менее чем за три недели

Опытный мастер форм с Phoenix Proto Technologies объясняет различия в дизайне между алюминиевой формой для прототипов и алюминиевой формой для производства.

Phoenix Proto Technologies (www.phoenixproto.com) открыла цех полтора года назад с целью быстрого производства алюминиевых форм для клиентов, нуждающихся в прототипах. Заметив продолжающееся использование алюминиевого мосткового инструментария и растущий интерес к алюминиевым формам для производственных применений (благодаря в части лучшим сплавам и более коротким циклам проектирования продуктов), компания пошла за работой во всех трех сценариях формообразования. При этом их подход к созданию всех типов алюминиевых форм одинаков, как и гарантированное время поставки три недели или меньше.

Роберт Ламмон — директор по продажам компании из Centreville, Мичиган. С самого начала, объясняет Ламмон, PPT стремилась сжать время, затрачиваемое на все аспекты процесса формообразования — от котировки до обработки и производства пластиковых деталей. Он говорит, что на стороне обработки это поддерживает стандартизацию ключевых компонентов форм и оборудование, предлагающее и высокоскоростную обработку, и надежное бесоператорное производство. Во время недавнего визита он объяснил, как 15-человечный цех выжимает потраченное зря время из различных фаз процесса изготовления алюминиевых форм.

Мгновенный прототипирующий процесс

PPT называет свой подход Instant Prototype Processing. Цель — создавать алюминиевые формы без ограничения дизайна клиента, и гарантировать упомянутое быстрое время изготовления инструментов для деталей размером до 12×12×4 дюйма. Помимо пяти ЦНЦ machining centers, компания имеет пять литейных машин Niigata от 85 до 330 тонн для клиентов, желающих производить образцы пластиковых деталей в дополнение к алюминиевому инструментарию.

Большая часть работы компании идет из медицинских и потребительских рынков. Котировки на каждую новую работу предоставляются клиенту менее чем за час после получения RFQ. Как только компания получает заказ, программисты и мастерья собираются обсудить специфику дизайна формы: линию разделки, расположение впуска и вентиляции. В течение 24 часов после получения заказа проводится обзор дизайна с клиентом (часто через веб-конференцию GoToMeeting) и затем финализируется новая работа внутренне с предварительным совещанием по инструментарию. Недавно интегрированная компьютерная серверная система делает обмен файлами между всеми сторонами простым drag-and-drop процессом, значительно ускоряя и упрощая передачу файлов, ранее осуществлявшуюся по e-mail.

CAM программисты как дизайнеры форм

CAM программисты PPT, которые также являются дизайнерами форм, далее определяют, как лучше обработать сердечники и матрицы — либо ЭРО, либо фрезерованием. Компания держит на складе стандартные сердечники/матрицы и универсальные основы форм. Таким образом, может сразу планировать и настраивать задания по обработке вставок как только программирование завершено.

VMC, используемый для 80% фрезерных работ компании — Mikron HSM 600, доступный от GF AgieCharmilles (Линкольншир, Иллинойс). PPT выбрала этот станок по двум основным причинам. Во-первых, его 42000 об/мин шпиндель дает скорость для быстрого резания как 7075 алюминия, который цех обычно использует (иногда в закаленном состоянии), так и графитовых электродов для своего ЭРО с подвижным электродом. Микрон оборудован системой эвакуации пыли для удаления частиц при обработке графита. Однако компания выбирает фрезерование вместо ЭРО везде, где возможно, чтобы устранить необходимый шаг фрезерования электрода перед эрозией.

Вторая причина — компактный интегрированный паллетный сменщик. Это позволяет выполнять наладку на нескольких паллетах вне рабочей зоны станка пока станок обрабатывает другую работу. Это также позволяет бесоператорное производство, минимизируя простои шпинделя и устраняя необходимость в трех сменах. PPT обычно устанавливает несколько тисков на каждой паллете, и также создала приспособление, способное держать множество электродов, чтобы максимизировать количество заданий, которые VMC может завершить без вмешательства оператора.

Многие фрезерные операции на высокоскоростном станке требуют мелкодиаметровых инструментов. Хотя нечасто, поломка инструмента возможна при резании алюминия. Для предотвращения ночного воздушного резания из-за сломанного инструмента, программисты станка обычно запрашивают более частые смены инструментов, даже если эффективная жизнь инструмента не подошла к концу.

Формы для прототипов побудили к покупке нового станка

Алюминиевые формы, которые PPT создает для прототипов и производственных применений, отличаются в способе выполнения подрезок и других элементов внутри форм. Почти во всех случаях формы для прототипов используют ручные вкладыши (hand-loads) для создания этих элементов вместо механических слайдов, обычных для производственных форм. Ручные вкладыши — механизированные компоненты, которые вручную вставляются в выталкивающую сторону формы перед каждым уколом. После завершения укола ручные вкладыши выталкиваются вместе с отлитой пластиковой деталью. Оператор удаляет ручные вкладыши из детали и переустанавливает их в форму для следующего укола.

Это ручное вмешательство оправдано, потому что размеры партий прототипов очень малы. Плюс формы с ручными вкладышами могут быть спроектированы быстрее и стоят дешевле, чем с механическими или гидравлическими действиями. На фото справа показан набор ручных вкладышей. Та прототипная форма создает зажигание, требующее 15 подрезок.

PPT недавно приобрела пятиосевой токарный станок Captain от Okuma (Шарлотт, Северная Каролина) с целью обработки ручных вкладышей и других мелких компонентов форм в одной установке. Это освободит VMC Mikron для преобладания фрезерованием электродов и сердечников/матриц. Токарный станок хорошо подходит для завершения таких компонентов, которые могут иметь конусы и уклоны как от прямоугольного, так и от круглого прутка.

Другое изображение формы справа — производственная форма, созданная PPT для производства крышки из ненаполненного нейлона. Эта конкретная алюминиевая форма использует некоторые компоненты из мягкой стали, такие как гайки и нижние пластины. Однако PPT регулярно производит формы полностью из алюминиевых компонентов. В этих случаях алюминиевые компоненты, скользящие друг против друга, будут твердо покрыты для улучшения износостойкости и долговечности инструмента.

Ламмон верит, что спрос на алюминиевые формы для прототипирующих применений останется сильным. Он быстро указывает, что возрастающее число крупных производителей начинает осознавать, что по сравнению со сталью алюминиевые формы могут быть созданы быстрее, стоят дешевле и позволяют более быстрые циклы литья под давлением благодаря лучшим тепловым характеристикам.

Не редко сегодня алюминиевые формы выдают 1 миллион уколов, говорит Ламмон, что может быть достаточно для удовлетворения производственных требований компании, постоянно обновляющей продукты или вводящей новые. Он ставит на то, что это приведет к дополнительной работе для PPT, когда эти компании осознают выгоды алюминиевых форм для прототипов и производства.