Просмотров: 0 Автор: Питер Кюи Время публикации: 2 июня 2026 г. Происхождение: Митур Силикон
Оглавление
TL;DR — Конструкция силиконовой формы является крупнейшим источником затрат в любом индивидуальном проекте по изготовлению силиконовых изделий. Неправильные решения по проектированию пресс-формы — неправильная линия разъема, неправильный угол уклона, недостаточная толщина стенки — проявляются в виде дорогостоящих доработок Т2 и Т3, видимых дефектов или бракованных первых изделий. С 2005 года в Mitour Silicone наша собственная инструментальная группа вырезала более 2000 индивидуальных форм по более чем 300 запатентованным конструкциям. Это руководство дает владельцам брендов словарный запас и структуру принятия решений, необходимые им для того, чтобы вступить в дискуссию по поводу плесени и не удивляться позже.
Размещение линий разъема является наиболее важным проектным решением: оно определяет, где появится заусенец и где на готовой детали будут видны выносные линии.
Угол уклона : минимум 0,5° на всех вертикальных стенках для LSR; 1–3° для HTV. Недостаточная тяга приводит к разрывам во время распалубки.
Минимальная толщина стенки : 0,5 мм для LSR, 1,5 мм для HTV. Тонкие стенки ниже этих порогов вызывают неполное заполнение и дефекты поверхности.
Материал пресс-формы : сталь P20 для форм прототипов/малого объема; Закаленная сталь H13 (1.2344) для производственных форм с ресурсом более 100 000 выстрелов.
Количество гнезд в зависимости от стоимости пресс-формы : пресс-форма с 4 полостями стоит примерно в 3–3,5 раза больше, чем форма с одной полостью, и обеспечивает в 4 раза большую производительность за цикл прессования.
Холодный бегун против горячего бегуна : не имеет значения для HTV; критичен для ЛСР. Пресс-формы LSR с холодными литниками исключают отходы литников и сокращают время цикла.
Всегда запрашивайте отчет DFM перед покупкой пресс-формы. DFM определяет конструктивные особенности, которые увеличивают стоимость или снижают качество, прежде чем вы определите бюджет на инструменты.
Владельцы брендов думают о своем продукте с точки зрения того, как он выглядит, как он функционирует и как он упакован. Заводы думают об этом в первую очередь с точки зрения того, как его можно изготовить — и, в частности, как его можно высвободить из формы 50 000 раз, не разрушая себя, не образуя заусенцев и не создавая линий разъема в неудобных местах.
Разрыв между этими двумя точками зрения обходится отрасли в миллионы долларов в год на переделки, доработку пресс-форм и бракованную оснастку. Покупатель не виноват в незнании принципов оснастки. Но базовый словарь концепций проектирования пресс-форм поможет вам задавать правильные вопросы, понимать ответы и избегать наиболее распространенных дорогостоящих сюрпризов.
В этой статье рассматриваются семь наиболее важных концепций проектирования пресс-форм для силиконовых изделий с конкретными цифрами, компромиссами и примерами, взятыми из нашего двадцатилетнего производственного опыта.
Линия разъема — это место встречи двух половин формы. В каждом силиконовом изделии она есть, и на каждой готовой детали линия разъема оставляет либо след (слабая линия на поверхности), либо засветку (тонкая пленка излишков материала). Вы не можете удалить линии разделения — вы можете только выбрать, где их разместить.
Правило : располагайте линию разъема там, где она будет наименее заметна, наименее функциональна и ее будет легче подрезать в случае засветки.
Хорошие места для разъёма:
У естественного геометрического края или угла (нижний край чаши; экватор сферической части; ступенька полки в конструкции)
На нефункциональной поверхности (задняя или нижняя часть изделия)
Вдоль декоративной канавки или углубления, скрывающего выносную линию.
Неудачное расположение линии разъема:
По плоской глянцевой косметической поверхности (на блестящем силиконе хорошо видны разделительные следы)
Через центр уплотняемой поверхности (заусенец на уплотняемой поверхности приводит к нарушению герметичности)
Через текстовые или текстурные узоры (разделительные метки прерывают непрерывность узора)
Когда мы просматриваем дизайн покупателя, первым вопросом всегда является: «Где вы хотите провести линию разъема?» Многие покупатели об этом не задумывались. Наш отчет DFM включает рекомендацию по разделительной линии с визуальной разметкой, показывающей предлагаемое нами местоположение и причину этого. Если эстетические требования покупателя противоречат нашим рекомендациям по инструментам, мы открыто обсуждаем компромиссы.
Реальный пример : в третьем квартале 2023 года мы пересмотрели дизайн детской ложки, в котором по замыслу покупателя линия разделения располагалась через верхнюю часть чаши ложки — хорошо заметная косметическая поверхность. Наш DFM предложил перенести его на край чаши. Модификация пресс-формы стоила 180 долларов США по сравнению с доработкой Т2, которая стоила бы 350 долларов США плюс отложенный срок выборки. Мы принимаем эти решения до резки, а не после.
Угол уклона — это небольшая конусность, прикладываемая к вертикальным стенкам формы, чтобы обеспечить аккуратное высвобождение детали при открытии формы. Без достаточной тяги силикон захватывает стальную стенку формы и рвется во время извлечения из формы — или форма не может открыться без деформации детали.
Требования к углу уклона в зависимости от процесса:
Процесс |
Минимальный угол уклона |
Рекомендуемый проект |
ЛСР-инъекция |
0,5° |
1–2° |
HTV-сжатие |
1° |
2–3° |
Формованный силикон |
1° на силиконовых поверхностях |
предпочтительно 1,5–2° |
Чем ниже твердость силикона по Шору А, тем более важной становится тяга — мягкие детали с твердостью по Шору А 20–30 более склонны к разрыву во время отпускания, чем более жесткие детали с твердостью по Шору А 60–70.
Когда покупатели отказываются от углов уклона : Владельцам брендов иногда нужны идеально вертикальные стены, потому что на их CAD-рендеринге они выглядят чище. Визуальная разница между осадкой 1° и стеной 0° практически невидима для человеческого глаза на любой части короче 50 мм. Мы всегда добавляем черновик. Черновик не является обязательным для производственных форм.
Для очень глубокой вытяжки (например, силиконовой чашки глубиной 50 мм) мы рекомендуем вытяжку 2–3° и отдельную конструкцию эжектора с использованием съемной пластины. Без съемной пластины чашка глубокой вытяжки из силикона Shore A 40 переворачивается во время выпуска и требует ручного реверса, что увеличивает трудозатраты при каждом выстреле.
Толщина стенок — это то место, где большинство начинающих дизайнеров силиконовых изделий допускают самую дорогую ошибку. Силикон не пластик. Тонкие стенки силикона не просто выглядят хрупкими — они вызывают сбои в обработке: неполное заполнение, захват воздуха, образование ямочек на поверхности и нестабильное отверждение.
Минимальная толщина стенки в зависимости от процесса:
Процесс |
Абсолютный минимум |
Рекомендуемый минимум |
ЛСР-инъекция |
0,5 мм |
0,8 мм |
HTV-сжатие |
1,5 мм |
2,0 мм |
Ниже этих минимумов давление заполнения не может преодолеть вязкость материала и вытеснить его к краям полости до того, как начнется гелеобразование. В результате получается короткометражка — недоформованная деталь.
Максимальная толщина стенки : оба процесса также имеют верхние пределы, хотя характер разрушения различен. Для LSR стены толщиной более 6 мм создают проблемы с равномерностью отверждения: центр стены может отверждаться медленнее, чем поверхность, что приводит к внутреннему напряжению. Для HTV очень толстые секции пропорционально увеличивают время отверждения (удвоение толщины стенки примерно удваивает время отверждения) и могут потребовать ступенчатых профилей температуры формы.
Равномерность толщины стенок : во многих конструкциях важнее, чем абсолютная толщина. Деталь со стенками толщиной 2 мм отверждается равномерно. Деталь с сечениями, чередующимися от 1 мм до 5 мм, создает различную скорость отверждения, остаточное напряжение и размерную изменчивость. Хорошая конструкция силиконового изделия позволяет поддерживать соотношение толщины стенок ниже 2:1, где это возможно.
Ребра и текстура : Ребра (структурные элементы усиления силикона) должны составлять 0,6–0,8 раза толщину прилегающей стенки. Текстурные узоры (штриховка, ямочки, текстура кожи) не должны уменьшать локальную толщину стенок ниже минимальной для данного процесса.
Подрез — это любой элемент детали, который предотвращает открытие формы при прямом вытягивании. Примеры: канавка на внешней стороне крышки, позволяющая ей защелкиваться на горлышке бутылки; крючок или зажим на боковой стороне детали; внутренний канал.
Почему подрезы имеют значение : для них требуются дополнительные механизмы пресс-формы — боковые действия, ползунки или подъемники — которые увеличивают сложность и стоимость пресс-формы.
Хорошие новости для силикона : поскольку силикон очень эластичен (удлинение при разрыве 300–600%), многие детали, которые требуют боковых действий при формовании пластмассы, могут быть извлечены из формы путем ручной или роботизированной деформации гибкой силиконовой детали. Канавку с подрезом на 10% часто можно удалить из пресс-формы с прямым вытягиванием, если деталь спроектирована с достаточной гибкостью и уклоном на поверхностях без подрезов.
Когда подрезы действительно требуют формования : глубокие канавки (отношение глубины к ширине более 0,5); формы с жесткой подложкой, в которых подложка не может изгибаться; внутренние каналы без сквозняка; многонаправленные элементы на одной детали.
Дополнительные действия добавляют 300–1500 долларов США к стоимости каждого действия плюс сложность обслуживания. В нашем DFM мы специально отмечаем недоработки, которые можно устранить (без дополнительных затрат), по сравнению с теми, которые требуют действий (количественное увеличение затрат). Часто геометрическая модификация конструкции на 1–2 мм полностью устраняет подрез.
Не вся сталь одинаково подходит для силиконовых инструментов. Выбор материала пресс-формы напрямую влияет на стабильность размеров, качество отделки поверхности, контроль над обледенением и срок службы пресс-формы.
Предварительно закаленная сталь P20 (HRC 28–32) : стандартный прототип и материал для форм среднего объема. Хорошо обрабатывается, приемлемо полируется (до уровня чистоты поверхности SPI B-1) и комфортно выдерживает 50 000–150 000 выстрелов. Хороший выбор для оценочных форм ODM, краткосрочных OEM-проектов и конструкций, которые могут измениться перед крупносерийным производством.
Закаленная сталь H13 (DIN 1.2344) (HRC 48–52) : производственный стандарт для крупносерийных форм LSR. Твердая сталь имеет допуски на закрытие (<0,005 мм), что предотвращает вспышку в LSR, отвержденном платиной. Полировки по SPI A-2 (околозеркальные) для оптических деталей. Ожидаемый срок службы: 500 000–1 000 000+ выстрелов при правильном обслуживании.
Алюминий : иногда используется для изготовления силиконовых форм-прототипов, где скорость и стоимость имеют первостепенное значение. Машины быстро; плохая стойкость к отключению ЛСР; приемлемо для прототипирования HTV. Срок службы обычно составляет менее 10 000 выстрелов.
Наш стандарт : все OEM-формы производства Mitour Silicone вырезаны из закаленной стали H13. Мы не предлагаем формы для производства алюминия — ложная экономия за счет более низких первоначальных затрат устраняется их коротким сроком службы и непостоянными характеристиками отключения.
Одногнездные формы подходят для прототипов и мелкосерийного производства. При объеме производства более 5000 единиц в год многополотная оснастка полностью меняет экономику.
Экономика количества гнезд для LSR на четырехгнездной пресс-форме:
Время цикла: 30 секунд на выстрел
Производительность на 24-часовую ячейку: 4 полости × (3600 ÷ 30) выстрелов в час × 24 часа = 11 520 деталей.
Стоимость пресс-формы для 4-гнездной формы по сравнению с одноместной: примерно в 3–3,5 раза (а не в 4 раза, поскольку базовая конструкция, бегунок и эжектор являются общими).
Безубыточность по сравнению с однокамерным: обычно 10 000–15 000 единиц, в зависимости от стоимости детали.
Ограничение : количество полостей ограничено размером плиты пресса и тоннажем машины. Четырехгнездная форма для детских сосков с плотностью 8 г на полость занимает площадь стола примерно 300 × 250 мм и работает на 80-тонном прессе. Для масштабирования до 8 гнезд размером 600 × 250 мм требуется пресс большего размера. Мы подбираем форму для наиболее подходящей машины в нашем парке, а не для самой большой из имеющихся.
Покупатели часто спрашивают : «Можем ли мы начать с пресс-формы с двумя полостями и добавить полости позже?» Да, для некоторых архитектур пресс-форм, в частности, для модульных конструкций пресс-форм, в которых полости представляют собой взаимозаменяемые вставки в общей раме (часто называемой «семейной пресс-формой» или системой «вставной пресс-формы»). Именно такой подход мы используем для нашей стандартной системы пресс-форм ODM. Покупателям, которые хотят проверить конструкцию, прежде чем переходить к использованию многоместного инструмента, мы рекомендуем использовать пресс-форму T1 с 1 или 2 полостями, а после фиксации конструкции — производственную форму с несколькими полостями. Стоимость пресс-формы Т1 засчитывается в счет производственной пресс-формы в нашем стандартном ценовом предложении.
Для сжатия HTV система направляющих проста — материал в виде заготовки помещается непосредственно в полость. Для закачки LSR литниковая система является важным инженерным решением.
Прямые ворота (горячий литник) : самая простая конфигурация. Материал поступает в форму через один литник, проходит через направляющий канал (который находится при температуре формы = горячий = отвержденный) и в полости. Отходы: затвердевший литник должен удаляться оператором или роботом после каждого выстрела. Отходы литника обычно составляют 8–15% веса дроби. Приемлемо для форм малого объема или одногнездных форм.
Система холодных литников : коллектор охлаждается до 5–10°C, благодаря чему материал в нем остается жидким и незатвердевшим между впрысками. Никаких отходов литника — материал в направляющую закачивается повторно при следующем выстреле. Холодноканальные системы экономят 8–15% стоимости материала, исключают вторичную операцию (снятие литника) и сокращают время цикла на 2–5 секунд (отсутствие охлаждения толстого литника в зоне горячей формы).
Стоимость холодноканального канала : 1500–4000 долларов США добавляются к стоимости стандартной формы с 4 полостями. Расчет окупаемости: 8 долларов США/кг компаунда, фракция литника 15%, 30 000 единиц/год при 10 г/деталь: экономия материала составляет около 360 долларов США/год. Таким образом, для крупносерийных пресс-форм окупаемость холодных канальных систем составляет 4–11 лет только за счет материала. Реальным фактором окупаемости является сокращение труда операторов и сокращение времени цикла.
По умолчанию : во всех многоместных производственных формах LSR компании Mitour Silicone используются системы холодных каналов, если только покупатель явно не запрашивает прямой литник из соображений экономии. Для изделий, контактирующих с детьми, холодный канал является обязательным — контакт оператора с горячим материалом литника вблизи частей, контактирующих с ребенком, представляет собой риск загрязнения.
Каждый OEM-проект начинается с проверки DFM (Проектирование для технологичности). Вот как это выглядит.
Шаг 1 — Краткая квитанция (День 0)
Вы отправляете нам свою концепцию: файл САПР (STEP, IGES, SolidWorks или любой другой стандартный формат), ручной эскиз с размерами или физический образец с аннотированными справочными размерами. Сообщите нам: предполагаемое применение, твердость целевого материала, любые нормативные требования, целевой диапазон удельной стоимости и ожидаемый годовой объем.
Шаг 2. Инженерная экспертиза (дни 1–2)
Наш инженер-технолог и инженер-технолог совместно рассматривают проект. Они проверяют: осуществимость линии разъема, углы уклона на всех поверхностях, однородность толщины стенок, идентификацию подрезов, ожидаемый тип формы (LSR/HTV) и рекомендации по количеству полостей, а также любые геометрические особенности, которые требуют специальных механизмов формы.
Шаг 3 — Доставка отчета DFM (день 2)
Мы предоставляем размеченный PDF-файл, показывающий:
Рекомендуемая линия разъема (зеленая) с альтернативами (желтая)
Поверхности, требующие изменения черновика (красные, с рекомендациями по конкретному углу)
Предупреждения о тонкостенности (оранжевый цвет, с рекомендуемыми изменениями)
Анализ подреза и рекомендации по механизму
Эскиз концепции пресс-формы (схема одной полости, показывающая разделение стержня и полости)
Предварительный диапазон стоимости пресс-формы и оценка времени выполнения заказа
Шаг 4. Доработка дизайна (дни 3–7, сторона покупателя)
Вы или ваш дизайнер учитываете обратную связь DFM. Большинство проектов требуют 1–2 раундов итерации. Мы проверяем исправленные файлы без дополнительной оплаты в рамках одного и того же проекта.
Шаг 5 — Обязательство по покупке пресс-формы
После утверждения DFM вы беретесь за изготовление оснастки. С этой даты начинается срок выполнения заказа на резку пресс-форм.
Определение глянцевой отделки поверхности, которая будет иметь разделительную линию. SPI A-2 (зеркальная полировка) требует дополнительных затрат на достижение и поддержание, а следы лучше всего заметны на глянцевых поверхностях. Сопоставьте характеристики отделки поверхности с реальностью линии разъема.
Разработка логотипов в форме без указания минимального размера элемента. Силикон хорошо заполняет детали, но рельефный текст высотой менее 0,5 мм легко рвется при многократном использовании. Тисненые логотипы (утопленные в поверхность) более долговечны, чем рельефные логотипы из силикона.
Игнорирование эжекторной системы. Владельцы брендов редко задумываются о том, как деталь выходит из формы, но следы выталкивателей оставляют на поверхности детали следы. Укажите, где допустимы отметки выталкивателя, до проектирования формы; не обнаруживайте их в образце Т1.
Ожидается, что силикон будет идеально соответствовать образцу Pantone с первой попытки. Силиконовые красители ведут себя иначе, чем красители для текстиля или пластика. Мы сопоставляем Pantone с Delta E 2.0 в качестве стандарта и Delta E 1.0 для косметической продукции премиум-класса, но «соответствие чипу Pantone» требует проверки соответствия цвета перед производством. Запланируйте один цикл итерации цвета.
Путаница номинального размера с допуском. Силикон обладает естественным тепловым расширением и размерной изменчивостью. Для плотной сборки (силиконовая крышка, которая должна закрывать стеклянную бутылку) нам нужны сопрягаемые размеры бутылки, а не только номинальный размер силиконовой крышки. Мы рассчитаем номинал и допуск силикона для достижения вашей функции сборки.
Тип пресс-формы |
Примерный диапазон стоимости |
Типичная жизнь |
Лучшее для |
Прототип HTV, 1 полость |
400–800 долларов США |
5 000–10 000 выстрелов |
Проверка конструкции, до 500 единиц |
Производство ХТВ, 1-полосное |
800–2 000 долларов США |
200 000+ выстрелов |
1000–10 000 шт./год |
Производство ХТВ, 4-х полостное |
2000–5000 долларов США |
200 000+ выстрелов |
5 000–30 000 единиц/год |
Производство ЛСР, 1-полостное |
1800–4000 долларов США |
500 000+ выстрелов |
2 000–10 000 единиц/год |
Производство ЛСР, 4-полосный + холодный канал |
5 000–12 000 долларов США |
500 000+ выстрелов |
10 000+ единиц/год |
Производство ЛСР, 8-местный + холодный канал |
10 000–20 000 долларов США |
500 000+ выстрелов |
30 000+ единиц/год |
Инструмент Overmold (вставка молдинга) |
2 000–8 000 долларов США |
200 000+ выстрелов |
Изделия из силикона и пластика |
Примечание: все затраты относятся к инструментам, изготовленным на собственном инструментальном заводе Mitour Silicone. Покупка стороннего инструмента у китайских производителей пресс-форм (без производственных обязательств) имеет аналогичные диапазоны.
DFM означает «Проектирование для технологичности» — письменный инженерный анализ конструкции вашего продукта, включающий расположение линий разъема, углы уклона, толщину стенок, особенности подрезов и рекомендации по процессу. Он вам абсолютно необходим, прежде чем выделять бюджет на пресс-форму. В Mitour Silicone проверка DFM включена бесплатно для проектов, превышающих минимальный порог заказа.
Стандартные однополые производственные формы занимают 10–14 дней для резки стали, электроэрозионной обработки и полировки. Изготовление многоместных форм и изделий сложной геометрии занимает 14–21 день. Мы указываем сроки выполнения работ до того, как вы возьмете на себя обязательства. Срочные услуги по формованию (7 дней) доступны для изделий простой геометрии с надбавкой на инструмент 30%.
Технически да — форму можно отправить на другой завод. На практике на заводе-получателе возникают затраты на повторную квалификацию (обычно 1–2 дня прессования и прогон образца Т1), поскольку параметры машины, вязкость материала и условия впрыска различаются на разных заводах. В Mitour Silicone мы бесплатно храним формы на активном складе в течение 18 месяцев между заказами.
Все производственные формы вырезаны из закаленной стали H13 (DIN 1.2344), подвергнутой термообработке до HRC 48–52. Эта марка стали обеспечивает допуски на отсечку ниже 0,005 мм, необходимые для практически нулевой вспышки при впрыске LSR. В формах-прототипах используется предварительно закаленная сталь P20 (HRC 28–32) для более быстрой обработки.
Производственные формы H13 при правильном обслуживании и плановой полировке каждые 30 000 выстрелов обычно выдерживают 500 000–1 000 000 выстрелов. Формы P20 рассчитаны на 50 000–150 000 выстрелов. Ограничивающим фактором является износ поверхности разъема, поэтому полировка поверхности разъема является частью нашего протокола профилактического обслуживания.
Минимальная толщина стенки составляет 0,5 мм для инъекции LSR (рекомендуется 0,8 мм) и 1,5 мм для компрессии HTV (рекомендуется 2,0 мм). Ниже этих порогов заполнение является неполным, что приводит к появлению коротких кадров и дефектам поверхности. Мы отмечаем тонкостенные участки в нашем отчете DFM до того, как будет вырезана форма.
Холодный канал представляет собой охлаждаемую систему коллекторов, которая удерживает материал LSR в жидком состоянии в канале между выстрелами, устраняя отходы затвердевшего литника. Холодные каналы добавляют 1500–4000 долларов США к стоимости пресс-формы, но исключают отходы материала (8–15% от веса дроби) и трудозатраты на удаление литника. В компании Mitour Silicone холодные каналы входят в стандартную комплектацию всех многоместных производственных форм LSR.
Вам не нужно быть инженером. Отправьте нам ссылку на свой продукт (эскиз, фотографию, конкурентный образец или файл САПР), расскажите нам, что делает продукт и кто его использует, а наша команда инженеров позаботится о DFM. Мы переводим ваши функциональные требования в спецификации конструкции пресс-формы. Электронная почта yfsalee@mymitour.com с указанием «Запрос DFM» в теме письма.
Решения по проектированию пресс-формы, принятые до начала работ по оснастке, определяют качество и стоимость всего последующего. Подходящее время для инвестиций в тщательную DFM — до того, как вы потратите доллар на сталь, а не после того, как ваша первая статья вернется с видимой вспышкой на косметической поверхности.
Ознакомьтесь с нашими Возможности OEM/ODM
Посмотрите наш производственный процесс
Изучите наш варианты материалов
Узнайте о нашем производственно-инструментальный цех
Электронная почта : yfsalee@mymitour.com (тема: «Запрос DFM — [описание вашего продукта]»)
Телефон : +86 199 2529 4106
Питер Кюи | 21 год опыта производства силикона | 4500 м⊃2; Шэньчжэнь объект | Поставщик, одобренный Walmart, Target и Disney | Контакт: yfsalee@mymitour.com
