Конструирование упаковки

- режущие линейки CF 23,8x0,71 TOP S 52⁰ BOHLER,

- биговальные линейки  SR 23,3x0,71 BOHLER

12. Выполнение засечек на ножах  показано на рисунке 6.

13. Режущие линейки оклеены пористой  резиной твердостью 35-40 по  Шору, монолитной резиной с твердостью 55-60 по Шору.

14. Приблизительный срок изготовления  заказа – 1 месяц.

           Рисунок 4 – Раскладка развёрток  на листе.

Рисунок 5 - Направление волокон  на коробочном картоне относительно чертежа и направление движения листа.

             Рисунок 6 – Размещение засечек  на чертеже (совмещение с мостами).

 

 

2.2 Выбор материала  основания штанцформы.

         Наиболее  распространенный материалом для изготовления основания является фанера из твердых пород деревьев толщиной 18 мм для картона.  Она получила широкое распространение благодаря:

• дешевизне;
• хорошей обрабатываемости;
• экологической безопасности.

          Для изготовления основания штанцевальной  формы выбираем мирового лидера  в этой области финскую компанию  Koskisen, марку KoskiLaser 3D – березовая фанера.

Основные требования к  материалу  для основания:

– тип шпона: березовый  (кленовый, буковый);

– тип клея: карбамидный (для лазерной резки).

– качество поверхности: шлифованная  с 2 сторон, сорт S/ВВ;

– допуск на толщину: +0,2/–0,4 мм (для 18 мм фанеры);

– влажность: не более 5%.

 

2.3 Выбор режущих  и биговальных ножей

          Сегодня существует множество  крупных производителей ножей:  BOHLER; MARTIN MILLER; SANDVIC; STURSBERG; GNU; ESSMAN+SCHAEFER.

  Для резки и биговки  используем линейки произведённые  австрийской компанией BOHLER. Для картона хром - эрзац выбираем

1. режущие линейки: CF 23,8x0,71 TOP S BOHLER, т.е. режущие линейки с двухсторонней заточкой с прямолинейной фаской, кромка изготавливается протяжкой, высотой ножа – 23,8 мм, толщиной – 0,71 мм и твердостью 45 HR. Производитель BOHLER.
2. биговальные линейки SR 23.3×0.71 BOHLER , т.е., биговальные линейки с односторонним закруглением, высотой ножа – 23,3 мм, толщиной – 0,71 мм. Производитель BOHLER.

Эти линейки обладают следующими характеристиками:

-  гибкостью;

-  супертвердой  режущей  кромкой; 

-  применяются для больших  тиражей.

 

 

2.4 Конструирование  контура вырезки

2.4.1 Разбиение контура  на отдельные ножи

Для изготовления штанцформы необходимо использовать набор режущих и  биговальных ножей. Для этого  сложный контур развертки необходимо разбить на отдельные ножи (рисунок 7). Ножи должны быть такой длины и формы, чтобы их изготовление и установка были максимально легкими. Длина каждого участка не должна превышать 1000 мм. Такой подход упрощает установку ножей в высекальную форму, а также сокращает время наладки.

                               

Рисунок 7 – Разбиение  контура вырезки на отдельные  ножи: красным цветом обозначены режущие ножи, зеленым – биговальные ножи.

Рисунок 8 – Расстановка  мостов

 

 

2.4.2 Расчет и размещение  технологических и компенсационных  ножей.

На  листе картона помещается восемь развёрток. Контур развертки имеет  сложную форму, поэтому разместить развертки на листе без зазоров  невозможно. Фигурные полосы между  развертками и краями листа образуют отходы. Для удобства отделения отходов  от деталей их размеры должны быть не очень большие. Поэтому длинные  куски отходов необходимо разделить  на более короткие. Для этого к  режущему контуру ножей для вырезания  разверток добавляют технологические  ножи, разделяющие длинные куски  отходов.

Пример  расстановки технологических ножей  представлен  на   рисунке 8.

     Рисунок 9 – Расстановка технологических ножей.

 

Ножи, отмеченные позицией 1 и 2, разделяют  картонные отрезки на более мелкие части по боками и с верхней  стороны листа. Нож позиции 3 разделяет  картон на более мелкие части между  развертками.

Ножи  позиции 1и 2, должны выступать за границы  листа картона на 20 мм. Ширина Т-образной перемычки – 30-40 мм. Желательно устанавливать  эти ножи в самых тонких частях обрезков.

В нашем  случае раскладка разверток симметрична, давление будет одинаковое в верхней  и нижней части пресса. Следовательно, компенсационные ножи не нужны.

Таким образом, набор режущих ножей  для штанцформы включает в себя два  компонента:

1. ножи для вырубания разверток;
2. технологические ножи (для разделения отходов).

 

 

2.4.3 Размещение засечек на ножах

Для того чтобы отдельные элементы вырубки - развертки и обрезки  можно было перемещать, как единый лист, оставляем узкие перемычки  между ними. Для образования перемычек  на ножах выполняют узкие прорези. На этом месте картон не будет прорезан и в результате образуются соединительные перемычки (засечки).

Чем больше засечек, тем менее вероятен разрыв листа во время работы. Надежность процесса вырубки возрастает. Кроме  того, в этом случае пресс для  высечки может устойчиво работать на повышенной скорости. Но при обрыве перемычки остается след на краю развертки, что при большем количестве засечек  может ухудшиться внешний вид  коробки.

Пример расположения засечек на развёртке показан на рисунке 9.

Правила расположения засечек:

- засечки выполняются перпендикулярно плоскости ножа;

- засечки на каждой заготовке желательно располагать по одной линии в направлении движения листа;

- каждая отдельная часть листа соединена со всеми соседними частями как минимум одной засечкой;

- если  на одной кромке размещается  несколько засечек, то желательно  выполнять их симметрично центра  кромки;

- минимальное расстояние от края засечки до конца ножа - 4 мм;

- минимальное расстояние между соседними засечками 5 мм;

                          

       Рисунок 10 – Расположение засечек на развёртке.

                     

            Рисунок 11 – Расположение пазов в ножах для создания засечек.

а=0.6+0.2=0.8 ,мм

в=0.6+0.5=1.1,мм

Покажем данные размеры на рисунке засечек (рисунок 12). 

                     

                       Рисунок 12 – Размеры засечек.

2.5 Выбор, расчет размеров и  размещение эжекторных материалов  на основании.

Эжекторные материалы  наклеиваются вокруг режущих ножей. Эжекторный материал выполняет в процессе штанцевания следующие функции:

- выравнивание листа материала  перед моментом высечки;

- фиксация материала в  момент штанцевания для получения чистых линий, реза и биговки;

- выталкивание материала  с режущих кромок после прорезки;

- защита засечек от  разрушения;

- вместе с компенсационными  линейками выравниваем давление  на плите пресса;

- удаление обрабатываемого материала от режущей кромки.

Для изготовления плоского штампа при тираже 100 000 изделий выбираем резину с открытыми порами твердостью 35-40 по Шору для обычной оклейки линеек и монолитную резину твердостью 55-60 по Шору для наклеивания в узостях.

Расчет резины с открытыми порами.

1. Высота резины Н₀ рассчитывается по формуле:

Н₀=Н_нож-Н_осн+1,2, мм,

где Н_нож – высота режущего ножа, мм;

     Н_осн – высота основания, мм.

Н₀=23,8-18+1,2=7 (мм)

2. Высота эжекционного материала в сжатом состоянии Н_сж:

Н_сж=Н_нож-Н_осн-Н_карт, мм,

где Н_карт – высота картона,

      Н_карт=0,5 мм.

Н_сж=23,8-18-0,5=5,3 (мм)

3. Степень сжатия эжекционного материала ε:

ε=1-( Н_сж/ Н₀)

ε =1-(5,3/7)=0,243, или 24,3%

4. Эжекторный материал выбирается с допустимой степенью сжатия не менее рассчитанной, лучше с запасом 10-15%. Исходя из этого выбираем резину с открытыми порами с максимальной степенью сжатия 35%, условной твердостью по Шору 35 ед., скоростью штанцевания 8000 час^-1, выносливостью 1250 тысяч циклов и гарантийным сроком хранения 2 года.
5. Расстояние между эжекционным материалом и ножом х:

х=( Н₀- Н_сж)·К_Б.Р.·0,5, мм

где К_Б.Р. – коэффициент бокового расширения;

      К_Б.Р.=0,5  для резины с открытыми порами.

х=( 7- 5,3)·0,5·0,5=0,425 (мм)

Принимаем х=1 мм.

Расчет монолитной резины.

1. Высота резины Н₀:

Н₀=Н_нож-Н_осн+0,5, мм,

Н₀=23,8-18+0,5=6,3 (мм)

2. Высота эжекционного материала в сжатом состоянии Н_сж:

Н_сж=Н_нож-Н_осн-Н_карт, мм,

Н_сж=23,8-18-0,5=5,3 (мм)

3. Степень сжатия эжекционного материала ε:

ε=1-( Н_сж/ Н₀)

ε =1-(5,3/6,3)=0,159, или 15,9%

4. Выбираем резину с максимальной степенью сжатия 30%, условная твердость по Шору 55, скорость штанцевания 14000 листов/час, выносливость 6000 циклов, гарантийный срок хранения 2 года.

 

 

 

 

2.6 Выбор типа, материала  и конструкции биговальной матрицы

Биговальные матрицы - это  вспомогательные материалы, служащие для проведения технологической  операции бигования, а именно формообразования канавки на картоне. Данная операция служит для облегчения проведения операции фальцовки (сгибания материала).

Биговальные матрицы применяются  на плоских вырубных штампах. Биговальные  матрицы устанавливаются на контрштанцплите  и работают как матрица прессовой  пары, а пуансоном в этом случае является биговальная линейка, установленная  в штанцформу.

Биговальная матрица изготавливается  из пластмассы и состоит из двух параллельных пластин, закрепленных на основании, нижняя поверхность которого покрыта тонким слоем мелкого  высокопрочного клея. Обеспечивает сохранность клеевого слоя и стабильность его свойств защитная бумага с антиадгезионным покрытием . В качестве антиадгезионных покрытий наиболее часто используют кремнийорганические полимеры, называемые силиконами. Они предназначены для мягкого и удобного удаления защитной бумаги в процессе изготовления штампа.

Высокую точность ширины биговального канала ± 0,05 мм,  гарантирует автоматизированная технология соединения биговальных  пластин с основанием. Для требуемой  точности совмещения осей симметрии  биговального канала и биговального ножа разработаны юстировочные направляющие, которые крепятся к биговальным  пластинам с помощью клеевого слоя. Юстировочные направляющие изготавливают  из полимерных термопластичных материалов. В паз с натягом, предотвращающим  смещение и обеспечивающим соосность, входит биговальный нож в процессе изготовления штампа.

Биговальный канал представляет собой специальное устройство ленточного типа. Биговальный канал состоит из направляющего пластикового устройства, собственно биговальной канавки со скошенными внешними кромками, стального или тонкопленочного пластикового основания с клеевым слоем и защитной силиконовой бумаги. Бортики биговальной канавки могут изготавливаться из различных материалов: пластика, прессшпана. В зависимости от назначения биговальный канал может располагаться несимметрично относительно оси симметрии сечения биговальной линейки, а также быть сдвоенным.

Биговочные  каналы контрштампов могут быть выполнены  из различных материалов:

• прессшпана (прессованного картона),
• термопластичных пластмасс,
• слоистых прессованных материалов;
• металла.

      

                       Рисунок 13 – Конструкция биговального канала

1 - направляющее устройство;

2 - биговальная канавка; 

3 - пластиковое основание  с клеевым слоем; 

4 - защитная силиконовая  бумага.

 

 

1-пластины; 2-стальная лента; 3-клей; 4-защитная бумага; 5-юстировочная  направляющая; 6-клей.