Руководство по проектированию заготовок IBM:
Скважина и полость Инженерное дело

ЗОНА ШЕИ

Впрыскивающая полость формирует наружный диаметр резьбы, профиль резьбы, уплотнительную площадку и обработку горловины. Сердечник формирует внутренний диаметр горловины и внутреннюю уплотнительную поверхность. Допуск на наружный диаметр горловины: ±0,05 мм (корейский косметический стандарт); ±0,03 мм (корейский фармацевтический стандарт).

ПЛЕЧЕВАЯ ЗОНА

Угол конусности плеча инъекционной полости (обычно 25-45° от вертикали для плеча корейского косметического флакона) определяет высоту плеча заготовки и радиус перехода. Толщина стенки плеча заготовки на 20-35% больше, чем толщина стенки корпуса, чтобы компенсировать более высокое соотношение выдувания в плечо.

ЗОНА ТЕЛА

Наружный диаметр корпуса стержня и внутренний диаметр полости определяют толщину стенки заготовки. Наружный диаметр заготовки (внутренний диаметр полости) — это начальный наружный диаметр при продувке. Толщина стенки заготовки tₚ = целевая толщина готовой стенки tᵢ x коэффициент продувки BR. Конусность корпуса стержня: 0,5-1,0° с каждой стороны для снятия материала.

БАЗОВАЯ ЗОНА

Литник (точка впрыска) расположен в центре основания заготовки. Наконечник стержня формирует внутренний купол основания заготовки. Вставка в основание инжекционной полости формирует плоскую внешнюю поверхность основания контейнера. Толщина стенки основания: 1,5-4,0 мм. Диаметр литника: 1,0-2,5 мм.

Материал вставки в шею

Нержавеющая сталь S136

Коррозионностойкая сталь S136 (420 SS) для вставок в горловину изделий из косметической и фармацевтической промышленности Кореи. Класс P20 подходит для горловин изделий из нержавеющей стали, не предназначенных для фармацевтической промышленности. Твердость стали S136 Rc 50-54.

Стандартная резьба горловины

GPI / PCO

Корейская косметическая резьба: 13/415, 18/415, 20/410, 24/410, 28/410 в соответствии со стандартами отделки GPI. Профиль резьбы: однозаходная модифицированная упорная резьба в соответствии с корейским стандартом косметической резьбы.

Материал полостей тела

P20 / H13

Сталь P20 (твердость 28-32) для корейской косметической полировальной машинки IBM. Инструментальная сталь H13 (твердость 44-46) для программ с большим объемом производства, превышающим 10 миллионов циклов до повторной полировки. Сталь S136 для косметической полировальной машинки ABS IBM, требующей полировки полостей с шероховатостью Ra 0,025 мкм.

Полировка полостей

Ra 0,025-0,10 мкм

Ra 0,025 мкм — зеркальное покрытие для косметических вставок из ABS-пластика и горловины из S136. Ra 0,05–0,10 мкм — для полостей вставок из PP RCP и HDPE. Ra 0,20–0,40 мкм — для промышленных вставок из HDPE.

Толщина стенки заготовки: 0,70 мм

охлаждение 1,0-1,2 с

Тонкая фармацевтическая заготовка. Общее время цикла ~3,6 с.

Толщина стенки заготовки 1,00 мм

охлаждение 1,5-1,8 с

Стандартная косметическая заготовка. Общий цикл ~4,2 с.

Толщина стенки заготовки: 1,20 мм

2,2-2,6 с охлаждения

Толстая косметическая заготовка (избыточная конструкция). Общий цикл ~4,8-5,0 с. Избежаемые затраты на цикл.

Толщина стенки заготовки: 1,50 мм

3,2-3,8 с охлаждения

Заготовка большого формата (250 мл). Общий цикл ~5,5-6,0 с.

В 01

Как компания Korea Ever-Power проверяет правильность конструкции новой заготовки IBM, прежде чем приступать к полномасштабному производству?

Компания Korea Ever-Power проводит валидацию новых конструкций заготовок IBM посредством структурированного процесса разработки, который минимизирует риски инвестиций в оснастку для новых программ контейнеров корейских заказчиков. Этап 1 — Проверка CAD-проекта: Korea Ever-Power проверяет CAD-чертеж конструкции контейнера корейского заказчика на соответствие правилам проектирования IBM (максимальное соотношение диаметра и диаметра шейки и корпуса, совместимость угла плеча с процессом IBM, требования к плоскостности основания) до начала изготовления оснастки. Нарушения правил проектирования выявляются и исправляются в 2D/3D CAD до начала инвестиций в оснастку. Этап 2 — Прототип стержня и инжекционной полости: для новых конструкций контейнеров с нестандартной геометрией (нестандартные профили плеча, угловые элементы, узкое соотношение сторон корпуса) Korea Ever-Power изготавливает прототип пресс-формы с одной полостью (1 полость, а не полное количество производственных полостей) из предварительно закаленной стали P20. Прототип пресс-формы используется для изготовления первых физических контейнеров для проверки размеров, измерения распределения стенок (ультразвуковой контроль в 8 точках), проверки герметичности крышки и визуального утверждения бренда корейского заказчика. Этап 3 — Изготовление производственной пресс-формы: после утверждения прототипа корейским заказчиком компания Korea Ever-Power изготавливает полный комплект производственных пресс-форм (от 4 до 12 полостей для ZQ40 в зависимости от формата) из закаленной стали P20 или H13 с полировкой полостей в соответствии со спецификациями производства. Предварительные производственные испытания на полной производственной пресс-форме подтверждают соответствие толщины стенок всех полостей требованиям ±0,08 мм, высоты контейнера требованиям ±0,3 мм и внешнего диаметра горловины требованиям ±0,05 мм по всем полостям перед отгрузкой корейскому заказчику. Этот трехэтапный процесс проверки обычно занимает 10-16 недель с момента утверждения конструкции контейнера до завершения предварительных производственных испытаний.

Q02

Какое правило проектирования заготовок IBM предотвращает ситуацию, когда внешний диаметр корпуса корейского косметического контейнера меньше внешнего диаметра горлышка?

Основное ограничение конструкции контейнеров IBM заключается в том, что внешний диаметр корпуса контейнера должен быть больше или равен внешнему диаметру горловины. Это продиктовано архитектурой процесса IBM: заготовка должна проходить через кольцо горловины выдувной формы при перемещении на стержне стержня от станции впрыска к станции выдувания. Если бы внешний диаметр корпуса контейнера был меньше внешнего диаметра горловины, полость выдувной формы должна была бы закрываться вокруг корпуса контейнера, более узкого, чем горловина, что сделало бы геометрически невозможным открытие и снятие выдувного контейнера со стержня стержня без помех между корпусом контейнера и кольцом горловины выдувной формы. На практике контейнеры IBM с внешним диаметром корпуса, равным внешнему диаметру горловины (1,0 x BR корпуса), позволяют производить высокие узкие цилиндрические флаконы для сыворотки и ампулы — IBM может достичь внешнего диаметра корпуса, равного внешнему диаметру горловины, потому что заготовка равномерно раздувается при 1,0 x BR (без радиального расширения, только осевое расширение). Контейнеры с внешним диаметром корпуса немного большим, чем внешний диаметр горловины (1,05-1,20 x BR корпуса), позволяют производить цилиндрические контейнеры для корейской элитной косметики с плавно сужающимся или параллельным корпусом. Таким образом, ограничение, накладываемое конструкцией заготовки IBM (внешний диаметр корпуса ≥ внешний диаметр горлышка), не является препятствием для большинства корейских конструкций косметических контейнеров, у которых внешний диаметр корпуса, естественно, больше внешнего диаметра горлышка — оно становится ограничением только для гипотетических конструкций бутылок с перевернутым плечом или сужением, где корпус сужается ниже плеча, а затем расширяется у основания.

Q03

Как компания Korea Ever-Power балансирует 12-гнездную литьевую форму IBM для достижения веса впрыска ±2% во всех гнездах?

Компания Korea Ever-Power достигает баланса массы впрыска ±2% в 12-гнездных литьевых формах IBM благодаря четырем технологиям, применяемым в сочетании на этапах проектирования, изготовления и квалификации пресс-форм. Естественно сбалансированная H-образная компоновка литниковой системы: система литников спроектирована как симметричная H-образная, где каждая полость находится на одинаковом расстоянии от литника по длине пути и поперечному сечению. Эта естественно сбалансированная геометрия обеспечивает одинаковое падение давления от литника до каждого литникового канала, что приводит к одинаковой скорости заполнения и массе впрыска в каждой полости без регулировки диаметра литников. Расчет поперечного сечения литников: диаметр литников рассчитывается таким образом, чтобы обеспечить время пребывания 0,3-0,5 с в каждой ветви литника при используемой скорости впрыска, гарантируя постоянную температуру и вязкость расплава в каждом литниковом канале. Литники меньшего диаметра нагревают расплав сдвигом, снижая вязкость и переполняя дистальные полости. Проверка размеров полостей: перед сборкой каждая из 12 инжекционных полостей измеряется с помощью КИМ по 6 критическим параметрам (диаметр корпуса полости, высота полости, диаметр отверстия в шейке, диаметр литникового канала, радиус плеча), при этом все параметры находятся в пределах ±0,01 мм от номинальных. Отклонение размеров в этом диапазоне вносит вклад менее ±0,51 TP3T в изменение веса впрыска. Проверка весов в ходе производственных испытаний: на этапе предсерийных производственных испытаний компания Korea Ever-Power одновременно взвешивает все 12 полостей (все впрыски собраны и отсортированы по идентификационной метке полости) в течение 20 последовательных впрысков, рассчитывает средний вес на полость и подтверждает, что все полости находятся в пределах ±21 TP3T от среднего значения для 12 полостей. Полости, выходящие за пределы ±21 TP3T, корректируются путем регулировки диаметра литникового канала (небольшое увеличение диаметра полостей с недостаточным весом) или регулировки диаметра литникового канала перед окончательной поставкой.

Q04

Какие изменения в конструкции преформы необходимы при переходе от полиэтилена высокой плотности (HDPE) к полипропилену (PP RCP IBM) на одном и том же комплекте пресс-форм?

Переключение между полиэтиленом высокой плотности (HDPE) и полипропиленом (PP RCP) на одной и той же литьевой форме и комплекте стержней не требует изменения конструкции заготовки, если контейнер предназначен для корейского косметического полипропилена (PP RCP) (более требовательный материал). Размеры полости литьевой формы для полипропилена и полиэтилена высокой плотности идентичны на этапе проектирования, поскольку оба материала обрабатываются при аналогичном давлении впрыска (80-120 МПа), и оба материала имеют сопоставимую линейную усадку (HDPE 1,5-3,01 TP3T, PP RCP 1,2-2,01 TP3T) при размерах полости, используемых для корейских косметических контейнеров. Незначительные различия в коэффициентах усадки между HDPE и PP RCP приводят к небольшой разнице в размерах готового контейнера: форма, разработанная для полипропилена с усадкой 2,01 TP3T, позволяет производить контейнеры из полиэтилена высокой плотности с усадкой 2,51 TP3T — примерно на 0,1-0,3 мм меньше по внешнему диаметру и высоте для HDPE по сравнению с полипропиленом при использовании одной и той же формы. Для корейских спецификаций косметической тары, где допуск по внешнему диаметру составляет ±0,5 мм или больше, это отклонение размеров от материала к материалу находится в пределах спецификации. Для корейской фармацевтической тары с более жесткими допусками по внешнему диаметру (±0,05-0,10 мм) требуется отдельная пресс-форма, откалиброванная для каждого конкретного материала. Изменения в процессе при смене материалов: температура цилиндра (ПП 210-245°C против ПНД 195-220°C), температура пресс-формы (ПП для косметической тары 55-70°C против ПНД для бытовой тары 18-26°C или ПНД для косметической тары 24-32°C) и профиль давления выдержки при впрыске могут потребовать корректировки, но физическая оснастка пресс-формы остается неизменной.

В 05

Каков срок службы оснастки для литьевых форм Korea Ever-Power IBM?

Срок службы пресс-форм для литья под давлением корейской компании Ever-Power IBM зависит от спецификации стали, количества полостей и используемого материала. Пресс-форма из стали P20 (стандартная корейская косметическая пресс-форма IBM): 2-3 миллиона циклов до повторной полировки для поддержания герметичности горловины и качества поверхности полости; 8-12 миллионов циклов до выхода размеров полости из-за прогрессирующего износа и необходимости повторной обработки или замены полости. Пресс-форма из инструментальной стали H13 (высокообъемная корейская косметическая и фармацевтическая пресс-форма IBM): 5-8 миллионов циклов до повторной полировки; 15-25 миллионов циклов до повторной обработки. Вставки в горловину из нержавеющей стали S136 (все корейские косметические и фармацевтические пресс-формы IBM): 5-8 миллионов циклов до повторной полировки; более 20 миллионов циклов (коррозионная стойкость стали S136 предотвращает образование точечных повреждений, которые преждевременно прекращают срок службы вставок в горловину из стали P20 во влажных условиях корейского производства). Срок службы стержня: закаленный азотированный стальной стержень (твердость корпуса стержня Rc 55-60) — 10-20 миллионов циклов до износа конусности корпуса стержня, требующего повторной шлифовки; диаметр отверстия канала подачи воздуха контролируется на предмет увеличения из-за эрозии с интервалом в 0,5 миллиона циклов. Компания Korea Ever-Power отслеживает количество циклов формования с помощью журнала производственных операций на всех машинах ZQ IBM и предоставляет корейским клиентам рекомендации по повторной полировке и механической обработке с соответствующей периодичностью, обеспечивая поддержание габаритных характеристик контейнеров IBM на протяжении всего жизненного цикла производственной программы корейского бренда.

В 06

Можно ли использовать один и тот же набор стержней IBM для различных конструкций инъекционных полостей при одинаковой обработке горловины?

Да — один комплект стержней IBM можно использовать с несколькими вариантами формовочных полостей для получения одинаковой формы горловины (одинаковый внешний диаметр горловины и стандарт резьбы), при условии, что внешний диаметр корпуса контейнера не превышает максимальный диаметр полости выдувной формы на выдувной станции для каждого варианта формы. Эта возможность имеет коммерческую ценность для корейских косметических брендов, выпускающих несколько вариантов контейнеров с одинаковым стандартом горловины: например, весь ассортимент контейнеров корейского бренда 24/410 (тоник 50 мл, эссенция 100 мл, лосьон 150 мл) может использовать один и тот же комплект стержней 24/410 с тремя различными вариантами формовочных полостей, что позволит снизить общие инвестиции в оснастку на стоимость двух дополнительных комплектов стержней. Ограничения по взаимозаменяемости стержней: внешний диаметр корпуса стержня (внутренний диаметр корпуса заготовки) фиксирован, поэтому толщина стенки заготовки определяется внутренним диаметром корпуса формовочной полости для каждого варианта контейнера. Если для одной конструкции контейнера требуется значительно отличающаяся толщина стенки заготовки (и, следовательно, другой внутренний диаметр литьевой полости) от другой конструкции, использующей тот же стержень, то толщина стенки заготовки и результирующая толщина стенки готового изделия будут отличаться у контейнеров, использующих один и тот же стержень. Компания Korea Ever-Power подтверждает совместимость стержней с различными конструкциями литьевых полостей на этапе проектирования пресс-формы, проверяя, что толщина стенки заготовки для каждой конструкции полости находится в пределах допустимого рабочего диапазона стержня. В рамках программ разработки ассортимента корейской косметики Korea Ever-Power заблаговременно проектирует контейнеры таким образом, чтобы по возможности использовались одни и те же стержни, предоставляя корейским клиентам подробный анализ затрат на оснастку, показывающий экономию от использования одних и тех же стержней по сравнению с использованием отдельных комплектов стержней для каждой конструкции контейнера.