X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

К технологической оснастке относятся элементы конструкции и средства, дополняющие технологическое оборудование для выполнения определенной производственной операции. В данной работе рассматривается формующая оснастка для литья под давлением полимерных изделий, которой является пресс-форма, устанавливаемая на термопластавтомат для получения изделий путем впрыска в гнездо или гнезда формы полимерного расплава, выдержки под давлением и последующего извлечения готовых изделий и отделения от них литников.

Кроме точности размеров литьевые пресс-формы должны обеспечивать простоту впрыска и заполнения расплавом формующей полости и простоту извлечения отливки, а также минимальный расход материала и минимальные потери на литники.

Пресс-форма представляет собой набор стальных плит, соединенных между собой резьбовыми соединениями. Плиты служат для расположения в них формообразующих элементов – литниковых каналов, матриц и пуансонов, а также оформляющих знаков и в ряде случаев арматуры. Кроме формообразующих элементов в плитах расположены элементы извлечения изделий, к которым относятся выталкиватели или тяги, а также элементы перемещения плит – центрирующие и направляющие. Движущиеся элементы пресс-форм обычно снабжают втулками для снижения износа плит.

В данной работе представлены результаты проектирования пресс-формы для литья под давлением изделий «Крышка счетчика» из ударопрочного полистирола. Исходными данными являлись гнездность формы, равная двум, и эскиз изделия (см. рисунок 1).

Рисунок 1. Эскиз изделия, для которого конструируется пресс-форма

Выбор положения изделия в форме. Положение изделия в форме выбираем на основании рекомендаций [1,2], которые заключаются в обеспечении максимальной простоты извлечения изделия из пресс-формы и положения, обеспечивающего фиксацию изделия в подвижной полуформе от момента раскрытия пресс-формы до извлечения изделия. Выбор положения изделия зависит от его конфигурации и размеров. В данной работе изделие является деталью с поднутрением и по форме представляет собой усеченную пирамиду с трапецивидными боковыми сторонами и прямоугольными основаниями. Все углы детали являются скруглениями с различными радиусами.

Таким образом, изделие надо расположить поднутрением в сторону системы извлечения для того чтобы при усадке оно оставалось на пуансоне, являющемся для изделия охватываемой поверхности. Тогда при размещении пуансона в подвижной форме изделие при раскрытии пресс-формы также будет оставаться в подвижной полуформе. Учитывая, что сечение изделия уменьшается от основания к верхней поверхности линия разъема должна проходить в одной плоскости с основанием изделия. Схематически выбранное положение изделия в форме показано на рисунке 2.

Рисунок 2. Схема положения

изделия в форме

 

Выбор расположения гнезд в форме. Расположение гнезд в форме выбираем таким образом, чтобы длина каналов от центрального литника до гнезд была одинаковой для каждого гнезда. Для двухгнездных форм логичным будет расположить гнезда на одной прямой, а центральный литник разместить посередине этой прямой (см. рисунок 3).

Рисунок 3. Рекомендуемая схема расположения гнезд

и литниковых каналов для двухгнездной формы

Такая схема позволит обеспечить одинаковые параметры литья (температуру, давление и время) для каждого гнезда, а, следовательно, добиться одинаковых условий формования и одинаковых свойств изделий.

Относительно заданных изделий схема литниковой системы примет вид, показанный на рисунке 4.

Рисунок 4. Схема литниковой системы: 1 – центральный литник;

2 – разводящий канал; 3 – впускной канал; 4 – гнездо; 5,6 – выступы

Расплав из инжекционного цилиндра литьевой машины через сопло будет поступать сначала в центральный литник, а из него по разводящим и впускным каналам поступать в гнезда пресс-формы. На своем пути к гнездам расплав также будет заполнять выступы, назначение которых описано ниже.

Выбор места впрыска расплава. Наиболее эффективным с точки зрения производительности и снижения трудоемкости производства будет использование системы автоматического отделения литников от изделий. Выбор схемы автоматического отделения литников зависит от места впрыска расплава и типа литника.

Учитывая, что сечение изделия уменьшается от основания к верхней поверхности, т.е. его стенки являются наклонными, расположение места впрыска на боковой поверхности будет неэффективным, так как в этом случае будет сложно обеспечить равномерное заполнение и одновременное достижение расплавом краев формующей оснастки. Расположение литника со стороны поднутрения также невозможно, а, следовательно, необходимо расположить его со стороны верхней поверхности, что также обеспечит течение материала в том направлении, в котором требуется получить наилучшие прочностные свойства.

Выбираем место впрыска посередине верхней поверхности со смещением от прямоугольного отверстия в сторону ровного участка (см. рисунок 5).

Рисунок 5. Схема расположения места впрыска

Так как впрыск проводится через верхнюю поверхность изделия наиболее подходящим вариантом будет использование отрывных литников. Выбираем отрывные литники с отделением от изделия с помощью концов разводящих каналов, оформляющихся в специальные углубления (см. рисунок 6).

Рисунок 6. Типовая конструкция отрывных литников

со специальными выступами, обозначенными цифрой 1

В проектируемой пресс-форме при ее раскрытии будет происходить отрыв литников за счет удержания выступов разводящих каналов в углублениях, расположенных в неподвижной полуформе. При этом литниковая система будет извлекаться из указанных углублений и остается в подвижной полуформе за счет других выступов, находящихся в углублениях подвижной полуформы (см. рисунок 7).

Рисунок 7. Проектируемая схема автоматического отделения литников:

1 – неподвижная полуформа; 2 – подвижная полуформа; 3 – центральный литник; 4 – разводящие литники; 5, 6 – выступы; 7 – матрица; 8 – пуансон

Использование автоматического отделения литника. На основании рекомендаций для извлечения изделий, сопрягающихся с другими изделиями [4], а также для изделий с поднутрениями [9] применяем плиту съема. Выбираем типовую конструкцию, сочетающую плиту съема и выбранную схему автоматического отделения литников (см. рисунок 8). При выборе количества и расположения центрирующих, направляющих и извлекающих элементов ориентируемся на максимальное уменьшение площади пресс-формы. Для этого располагаем все элементы на линиях, параллельных линии разводящего канала пресс-формы (см. рисунок 9).

Рисунок 8. Типовая схема извлечения изделий:

а) в сомкнутом состоянии; б) в разомкнутом состоянии; 1 – литниковая втулка; 2 – плита; 3 – плита съема; 4 – центральный стержень

Рисунок 9. Схема расположения элементов выталкивающей системы:

1 – центральный литник; 2 – литниковые каналы; 3 – гнездо; 4 – центрирующие колонки; 5 – направляющие колонки; 6 – тяги; 7 – брус

Для извлечения изделий и литников предусматриваем три линии разъема пресс-формы: первую для отрыва литников от изделий и извлечения литников; вторую для раскрытия гнезд и извлечения изделий; третью для перемещения плиты съема (см. рисунок 10).

Рисунок 10. Проектируемая схема извлечения изделий:

1 – литниковая втулка; 2 – центральный стержень; 3 – матрица; 4 – пуансон; 5 – центрирующая колонка; 6 – плита съема

При раскрытии пресс-формы по плоскости А-А литник отрывается от изделия, затем извлекается из литниковой втулки и вырывается из поднутрения в плите, удерживающей литниковую втулку. Сброс литника и раскрытие формы по плоскости Б-Б происходит за счет прекращения движения центрального стрежня при контакте с упором литьевой машины. При дальнейшем движении подвижной полуформы относительно неподвижного центрального стержня происходит раскрытие пресс-формы по плоскости В-В и снятие изделий с пуансонов. При смыкании пресс-формы центральный стержень выполняет роль контртолкателя.

Выбор расположения и конструкции знаков. Для упрощения конструкции пресс-формы и повышения ее технологичности предусматриваем установку знаков, формующих отверстия в изделии. Для уменьшения размеров пуансона знаки располагаем со стороны неподвижной части пресс-формы (см. рисунок 11). В проектируемой пресс-форме это не будет приводить к удержанию изделия на знаках в неподвижной полуформе, так как матрица находится в подвижной части и будет при своем движении снимать изделие со знаков.

Рисунок 11. Схема расположения оформляющих знаков: 1 – пуансон; 2 – матрица; 3 – знаки; 4 – плита съема; 5 – литниковый канал

Итоговая конструкция пресс-формы, полученная на основе приведенных выше конструкционных решений и по итогам анализа типовых конструкций пресс-форм из литературных источников [2, 8, 9], представлена на рисунке 12.

Заключение. Данная конструкция является типовой для заданных изделий и заданной гнездности и может быть использована для дальнейшей проектировки с использованием расчетов, которые включают в себя расчет литниковой системы и объема впрыска, выбор термопластавтомата и его проверку по давлению впрыска, усилию смыкания и пластикационной производительности, расчет хода пресс-формы, диаметра центрирующих и направляющих элементов.

Рисунок 12. Разработанная пресс-форма: Ф1, Ф2 – линии разъема пресс-формы; 1 – плита крепления неподвижная; 2 – плита крепления подвижная;

3 – плита крепления знаков; 4 – плита матриц правая; 5 – плита матриц левая; 6 – плита съема; 7 – плита крепления пуансонов; 8 – плита опорная; 9 – плита тяг; 10 – плита крепления тяг; 11 – брус; 12 – хвостовая втулка; 13 – матрица; 14 – пуансон; 15 – круглый знак; 16 – прямоугольный знак; 17 – тяга;

18 – центрирующая колонка; 19 – центрирующая втулка; 20 – направляющая колонка; 21 – направляющая втулка; 22 – центральный стержень; 23 – штуцер системы водяного охлаждения; 24 – литниковая втулка; 25, 26 – болт;

27 – винт с потайной головкой; 28 – винт; 29 – рым-болт

Таким образом, спроектированная в данной работе пресс-форма является четырехгнездной, стационарной, с тремя плоскостями разъема, автоматическим отделением литников и извлечением изделий при помощи плиты съема.

Список литературы

1. Пантелеев А.П., Шевцов Ю.М., Горячев И.А. Справочник по проектированию оснастки для переработки пластмасс – М.: Машиностроение, 1986. – 400 с.

2. Мэллой Р.А. Конструирование пластмассовых изделий для литья под давлением / пер. с англ. под ред. В.А. Брагинского и др. – СПб: Профессия, 2006. – 512 стр.

3. Кононенко С.Г., Бычкова Е.В., Кардаш М.М. Технология переработки полимеров: указания к самостоятельной работе – Саратов: изд-во СГТУ, 2008. – 12 с.

4. Демин Е.М. Справочник по пресс-формам – Л.: Лениздат, 1967. – 367 с.

5. Панов Ю.Т., Чухланов В.Ю., Синявин А.В. Альбом пресс-форм: учебное пособие – Владимир: изд-во Владим. гос. ун-та, 2005. – 114 с.

Код для цитирования: Скопировать