РЕФЕРАТ
Данная курсоваяработа по дисциплине «Расчет и конструирование пластмассовых изделий и форм»содержит 38 листов печатного текста, 12 рисунков, 1 сборочный чертеж, 26 чертежейдеталировки.
ОТЛИВКА, ГНЕЗДНОСТЬ,ВЫТАЛКИВАТЕЛЬ, ХВОСТОВИК, ОСНАСТКА, ЛИТНИКИ, ПУАНСОН, МАТРИЦА.
Основной задачейданной курсовой работы является полный расчет проектируемой оснастки наизделие. Итогом проведенной работы расчет гнездности оснастки, тепловой расчетоснастки, расчет литниковой системы, расчет исполнительных размеровформообразующих деталей, расчет ресурса оснастки.
Также в курсовойработе приводится подробное описание конструкции формы и описание работыразработанной оснастки.
В технологическойчасти работы приводится свойства материала, из которого изготовлено изделие ирасчет основных технологических параметров процесса литья под давлением:давление литья, давление на материал в полости формы, время впрыска, выдержкипод давлением и охлаждения материала.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ… 3
1. РАСЧЕТ ГНЕЗДНОСТИ ОСНАСТКИ… 4
2. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ОСНАСТКИ… 8
3. РАСЧЕТ ЛИТНИКОВОЙ СИСТЕМЫ… 13
4. РАСЧЕТ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ РАЗМЕРОВ ФОРМООБРАЗУЮЩИХДЕТАЛЕЙ… 22
4.1. Расчет исполнительных размеров полуматрицыподвижной… 22
4.2. Расчет исполнительных размеров пуансона… 23
4.3. Расчет исполнительных размеров полуматрицынеподвижной… 24
4.4. Расчет исполнительных размеров вставки… 25
4.5. Расчет исполнительных размеров нижнего знака… 26
4.6. Расчет исполнительных размеров верхнего знака… 27
5. РАСЧЕТ УСТАНОВЛЕННОГО РЕСУРСА ОСНАСТКИ… 28
6. ОПИСАНИЕ РАБОТЫ РАЗРАБОТАННОЙ ОСНАСТКИ… 30
7. СВОЙСТВА МАТЕРИАЛА И ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ… 32
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ… 36
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. 37
ВВЕДЕНИЕ
Областиприменения пластических масс в народном хозяйстве весьма разнообразны. Из нихизготавливают издел/>ия народного потребления, детали машиностроения,приборостроения, радиоаппаратуры и т.п. В большинстве случаев пластмассыиспользуют как самостоятельный конструкционный материал, кроме того, ониявляются заменителем ряда дефицитных дорогостоящих материалов. В этой связибольшое значение приобретают вопросы разработки пластмассовых изделий с учетомих технологических свойств и проектирования технологической оснастки (форм длялитья под давлением и пресс-форм).
Конструкцияпластмассового изделия существенно влияет на конструкцию формы (зависящую оттехнологичности изделия) и качественные показатели изделия, которые, в своюочередь, зависят как от технологии его изготовления, так и от его конструкции.В связи с этим изделие следует конструировать одновременно с анализом его технологичности.
Необходимоучитывать, что в ряде случаев ошибки, заложенные при разработке изделия,невозможно исправить выбором конструкции формы.
Приконструировании пластмассовых изделий стремятся к обеспечению рациональныхусловий течения материала в форме, повышению точности изготовления, уменьшениювнутренних напряжений, коробления, цикла изготовления.
1. РАСЧЕТГНЕЗДНОСТИ ОСНАСТКИ
Длялитьевых форм расчет связан с учетом объема впрыска, усилия смыкания,пластикационной производительности и геометрических размеров плит.
Изделие,для которого проектируется оснастка, изготовлено из полипропилена марки 21020–12.Масса одного изделия />.
Задавшисьобъемом впрыска /> выбираемтермопластавтомат марки Д3132–250 [1].
Гнездность,обусловленную объемом впрыска термопластавтомата, можно найти из формулы:
/> (1.1)
где/> – коэффициент использованиямашины, который зависит от состояния полимера;
/> – объем впрыска литьевой машины, см3;
/> – объем одного изделия, см3;
/> – коэффициент, учитывающий объем литниковой системы.
Объемодного изделия определим по формуле:
/> (1.2)
где /> – плотность материала, г/см3, для полипропилена />.
Подставляязначения в формулу (1.2) имеем:
/>
Таккак полипропилен – материал кристаллический, принимаем />.
Таккак объем одного изделия находится в пределах от 30 до 50 см3 принимаем />.
/>
Подставляемполученные значения в формулу (1.1), откуда:/>
/>
Такимобразом, гнездность, обусловленная объемом впрыска /> шт. (округление в большую сторону).
Примемзначение оптимальной гнездности />, равноегнездности, обусловленной объемом впрыска:
/>
Гнездность,которая обусловлена усилием смыкания плит термопластавтомата, определяется поформуле:
/> (1.3)
где /> – номинальное усилиесмыкания плит термопластавтомата, Н;
/> - давление пластмассы в оформляющем гнезде, Па;
/> - площадь проекции изделия на плоскость разъема формы(без учета площади сечения отверстий), см2;
/> - коэффициент, учитывающий площадь литниковой системыв плите;
/> - коэффициент, учитывающий использованиямаксимального усилия смыкания плит на 80–90%
Длятермопластавтомата Д3132–250 номинальное усилие запирания формы />. Давление пластмассы воформляющем гнезде /> примем 32·106Па. />. />./>.
Полученныеданные подставляем в формулу (1.3), откуда
/>
Гнездность,которая обусловлена пластикационной производительностью термопластавтомата,определяют из формулы:
/> (1.4)
/>где /> – номинальная (пополистиролу) пластикационная производительность, кг/ч;
/> – время охлаждения изделия, с;
/> – коэффициент, учитывающий отношение пластикационнойпроизводительности по данному материалу к значению ее по полистиролу;
/> – масса изделия, г.
Пластикационнуюпроизводительность термопластавтомата определяют исходя из неравенства:
/> (1.5)
Времяохлаждения изделия /> определяется поформуле
/> (1.6)
где /> – коэффициенттемпературопроводности, м2/с;
/> - толщина изделия, м;
/> - средняя за цикл температура формующих поверхностей,°С;
/> – начальная температура изделия, равная температуревпрыскиваемого в форму расплава, °С;
/> – температура в середине стенки изделия, при которойраскрывается форма, °С.
Подставляязначения в формулу (1.6), имеем:
/>
Подставляяполученные значения в формулу (1.5), имеем:
/>
Далее по />формуле (1.4) рассчитываем гнездность:
/>
Израссчитанных значений />, />, /> принимаем наименьшее:
/>.
Принятоезначение /> проверим по условиютермопластавтомата. Значение /> недолжно превышать число />, определяемоеплощадью рабочей поверхности плиты термопластавтомата.
/> (1.7)
где/> – площадь рабочейповерхности плиты, см2.
/>
Условиевыполняется. Принимаем количество гнезд равное 4, так как 5 гнезд не удобнорасполагать на чертеже.
2. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТОСНАСТКИ
Отверждениеполимера в форме требует отвода большого количества теплоты. В связ/>и с этим продолжительность цикла литья в значительнойстепени зависит от эффективности отвода теплоты и от достигаемой при этомтемпературы отливки. Кроме того, режим охлаждения существенно влияет накачество изделий. Так, более высокая температура формы позволяет получить:более высокие механические показатели кристаллических полимеров, качественнуюповерхность, блеск изделия; менее ориентированную структуру полимера и меньшиевнутренние напряжения, и ряд других положительных сторон. Низкая температураформы позволяет уменьшить: рассеяние размеров отливаемых изделий, усадку икоробление, цикл литья.
Вместес тем необходимо помнить, что при быстром охлаждении в отливке возникаютбольшие внутренние напряжения, и, если изделие эксплуатируется при повышенныхтемпературах, неизбежны вторичная усадка и коробление. На переохлажденныхстенках формы может конденсироваться влага, отрицательно влияющая на качествоповерхности отливки.
Рассчитаемканалы охлаждения для литьевой формы.
1. Время охлаждения, с, определяют по приближеннойформуле (1.6):
/>
2. Время цикла, с
/> (2.1)
где /> – время смыкания иразмыкания полуформы, с
/> – время впрыска, с
/>
3. Количество теплоты />, поступившее с расплавом иотдаваемое отливкой, Дж
/> (2.2)
/>
где /> – масса отливки, кг
/> (2.3)
здесь /> – масса изделия, кг,(/>);
/> – число гнезд, шт, (/>);
/> – масса литников, кг, (/>);
/>
/> – удельная теплоемкость материалаотливки, Дж/(кг·°С),(/>)
/> – средняя (по объему отливки) температура изделия вмомент раскрытия формы, °С
/> (2.4)
/>
Тогда
/>
4. Количество теплоты, отводимоехладагентом />, Дж
/> (2.5)
Пренебрегаяпотерями в окружающую среду, принимаем
/> (2.6)
Тогда
/>
5. Расход хладагента, кг/>
/> (2.7)
где /> –удельная теплоемкость хладагента (воды), Дж/(кг·°С), (/>);
/> – разность температур хладагента на выходе и входе вканал (принимается не более 2-4°С для исключения неравномерностиохлаждения).
/>
6. Расход хладагента через пуансон иматрицу, кг
/> (2.8)
где /> – определяем по чертежупуансона и матрицы, м2;
/>
/>
/>
7. Площадь поперечного сеченияканалов, м2
/> (2.9)
где /> – плотность воды, кг/м3,(/>)
/> – скорость течения хладагента, м/с, (/>);
/>
/>
8. Диаметр канала, м
/> (2.10)
/>
Возьмемдиаметр канала 9 мм.
9. Суммарная длина каналов круглогосечения, м
/> (2.11)
/>
На рис. 1приведены чертежи плит охлаждения (а) – фланец неподвижный, б) – плитаохлаждения).
/>Рис. 1, а)
/>
Рис. 1, б)
/>
3. РАСЧЕ/>Т ЛИТНИКОВОЙ СИСТЕМЫ
Литниковаясистема – это система каналов формы, служащая для передачи материала из соплалитьевой машины в оформляющие гнезда формы. Застывший в литниковых каналахполимер называется литником.
Литниковаясистема должна обеспечивать поступление расплава полимера в оформляющую полостьформы с минимальными потерями температуры и давления после пластицирующегоцилиндра литьевой машины. Литниковая система решающим образом влияет накачество изготавливаемого изделия, расход материала, производительностьпроцесса. Неправильно спроектированная литниковая система является причинойповышенных напряжений в изделии, его коробления, образования на поверхностиизделия следов течения материала, неполного заполнения формообразующей полости,неравномерной усадки материала.
Вобщем виде литниковая система включает три основных элемента: центральныйлитниковый канал, по которому расплав из материального цилиндра поступает вформу; разводящий канал, ответвляющийся от основного; впускной канал, покоторому расплав непосредственно поступает в оформляющую полсть. Наличие всехтрех элементов литниковой системы или отсутствие каких либо из них связано какс конфигурацией отливаемого изделия, так и с конструкцией формы. Так,литниковая система одногнездной формы часто состоит из одного литниковогоканала. Многогнездная форма всегда включает все три вида каналов.
Проведемрасчет литниковой втулки (рис. 2):
/>
Рис. 2
Взависимости от массы отливки (/>)согласно рис. 27 /1/ диаметр отверстия центрального литникового канала на входев литниковую втулку можно принять равным />.Диаметр сопла литьевой машины, из которой будет поступать расплав не долженбыть больше, поэтому />.
Диаметрна входе в литниковую втулку можно определить аналитически, вычислив расчетныйдиаметр, см
/> (3.1)
где /> – объем впрыска, см3,
/> – средняя скорость течения материала в литниковойвтулке, см/с
/> – продолжительность впрыска, с.
Подставляясоответствующие значения в формулу (3.1), получаем:
/>
Таккак />, то на практике принимаютдиаметр литника, мм:
/> (3.2)
тоесть
/>
ДлинаL центральноголитникового канала зависит от толщины плит и составляет 33 мм.
ДиаметрDцентрального литникового канала на выходе рассчитаем исходя из угла конуса />и длины канала по формуле:
/> (3.3)
Получим
/>
Дляупрощения изготовления втулки примем диаметр на выходе равным />
/>Разводящие каналы являются частью литниковой системы,соединяющей оформляющие полости формы с центральным литником. Во всех случаяхнадо укорачивать разводящие каналы, так как увеличение длины канала ведет к возрастаниюрасхода материала, потерь давления, а так же ориентационных напряжений визделиях.
Нарис. 3 приведена схема разводящих литников и их размеры.
/>Рис. 3
Формасечения каналов и рекомендации по применению даны в табл. 26 /1/.
Принимаемсегментную форму сечения как для основного разводящего (рис. 4, а), так и длявспомогательного разводящего (рис. 4, б) каналов:
/> />
а) б)
Рис. 4
Сегментнаяформа сечения обеспечивает хорошее течение расплава и небольшие потери тепла.
Призаполнении каналов расплавом полимера прилегающие к стенкам слоя материалаинтенсивно охлаждаются и затвердевают, уменьшая эффективное сечение канала.Поэтому каналы редко изготавливают с площадью поперечного сечения меньше 7 мм2 (диаметр 3 мм). В то же время площадьпоперечного сечения канала не должна быть слишком велика, чтобы не изменяласьпродолжительность цикла литья, что возможно при литье очень тонких изделий. Поэтомунежелательно из/>готавливать каналы с сечением более80 мм2(диаметр 10 мм).
Вобщем случае диаметр dканала круглого сечения или эквивалентный диаметр dэ не круглого сечения можноопределить по диаграмме (рис. 33 /1/) в зависимости от массы отливаемогоизделия и длины Lпути течения материала в разводящем канале.
dэ основного разводящего канала, при L = 90 мм, dэ= 7,5 мм, принимаем d = 8 мм.
dэ1 вспомогательного разводящегоканала при L = 19 мм, dэ1= 5,7 мм, принимаем d1 = 6 мм.
Глубинаканала определяется по формуле
/> (3.4)
Соответственно для каналов:
/>
Расплавпри заполнении канала охлаждается, попадание в оформляющее гнездо охлажденногопереднего фронта расплава может привести к появлению дефектов на поверхностиизделия (муар, следы течения). Для уменьшения этих явлений разводящий каналперед поворотом следует снабжать специальными сборниками охлаждения расплава,то есть удлинять каналы на величину b:
/> (3.5)
/>
где d – диаметр канала, мм.
Дляосновного канала:
/>
Впускныеканалы (питатели) имеют особое значение при литье под давлением. Это последнеезвено в системе литниковых каналов, подводящих материал к оформляющей полостиформы. От их размеров и расположения в значительной степени зависит качествоотливаемых изделий. Глубина впускного канала определяет продолжительностьотверждения в нем материала.
Глубинавпускного канала, мм:
/> (3.6)
где /> – толщина стенки детали, мм;
/> – коэффициент, зависящий от материала, />;
/>
Конструкциявпуск/>ного канала приведена на рис. 5.
/>
Рис. 5
Ширинувпускного канала b примем равным диаметру вспомогательного разводящегоканала d1:
/>
Длинувпускного канала примем равным />
Дляобеспечения работоспособности литьевой формы необходимо выполнение следующегонеравенства:
/> (3.7)
где /> – номинальное давлениелитья, ат, />;
/> – общие потери давления, ат;
/> – потери давления при течении расплава в центральном литниковомканале, ат;
/> – потери давления при заполнении расплавом разводящихканалов, ат;
/> – потери давления во впускных каналах, ат;
/> – потери давления в стенках изделия, ат;
Потеридавления в разводящих каналах можно разделить на потери давления в главном и вовспомогательных разводящих каналах, то есть:
/> (3.8)
где /> – потери давления в главномразводящем канале, ат;
/> – потери давления во вспомогательных разводящихканалах, ат.
Изделиеможно разбить на 7 элементов, и потери давления в стенках изделия можнорассчитывать по формуле:
/> (3.9)
/>где /> –потери давления в прямоугольной пластине (большие стороны), ат;
/> – потери давления в прямоугольной пластине (меньшиестороны), ат;
/> – потери давления в прямоугольной пластине (дно), ат;
/> – потери давления в полом цилиндре, ат.
Преобразуемформулу (3.7) к виду:
/>
Потеридавления в центральном литниковом канале определим по формуле:
/> (3.10)
где /> – длина канала, см,/>;
/> – объемная скорость течения расплава, см3/с;
/> – реологический параметр полимера, />;
/> – показатель степени реологического уравнения, />;
/> – диаметр литникового канала, см, />.
Объемнуюскорость течения расплава определим по формуле:
/> (3.11)
где /> – максимальный объемотливки машины, см3;
/> – время впрыска машины, с;
/> – количество гнезд в форме, шт.
Тогда,
/>
Подставимданные в формулу (3.10):
/>
Потеридавления в главном литниковом канале определим по формуле:
/> (3.12)
/>
где /> – длина главногоразводящего канала, см,/>;
/> – эквивалентный диаметр главного разводящего канала, см, />
Тогдапо формуле (3.12), получаем:
/>
Потеридавления во вспомогательном разводящем канале, определим по формуле (3.12)аналогично />:
/>;
/>.
/>
Потеридавления во впускном канале прямоугольного сечения определяются по формуле:
/> (3.13)
где /> – длина впускного канала, см, />;
/> – ширина впускного канала, см, />;
/> – глубина />впускного канала, см, />.
Тогда,
/>
Потеридавления в стенках изделия, содержащего 7 элементов, определяют по формулам:
/> определяем по формуле (3.13):
/>;
/>;
/>.
/>
/> рассчитывается аналогично />:
/>;
/>;
/>.
/>
/> рассчитывается аналогично />:
/>;
/>;
/>.
/>
Потеридавления в полом диске цилиндре по формуле:
/> /> (3.14)
где /> – внутренний диаметр, см, />;
/> – толщина стенки, см, />;
/> – длина полого цилиндра, см, />.
/>
Подставимполученные значения в преобразованную формулу (3.7):
/>
Условие выполняется.
4. РАСЧЕТИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ РАЗМЕРОВ ФОРМООБРАЗУЮЩИХ ДЕТАЛЕЙ
Исполнительныеразмеры формоо/>бразующих элементов назначают в зависимостиот допуска на размеры изделия и усадку формуемого материала.4.1. Расчетисполнительных размеров полуматрицы подвижной
/>
Рис. 6
Нарис. 6 приведены размеры, которые подлежат расчету.
Размерыповерхностей изделия, формуемых полуматрицей подвижной, приведены в таблице:Обозначение
Размер, мм
Допуск, мм Формула для расчета
Аи
120–0,035 0,035
/>
Ви
70–0,030 0,030
/>
Подставляячисленные значения в соответствующую формулу, получаем:
/>
Полученныерезультаты округляем с кратностью по 11–12 квалитету, то есть для размеров А и В– 0,10:
/>4.2. Расчетисполнительных размеров пуансона
/>
/>
Рис. 7
Нарис. 7 приведены размеры, которые подлежат расчету.
Размерыповерхностей изделия, формуемых пуансоном, приведены в таблице:Обозначение
Размер, мм
Допуск, мм Формула для расчета
Аи
115+0,035 0,035
/>
Ви
65+0,030 0,030
/>
Ни
23,5–0,021 0,021
/>
Н1и
15,5–0,018 0,018
/>
А1и 44±0,05 0,1
/>
Подставляячисленные значения в соответствующую формулу, получаем:
/>
Полученныерезультаты округляем с кратностью по 11–12 квалитету, то есть для размеров А, В,А1 – 0,10, а для размеров Н и Н1 – 0,05:
/>
/>4.3. Расчетисполнительных размеров полуматрицы неподвижной
/>
/>
Рис. 8
Нарис. 8 приведены размеры, которые подлежат расчету.
Размерыповерхностей изделия, формуемых полуматрицей неподвижной, приведены в таблице:Обозначение
Размер, мм
Допуск, мм Формула для расчета
Аи
120–0,035 0,035 Примем размер, равный соответствующему размеру матрицы подвижной
Ви
70–0,030 0,030 Примем размер, равный соответствующему размеру матрицы подвижной
А1и 44±0,05 0,1 Примем размер, равный соответствующему размеру пуансона
Ни
2,5–0,010 0,021
/>
Подставляячисленные значения в соответствующую формулу, получаем:
/>
Полученныерезультаты округляем с кратностью по 11–12 квалитету, то есть для размеров Н –0,02:
/>
/>4.4. Расчетисполнительных размеров вставки
/>/>
Рис. 9
Нарис. 9 приведены размеры знака, которые подлежат расчету.
Размерыповерхностей изделия, формуемых вставкой, приведены в таблице:Обозначение
Размер, мм
Допуск, мм Формула для расчета
Dи
Æ9–0,015 0,015
/>
D1и
Æ7–0,015 0,015
/>
Lи
9–0,015 0,015
/>
L1и
3–0,010 0,010
/>
Подставляячисленные значения в соответствующую формулу, получаем:
/>
Полученныерезультаты округляем с кратностью по 11–12 квалитету, то есть для размеров D, L – 0,05, для размера D1 – 0,02, а для размера L1 – 0,01:
/>
/>4.5. Расчетисполнительных размеров нижнего знака
/>
Рис. 10
Нарис. 10 приведены размеры, которые подлежат расчету.
Размерыповерхностей изделия, формуемых вставкой пуансона, приведены в таблице:Обозначение
Размер, мм
Допуск, мм Формула для расчета
Dи
Æ7–0.015 0,015 Примем размер, равный соответствующему размеру вставки
Ни
8,5+0,015 0,015
Принимаем размер, обеспечивающий надежное сопряжение знака со вставкой:
/>
Подставляячисленные значения в соответствующую формулу, получаем:
/>
Полученныерезультаты округляем с кратностью по 11–12 квалитету, то есть для размера H – 0,02:
/>
/>4.6. Расче/>т исполнительныхразмеров верхнего знака
/>
Рис. 11
Нарис. 11 приведены размеры, которые подлежат расчету.
Размерыповерхностей изделия, формуемых вставкой пуансона, приведены в таблице:Обозначение
Размер, мм
Допуск, мм Формула для расчета
Dи
Æ3,5+0,012 0,012
/>
Ни
2,5+0,010 0,010
/>
Подставляячисленные значения в соответствующую формулу, получаем:
/>
Полученныерезультаты округляем с кратностью по 11–12 квалитету, то есть для размеров D и H – 0,020:
/>
5. РАСЧЕТУСТАНОВЛЕННОГО РЕСУРСА ОСНАСТКИ
Определениеустановленной безотказной наработки и установленного ресурса пресс–формы досреднего и капитального ремонтов.
1.Наработка и ресурс пресс–формы зависит от их конструкционной сложности.Принимаем категорию сложности пресс–формы 1 – пресс–форма с одной плоскостьюразъема для изделий с простой поверхностью без арматуры, резьбы и элементов,препятствующих свободному извлечению из формы.
2.Установленную безотказную наработку Пб в тыс. деталей и установленныересурсы пресс–формы до среднего ремонта Пс в тыс. деталей и до капитальногоремонта Пкв тыс. деталей определяют по формуле:
/> (5.1)
/>/> (5.2)
/> (5.3)
где/> – номинальная наработкапресс–формы с одного гнезда, тыс. дет., />;
/> – номинальный ресурс пресс–формы до среднего ремонтас одного гнезда, тыс. дет. />;
/> – номинальный ресурс пресс–формы до капитальногоремонта с одного гнезда, тыс. дет. />;
/> – коэффициент, учитывающий гнездность пресс–формы, />;
/> – коэффициент, учитывающий высоту формуемыхпластмассовых изделий, />;
/> – коэффициент, учитывающий твердость формообразующихповерхностей, />;
/> – коэффициент, учитывающий шероховатостьформообразующих поверхностей, />;
/> – коэффициент, учитывающий квалитет точностиформуемых изделий, />;
/> – коэффициент, учитывающий конструкционныеособенности пресс–форм и дополнительные требования к качеству формуемыхпластмассовых изделий, />;
/> – коэффициент, учитывающий связь пресс–форм соборудованием, />;
/> – число гнезд, />.
/>Подставив данные в формулы (5.1)–(5.3), получаем:
/>
/>
6. ОПИСАНИЕ РАБОТЫРАЗРАБОТАННОЙ ОСНАСТКИ
Многогнезднаялитьевая форма состоит из двух частей: подвижной и неподвижной, которыезакреплены на плитах литьевой машины.
Неподвижнаячасть литьевой формы состоит из двух плит: фланца неподвижного 1 и плиты матриц2, которые центрируются штифтами 58 и скрепляются между собой болтами 50.Фланцем неподвижным 1 полуформа крепится к неподвижной плите литьевой машины. Внем также выполнены каналы охлаждения. На концах каналов выполнена резьба длякрепления ниппелей 54. Центрирование полуформы на плите машины осуществляетсякольцом установочным 16, которое закреплено на фланце неподвижном 1 винтами 52и штифтами 57. Такое же кольцо установлено на подвижном фланце 6. В плитематриц располагаются четыре полуматрицы неподвижные 12, в каждой их которыхимеются по две вставки 13. Каждая из вставок комплектуется знаком верхним 15. Такимобразом, полуматрица неподвижная 12, вставка 13 и знак верхний 15 образуютоформляющую полость сложной формы, которая формует верхнюю часть изделия. Вэтой же плите располагаются четыре колонки направляющие 23, которые вместе совтулками направляющими 24 осуществляют точное центрирование обеих полуформотносительно их общей оси и оси инжекционного цилиндра. В обеих плитах такжерасположена литниковая втулка 22 с центральным литниковым каналом
Подвижнаячасть литьевой формы состоит в свою очередь из трех плит (плита пуансонов 3,плита охлаждения 4 и фланец подвижный 6) и двух брусов опорных 5. Эти деталицентрируются штифтами 59 и скрепляются болтами 51. Фланцем подвижным полуформакрепится к подвижной плите машины. В плите пуансонов располагаются четыреполуматрицы подвижные 10, в которых смонтированы пуансоны 11. В каждом изпуансонов имеются по два знака нижних 14. Полуматрица подвижная 12, пуансон 11и знак 14 также образуют оформляющую полость, которая формует нижнюю частьизделия. В центре плиты пуансонов расположена центральная втулка 21. В этой жеплите расположены разводящие литниковые каналы, обеспечивающие подвод расплавак гнездам формы. В знаках 14 и втулке центральной 21 проделаны отверстия подтолкатели 17 и 18 соответственно. Эти толкатели крепятся в плите держащей 7.Своими торцами они опираются в плиту прокладочную 8. Третья плита выталкивающейсистемы – плита несущая 9 – служит для обеспечения необходимой жесткости, и вней закреплен хвостовик 25. Для надежного движения плит выталкивания, в нихсмонтирована втулка 20, которая двигается по колонке 19.
Вплите охлаждения, как и во фланце неподвижном 1, сделаны каналы диаметром 9 мм, в которые подается охлаждающая жидкость.
Длявозвращения выталкивающей системы в исходное положения после выталкиванияимеется пружина 26.
Цикллитья начинается со смыкания формы. После подхода подвижной части формы к неподвижной,сопло инжекционного цилиндра тесно прижимается к литниковой втулке 22, ипроисходит впрыск расплава полимера.
Черезцентральн/>ый литниковый канал, которыйнаходится в литниковой втулке 22, разводящие, впускные, расплав заполняет гнездаформы.
Из–зациркуляции охлаждающей жидкости в каналах охлаждения температура внутреннихповерхностей гнезд значительно ниже, чем температура расплава, за счет чегоосуществляется охлаждение и отверждение расплава в форме.
Прираскрытии литьевой формы ее подвижная часть отходит от неподвижной. Врезультате усадки изделие легко выходит из полостей неподвижных полуматриц 12 ивставок 13 и перемещаются вместе с полуматрицами подвижными 10 и пуансонами 11в подвижной части формы. Центральный литник извлекается из литниковой втулки спомощью поднутрения, выполненного во втулке центральной 21. При дальнейшемдвижении хвостовик 25 натыкается на неподвижный упор машины и останавливаетплиты 7, 8, 9 выталкивающей системы вместе с выталкивателями 17 и 18, которыесталкивают изделия вместе с литниками в приемную тару. После этого формасмыкается и цикл повторяется.
7. СВОЙСТВАМАТЕРИАЛА И ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ
Полипропиленпредставляет собой твердый термопластичный полимер с темп. пл. 165–170 °С и плотностью 900–910 кг/м3.
Нижеприве/>дены показателиосновных физико-механических свойств полипропилена:Молекулярная масса 80000—200000
Разрушающее напряжение при растяжении, МПа 245—392
Относительное удлинение при разрыве, % 200—800
Ударная вязкость, кДж/м2 78,5
Твердость по Бринеллю, МПа 59—64
Теплостойкость по методу НИИПП, °С 160
Максимальная температура эксплуатации (без нагрузки), °С 150
Температура хрупкости, °С От —5 до —15
Водопоглощение за 24 ч, % 0,01—0,03
Удельное объемное электрическое сопротивление, Ом·м
1014—1015 Тангенс угла диэлектрических потерь 0,0002—0,0005
Диэлектрическая проницаемость при 50 Гц 2,1—2,3
Полипропиленимеет более высокую теплостойкость, чем полиэтилены низкой и высокой плотности.Он обладает хорошими диэлектрическими показателями, которые сохраняются вшироком интервале температур. Благодаря чрезвычайно малому водопоглощению егодиэлектрические свойства не изменяются при выдерживании во влажной среде.
Полипропиленнерастворим в органических растворителях при комнатной температуре; принагревании до 80 °С и выше онрастворяется в ароматических (бензоле, толуоле), а также хлорированныхуглеводородах. Полипропилен устойчив к действию кислот и оснований даже приповышенных температурах, а также к водным растворам солей при температурах выше100 °С, к минеральным ирастительным маслам. Старение стереорегулярного полипропилена протекает аналогичностарению полиэтилена.
Полипропиленменьше, чем полиэтилен, подвержен растрескиванию под воздействием агрессивныхсред.
Однимиз существенных недостатков полипропилена является его невысокаяморозостойкость (—30 °С). В этомотношении он уступает полиэтилену. Полипропилен перерабатывается всемиприменяемыми для термопластов способами.
Модификацияполипропилена полиизобутиленом (5—10 %) улучшает перерабатываемостьматериала, повышает его гибкость, стойкость к растрескиванию под напряжен/>ием и снижает хрупкость при низкихтемпературах.
Пленкииз полипропилена обладают высокой прозрачностью; они теплостойки, механическипрочны и имеют малую газо- и паропроницаемость. Полипропиленовое волокнопрочно; оно пригодно для изготовления технических тканей, для изготовленияканатов.
Полипропиленприменяется для производства пористых материалов — пенопластов.
/>
Рис.12
Полипропилен– это полимер с высокой степенью кристалличности (до 60 %). Температура литья полипропилена 200—280 °С, а для некоторых марок — до 300 °С (рис. 12).Давление литья составляет 80—140 МПа.
Характерной особенностью ПП является то, что его вязкость в большей степени зависит отградиента скорости, чем от температуры. Поэтому при заполнении формы ПП чувствителенк изменению давления. С повышением давления увеличивается текучесть расплава,что улучшает условия течения материала в форме. При формовании тонкостенныхизделий и изделий сложной конфигурации целесообразней повышать давление, ане температуру, вследствие чего не возникает необходимости в увеличениипродолжительности охлаждения изделия в форме.
ППсклонен к образованию пустот и вмятин в изделии, поэтому материал в формеследует выдерживать при высоком давлении и тщательно подбирать время впрыска.
Температуруформы поддерживают в интервале 40—70 °С (до 90—100 °С) в зависимости от вида изделия, режима переработкии т.д. Более высокую температуру формы рекомендуется использовать длятонкостенных отливок, чтобы свести к минимуму последующую деформацию. Изделияиз ПП характеризуются стабильностью размеров и имеют блестящую поверхность впределах всего интервала температур переработки.
ППбыстро охлаждается в форме, что обеспечивает высокую скорость формования(уменьшается время выдержки при охлаждении). Литьевые формы для полученияизделий из ПП/> должны иметьтщательно продуманную и надежную систему охлаждения. Усадка ПП составляет 1—3 % в зависимости от конфигурации изделия и условийлитья. Усадка отливок из ПП возрастает с увеличением толщины стенки изделия.После извлечения изделия из формы оно претерпевает вторичную усадку; 90 % вторичной усадки происходит за первые 6 ч после того, как изделие извлечено из формы. Припонижении температуры материала и формы, повышении давления литья увеличениивремени впрыска и времени выдержки материала под давлением вторичная усадкауменьшается.
Степенькристалличности ПП зависит от скорости охлаждения, а степень ориентации материалав изделии — от направления и условий течения. Для литья ПП рекомендуютсялитники круглого сечения, по возможности короткие и прямые.
Проведемрасчет основных технологических параметров:
1. Температуры позонам цилиндра см. по рис. 12.
2. Давление литьярассчитываем по формуле:
/> (7.1)
где/> - давление рабочей жидкостив гидроцилиндре, МПа,
/> – диаметр гидроцилиндра, мм,
/> – диаметр шнека, мм.
Подставив данные в формулу (7.1), получим:
/>
3. Давление наматериал в полости формы определим по формуле:
/> (7.2)
где/> – коэффициент, зависящий отматериала, />.
Итак,получим:
/>
4. Время впрыскаопределим из соотношения:
/> (7.3)
где/> - объем отливки, включаялитники, см3,
/> – номинальнаяобъемная скорость впрыска, см3/с.
Отсюда:
/>
5. Время выдержки поддавлением зависит от толщины стенки изделия. Поэтому принимаем:
/>
6. Расчет времени охлажденияпроведен в разделе 2 (см. стр. 6):
/>
/>
СПИСОКИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. А.П.Пантелеев, Ю.М. Шевцов, И.А. Горячев. Справочник по проектированию оснастки дляпереработки пластмасс. – М., Машиностроение, 1986 – 400 с.
2. Бэр. Основы конструирования изделий из пластмасс. –М., Машиностроение, 1970.
3. Р.Г. Мирзоев, И.Д. Кугушев и др. Основыконструирования и расчета деталей из пластмасс и технологической оснастки дляих изготовления. – М., Машиностроение, 1972.
4. Общетехнический справочник./ Под ред. Е.А. Скороходова– 2-е изд., перераб. и доп. – М., Машиностроение, 1982 – 415 с.
5. М.М. Ревяко, О.М.Касперович «Расчет и конструирование пластмассовыхизделий и форм», – Мн.: БГТУ, 2002 г.
6. Г.А. Швецов, Д.У. Алимова, М.Д. Барышникова Технологияпереработки пластических масс. – М.: Химия, 1988. – 512 с.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1