311 KB

Выбор термопластавтоматов для производства литьевых изделий
1. Выбор ТПА и гнёздности форм
2. Общие требования к ТПА
1. Выбор ТПА и гнёздности форм
Термопластавтоматы (ТПА) харак
теризуются следующими основными
номинальными параметрами:
объем впрыска Vн, см3;
давление впрыска Рн, кг/см2;
усилие смыкания Fн, т,
пластикационная производитель
ность Gн, кг/ч;
объемная скорость впрыска Qн,
см3/с,
быстроходность, характеризуе
мая наименьшим временем смыкания
tсм и раскрытия tр формы, с;
наибольшее расстояние между
плитами Lнаиб, мм;
ход подвижной плиты при наибо
лее высокой форме Lпл, мм;
наибольший ход выталкивания
Lвыт, мм;
расстояния между колоннами в
свету по горизонтали Lгор и вертикали
Lверт, мм (в настоящее время выпуска
ются и бесколонные ТПА (рис. 1));
В совокупности значения Lнаиб, Lпл,
Lвыт, Lгор и Lверт выбранного ТПА лимити
руют геометрические параметры уста
навливаемых на них литьевых форм, в
том числе наибольшую (L max) и наи
меньшую (Lmin) высоту формы (горяче
канальные формы имеют высоту на
100150 мм больше, чем холоднока
нальные).
Рис. 1. Схема ТПА (а) и бесколонного
узла смыкания формы (б) фирмы «Engel»
(Австрия)
28
Производительность ТПА зависит
главным образом от быстроходнос
ти механизмов смыкания и пластика
ционной производительности G. При
ближённо значение G при литье из
делий из различных ПМ рассчитыва
ют с учётом переводного коэффици
ента β, представляющего собой от
ношение G к производительности Gн
того же ТПА при литье таких же изде
лий из полистирола (ПС):
—Œ¬≈“¤ —œ≈÷»¿À»—“¿
.
(1)
Например, значение β для ПС и его
сополимеров составляет 1,00, для
ПЭНП 0,88, для ПЭВП 0,75, для ПВХ
0,95, для поликарбоната 0,5, для
этрола 0,90, для полиакрилатов 0,65, для ПА6, полиформальдегида и
его сополимеров 0,625, для ПА6,6 0,4, для ПЭТ 0,75 [Справочник по про
ектированию оснастки для переработ
ки пластмасс/А.П. Пантелеев, Ю.М.
Шевцов, И.А. Горячев. М.: Машино
строение, 1986. 400 с.]
Выбор ТПА неразрывно связан с
процессом проектирования литьевых
форм и в первую очередь выбора их
гнёздности (числа гнёзд n). При этом
возможны два подхода к этому вопро
су, которые можно условно обозначить
как «форма → ТПА» и «ТПА → форма»:
вариант «форма → ТПА» предпо
лагает предварительное проектирова
ние литьевой формы и расчёт её опти
мальной гнёздности nо, например, из
условия выполнения годовой програм
мы выпуска продукции (N, изд/год) при
её минимальной себестоимости. За
тем подбирают ТПА, технические и гео
метрические характеристики которо
го, приведённые в начале статьи, удов
летворяют спроектированной форме.
Такой подход правомерен в случае от
крытия нового производства и имею
щейся возможности покупки требуе
мых ТПА или в случае, когда на произ
водстве имеется достаточно разнооб
разный парк ТПА, обеспечивающий
определённую свободу их выбора;
вариант «ТПА → форма», когда
гнёздность n формы определяется ха
рактеристиками имеющегося на про
изводстве оборудования, что на прак
тике встречается чаще.
Вариант «форма → ТПА»
При проектировании литьевых
форм проводят предварительные про
работки в целях выбора плоскости
разъёма формы, расположения впус
кных литниковых каналов, ориентации
оси изделия относительно направле
ния его извлечения из матрицы или
сталкивания с пуансона, выбора поло
жения поверхности смыкания формы.
Самым простым, если известна
суммарная длительность t Σ одного
цикла литья, является расчёт гнёздно
сти n формы в зависимости от годовой
программы N выпуска деталей:
,
(2)
где Nц количество циклов литья за год.
Но для расчёта N ц необходимо
предварительно определить общее
время tΣ цикла, равное сумме времени
смыкания tсм формы, времени впрыс
ка tвпр, времени охлаждения tохл изде
лий в форме, времени её раскрытия tр
и времени выталкивания tвыт готового
изделия.
Известно упрощённое выражение
для расчёта оптимальной гнёзднос
ти nо из условия наименьшей себес
тоимости изготовления изделия,
если не принимать во внимание сто
имость ПМ:
,
(3)
где Сц себестоимость одного цикла
формования изделия; Сф себестои
мость формы на одно гнездо.
Значения С ц и С ф рассчитывают
(что, впрочем, непросто) или принима
ют по известным нормативам для ус
ловий конкретного производства. За
тем выбирают необходимый ТПА по
результатам сравнения требуемых и
номинальных значений его основных
технических характеристик. Так, об
щий объём Vo отливки при оптималь
ной гнёздности no формы составит:
,
(4)
где V1 и Vн объём одного изделия (без
арматуры) и номинальный объём
впрыска ТПА соответственно, см3; k1 коэффициент, учитывающий объём
литниковой системы в расчёте на
объём одного изделия (для холоднока
нальной системы) (табл. 1); k2 коэф
фициент использования ТПА, учитыва
ющий различие удельных объёмов рас
плавленного и твёрдого ПМ (для амор
фных ПМ k2 =0,8P0,9, для частичнокри
сталлических k2 =0,7P0,8).
Таблица 1. Значения коэффициента k1
в зависимости от объёма V1 отливае&
мого изделия
Требуемая пластикационная про
изводительность Go ТПА составит:
,
(Продолжение на стр. 30)
(5)
(Продолжение. Начало на стр. 28)
где Gн номинальная (по полистиролу)
пластикационная производительность
ТПА, кг/ч; М1 масса одного изделия,
г; tохл время охлаждения изделия, с.
Далее рассчитывают требуемое
усилие Fо смыкания плит ТПА (иначе усилие запирания литьевой формы) по
формуле:
гнёздность n литьевых форм чаще оп
ределяется характеристиками имею
щегося оборудования и зависит от
объёма Vн впрыска, усилия Fн смыка
ния плит ТПА, пластикационной про
изводительности Gн и геометрических
размеров плит ТПА.
Гнёздность nV, обусловленная объё
мом впрыска ТПА, рассчитывается
следующим образом:
тоньше стенка изделия, тем больше
должно быть максимальное давление
в форме. Применение горячеканаль
ных литьевых форм позволяет снизить
максимальное давление в форме на
2025% (табл. 2) и, соответственно, не
сколько увеличить гнёздность формы.
Наконец, гнёздность nG, обуслов
ленную пластикационной производи
тельностью Gн ТПА, рассчитывают по
формуле
(6)
.
где Р давление расплава ПМ в офор
мляющей полости, кг/см2 (в среднем
для ПС Р = 320 кг/см2); S площадь
проекции изделия на плоскость разъё
ма формы, см2; k3 ≈ 1,1 коэффици
ент, учитывающий площадь литниковой
системы в плане; k4 = 1,111,25 ко
эффициент, учитывающий использова
ние на 8090% номинального усилия Fн
(кг) смыкания плит ТПА.
Выбранный ТПА должен удовлетво
рять условиям (4)(6), а также должен
быть проверен по возможности разме
щения формы на плитах ТПА с учётом
определяющих геометрических пара
метров формы и соответствующих ха
рактеристик выбранного ТПА
.
Вариант «ТПА → форма»
На практике, как было сказано,
30
—Œ¬≈“¤ —œ≈÷»¿À»—“¿
(7)
.
Гнёздность nF, обусловленная уси
лием Fн смыкания плит ТПА, равна:
.
(8)
Здесь следует заметить, что чем
Таблица 2. Максимальное давление
Рmax в горячеканальной (I) и холодно&
канальной (II) формах при литье
изделий с различной толщиной
стенки
(9)
Затем из значений nV, nF и nG выби
рают наименьшее и, так же, как и в пер
вом варианте, выбранное значение n
проверяют по условию размещения ли
тьевой формы на плитах ТПА, учитывая
в первую очередь соответствие разме
ров формы (с выбранной гнёздностью
n) площади рабочей поверхности плит
ТПА и её линейным размерам. Из со
ображений экономичного использова
ния технических возможностей выбран
ного ТПА оптимальным следует при
знать случай, когда значения nV, nF и nG
ненамного отличаются друг от друга.
(Окончание следует)
Я.С. Деркач