Проектування формуючої оснастки
Розробка конструкції ливарної форми для лиття під тиском виробу із термопласту. Вибір термопластавтомату та визначення гніздності ливарної форми. Розрахунок часу циклу. Кінематичний розрахунок системи знімання виробу. Тепловий розрахунок ливарної форми.
Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче
Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.
Розміщено на http://www.allbest.ru/
Розміщено на http://www.allbest.ru/
«Проектування формуючої оснастки»
Метою даного курсового проекту є розробка конструкції ливарної форми для лиття під тиском виробу з термопласту. Вихідними даними для проектування є попередня робота з конструювання споживчого виробу з термопласту: тривимірна модель та креслення виробу, підібраний матеріал виробу, розрахунок усадки виробу, і, отже, розраховані розміри формотворчих порожнин, та аналіз проливності виробу, виконаний у програмі Moldflow Plastics Insight 5. З цього аналізу можна отримати важливі відомості для вибору ливарної машини, визначення її продуктивності та подальшого конструювання формуючої оснастки.
Основними етапами проектування є вибір термопластавтомату та визначення гніздності ливарної форми, як правило, ці розрахунки пов'язані. І основним критерієм доцільності вибору кількості гнізд є економічний. Подальшими етапами є вибір типу литникової системи, рівня автоматизації ливарної форми, розрахунок та конструювання всіх систем форми.
Форми для лиття під тиском виробів з полімерних матеріалів відносяться до найпоширеніших зараз і до дуже перспективнихмайбутньому. У цих формах можна отримувати вироби практично з усіх термопластів, багатьох марок порошкових і гранульованих реактопластів, а також гумових сумішей. Сучасні технології дозволяють здійснювати багатокомпонентне лиття, де один із компонентів може бути як іншим термопластом, так і термопластичним еластомером, водою або газом.
Основними системами ливарних форм є системи формотворчих деталей, система знімання виробів, літникова система, система охолодження форми, система кріплення форми та система центрування форми.
За типом літникової системи форми поділяються на холодно-і гарячеканальні. Гарячеканальні системи - це системи з літниками, що обігріваються незастигаючими, основною їх перевагою є відсутність литника, що тягне економію матеріалу, або економію на його вторинній переробці. Також застосування гарячеканальної системи скорочує час циклу. Істотним недоліком гарячеканальної системи є її відносна дорожнеча.
Холодноканальна система має своїми недоліками як наявність литника і збільшений час циклу, але основною перевагою її є менша вартість форми і її велика простота.
Форми можуть мати досить різноманітну систему знімання та виштовхування виробів. Найбільш поширеними рішеннями є системи голчастих або трубчастих штовхачів і плит знімання. Вони використовуються залежно від конфігурації виробу, кількості гнізд у формі, структури літникової системи. Якщо виріб має внутрішні підсередини, то може застосовуватися кілька конструктивних варіантів. Таким варіантами можуть бути: зсмикування виробів з піднутрінь, знаки або пуансони, що складаються, або згвинчування виробів, або викручування знаків. Кожен із цих методів має своїобмеження, здригання можливе тільки при невеликих поднутрениях на м'яких полімерах (типу поліолефінах), а свинчування можливе лише за наявності різьблення.
Виріб має внутрішнє різьблення, для зняття його з різьблення необхідно використання звинчування. Обертання різьбових знаків або пуансонів може здійснюватися за допомогою механічного, електричного або гідравлічного приводу. Сторонній, електричний, або гідравлічний, привід для згвинчування найбільш зручний, оскільки швидкості обертання та кути повороту не залежать від положення напівформ. Крім того, застосування таких приводів необхідно при різних складних розташуваннях осей обертання щодо осі ливарної машини.
При співвісності осі звинчування та осі машини доцільно застосовувати механічне звинчування за рахунок розсування напівформ. Воно може здійснюватися декількома способами: за рахунок упорів та гідровиштовхувачів на рухомій напівформі, і за рахунок зубчастих рейок та ходових гвинтів, закріплених нерухомо у нерухомій напівформі.
У цій ливарній формі використовуємо саме таку конструкцію: з нерухомим ходовим гвинтів, закріпленим у напівформі, і рухомою гайкою, з одягненим на неї зубчастим колесом, що входить у зачеплення із зубчастим вінцем пуансона. Конструкції систем охолодження матриці та пуансону бувають різними: охолодження плит пуансону та матриці прямими, або спіральними каналами, або використання порожнистих пуансонів з роздільними перегородками та турболізаторами.
Конструкція виробу визначає конструкцію системи охолодження пуансона: застосування порожнистого пуансона з нерухомою вставкою для подачі води, що охолоджує. Матриця охолоджується спіральним каналом, проточеним її поверхні.
1. Розрахунок часу циклу лиття
Оцінка часу циклу лиття виробу здійснюєтьсяз урахуванням теоретичних формул. Найбільш протяжним етапом лиття є охолодження виробу. Розглянемо виріб як тонку пластину, що охолоджується з обох боків. Нижче наведено фрагмент програми для середовища MathCad 11:
Товщина виробу, м:
Коефіцієнт температуропровідності ПА, м2/с:
Температура розплаву, 0С:
Температура форми, 0С:
Кінцева температура серцевини виробу, 0С:
Час охолодження, з:
Таким чином, приблизний час лиття виробу становитиме 9,1 с. Такий результат добре узгоджується з результатом, одержаним за допомогою програмного пакета Moldflow Plastics Insight 5.1. Наступним етапом розрахунку є розрахунок гніздності виробу та одночасний вибір ливарної машини.
2. Вибір ливарної машини та розрахунок гніздності
Критеріями вибору ливарної машини є:
§ Пластикаційна продуктивність вузла упорскування машини
§ Зусилля змикання машини
§ Максимальна висота форми, яку можна встановити в машину
§ Відстань між колонами машини
Для виготовлення виробів використовуватимемо машини німецького концерну Arburg. Вони є недорогими у своєму діапазоні якості. З урахуванням того, що форма буде елементи згвинчування, знадобиться великий хід розкриття форми, використовуватимемо ливарні машини Arburg серії S. Машини цієї серії повністю гідравлічні, а зусилля змикання можуть розвивати від 125 кН до 5000 кН. Виріб габаритний, з вигвинчуванням, тому орієнтовно приймемо гніздність машини - 1. Тиск упорскування для поліаміду, за рекомендацією, приймемо 95 МПа. Зробимо розрахунок у середовищі MathCad 11:
Тиск упорскування, Па:
Площа проекції виробу на площину роз'єму форми, м2:
Коефіцієнт, що враховує вплив літника:
Необхідне зусилля змикання форми, Н:
Нашим вимогам задовольняє литва Arburg Allrounder 720 S, (3200-1300 за європейською класифікацією)
Максимальне зусилля змикання – 3200 кН, що задовольняє вимогам. Перевіримо машину за наступним критерієм - максимальним обсягом виливки.
Щільність пластику, кг/м3:
Коефіцієнт, що враховує масу литника:
Об'єм виробу, м3:
Розрахунковий обсяг виливка, м3:
Маса виливки, кг:
Максимальна маса виливки, що отримується на машині з діаметром шнека 55 мм і відношенням L/D - 22, становить 507 г.
p align="justify"> Коефіцієнт використання машини становить 32%, таке невелике значення пояснюється конструктивними вимогами на відстань між колонами машини.
Це буде обґрунтовано у конструкції самої форми.
Останнім критерієм підбору форми є пластикаційна продуктивність інжекційного вузла машини.
Діаметр шнека, м:
Геометричний ступінь стиснення:
Крок гвинтової лінії, м:
Глибина нарізки шнека, м:
Ширина гребеня витка, м:
Кут підйому гвинтової лінії, радий:
Довжина зони дозування шнека, м:
Коефіцієнт можливого ексентриситету шнека щодо циліндра:
Геометричні коефіцієнти, що враховують витрату полімеру у вимушеному, зворотному потоці та потоці витоку
Швидкість обертання шнека, про/с:
Реактивний тиск, Па:
Швидкість зсуву у гвинтовому каналі черв'яка, з-1:
Ефективна в'язкість при даній швидкості зсуву, Пас:
Швидкість зсуву в зазорі між черв'яком і стінкою циліндра, з-1:
Ефективна в'язкість при даній швидкості зсуву, Пас:
Пластикаційна продуктивність, г/с:
Потрібна пластикаційна продуктивність:
Таким чином, дана ливарна машина задовольняє всі вимоги з необхідним запасом. Вимоги до розміру форми будуть виконані у процесі конструювання форми.
Визначимо продуктивність ливарної машини:
3. Кінематичний розрахунок системи знімання виробу
3.1 Розрахунок гвинтової пари
Кінематичний розрахунок полягає у визначенні геометричних параметрів зубчастого зачеплення, його габаритів, визначення геометричних розмірів гвинта та гайки, виходячи з умови відсутності самогальмування та необхідної довжини ходового гвинта. Нижче наведено розрахунок віттової пари з умови відсутності самогальмування, тобто. можливості оборотного руху, в середовищі MathCad 11. Геометричними параметрами гвинта (діаметри, кут підйому гвинтової лінії) задаємося заздалегідь для подальшої перевірки на міцність.
Крок різьблення гвинта, мм:
Зовнішній діаметр гвинта, мм:
Внутрішній діаметр гвинта, мм:
Середній діаметр гвинта, мм:
Кут підйому гвинтової лінії гвинта, радий:
Коефіцієнт тертя стали сталевим.
Кут нахилу профілю витка гвинта, радий:
Наведений кут тертя, радий:
Основною вимогою оборотності руху в парі «гвинт-гайка» є умова ц