4. Технологическая оснастка при производстве изделий из пластмасс

4.1. Формы и их классификация

Формование изделий из реактопластов (прессование, пресс-литье) осуществляется в пресс-формах. Пресс-формы являются сложным и дорогостоящим инструментом. Но так как в одной пресс-форме прессуют десятки тысяч изделий, то прессование эко­номически более выгодно, чем механическая обработка.

В настоящей главе рассматриваются основные вопросы устрой­ства, эксплуатации и обогрева пресс-форм, а также приспособления для их обслуживания.

Основные виды пресс-форм

Конструкции пресс-форм разнообразны. Выбор того или иного типа зависит от применяемого метода (прессование, пресс-литье), конструкции прессуемого изделия, имеющегося оборудования и требуемой производительности. Пресс-формы для прессования пластмасс обычно классифицируют следующим образом:

1. По характеру эксплуатации – съемные и стационарные. Съемные пресс-формы в процессе прессования не за­крепляются на плитах пресса и снимаются с них для извле­чения готового изделия и загрузки новой навески пресс-материала . Стационарные пресс-формы неподвижно закреп­лены на плитах пресса. Загрузка пресс-материала и извлечение готового изделия осуществляются без съема пресс-формы.

2. По методу прессования – пресс-формы для прямого прессования и пресс-формы для пресс-литья .

Пресс-форма для пресс-литья отличается тем, что загрузочная камера в ней отделена от оформляющей части. В загрузочной ка­мере пресс-формы материал разогревается до вязкотекучего со­стояния и поступает в оформляющую полость через один или не­сколько литниковых каналов.

3. По числу одновременно прессуемых изделий – одногнездные и многогнездные. В одногнездных пресс-формах за один цикл прессования изготавливается одно изделие, в многогнездных – сразу несколько. Выбор пресс-формы зависит от раз­мера детали, сложности ее конструкции и величины заказа. Многогнездные пресс-формы по конструкции намного сложнее и дороже одногнездных.

4. По положению плоскости разъема – пресс-формы с одной или двумя горизонтальными плоскостями разъ­ема и так называемые галетные. Пресс-формы с одной горизонтальной плоскостью разъема разнимаются на две части (матрицу и пуансон) в одной плоскости, перпендикулярной напра­влению движения ползуна пресса.

Пресс-формы с двумя горизон­тальными плоскостями разъема разнимаются на три части в двух плоскостях, перпендикулярных направлению движения ползуна.

Пресс-формы с одной вертикальной плоскостью разъема имеют разъем матрицы на две части в одной плоскости, параллельной направлению движения ползуна. Пресс-формы с двумя вертикальными плоскостями разъема имеют разъем матрицы на три части и двух плоскостях, параллельных направлению движения ползуна.

Галетные пресс-формы применяют главным образом для пресс-литья. Они состоят из наложенных одна на другую плит и накладной камеры (тигля) для нагрева пресс-материала.

5. По виду замыкания оформляющей части – на открытые, полузакрытые и закрытые. У открытых пресс-форм пуансон замыкает оформляющую полость матрицы плоской поверхностью. Грат (облой, заусеницы) получается гори­зонтальным. Открытые пресс-формы проще, дешевле и меньше из­нашиваются благодаря отсутствию трения, дают более точные раз­меры по высоте. Недостаток их в том, что уплотнение материала происходит только за счет загрузки избыточного количества ма­териала.

Закрытые (поршневые) пресс-формы отли­чаются тем, что имеют загрузочную камеру (пуансон плотно вхо­дит в матрицу как поршень); кроме того, в них нет отжимного ранта и не происходит вытекания избытка материала; имеется небольшое количество вертикального грата. Эти пресс-формы при­меняют для прессования волокнитов (так как из них трудно отжать горизонтальный грат), отдельных изделий со сложным профилем, тонкими высокими перегородками, а также изделий, не требующих большой точности по высоте. Недостаток этих пресс-форм – необ­ходимость точной дозировки пресс-материала и быстрое изнаши­вание.

К разновидности полузакрытых пресс-форм можно отнести пресс-форму с перетеканием . Отличается она от за­крытой наличием отжимного ранта и лысок в нем для перетекания пресс-материала. Эта пресс-форма получила наибольшее примене­ние, так как она дает возможность в многогнездных пресс-формах получать изделия с точными размерами, проще в обслуживании и имеет большой срок службы. Недостатки ее – большой расход ма­териала и худшее использование усилия пресса, чем у закрытой.

6. По способу извлечения готовых изделий – пресс-формы с нижними выталкивающими стержнями и ниж­ними выталкивающими вкладышами, с верхним сталкивателем и без выталкивателя. Верхние сталкиватели не участвуют в оформлении каких-либо элементов изде­лия. Нижние выталкивающие вкладыши в процессе прессования оформляют полностью или частично нижнюю поверхность изделия, а при выталкивании давят на нее до удаления изделия из пресс-формы.

Конструктивные детали пресс-форм

Пресс-форма состоит из отдельных деталей, которые по своему назначению делятся на оформляющие, выталкивающие, направляющие, крепежные, обо­гревающие.

Оформляющие: пуансон, матрица , поднутряющий штырь , выталкиватель , резьбознаки, кольца и др.

Оформляющие детали служат для непосредственного оформления изделий. Они являются самыми важными и ответственными, так как непосредственно со­прикасаются с изделием и отпечатывают на нем свою форму. Собранные вместе, детали образуют оформляющее гнездо. Оформляющая поверхность должна обладать определенной твердостью во избежание абразивного износа. К изно­шенной неполированной поверхности прилипают пресс-материалы, поэтому оформ­ляющие детали хромируют (толщина слоя 3-5 мкм). Хром тверже инструмен­тальной стали, хорошо выдерживает высокую температуру, предохраняет от коррозии. Изделия в хромированной форме получаются с зеркальной поверх­ностью.

Выталкивающие: выталкиватель , винт для соединения с вы­талкивающим плунжером.

В пресс-формах с нижним выталкиванием изделий выталкиватель бывает общий или в виде нескольких шпилек. В выталкивателях, так же как и в других оформляющих деталях (пуансон, матрица), могут устанавливаться резьбовые знаки, шпильки с арматурой, сухари для оформления углублений в изделии. При верхнем сталкивании изделий сталкивающая система состоит из сталкивающих шпилек, соединительных планок, тяг, соединительных винтов и регулирующих гаек.

Направляющие: направляющие колонки , направляющие втулки .

Служат (во избежание разработки пуансонов) для точного направления пуансонов в матрицы, обеспечения правильного расположения обойм. Обычно пресс-формы по углам имеют четыре втулки и четыре колонки. Колонки длиннее пуансона пресс-формы, а нижняя часть колонок имеет небольшую конусность и закругление, поэтому колонки попадают во втулки, даже если подвижная плита пресса с пуансоном слегка сместится.

Крепежные: обоймы пуансонов и матриц , опорная плита, опорные накладки и втулки, шпонки, штифты, болты и винты.

Материалом для крепежных деталей служит сталь Ст.3. Крепление пресс-форм к прессу можно производить двумя способами: за проушины обоймы бол­тами и при помощи прижимных планок.

Обогревающие. Обогрев пресс-форм может осуществляться с помощью пара, перегретой воды и электричества.

Регулирование обогрева. Поддержание постоянной температуры оформляющих поверх­ностей пресс-формы является важным условием для получения ка­чественных изделий из пластмасс. С этой целью в схему электро­обогрева включается терморегулирующее устройство, которое должно соответствовать следующим требованиям: непрерывность контроля, точность регулирования температуры (при наличии погрешности прибора ±5°С на пресс-форме должна быть погрешность не более ±15°С и при погрешности прибора ±2°С – на пресс-форме ±5°С). Прибор должен быть компактным, простым и обслуживании и надежным в эксплуатации.

Уход за пресс-формами. Пресс-формы надо оберегать от ударов (особенно оформляю­щие поверхности), запыления, коррозии. Необходимо при этом всегда помнить, что малейшее нарушение зеркальной оформляю­щей поверхности пресс-формы приводит к прилипанию пресс-материала к форме и ухудшению внешнего вида изделия.

Очистку пресс-форм от остатков пресс-материалов проводят с помощью шпилек, изготовленных из мягких цвет­ных металлов или сплавов (латунь, бронза, алюминий, медь), и сжатым воздухом с по­мощью пистолетов специальной конструкции.

В качестве смазочных материалов для пресс-форм в период их эксплуатации применяют касторовое масло, кремнийорганические жидкости, для кон­сервации пресс-форм – обычные густые смазки, употребляемые для металлов. Для обтирания пресс-форм используют обеспылен­ную ветошь.

Конструктивные особенности литьевых форм.

Основным отличием литьевых форм от пресс-форм является то, что у первых отсутствуют загрузочные камеры; они вынесены в литьевые машины. Замыкание формы происходит до начала оформления изделия. Для охлаждения в формах имеются специальные каналы, по которым циркулирует вода.

В литьевых формах можно отливать изделия самой сложной конфигурации, с тонкими поднутрениями. Материал поступает в полость формы через каналы, которые по своему назначению де­лятся на центральный литниковый, разводящие и впускные .

При получении разнотолщинных изделий канал подводится к утолщенным местам. Впуск материала в гнезда располагают напротив выхода воздуха из формы через плоскость разъема. Так как воздух отжимается в противоположную от впуска сторону, то при отсутствии указанных выходов приходится делать специаль­ные воздушные каналы.

В последнее время получили распространение безлитниковые (точечные) формы . Эти формы отличаются от обычных тем, что длина впускного литника не более 1-2 мм, а диаметр около 1 мм. Изделия, полученные в такой форме, почти не требуют механической обработки и не имеют литников.

Литьевые формы, так же как и пресс-формы, выполняются одногнездными, многогнездными, с одной, двумя и тремя плоско­стями разъема.

Чистота обработки оформляющих поверхностей формы и твер­дость материала форм должны быть те же, что и для пресс-форм.