Требования ориентации изделия относительно плоскости смыкания формы.

Оформляющая полость может находиться как в подвижной полуформе, так и в неподвижной, а также в подвижной и неподвижной. При ориентации изделия конструктор технологической оснастки должен руководствоваться принципами: форма должна быть максимально простой и в то же время работоспособной, желательно в автоматическом режиме. Для этого:

1. при размыкании формы и выталкивании изделий они не должны разрушаться, а так же развивать больших пластических деформаций, искажающих их формы и размеры. На рис. процессы размыкания и выталкивания происходят следующим образом: вначале по колоннам движется влево плита 17 с полуформой до тех пор пока литник 8 не выйдет из канала и не отойдёт от плоскости 7 на определённое расстояние. В этот момент хвостовик 16 опирается об упор 19 и выталкивающая система 15, 16, 21 останавливается. Вместе с тем элементы 12, 13, 14 и 17 продолжают движение. Вследствие этого начинается относительное перемещение изделий 11 и плиты 12. плита перемещается влево, а изделие вместе с литниками остаются в покое и в конце этого процесса отливка падает в таз.

2. отливка при размыкании должна перемещаться вместе с подвижной полуформой, поэтому элементы формы, реализующие в натяг сопряжений с изделием должны конструктивно располагаться преимущественно в подвижной полуформе. В принципе они могут быть и в подвижных и в неподвижных, но поверхность контакта с изделием в подвижной полуформе должна быть больше. Например, необходимо отлить изделие с относительно протяжённым отверстием для образования отверстия диаметром d применяют специальный цилиндрический знак соответствующего диаметра, а выталкивание реализуется с помощью выталкивателя трубчатой формы при упоре на поверхность А. при этом знак располагается внутри выталкивателя.

Рис. 1 Расположение отливки в полуформе

Плоскость смыкания может быть в положении I или II. Знак 1 можно закреплять как в подвижной полуформе, так и в неподвижной. Но, если закрепить в неподвижной, то изделие не будет двигаться вместе с подвижной плитой, а, если закрепить в подвижной, то при последующем выталкивании выталкиватели 2 и при большом натяге по поверхности, можно ожидать смятие изделия по плоскости А. Для устранения этого недостатка можно применить 2 знака, как показано на рисунке, но большая поверхность контакта должна быть слева.

Следы от выталкивателей не должны располагаться на видовых поверхностях изделия. Т.о. видовая поверхность изделия должна формоваться в неподвижной полуформе.

3. линии холодных спаев не должны располагаться в местах действия высоких нагрузок на изделие в условиях его эксплуатации.

Линии холодных спаев образуются в результате слияния 2-х потоков расплава при обтекании с 2-х сторон конструктивных элементов формы, оформляющих отверстий. Линия холодного спая является дефектной, т.к. передние фронты расплава подвержены термоокислительной деструкции. В процессе течения они, имея высокую температуру, контактируют с кислородом воздуха. Кроме того, расплав при поверхностных слоях этих фронтов имеет повышенную вязкость, т.к. охлаждён формой и при слиянии фронтов проникновение макромолекул из одного в другой затруднено, т.е. количество проходных макромолекул снижено. Всё это снижает прочность материала в области холодных спаек.

4. для изделий конструктивного назначения, т.е. работающих при относительно высоких нагрузках, желательно, что бы направление ориентации макромолекул совпадало с направлением действия растягивающих нагрузок в сфере эксплуатации.

Например, нужно отформовать изделие: втулка с буртиком.

Рис 2 Пример неправильного ориентирования изделия в форме изделие неподвижная полуформа плита подвижной полуформы для крепления оформляющего инструмента и образования изделия плита подвижной полуформы для направления движения выталкивания знак неподвижный относительно подвижной полуформы для образования отверстия в изделии. выталкиватель трубчатый для выталкивания изделия выталкиватель стержневой цилиндрический для выталкивания литниковой системы и извлечения центрального литника из канала цапфа для извлечения центрального литника плоскость смыкания формы

Формующий инструмент на схеме не показан. Изделие формуется в плите 3.

Неправильно! Нарушен 1й принцип ориентации изделия в форме. При выталкивании произойдёт смятие бурта и поломка выталкивателя. Правильно! Располагать бурт в плоскости смыкания.

Рис. 3 Нарушение ориентации изделия

Примером рациональной ориентации макромолекул является насадка, подбирающая льноуборочного комбайна.

Рис. 4 Насадка, подбирающая льноуборочного комбайна. 1 - барабан цилиндрический трубчатый 2 – накладка из полимерного материала 3 – палец стальной пластинчатый подбирающий валок

При вращении барабана палец совершает сложные поступательно-качательные движения в отверстии накладки с ударами.

Пример конструктивного оформления литьевой формы.

Рис. 3 Конструктивное оформление литьевой формы

Из рисунка видно, что форма состоит из плит 1, 2, 3, 5, 6, элементов выталкивающей системы 9, 10, 11, 13; знака 8; литниковой системы 14; подвижной полуформы, включающей в себя призму 4, ширина призмы зависит от толщины плит 12 и пути движения выталкивающей системы. На рисунке проиллюстрировано нахождение ширины формы. Здесь условно примем для последующего выполнения практической работы расстояние от изделия до окончания неподвижной полуформы 50 мм. Ширина плит для крепления выталкивателей и знаков – 30 мм, ширина свободных плит 25 мм.

Способ изготовления ЛПД изделий с проточками по окружности (по периферии изделия)

Рис.1 Изделие с проточками

(проектировать нельзя)

Такие изделия относятся к изделиям с пониженной технологичностью, т.к. для их изготовления в автоматическом режиме необходимо усложнить конструкцию литьевой формы.

Определение максимально возможной гнёздности литьевой машины.

Параметр гнёздности зависит, прежде всего, от:

1. программы выпуска. Чем выше программа, тем больше гнёздность.

2. от характеристик изделий.

3. от характеристик литьевых машин.

В различных производственных ситуациях тот или иной параметр приобретает первостепенное значение.

Если литьевой материал отсутствует, то первостепенным параметром по-прежнему является программа выпуска с учётом характеристик изделия. Здесь стоит учитывать предполагаемую стоимость материала и формы. Чем больше объём изделия, его площадь в плоскости смыкания и выше сложность конструктивная, тем дороже будут машина и форма. Строго говоря, определение гнёздности является многофакторной оптимизационной задачей, критерием минимальной себестоимости изделия. Решается эта задача конкретно только машинным только машинным способом, приблизительно она может быть решена технологически.

Если имеется литьевая машина, формы, естественно нет, то максимально возможная гнёздность может быть ограничена только возможностями литьевой машины, т.о. в нашей практике могут решаться 2 задачи: по известной гнёздности, назначенной технологом или в соответствии с уже имеющейся формой нужно подобрать наиболее дешёвую литьевую машину или по имеющейся литьевой машине подобрать максимально возможную в данной ситуации гнёздность.

Параметры литьевой машины, ограничивающие гнёздность.

—Максимальный объём впрыска

—Максимального усилия запирания

—Площадь рабочей поверхности плиты.

В данном расчёте параллельно учитывается ещё один ограничивающий параметр – это конструктивное ограничение, связанное со сложностью изделия. Эти ограничения могут быть, тогда они учитываются, а может их и не быть.

Максимально возможная гнёздность по максимальному объёму впрыска.

β₁- коэффициент, который зависит от структуры материала (коэффициент использования максимального объёма впрыска).

Для аморфных материалов: β₁= 0,7-0,8 (в том числе связующих), для кристаллических: β₁= 0,6-0,7.

Аморфные термопласты: ПВХ, ПС, ПК, ПММА.

Q_max – максимальный объём впрыска, см³.

W_u – объём изделия, см³.

K₁ – коэффициент влияния объёма литниковой системы на объём отливки. В данном случае он показывает какая доля объёма литников приходится на 1 изделие, в долях единицы.

Если рассматривается конкретное изделие и скомпонована предполагаемая отливка, то этот коэффициент можно определить относительно точно.

Если расчёт проводится для номенклатуры изделия по каждому изделию. (например, при проектировании участка, цеха, предприятия) принимают рекомендательные значения. Чем выше объём изделия, тем меньше K₁.

Wu	K1
до 0,5	1,5
0,5-2	1,3
2-10	1,2
10-20	1,1
20-30	1,05
30-50	1,03
50-250	1,02
250-500	1,01
свыше 500	1,005

Коэффициенты, установленные из анализа реальных производств ЛПД.

Существуют конструкции литьевых форм с горячеканальной обогреваемой литниковой системой, где материал в литниковых каналах всегда находится в ВТС. В этом случае K₁ отсутствует, т.е. материал не тратится на литниковую систему, а при размыкании изделие отделяется в области впуска.

Максимально возможная гнёздность по максимальному усилию запирания.

N_max – максимальное усилие запирания, [кН]. N_max как и другие параметры машины содержаться в технической документации на неё фирмы производителя. Можно использовать рекламные источники дилеров по продаже.

Р_упл – давление уплотнения. Фактически это некое интегральное давление внутри оформляющей полости и литниковых каналов, генерирующее распирающее усилие, т.е. усилие, противодействующее усилию запирания в полости смыкания формы.

P_л = P_пот. + P_упл.

Так как по длине течения расплава давление уплотнения уменьшается, так как возрастают потери давления, следовательно, параметр P в формуле есть некое среднее интегральное давление в полости. Для различных материалов оно различно, и должно иметь значение, обеспечивающее качество изделия, т.е. малую усадку, отсутствие раковин, неровностей поверхностей, недоливов и прочее.

В принципе параметр P может быть близок к нулю, но тогда качество изделия не гарантировано.

К₂ – коэффициент, учитывающий влияние площади литниковой системы на площадь изделия в плоскости смыкания формы. В практической работе К₂ = К_1;

F_пр. - площадь проекции, на которую воздействует давление уплотнения,

т. е. это площадь проекции изделия на плоскость смыкания формы (сквозные отверстия вычитаются из значения площади), см³.

На практике принимают рекомендованные давления уплотнения для каждого материала, обеспечивающие необходимого качества изделия и регламентированную усадку данного материала, т.к. эта усадка используется в расчётах размеров оформляющих полостей.

Для ПП – 35 МПа

ПЭВП -35 МПа

ПЭНП - 35 МПа

ПС -30 МПа

АБС - 35 МПа

Полифромальдегид – 50 МПа

ПК - 50 МПа

ПА - 35 МПа

ПВХ – 40 МПа

К₂ – коэффициент, учитывающий площадь литниковой системы в плане. Для горячеканальных систем отсутствует, для обычной конструкции К₂ = К₁.

К₃ – коэффициент использования максимального усилия запирания. Зависит от степени изношенности гидросистемы машины. К₃ = 1,11 – 1,25.

F_пр – площадь проекций изделия на плоскость смыкания формы. Т.е. это та площадь проекций, на которую действует распирающее усилие, поэтому площадь сквозных отверстий исключается.

Максимально возможная гнёздность по площади рабочей поверхности плиты литьевой машины.

F_пл – площадь рабочей поверхности плиты, см²

А и В – расстояние между колоннами

F_о – площадь прямоугольника, описанного вокруг проекции изделия на плоскость смыкания формы. На практике, если известно изделие и скомпоновано отливка, т.е. определено относительное расположение гнёзд в плоскости смыкания, параметр n_F определяется более точно пользуясь схемой расположения гнёзд.

Приближённая формула предполагает, что площадь пространства между гнёздами равно суммарной площади описанных прямоугольников, причём прямоугольник подбирают таким образом, что бы они были минимальной площади. Эта формула применяется для номенклатуры изделий и проектирования производства.

Влияние конструктивных ограничений на максимально возможную гнёздность.

Конструктивными ограничениями, влияющими на гнёздность, являются элементы изделия, требующие поперечного движения знаков и кареток формы.

Конструктивные элементы изделия в данном случае – это сквозные и глухие отверстия, оси которых не совпадают с направлением движения подвижной полуформы, а так же проточки и пазы по периферии изделия.

Для формования таких отверстий применяют подвижные поперечные знаки,

для формования проточек и пазов – каретки.

Рис. 1 Форма в сомкнутом положении

В процессе размыкания перед выталкиванием каретки расходятся, после чего появляется возможность для выталкивания изделия.

1. изделие в виде шкива клиноремённой передачи

2. каретки

3. знак неподвижный

4. выталкиватель трубчатый

5. неподвижная полуформа

6. плоскость смыкания кареток

7. центральный литник

Рис. 2 Форма в положении перед выталкиванием