Тема 3.8. Инструмент для пневмовакуумного формования Технологические разновидности формующего инструмента

Круг изделий, изготавливаемых методов пневмовакуумного формования из листовых и пленочных термопластов, достаточно широк. Диапазон их габаритов составляет от нескольких сантиметров до 1,5-2 метров. По конструкции эти изделия представляет собой оболочки в ряде случаев довольно сложной конфигурации с толщиной стенки от нескольких десятых до 6- 8 мм.

Существующее большое количество технологических разновидностей пневмовакуумного метода не определяет, однако, большого принципиального конструктивного разнообразия соответствующего формующего инструмента. По этой причине ниже выделены только те его разновидности, которые имеют сколько-нибудь существенные различия в конструкции инструмента.

Различают методы свободного формования и формования на поверхностях формообразующих деталей форм. В первом случае изготавливают изделия типа сферических элементов (колпаков, плафонов и т. д.) и формообразующие детали у инструмента отсутствуют.

Рис. 4. Технологические разновидности пневмовакуумного формования:

а — е — негативное формование; г — позитивное формование; d, e — позитивное формование с предварительной механической вытяжкой; ж — и — негативное формование с предварительной механической вытяжкой;

1 — формуемый лист; 2, 2' — прижимная рама; 3 — пневмовакуумная камера (матрица); 4 — нагреватель; 5 — вентиляционные каналы; 6 — вакуумная полость камеры 3;

7 — оформляющая полость матрицы; 8 — пуансон

Принцип этого метода проиллюстрирован на рис. 4. На первой стадии (рис. 4, а) лист 1 зажимается между прижимной рамой 2 и пневмовакуумной камерой 3 и нагревается нагревателем радиационного обогрева 4 до высокоэластического состояния. Затем полость камеры 6 сообщается с вакуумом (рис. 4, б) и лист под воздействием разности атмосферного и остаточного в камере давлений воздуха втягивается в нее. По достижении требуемой степени вытягивания (однако такой, при которой лист еще не касается стенок камеры) линия вакуума перекрывается и полость таким образом герметизируется; отформованный лист охлаждается и отвердевает, контактируя с атмосферным воздухом и воздухом в камере.

При переработке листов толщиной более 5 мм атмосферного давления на лист оказывается недостаточно для его качественного формования.

По этой причине атмосферное давление заменяют повышенным давлением воздуха (до 0,7- 1 МПа), подаваемого от компрессора. В этом случае в варианте, показанном на рис. 4, после отвода нагревателя 4 на прижимную раму сверху герметично крепится крышка пневмовакуумной камеры (на рисунке не показана) и наряду с сообщением полости под листом с вакуумом в пространстве между крышкой и листом подается сжатый воздух.

При формовании на поверхностях формообразующих деталей различают две разновидности метода: негативное и позитивное формование.

При негативном формовании формообразующей деталью является матрица. Она имеет вогнутую формующую поверхность, причем формуемое изделие полностью воспроизводит ее контуры своей наружной поверхностью. Эту разновидность также можно проиллюстрировать рисунком 4, если представить, что под позицией 3 на нем изображена матрица. В этом случае воздух из оформляющей полости матрицы 7 через систему вентиляционных каналов 5 отсасывается вплоть до полного облегания формуемым листом 1 ее формующей поверхности (позиция „в" на рис. 4). Отформованное изделие охлаждается при этом преимущественно за счет контакта со стенкой холодной матрицы. В связи с этим в матрицах (так же, как и в пуансонах) часто выполняют систему водяного охлаждения. При формовании же толстых листов с целью интенсификации охлаждения иногда изделие во время пребывания его в охлаждаемой матрице (на пуансоне) дополнительно обдувают холодным воздухом. Эта операция обязательна, если матрица (пуансоны) не имеет системы охлаждения; в этом случае после извлечения изделия из формы обдувают воздухом и формообразующую деталь, что, однако, удлиняет цикл формования.

Позитивное формование отличается от негативного тем, что формообразующая деталь (пуансон) имеет выпуклую формующую поверхность, причем изделие воспроизводит ее не наружной, а внутренней своей поверхностью. При этой разновидности формования (рис. 4 ,г) лист 1 зажимается между рамой 4 и пневмовакуумной камерой 3 и нагревается также, как и в предыдущих разновидностях. Однако в камере в данном случае помещен пуансон 8, имеющий как и матрица, вентиляционные каналы 5.

Как при негативном, так и при позитивном формовании непосредственно перед прижатием к формообразующей поверхности (посредством атмосферного или избыточного давления воздуха) разогретый лист может подвергаться вытяжке механическим способом до контуров, близких к контурам будущего изделия. Эта разновидность метода называется формованием с предварительной механической вытяжкой.

При позитивном формовании эта разновидность может быть реализована так, как это показано на рис. 4, д, е. Зажатый в раме (состоящей в данном случае из двух половин 2 и 2') и разогретый лист опускается на пуансон (или, наоборот, пуансон поднимается вверх) и предварительно вытягивается им (поз "д"); затем уже полость и вентиляционные отверстия 5 сообщаются с вакуумом и происходит собственно формование (поз. "е"). При негативном же формовании механическая вытяжка осуществляется специальным вытяжным пуансоном 9, имеющим самостоятельный привод. Существо и последовательность технологических операций в этом варианте формования ясны из позиций "ж", "з", "и" на рис. 4.

Съем готовых изделий с матрицы или пуансона можно осуществлять вручную. При этом изделие последовательно по контуру отделяют от формообразующей детали, приподнимая его за края заготовки листа, которые были зажаты рамой. Для облегчения снятия через вентиляционные отверстия формообразующей детали часто подают сжатый воздух, отслаивающий от нее изделие. Однако ручной съем имеет много очевидных недостатков.

Во-первых, он затруднен при формовании на пуансонах из-за плотного охвата пуансона изделием вследствие усадки материала последнего при охлаждении.

Во-вторых, возможны механические повреждения формующей поверхности.

В-третьих, ручной съем значительно изменяет цикл формования.

Наконец, в-четвертых, в высокоавтоматизированных линиях, в состав которых входят установки для пневмовакуумного формования, ручной съем просто недопустим. В связи с этим форму часто оснащают системой выталкивания изделия. Конструкции ее разнообразны.

После формования изделия от него должен быть отделен облой: часть заготовки листа, которая была зажата в раме или не „вписывается"в контур изделия. Для этого используют вырубные штампы и приспособления. Часто они выполняются как единая конструкция вместе с формой, и работа их жестко увязана с рабочими движениями других элементов конструкции фирмы. В этом случае данные устройства можно рассматривать как систему удаления облоя формы. Усилие вырубки довольно значительно, поэтому формы с системой удаления облоя, как правило, эксплуатируются на прессах, по конструкции подобных таковым для прессования изделий из реактопластов.

Так же, как прессовые, литьевые и раздувные, пневмовакуумные формы могут быть одногнездными и многогнездными. Последние часто применяют для формования мелкой тары из тонких листов на автоматических установках.

Таким образом, можно отметить, что рабочие органы пневмовакуумных форм, в зависимости от технологической разновидности метода и конкретных условий его реализации, могут включать в себя пневмовакуумную камеру, зажимную раму, формообразующую деталь, систему удаления облоя.