Basov N.I. i dr. Raschet i konstruirovanie formiruyushchego instrumenta dlya izgotovleniya izdelij (1991

Р и с . 2.3. Типичная конструкция стационарной литьевой пресс-формы (на гидропресс с двумя рабочими давлениями):

1 — матрица; 2 — выталкиватель; 3 — верхняя плита блока выталкивателей; 4 — нижняя плита блока выталкивателей; 5 — хвостовик; 6 — плунжер; 7 — загрузочная камера; 8 — пуансон; 9 — литни­ ковый канал

линдром пресса. Наименования перечисленных деталей указаны в подписи под рис. 2.2.

В раскрытом состоянии верхняя полуформа поднята, выталкивате­ ли 22 находятся в крайнем нижнем состоянии. Полость пресс-формы загружают дозе." пресс-материала, а затем верхнюю полуформу смы­ кают с нижней. После цикла прессования верхнюю полуформу подни­ мают, пуансон 6 выходит из полости, а изделие остается в ней. Затем через хвостовик 28 поднимают блок выталкивателей до упора плиты 25 с плитой обогрева3; при этом выталкиватели поднимают изделие, и его удаляют из рабочей зоны (здесь - специальным приспособлением, вилкой). Далее нижний плунжер с хвостовиком опускается, переме­ щая блок выталкивателей в его исходное положение.

70

На рис. 2.3 приведена типичная конструкция пресс-формы для литьевого прессования. Изделие формуется в полости между матрицей 1, пуансоном 8 и выталкивателем 2 со знаком, оформляющим цент­ ральное отверстие в изделии. Смыкание верхней полуформы с нижней осуществляется с помощью верхнего гидроцилиндра через верхнюю траверсу пресса. До смыкания дозу материала загружают в загрузоч­ ную камеру 7, а после смыкания плунжер 6, соединенный с нижним гидроцилиндром, передавливает расплав по литниковым каналам в формующие полости - их шесть (см. рис. 2.3, слева от оси). По оконча­ нии технологического цикла и раскрытия пресс-формы хвостовик 5 своей утолщенной частью поднимает блок выталкивателей (плиты 3, 4 и выталкиватели 2), изделия готовы к удалению из рабочей зоны с помощью вилок.

Одно из основных направлений совершенствования конструкции пресс-форм, рационального их использования, повышения уровня нормализации и стандартизации - это разработка универсальных блоков, в которых заменяют только формующие детали, соединенные в пакете, оставляя все остальные детали без изменения (конечно, в пределах технических возможностей прессов, на которые эти блоки - пресс-формы устанавливают).

На рис. 2.4 приведена типичная конструкция универсального блока для прямого прессования. Он состоит из верхней и нижней частей, закрепляемых стационарно соответственно на верхней и нижней плитах гидравлического пресса. Центрирование частей осуществляют с помощью направляющих колонок 1. Для крепления сменных пакетов на верхней и нижней частях блока имеются быстродействующие прихваты 2 и 3. Соответствующие части сменных пакетов зажимаются с помощью клиньев, перемещаемых за счет вращения специальных винтов.

Пакеты устанавливают на две опорные плиты 4, являющиеся одно­ временно и нижними плитами обогрева блока. Выталкивающая систе­ ма закрепляется в блоке прихватами 5, зажимаемыми раздвижными клиньями 6.

Движение выталкивающей системы блока происходит по колонкам 7, которые одновременно служат опорой для плит 4. Пакет, устанавли­ ваемый на блок, состоит из плиты пуансона 8, обоймы матрицы 9, плиты обогрева 10, плиты толкателей 11, соединительных и направля­ ющих деталей.

После установки и закрепления на блоке сменного пакета вся система работает как индивидуальная непереналаживаемая оснастка. Такой принцип конструирования дает преимущества не только в малосерийных, опытных производствах, но и там, где изготавливают большие партии изделий, поскольку один блок может заменить нес­ колько стационарных форм, а пакет устанавливают на все время прессования плановой партии изделий. Существующие конструкции блоков для прямого и литьевого прессования изделий из пресс-по­ рошков нормализованы; также нормализованы и заготовки - пакеты

71

выталкивающим гидроцилиндром пресса; наконец, „слой" теплоизо­ лирующих плит. В пресс-формах для пресс-литья появляется особая группа деталей, образующая литниковые каналы, связывающие загрузочные камеры с формующими полостями. Конструкции услож­ няются, если изделие требует оформления резьбы: поднутрений снаружи или изнутри, если пресс-форма должна быть многополостной, многогнездной и т.д. Все подобные усложнения должны быть выпол­ нены в центральной, рабочей зоце, так как они связаны с конкретными изменениями объема, конфигурации, поверхности изделия.

Таким образом, можно выделить следующие функциональные системы пресс-форм: система оформляющих пластмассовое изделие деталей; система термостатирования, точнее - обогрева; литниковая система (в пресс-формах для литьевого прессования); система удале­ ния, выталкивания изделий из пресс-формы; система центрирования отдельных деталей и полуформ; перемещения подвижных знаков относительно неподвижно закрепленных полуформ; размещения, установки и закрепления полуформ; система связи с сопряженными манипуляторами - роботами загрузки материала, извлечения и удаления отпрессованного изделия. Поясним на рис. 2.5 расположение и конструктивные особенности функциональных систем пресс-формы.

Система оформляющих деталей включает в себя пуансон 7 и состав­ ную матрицу 11, 13. Часть полости матрицы, расположенной непосред­ ственно над прессуемым изделием 12, называется загрузочной каме­ рой (з. к.).

Система выталкивания включает в себя выталкивающие шпильки 17, а также верхний 18 и нижний 19 фланцы с толкателем 23, передаю­ щие шпилькам движение от плунжера выталкивающего гидроцилинд­ ра пресса. Толкатель 23 соединяется с плунжером резьбовым хвосто­ виком.

Система обогрева состоит из цилиндрических стержневых электро­ нагревателей, вставляемых в отверстия 2, 14, выполненные в деталях 5 и 15, непосредственно контактирующих с матрицей и пуансоном (отверстия, выполненные также в обоймах матрицы 10 и пуансона 6, в плоскость разреза не попали).

Система центрирования, обеспечивающая взаимное положение пуансона и матрицы непосредственно перед входом их в контакт при смыкании формы, состоит из четырех комплектов направляющих колонок 26 и втулок 27,

В систему размещения, установки и закрепления полуформ входят верхняя 8 и нижняя 9 опорные планки. Первая из них укреплена на верхней полуформе (пуансона), вторая - на нижней полуформе (мат­ рицы). При смыкании формы планки входят в контакт, фиксируя тем самым глубину захода пуансона в полость матрицы. Назначение прочих деталей этой системы - во-первых, объединить в единое целое все указанные функциональные детали формы и придать ей конструк­ тивную определенность, во-вторых, обеспечить "крепеж формы на подвижной 1 и неподвижной 22 плитах пресса. К этим деталям отно-

73

но разделить на две группы: 1) технологического назначения, непо­ средственно соприкасающиеся с прессуемым пластическим матери­ алом и участвующие в той или иной степени в формовании изделий; 2) конструктивного назначения, осуществляющие взаимную фиксацию деталей пресс-формы, обогрев, связь ее с прессом, обеспечивающие монтаж, и т.д.

К деталям технологического назначения относятся: матрицы, пуансоны; детали литниковой системы и узла загрузки пресс-материа­ ла, служащие резервуаром для загружаемого пресс-материала и передающие его в формующую полость (литниковые плиты, рассе­ катели, загрузочные камеры и т.д.); детали выталкивающей системы, установки и преобразования направления рабочего движения (напри­ мер, из вертикального в горизонтальное) - клинья, гребенки, шибера

ит.д.

Внастоящее время практически все детали конструктивного назна­ чения, кроме непосредственно соприкасающихся с поессуемой массой, нормализованы или стандартизованы. Каждая из деталей пресс-форм может быть одноили многофункциональна, т.е. участвовать в работе одной или нескольких функциональных систем.

Подобное представление одной конструкции как комплекса функ­ циональных систем полезно при овладении навыками проектирования на первый взгляд простых, но особо ответственных объектов, рабочих зон формования (подробнее такое представление выполнено приме­ нительно к более сложным конструктивно формам для литья под дав­ лением в гл. 3).

Таблица 2 . 1 . Классификация формдля прессования изделий из пластмасс

75

В табл. 2.1 приведена укрупненная классификация пресс-форм. Она может быть развита, если классификационные признаки дополнять особенностями функциональных систем (см. последующие разделы данной главы). Здесь поясним на примере важность последнего клас­ сификационного признака.

Выбор плоскости разъема пресс-формы зависит от конфигурации изделия и требуемой точности отдельных ее размеров. На рис. 2.6 показаны горизонтальные плоскости разьема по направлению хода плунжера пресса.

Налервый взгляд, плоскостью разъема пресс-формы может быть как плоскость А-А, так и плоскость Б-Б. .Однако размер „а" ограничен

76

Правильный выбор расположе­ ния плоскости разъема в пресс-фор­ ме исключает или уменьшает меха­ ническую доработку, улучшает

внешний вид изделия. Известны и применяются пресс-формы безоблойного прессования, в которых облой отделяется при разъеме пресс-формы.

2.2. Исходные данные для проектирования

Проектирование формы вообще (и пресс-формы в том числе) должно начинаться с составления, или получения технического задания. Это задание (при проектировании промышленной конструкции) составля­ ется в соответствии с ГОСТ 15.001-73 „Разработка и постановка продукции на производство".

Исходными данными являются: чертеж изделия и технические требования к изготовлению и эксплуатации изделия (желательно - и чертеж узла, куда входит изделие); тип производства (массовое, серийное, опытное и т.д.); программа выпуска изделия (всего и годо­ вая); тип оборудования, конкретная его модель, мощность и другие технические параметры, включая нестационарные характеристики вспомогательного оборудования; типы, модели и технические харак­ теристики нагревателей, систем термостатирования; чертежи блоков (если таковые целесообразно применять); сведения о сырье (для реактопластов, например, важно указать вид загружаемого сырья - порошок, жгуты, таблетки), технологические его свойства.

Перед проектированием пресс-формы целесообразно уточнить возможности разных методов прессования: в пресс-формах для прямо­ го прессования можно получить изделия из любого реактопласта любой конфигурации и габаритов. Исключение составляют изделия, имеющие сквозную (выступающую из изделия с двух сторон) армату­ ру, которая под действием давления формования может деформиро­ ваться. Этим способом нельзя также получать изделия со сквозными отверстиями малого диаметра (до 3 мм).

Литьевым прессованием получают изделия из реактопластов с хорошей текучестью. Применяют его для получения изделий повы­ шенной точности в направлении разъема, а также изделий, которые не могут быть получены прямым прессованием.

77

Выявив по чертежу изделия, для которого проектируется форма, наличие элементов, требующих в форме дополнительных плоскостей разъема, можно составить эскиз формы с указанием этих плоскостей разъема (дополнительной поверхности разъема требуют также изде­ лия, которые содержат конструктивные элементы, исключающие возможность свободного удаления данного изделия из формующей полости формы в случае, если бы в ней была только одна поверхность разъема).

Исходные данные для проектирования пресс-форм могут являться необходимыми, но не достаточно полными для достижения оптималь­ ных решений, которые во многом и часто зависят от опыта, интуиции конструктора.

В гл. 3 приведена (применительно к формам для литья под давлени­ ем) дополнительная информация относительно исходных данных для проектирования.

2.3. Взаимодействие формы с прессом

Пресс-форма работает совместно с гидравлическим прессом, т.е. с машиной периодического действия. Закономерность такой цикличес­ кой работы отражает предельно неплотная циклограмма. Время цикла включает: две паузы, связанные с остановкой ползуна пресса в верх­ нем положении (пресс-форма разомкнута, загрузочная камера с фор­ мующей полостью заполняется дозой материала) и в нижнем положе­ нии (пресс-форма сомкнута, происходит отверждение массы, формо­ вание изделия); холостой ход ползуна вниз и вверх и собственно рабочий ход исполнительного механизма (плунжера), когда осуществ­ ляется непосредственное воздействие на обрабатываемый материал. Система удаления, выталкивания изделия из пресс-формы начинает действовать после того, как прошла некоторая часть времени холосто­ го хода вверх (пресс-форма полностью раскрыта, пуансон выведен из зоны формования). Механизм (манипулятор) съема изделий свой рабочий ход может начать во время паузы системы выталкивания, после ее рабочего хода. Механизм (манипулятор) загрузки материала, установки знаков и арматуры (если требуется) может начать работу после полного освобождения формующего гнезда. Таково кинемати­ ческое взаимодействие пресс-формы с прессом.

Схема геометрического взаимодействия представлена на рис. 2.7. К паспортным техническим характеристикам пресса относят макси­

мальный ход подвижной плиты S и плунжера цилиндра выталкивания I, максимальное расстояние между плитами Н, а также номинальное усилие пресса F„. С ними должны быть согласованы минимально необходимый ход разъема формы S, ход системы выталкивания /, высота формы в сомкнутом состоянии h и технологически обоснован­

78

Ри с . 2.7. Схема взаимодействия пресс-формы с прессом*.

й— сомкнутые полуформы; б — разомкнутые полуформы; 1 — подвижная плита пресса; 2 — не­ подвижная плита пресса; 3 — изделие; 4 — плунжер; 5 — гидроцилиндр блока выталкивания (штрихо­ выми линиями показаны крайние положения плиты I и плунжера 4)

данной высоте формы равен S$ = H-h; минимально необходимый ход s для нормального извлечения изделия из пресс-формы составляет 5 = 2hu + q (где q - дополнительное расстояние для безопасного удаления изделия вручную, равное 150 - 200 мм). Следовательно, s$ > s, или H-h> 2ftu + q. Кроме того, должно быть L^l;Fn> F^.

Правильный выбор типоразмера крепежных болтов 25 (см. рис. 2.5) может быть сделан, если на чертеже пресс-формы указаны размеры II-IV. Соответствие места проушин формы 24 расположению Т-образ­ ных пазов на плитах пресса определяется размером V. Возможность сопряжения с плунжером зависит от размеров VI, VII (см. рис. 2.5).

Расчет гнездности пресс-формы для прямого прессования. Проекти­ ровать многогнездную пресс-форму нецелесообразно в следующих случаях: при количестве поверхностей разъема больше двух; для изделий, имеющих много арматуры, резьбовые знаки, боковые вкла­ дыши или знаки; для изделий сложной конфигурации (нерационально увеличиваются габариты формы).

Если перечисленных ограничений нет, то гнездность определяют, устанавливая соотношение номинального усилия (мощности) того конкретного гидравлического пресса, на который проектируется

79