Анализ технологического процесса изготовления пресс-форм

 

4. Конструкция и виды пресс-форм для литья под давлением.

Пуансон – подвижная деталь пресс-формы, передающая давление на формуемый материал. Пуансон, как правило, имеет выступы, оформляющие внутреннюю поверхность изделия. Поскольку деталь в процессе охлаждения усаживается и обжимает эти выступы, съём готового изделия после раскрытия формы осуществляется чаще всего с пуансона.

Матрицей называется неподвижная часть пресс-формы, обычно имеющая впадины и оформляющая наружную поверхность детали. Подача материала в полость формы осуществляется через канал в матрице - литниковую втулку

Формообразующая или  формующая полость – полость между матрицей и пуансоном для загрузки материала, повторяющая собой форму будущей детали.

Линия разъема – поверхность смыкания пуансона и матрицы. В простых пресс-формах линия разъема представляет собой плоскость, а в сложных состоит из одной или нескольких сложных поверхностей, образуемых пуансоном, матрицей и другими подвижными элементами формы.

Существует несколько видов пресс-форм. Ниже представлены основные виды форм для литья пластмасс под давлением.

 

4.1 Двухплитные пресс-формы

 

На рисунке 3 показана пресс-форма с центральным литниковым каналом, обеспечивающим прохождение расплавленного материала от узла впрыска до разводящего литника, проходящего по линии разъёма. Из разводящего литника расплав попадает непосредственно в формующую полость. В самом простом случае разводящий литник в пресс-форме может отсутствовать, а материал из литниковой втулки - подаваться непосредственно в полость. Изделия, полученные на таких пресс-формах

Рис 3. Пресс-форма с центральным  литниковым каналом

 

легко определить по крупному круглому срезу - следу обрезки "морковки" литника, обычно расположенному в самом  центре детали.

Представленная пресс-форма  имеет одну плоскую линию разъёма, которая размыкается в каждом цикле литья для извлечения изделия и удаления литника. Извлечение изделия и отделение литников обеспечивается толкающей системой пресс-формы, состоящей из плиты толкателей, плиты хвостовика и множества отдельных толкателей. Толкатели бывают различной формы, но самые распространенные - цилиндрические. Круглые следы от них можно увидеть на внутренней поверхности большинства пластмассовых деталей.

Рабочие части пресс-формы - пуансон, матрица и различные  вставки, называемые также "знаки", определяют конфигурацию отливаемой детали. Части формы, составляющие собой её каркас, называются несущими, или опорными плитами. Несмотря на то, что эти плиты должны выдерживать циклические нагрузки в сотни, а иногда и в тысячи тонн, они изготавливаются из более мягкого металла, по сравнению с рабочими частями формы. Это позволяет удешевить пресс-форму и упростить её изготовление.

Важным элементом конструкции  формы является её теплообменник. По существу теплообменник - это множество  круглых отвестий сложной конфигурации, пронизывающих плиты и рабочие части пресс-формы. Вода, пропускаемая через эти каналы, обеспечивает быстрое и равномерное охлаждение детали в формующей полости.

 

4.2 Трёхплитные пресс-формы

 

Трехплитная форма обладает двумя линиями разъёма, одна из которых служит для освобождения детали, а другая, параллельная основной - для извлечения застывшего литника. Такая конструкция позволяет усложнить разводящий литник и осуществлять впрыск не только по периметру, но и в любой точке формующей плоскости. При этом точка впрыска может иметь диаметр около одного миллиметра, а разводящий литник отделяется автоматически при раскрытии формы.

Рис 4. Трёхплитная пресс-форма

 

В форме, показанной на рисунке, цикл съёма начинается с открытия формы по первой линии разъёма, проходящей между плитой пуансона и матрицы. При этом разводящий литник отрывается от детали. После того, как деталь полностью освобождена, начинается раскрытие второй линии разъёма с извлечением литника.

В приведенной на рисунке  пресс-форме, снятие отливки с пуансона производится плитой съёма. Такой метод  применяется в случаях, когда  наличие на детали следов толкателей недопустимо, или если необходимо обеспечить равномерное распределение усилия сталкивания.

 

4.3 Горячеканальные формы

 

В холодноканальных пресс-формах литник в каждом цикле должен быть остужен и в твердом виде выталкнут  вместе с отливками, чтобы потом  отправиться на измельчение и вторичную переработку. В горячеканальных же формах литниковая система снабжена электронагревателем, который постоянно поддерживает материал в расплавленном состоянии. Литник теперь не нужно извлекать, а значит сокращается время охлаждения формы и уменьшается объем отходов материала.

Рис 5. Горячеканальная пресс-форма

 

Литниковая система  горячеканальных форм включает в  себя два основных элемента – разводящие коллекторы и систему сопел. Коллектор системы, расположенный в плите матрицы, доставляет расплавленный материал от сопла литьевой машины к соплам. Сопла подают материал прямо в формующую полость или в холодный разводящий литник, аналогичный по конструкции с литником двухплитной формы.

Конструктивное исполнение ключевых элементов горячеканальной  системы - коллектора и сопел весьма разнообразно. Поскольку эти элементы довольно часто выходят из строя, изготовители пресс-форм стараются  использовать стандартные модели от специализированных производителей, а не изготавливать их самостоятельно.

Конструкция горячеканальной  формы похожа на трехплитную, во второй линии разъема которой расположился коллектор горячего канала. Для управления нагревательными элементами используется специальный контроллер.

 

5. Технологичность конструкции

Основными критериями технологичности  деталей, подвергающихся механической обработке, являются трудоемкость, точность и стабильность получения геометрических размеров и шероховатости поверхности. Анализ технологичности деталей должен включать следующий круг вопорсов: изыскание возможностей упрощения конструкции с целью сокращения металлоемкости и трудоемкости; критическое рассмотрение обоснованности назначения допусков; оценку степени стандартизации, унифицированности конструкции, нормалей и оригинальных деталей.

Оценивая технолгичность деталей, следует иметь ввиду, что повышение  требований к точности обработки  и шероховатости поверхности  может в большей степени повлиять на трудоемкость и себестоимость механической обработки. Вместе с тем точность обработки деталей предопределяет метод достижения точности замыкающего звена и метод сборки. В некоторых случаях точная механическая обработка отдельных сопрягаемых поверхностей деталей может упростить или исключить последующие слесарно притирочные работы. Предпочтение необходимо отдавать достижению точности механической обработкой перед слесарной подгоночной обработкой.

После критического анализа технических условий и допусков на размеры следует установить, отвечает ли конструкция деталей общим требованиям технологичности:

а) предусмотрены  ли базовые поверхности, позволяющие  удобно устанавливать детали на станке без их деформации при зажиме;

б) возможно ли уменьшение протяженности обрабатываемых сопрягаемых поверхностей путем замены сплошных поверхностей опорными;

в) возможно ли получение простыми средствами заданных соотношений по взаимному расположению поверхностей.

Технологичность  конструкции должна рассматриваться c точки зрения масштаба производства, a также в зависимости от имеющегося технологического оборудования и произвoдственных возможностей. Необходимо yчитывать размеры имеющегося оборудования, наличие прецизионного оборудования, исключающего слесарно-пригоночгые работы, возможность применения прогрессивных методов обработки, станков с ЧПу, электрoфизичeскиx методов обработки. Конструкция оснастки должна Обеспечить исключение или минимaльный объем слесарно-пригоночных работ, для чего следует предусматривать доступ металлорежущего и абразивного инструмента к обрабатываемой поверхности.

В конструкции  приспособлений необходимо учитывать возможность Использования опoрно-устанoвочных элементов в качестве базы отсчета при растачивании отверстий под направляющие элементы. B тех случаях, когда по конструкции приспособления это невозможно, следует предусматривать демонтаж одной из деталей (например, кондукторной плиты или кронштейна). Для взаимной ориентации корпуса и демонтированной детали в них предусматривают технологические отверстия и контpoльные штифты.

Если  габаритные размеры приспособления не позволяют растачивать его в собранном виде, то его следует изготовлять сборным, Взаимную ориентацию узлов или деталей следyeт осуществлять с использованием технологических отверстий и фиксацией контрольными штифтами, направляющими шпонками, точно обработанными поверхностями.

При простановке размеров необходимо учитывать метод обработки детали. При растачивании детали на координатно-расточнoм  станке и на станке c ЧПУ размеры отверстий следует задавать в прямоугольной системе координат. Для этого необходимо назначать начало координат и выбирать направление осей относительно детали. В деталях, которые Могут растачиваться с применением круглого или универсального поворотного стола, размеры могут быть заданы в полярных координатах. На деталях, подлежащих обработке на станках с ЧПУ, при простановке размеров следует указывать узловые точки. Криволинейные контуры плоских деталей или контуры секущих плоскостей пространственно сложных деталей должны указываться в чертежах радиусами, углами дуг окружностей, координатами центров окружностей и параметрами других применяемых геометрических фигур (эллипса, параболы, гиперболы и др.). Необходимо задавать размеры всех элементов обрабатываемой поверхности от единых конструкторскотеxнологических баз.

При проектировании деталей Необходимо учитывать способ базирования их при обработке и контроле. С точки зрения достижения максимальной точности рекомендуется вести обработку от одной базы, в качестве технологических баз использовать основные базы. B некоторых случаях для создания баз следует предусматривать специальные приливы. При обработке отверстий или плоскостей, раcпoложенных под различными углами, следует предусматривать обработку одного или нескольких технологических отверстий и все рaзмеpы задавать от них.

Точные и соосные отверстия следует обрабатывать на проход с одной установки. Поверхности детали, c кoтoрыми соприкасается сверло в начале и в конце сверления, должны располагаться перпендикулярно сверлу, а ось сверла должна быть перпендикулярна базовой поверхности. Необходимо предусмотреть наличие в конце точных глухих отверстий пространства для заборной части инструмента. Рекомендуется постепенное уменьшение диаметров отверстий, pасположенныx на одной оси. Размер обрабатываемых отверстий во внутренних стенках не должен превышать размера соосных им отверстий в наружных стенках детали. Не рекомендуется на одной оси между отверстиями малого диаметра размещать отверстия большого диаметра. Необходимо по возможности уменьшать количество доделочных операции в процессе общей сборки.

Сложные конструкции приспособлений рекомендуется проектировать из нескольких отдельных технологических узлов. технологический узел не должен содержать большого количества сборочных элементов и деталей, так как это усложняет сборку.

Узлы не должны требовать даже частичной разборки при общей сборке приспособлений. При сборке отдельного узла в корпусе следует предусматривать последовательное сопряжение его деталей c корпусом. Посадочные поверхности должны иметь наименьшие paзмеры c целью минимального перемещения деталей по ним в процессе сборки.

Собранные цилиндрические детали должны быть таких размеров, при которых начальный контакт каждой пары сопрягающихся поверхностей осуществлялся бы не одновременно, а последовательно. Необходимо учитывать метод контроля основных размеров оснастки.

Пуансоны и матрицы крупных вырубных штампов рекомендуется изготовлять из отдельных секций. Пуансоны и матрицы, имеющие сложную форму, необходимо изготовлять разрезными (составными) или со вставками, чтобы была возможность обрабатывать рабочие поверхности на шлифовальных станках без слесарной' пригонки. Многоместные пресс-формы рекомендуется изготовлять со вставками, что облегчает применение процесса выдавливания и других прогрессивных методов обработки формующих поверхностей.

 

6. Требования к отливаемому изделию.

 

Радиусы закруглений на наружных и  внутренних поверхностях изделий из пластмасс позволяют облегчить  течение массы в форме, упростить  ее изготовление и уменьшить износ, упростить извлечение изделий после формования, улучшить внешний вид. Благодаря закруглениям устраняются или заметно снижаются напряжения, уменьшаются величина и колебание усадки изделия, повышается точность.

Технологические уклоны поверхностей изделий из пластмасс облегчают выталкивание их из формы после окончания цикла изготовления. Технологические уклоны могут иметь одновременно и конструктивное значение. Уклоны не назначаются: если конфигурация изделия сама способствует* простому извлечению ее (например, конусный стакан); если внутренняя полость изделия имеет сложную форму, способствующую тому, что изделие при раскрытии формы останется на пуансоне, а формовать это изделие в матрице нежелательно из-за следов выталкивателей; если высота буртов или углублений не превышает 1 -5 мм; если изделия тонкостенные и имеют высоту 10-15 мм. Иногда предусматривается обратный конус.

При назначении угла уклона необходимо учитывать также способ выталкивания пластмассового изделия, шероховатость поверхности формующих деталей, состав перерабатываемой пластмассы. Минимально допустимые значения технологических уклонов для изделий из полистиролов, этролов, полиамидов составляют 30 и 45', а для деталей из полиэтилена 45' и Г (соответственно на внутренних и наружных поверхностях). На практике часто уклон задают на чертеже двумя размерами.