Назначение, устройство и принцип действия литьевых форм. Система оформляющих деталей. Назначение и классификация

пластикационная производительность машины, см³/c (G_M=50,4 см³/c);

T_ц – время цикла, сек (T_ц=196 с, расчет см. ниже);

 - объем впрыска, см³ (=1137 см³);

k1 – коэффициент объема литниковой системы (k1=1,2);

ρ – плотность материала, г/см³ (ρ=0,91 г/см³).

3. Число гнезд в зависимости от усилия смыкания:

                                                                                     (5.8)

где:

Р_см – усилие смыкания, кН (Р_см=3000 кН);

P – давление впрыска, Па (Р=143 МПа);

S_изд – площадь проекции отливаемого изделия на плоскость разъема формы, м² ( S_изд=0,0388 м²);

k2 – коэффициент учета площади литника (k2=1,1);

k3 – коэффициент использования максимального усилия смыкания

(k3=1,25).

Окончательно принимаем n = 1 .

5.3 Расчет времени цикла

Для определения времени цикла воспользуемся следующим выражением:

 , с                                         (5.9)

где:

T_см – время смыкание пресс – формы , с ;

Т_впр – время впрыска расплава согласно Mold Flow, с ;

Т_разм – время  размыкания пресс – формы, с ;

Т_под – время подпитки, с ;

Т_охл – время охлаждения, с .

Определим время охлаждения:

 , с                                                               (5.10)

где:

 - толщина стенки отливки, (= 12 мм);

 - коэффициент температуропроводности, (=2.12·10^-7);

Т_р, Т_к, Т_ф– температуры расплава, отливки после охлаждения, формы соответственно (Т_р=260°С , Т_к=70.°С, Т_ф=50°С).

с

 с

На рисунке 5.1представлена схема охлаждения изделия по расчетам Mold Flow.

Рисунок 5.1 – Схема охлаждения изделия.

Согласно проведенному расчету программного продукта Mold Flow среднее время охлаждения изделия составило 200 с. Результат аналитического расчета совпадает с расчетом проведенным программным продуктом.

5.4 Расчет усадки

Среднее значение объемной усадки найдем следующим образом:

                                                                                (5.11)

где:

 - объем гнезда формы, см³;

 - объем изделия при нормальных условиях, см³ (V=900 см³)

(За стандартное состояние полимера принимается состояние при температуре 20°С и давлении 1 атм);

р – удельное давление литьевой машины, Н/м² (р = 0.61·10⁸ Н/м²);

 - внутреннее давление, обусловленное силами межмолекулярного взаимодействия, н/м², (π=3,2·10⁸  Н/м²);

М – молекулярный вес структурной единицы, обуславливающей молекулярное взаимодействие (М=28,1);

 - константа, учитывающая собственный объем молекул,

(b=0,875·10^-3);

R – универсальная газовая постоянная, моль/м³ (R=8,31·10³моль/м³ );

Т – абсолютное значение температуры расплава, °С (Т=240°С).

Таким образом, объемная усадка составит 3,4%.

Определим среднюю линейную усадку:

                                                                                                      (5.12)

Средняя линейная усадка составит 1,1%.

Согласно ГОСТу 1816 – 80 усадка полипропилена 1 – 2%.

5.5 Расчет рабочей длина наклонной колонки

Рабочую длину наклонной колонки, исходя из геометрических соображений :

 , где

S – ход шибера, мм (S=14 мм);

α – угол наклона (α=15÷25º).

 мм

5.6 Расчет усилия выталкивания

Усилие выталкивания можно определить следующим образом:

, Па                                                                                    (5.13)

где:

 - коэффициент трения пластмассы по стали;

P – давление впрыска, Па (Р=143 МПа);

 - площадь боковой поверхности отливки, м² (0,1179·10^{-6 м2}).

 , Па                                                                                               (5.14)

причем:

 , Па                                                                                    (5.15)

где:

S – объемная усадка изделия, % (S=3,4%);

 - растягивающие напряжения в отливке, Па;

 - средняя толщина стенки, мм (=10 мм);

d - эффективный диаметр пуансона, мм (d=76 мм);

E – модуль упругости полимера, Па/м (Е=1220·10⁶ Па/м).

МПа

МПа      

5.7 Расчет системы охлаждения

Количество теплоты, содержащейся в порции расплава, которое должно быть передано стенкам формы, рассчитывается по формуле:

, Дж/c                                                                          (5.16)

где:

m_o – масса отливки, кг (m_o=815∙10^-3);

С_o - удельная теплоёмкость отливки, Дж/кг·°С (С_o=1,95·10^-3 Дж/кг∙°С);  

Т_р - температура расплава, °С (Т_р =240 °С);

Т_к - температура изделия в форме, °С(Тк =40°С ).

, Дж/с

Потери теплоты в окружающую среду конвективно:

 , Дж(5.17)

где: 

F_б - площадь боковой поверхности формы, м² (F_б =0.4 м²);

α  - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м²∙К) (ɑ=8 Вт/(м²∙К));

Т_ф - температура на поверхности формы, °С (Т_ф =40 °С);

Т_о - температура окружающей среды, °С (Т_о =10 °С);

Т_ц - время цикла, с(  T_ц =193 с).

Дж

Потери теплоты в окружающую среду:

, Дж                                                                (5.18)

где:

Q_т - потери теплоты в окружающую среду через плиты машины, Дж

Q_и - потери теплоты в окружающую среду через излучение, Дж.

Дж

Количество теплоты, отводимое хладагентом:

Дж

Расход хладагента:

 , кг                                                                                              (5.19)

где:

С_х – удельная теплоемкость воды, Дж/кг·ºС (С_х = 4190 Дж/кг·ºС);

∆t_х – температура хладагента на входе и выходе, °С (∆t_х = 5 ºС).

кг

Расход хладагента для пуансона и матрицы отдельно:

 , кг                                                                                           (5.20)

где:

F^мп – площадь пуансона или матрицы формующей полости, м² (F^м=0,0388 м² F^п=0,0388 м² рассчитано по математическим формулам);

F_общ – площадь матрицы или пуансона, м² (F_общ=0,147 м² рассчитано по математическим формулам).

 кг

 кг

Расчет площади поперечного сечения охлаждающих каналов:

 , м²                                                                                       (5.21)

где:

g_х^мп – расход хладагента, кг;

ρ_х – плотность хладагента, кг/м3 (ρх = 1000 кг/м3);

Т_ц – время цикла, с (Тц=196 с);

W – скорость течения хладагента, м/с (W=1 м/с).

м²

м²

Диаметр канала:

 , м                                                                                        (5.22)

где:

F_к^мп – площадь поперечного сечения канала, м².

м

м

Суммарная длинна канала:

 , м                                                                                              (5.23)

где:

F^мп – площадь пуансона или матрицы, м²;

D_к^мп –диаметр канала, м.

м

м

5.8 Расчет на прочность элементов литьевой формы

5.8.1. Расчет  болта, соединяющего плиты

Рисунок 5.2 – Схема размещения крепежа

Длина соединения Н=140 мм;

Диаметр резьбы d=16мм;

Диаметр резьбы средний d₁=15.38 мм;

Диаметр внутренний d₂=14.76 мм;

Шаг резьбы s=1,75 мм;

Коэффициент заполнения резьбы b=0.86;

Допустимое напряжение: s_доп=40 МПа;

Допустимое напряжение на смятие:s_{доп. см.}=0.9s_доп;

Допустимое напряжение на срез: t_{доп. ср.}=0.75s_доп.;

Масса формы m=50кг;

Количество болтов n=8.

Рассчитаем нагрузку:

 , Н                                                                                               (5.24)

Н

Рассчитаем напряжение на смятие:

 , Па                                                                          (5.25)

МПа

Проверка болта на разрыв шейки:

 , Па                                                                                              (5.26)

Па

Проверка на срез витков резьбы:

  , Па                                                                                      (5.27)

МПа

Таким образом s_раз=2,5 МПа < s_доп=40 МПа

s_см=0,37 МПа < s_{доп. см.}=36 МПа;

t_ср=0,06 МПа < t_доп.ср.=30 МПа, следовательно, болты выбраны с огромным запасом прочности.

5.8.2 Расчет неподвижной опорной плиты на смятие

Опорные плиты (подвижная и неподвижная) испытывают нагрузку и деформацию от действия усилия смыкания термопластавтомата. Расчет будет проведен при максимальном усилии смыкания F_max=2000 кН. Далее выбираем расчетную схему.

На рисунке 5.3 представлена твердотельная модель неподвижной опорной плиты.

Рисунок 5.3 – Твердотельная модель неподвижной опорной плиты

После проведения  расчета были получены результаты, анализ которых дан ниже. На рисунке 5.4 представлена эпюра статистического узлового усилия неподвижной опорной плиты. Значение максимального напряжения, которое испытывает плита s_max=100 МПа. Полученное расчетное значение ниже предела текучести стали s_т=220,6 МПа.

Рисунок 5.4 – Эпюра статического узлового напряжения неподвижной опорной плиты