РЕФЕРАТ

Данная курсовая работа по дисциплине «Расчет и конструирование пластмассовых изделий и форм» содержит 38 листов печатного текста, 12 рисунков, 1 сборочный чертеж, 26 чертежей деталировки.

ОТЛИВКА, ГНЕЗДНОСТЬ, ВЫТАЛКИВАТЕЛЬ, ХВОСТОВИК, ОСНАСТКА, ЛИТНИКИ, ПУАНСОН, МАТРИЦА.

Основной задачей данной курсовой работы является полный расчет проектируемой оснастки на изделие. Итогом проведенной работы расчет гнездности оснастки, тепловой расчет оснастки, расчет литниковой системы, расчет исполнительных размеров формообразующих деталей, расчет ресурса оснастки.

Также в курсовой работе приводится подробное описание конструкции формы и описание работы разработанной оснастки.

В технологической части работы приводится свойства материала, из которого изготовлено изделие и расчет основных технологических параметров процесса литья под давлением: давление литья, давление на материал в полости формы, время впрыска, выдержки под давлением и охлаждения материала.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.. 3

1. РАСЧЕТ ГНЕЗДНОСТИ ОСНАСТКИ.. 4

2. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ОСНАСТКИ.. 8

3. РАСЧЕТ ЛИТНИКОВОЙ СИСТЕМЫ... 13

4. РАСЧЕТ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ РАЗМЕРОВ ФОРМООБРАЗУЮЩИХ ДЕТАЛЕЙ.. 22

4.1. Расчет исполнительных размеров полуматрицы подвижной .. 22

4.2. Расчет исполнительных размеров пуансона .. 23

4.3. Расчет исполнительных размеров полуматрицы неподвижной .. 24

4.4. Расчет исполнительных размеров вставки .. 25

4.5. Расчет исполнительных размеров нижнего знака .. 26

4.6. Расчет исполнительных размеров верхнего знака .. 27

5. РАСЧЕТ УСТАНОВЛЕННОГО РЕСУРСА ОСНАСТКИ.. 28

6. ОПИСАНИЕ РАБОТЫ РАЗРАБОТАННОЙ ОСНАСТКИ.. 30

7. СВОЙСТВА МАТЕРИАЛА И ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ.. 32

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ.. 36

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. 37

ВВЕДЕНИЕ

Области применения пластических масс в народном хозяйстве весьма разнообразны. Из них изготавливают изделия народного потребления, детали машиностроения, приборостроения, радиоаппаратуры и т.п. В большинстве случаев пластмассы используют как самостоятельный конструкционный материал, кроме того, они являются заменителем ряда дефицитных дорогостоящих материалов. В этой связи большое значение приобретают вопросы разработки пластмассовых изделий с учетом их технологических свойств и проектирования технологической оснастки (форм для литья под давлением и пресс-форм).

Конструкция пластмассового изделия существенно влияет на конструкцию формы (зависящую от технологичности изделия) и качественные показатели изделия, которые, в свою очередь, зависят как от технологии его изготовления, так и от его конструкции. В связи с этим изделие следует конструировать одновременно с анализом его технологичности.

Необходимо учитывать, что в ряде случаев ошибки, заложенные при разработке изделия, невозможно исправить выбором конструкции формы.

При конструировании пластмассовых изделий стремятся к обеспечению рациональных условий течения материала в форме, повышению точности изготовления, уменьшению внутренних напряжений, коробления, цикла изготовления.

1. РАСЧЕТ ГНЕЗДНОСТИ ОСНАСТКИ

Для литьевых форм расчет связан с учетом объема впрыска, усилия смыкания, пластикационной производительности и геометрических размеров плит.

Изделие, для которого проектируется оснастка, изготовлено из полипропилена марки 21020–12. Масса одного изделия .

Задавшись объемом впрыска выбираем термопластавтомат марки Д3132–250 [1].

Гнездность, обусловленную объемом впрыска термопластавтомата, можно найти из формулы:

(1.1)

где – коэффициент использования машины, который зависит от состояния полимера;

– объем впрыска литьевой машины, см ³ ;

– объем одного изделия, см ³ ;

– коэффициент, учитывающий объем литниковой системы.

Объем одного изделия определим по формуле:

(1.2)

где – плотность материала, г/см ³ , для полипропилена .

Подставляя значения в формулу (1.2) имеем:

Так как полипропилен – материал кристаллический, принимаем .

Так как объем одного изделия находится в пределах от 30 до 50 см ³ принимаем .

Подставляем полученные значения в формулу (1.1), откуда:

Таким образом, гнездность, обусловленная объемом впрыска шт. (округление в большую сторону).

Примем значение оптимальной гнездности , равное гнездности, обусловленной объемом впрыска:

Гнездность, которая обусловлена усилием смыкания плит термопластавтомата, определяется по формуле:

(1.3)

где – номинальное усилие смыкания плит термопластавтомата, Н ;

- давление пластмассы в оформляющем гнезде, Па ;

- площадь проекции изделия на плоскость разъема формы (без учета площади сечения отверстий), см ² ;

- коэффициент, учитывающий площадь литниковой системы в плите;

- коэффициент, учитывающий использования максимального усилия смыкания плит на 80–90%

Для термопластавтомата Д3132–250 номинальное усилие запирания формы . Давление пластмассы в оформляющем гнезде примем 32·10⁶ Па. . . .

Полученные данные подставляем в формулу (1.3), откуда

Гнездность, которая обусловлена пластикационной производительностью термопластавтомата, определяют из формулы:

(1.4)

где – номинальная (по полистиролу) пластикационная производительность, кг/ч ;

– время охлаждения изделия, с ;

– коэффициент, учитывающий отношение пластикационной производительности по данному материалу к значению ее по полистиролу;

– масса изделия, г .

Пластикационную производительность термопластавтомата определяют исходя из неравенства:

(1.5)

Время охлаждения изделия определяется по формуле

(1.6)

где – коэффициент температуропроводности, м ² /с ;

- толщина изделия, м ;

- средняя за цикл температура формующих поверхностей, ° С ;

– начальная температура изделия, равная температуре впрыскиваемого в форму расплава, ° С ;

– температура в середине стенки изделия, при которой раскрывается форма, ° С .

Подставляя значения в формулу (1.6), имеем:

Подставляя полученные значения в формулу (1.5), имеем:

Далее по формуле (1.4) рассчитываем гнездность:

Из рассчитанных значений , , принимаем наименьшее:

.

Принятое значение проверим по условию термопластавтомата. Значение не должно превышать число , определяемое площадью рабочей поверхности плиты термопластавтомата.

(1.7)

где – площадь рабочей поверхности плиты, см ² .

Условие выполняется. Принимаем количество гнезд равное 4, так как 5 гнезд не удобно располагать на чертеже.

2. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ОСНАСТКИ

Отверждение полимера в форме требует отвода большого количества теплоты. В связи с этим продолжительность цикла литья в значительной степени зависит от эффективности отвода теплоты и от достигаемой при этом температуры отливки. Кроме того, режим охлаждения существенно влияет на качество изделий. Так, более высокая температура формы позволяет получить: более высокие механические показатели кристаллических полимеров, качественную поверхность, блеск изделия; менее ориентированную структуру полимера и меньшие внутренние напряжения, и ряд других положительных сторон. Низкая температура формы позволяет уменьшить: рассеяние размеров отливаемых изделий, усадку и коробление, цикл литья.

Вместе с тем необходимо помнить, что при быстром охлаждении в отливке возникают большие внутренние напряжения, и, если изделие эксплуатируется при повышенных температурах, неизбежны вторичная усадка и коробление. На переохлажденных стенках формы может конденсироваться влага, отрицательно влияющая на качество поверхности отливки.

Рассчитаем каналы охлаждения для литьевой формы.

1. Время охлаждения, с , определяют по приближенной формуле (1.6):

2. Время цикла, с

(2.1)

где – время смыкания и размыкания полуформы, с

– время впрыска, с

3. Количество теплоты , поступившее с расплавом и отдаваемое отливкой, Дж

(2.2)

где – масса отливки, кг

(2.3)

здесь – масса изделия, кг , ();

– число гнезд, шт , ();

– масса литников, кг , ();

– удельная теплоемкость материала отливки, Дж/(кг· ° С), ()

– средняя (по объему отливки) температура изделия в момент раскрытия формы, ° С

(2.4)

Тогда

4. Количество теплоты, отводимое хладагентом , Дж

(2.5)

Пренебрегая потерями в окружающую среду, принимаем

(2.6)

Тогда

5. Расход хладагента, кг

(2.7)

где – удельная теплоемкость хладагента (воды), Дж/(кг· ° С), ();

– разность температур хладагента на выходе и входе в канал (принимается не более 2-4° С для исключения неравномерности охлаждения).

6. Расход хладагента через пуансон и матрицу, кг

(2.8)

где – определяем по чертежу пуансона и матрицы, м² ;

7. Площадь поперечного сечения каналов, м ²

(2.9)

где – плотность воды, кг/м ³ , ()

– скорость течения хладагента, м/с , ();

8. Диаметр канала, м

(2.10)

Возьмем диаметр канала 9 мм .

9. Суммарная длина каналов круглого сечения, м

(2.11)

На рис. 1 приведены чертежи плит охлаждения (а) – фланец неподвижный, б) – плита охлаждения).

Рис. 1, а)

Рис. 1, б)

3. РАСЧЕ Т ЛИТНИКОВОЙ СИСТЕМЫ

Литниковая система – это система каналов формы, служащая для передачи материала из сопла литьевой машины в оформляющие гнезда формы. Застывший в литниковых каналах полимер называется литником.

Литниковая система должна обеспечивать поступление расплава полимера в оформляющую полость формы с минимальными потерями температуры и давления после пластицирующего цилиндра литьевой машины. Литниковая система решающим образом влияет на качество изготавливаемого изделия, расход материала, производительность процесса. Неправильно спроектированная литниковая система является причиной повышенных напряжений в изделии, его коробления, образования на поверхности изделия следов течения материала, неполного заполнения формообразующей полости, неравномерной усадки материала.

В общем виде литниковая система включает три основных элемента: центральный литниковый канал, по которому расплав из материального цилиндра поступает в форму; разводящий канал, ответвляющийся от основного; впускной канал, по которому расплав непосредственно поступает в оформляющую полсть. Наличие всех трех элементов литниковой системы или отсутствие каких либо из них связано как с конфигурацией отливаемого изделия, так и с конструкцией формы. Так, литниковая система одногнездной формы часто состоит из одного литникового канала. Многогнездная форма всегда включает все три вида каналов.

Проведем расчет литниковой втулки (рис. 2):

Рис. 2

В зависимости от массы отливки () согласно рис. 27 /1/ диаметр отверстия центрального литникового канала на входе в литниковую втулку можно принять равным . Диаметр сопла литьевой машины, из которой будет поступать расплав не должен быть больше, поэтому .

Диаметр на входе в литниковую втулку можно определить аналитически, вычислив расчетный диаметр, см

(3.1)

где – объем впрыска, см ³ ,

– средняя скорость течения материала в литниковой втулке, см/с

– продолжительность впрыска, с .

Подставляя соответствующие значения в формулу (3.1), получаем:

Так как , то на практике принимают диаметр литника, мм :

(3.2)

то есть

Длина L центрального литникового канала зависит от толщины плит и составляет 33 мм .

Диаметр D центрального литникового канала на выходе рассчитаем исходя из угла конуса и длины канала по формуле:

(3.3)

Получим

Для упрощения изготовления втулки примем диаметр на выходе равным

Разводящие каналы являются частью литниковой системы, соединяющей оформляющие полости формы с центральным литником. Во всех случаях надо укорачивать разводящие каналы, так как увеличение длины канала ведет к возрастанию расхода материала, потерь давления, а так же ориентационных напряжений в изделиях.

На рис. 3 приведена схема разводящих литников и их размеры.

Рис. 3

Форма сечения каналов и рекомендации по применению даны в табл. 26 /1/.

Принимаем сегментную форму сечения как для основного разводящего (рис. 4, а), так и для вспомогательного разводящего (рис. 4, б) каналов:

а) б)

Рис. 4

Сегментная форма сечения обеспечивает хорошее течение расплава и небольшие потери тепла.

При заполнении каналов расплавом полимера прилегающие к стенкам слоя материала интенсивно охлаждаются и затвердевают, уменьшая эффективное сечение канала. Поэтому каналы редко изготавливают с площадью поперечного сечения меньше 7 мм ² (диаметр 3 мм ). В то же время площадь поперечного сечения канала не должна быть слишком велика, чтобы не изменялась продолжительность цикла литья, что возможно при литье очень тонких изделий. Поэтому нежелательно изготавливать каналы с сечением более 80 мм² (диаметр 10 мм ).

В общем случае диаметр d канала круглого сечения или эквивалентный диаметр d_э не круглого сечения можно определить по диаграмме (рис. 33 /1/) в зависимости от массы отливаемого изделия и длины L пути течения материала в разводящем канале.

d _э основного разводящего канала, при L = 90 мм , d_э = 7,5 мм , принимаем d = 8 мм .

d _э1 вспомогательного разводящего канала при L = 19 мм , d _э1 = 5,7 мм , принимаем d ₁ = 6 мм .

29-04-2015, 04:13