Технические оценки гнездности форм для литья под давлением термопластов

Фактор, по которому проводится оценка	Обозначение числа гнезд	Формулы для расчета
Уточненная	Упрощенная
Объем впрыска VB	nvb	b1 VB / V1 K1	VB / V1
Пластификационная производительность машины	nA	ATЦ /rV1K1	A /zV1
Усилие замыкания формы FM	nFm	Fмн /Po fu K2 K3	Fмн /Po fu

V₁ - объем одного изделия; K₁ - коэффициент объема литниковой системы в расчете на V₁; b₁ - коэффициент использования машины; Т_Ц - общее время технологического цикла; r - плотность термопластов; z - быстроходность машины; F_M - усилие смыкания формы; P_o - давление формования; f_u - площадь проекции изделия на плоскость разъема формы; K₂ - коэффициент учета площади литников в плане; K₃ - коэффициент использования максимального усилия смыкания.

Расчеты оформляющих деталей на прочность и жесткость

Расчеты выполняют лишь для наиболее ответственных деталей пресс-форм, подверженных действию значительного по величине внутреннего давления, которое развивается при прессовании пластмасс в оформляющей полости. В таблице приведены типовые объекты таких расчетов, там отмечен характер воспринимаемой нагрузки, возможные рассчитываемые параметры, условные расчетные схемы, изученные в курсе сопротивления материалов.

В самом общем виде методика расчетов состоит из следующих этапов:

1. Выбор расчетных режимов, а именно: наибольшее усилие прессования, темп работы, оптимальные и предельные температуры длительной работы (т.е. все режимы, при которых можно ожидать появления наибольших статических и динамических нагрузок и напряжений в деталях);

2. Выявление распределенных или сосредоточенных нагрузок и мест их действия в пресс-формах;

3. Выбор условных расчетных схем, т.е. представление реальных деталей пресс-формы условными стержнями, балками, пластинками, оболочками и т.д.;

4. Определение действующих напряжений, а именно: в детали или ее отдельном элементе - от каждого вида нагрузок при нормальной рабочей и максимальной (возможной при эксплуатации) температурах, в точках с экстремальными напряжениями;

5. Определение суммарных напряжений и расчетных напряжений [s_рас¸];

6. Определение допускаемых напряжений [s], для чего необходимо знать температурный интервал работы пресс-формы DТ, а также физико-механические характеристики материала рассчитываемой детали (s_b, s_bсж, Е, m, a в интервале DТ). В итоге должно быть для каждой из рассчитываемых деталей: s_рас¸£ [s];

7. Определение термической стойкости (при необходимости, если особо значительны градиенты температур или изделие тонкостенное, с резкими переходами толщин);

8. Определение деформаций, причем в итоге должно быть, чтобы прогибы f и углы поворота f обеспечивали условия требуемой жесткости деталей: f £ [ f ]; f_max = [f].

Во многих случаях определяющим параметром для работоспособности детали и формы в целом являются деформации, возникающие при эксплуатации рассчитываемых объектов.

9. Анализ расчетов, в результате которых устанавливают оптимальные размеры детали пресс-формы. Практически подобную полную схему расчета деталей пресс-форм в огромном большинстве случаев не реализуют, а выполняют очень упрощенные оценки. Например, в круглой цельной матрице определяют толщину ее стенок по формулам:

d = 0,5 d{[(s_b + 0,4 P_o) / (s_b - 1,2 P_o)] ^0,5} (2.104)

или

d = 0,5 d (P_o/s_b)
(h/H) (20105)

где Р_o - давление прессования; s_b - допускаемое напряжение на растяжение.

Если h = H, то d = 0,5 d (P_o/s_b)
.

Величина допускаемого напряжения s_b
зависит от применяемой стали, а также от величины коэффициента запаса прочности. При четырехкратном запасе прочности, желательном для обойм, матриц, загрузочных камер пресс-форм, величина допускаемого напряжения для легированной стали, может достигать 200 МПа.

В практике конструирования пресс-форм встречаются случаи, когда внутренний и наружный диаметры обойм загрузочных камер и матриц определяют конструктивно.

Это вызывает необходимость проверки указанных деталей на прочность, что можно сделать по формуле:

P_o (R² + r²) / (R² - r²)£s_b
(2.106)

где R - радиус наружного контура обоймы; r - внутренний радиус обоймы.

Один из характерных конструктивных вариантов - две жесткие полуматрицы, вставленные в круглую клиновую обойму. Здесь проверяется на прочность конструкция по сечению, совпадающему с плоскостью разъема клиньев. Благодаря большой жесткости полуматриц давление, действующее на них, передается как распределенная нагрузка Р₀ на площадь внутренней поверхности полости.

Усилие F, разрывающее обойму, равно:

F = 0,5P_o S f_i (2.107)

где S f_i =S f₁ + S f₂.

Расчетную площадь сечения обоймы f можно принять равной:

f = H(D - d) / 2 =Hd. (2.108)

Тогда условие прочности, выраженное через толщину стенки обоймы, будет иметь вид:

d = P_o S f_i t (Hd_b). (2.109)

Cтенки матриц или обойм прямоугольной формы проверяются в опасных сечениях по формуле:

0,5F₂ / f+ M / W £ s_b (2.110)

где F₂ - растягивающее усилие в стенках; f - площадь сечения стенки; М - изгибающий момент; W - момент сопротивления сечения стенки.

Растягивающее усилие F₂ определяется по формуле:

F₂ = P_o hL₂ (2.111)

Площадь сечения стенки подсчитывают по формуле:

f = Hd (2.112)

где Н - высота стенки или обоймы.

Изгибающий момент М определяют по формуле:

М = F₁L₁ / 12 (2.113)

где F₁ = P_oF₁L₁h - поперечное усилие от давления P_o, действующего на стенку.

Момент сопротивления W сечения стенки вычисляется по формуле:

W = H d³ / 6. (2.114)

Контрольные вопросы.

1. Описание процесса литья под давлением.

2. Основные параметры процесса.

3. Алгоритм построения программы расчета.

4. Правила составления блок-схем.

5. Язык программирования в работе.

6. Возможные замены языка программирования в работе.

7. Характер алгоритма применяемой программы.

8. Обоснование полученных результатов. Вводы по работе.

ЛИТЕРАТУРА

1. Компас-3D V10 [Текст]/ М.И. Кидрук.-М;СПб;Нижний Новгород;, 2009.-554 с.

2. Азбука САПР ТП Вертикаль V4 [Текст]/Система автоматизированного проектирования технологических процессов.-М.;АСКОН, 2009.-106 с.

3. Инженерная 3D - компьютерная графика. [Текст]: учеб. пособие / А.Л. Хейфец [и др.]; Юж.-Урал. гос. ун-т. -2-е изд., перераб. и доп. - М.:Юрайт. 2013.-464 с.: ил.

4. САПР технологических процессов [Текст]: учеб./ А.И. Кондаков.-2-е изд. стер.-М.:Academia, 2008. 268 с.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………
ТЕОРЕТИЧЕСКИЯ ЧАСТЬ ...................................................................................
Математическое моделирование процессов переработки полимеров………….
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ……………………………………………
Лабораторная работа. Расчет мощности диссипации механической энергии в межвалковом зазоре (симметричный процесс) …..…………………..
Лабораторная работа. Расчет мощности диссипации механической энергии в межвалковом зазоре (несимметричный процесс) …..……………......
Лабораторная работа. Расчет распорных усилий (симметричный процесс) …................................................................................................................
Лабораторная работа. Расчет распорных усилий (несимметричный процесс) .....................................................................................................................
Лабораторная работа. Расчет температурных полей и средней температуры в межвалковом зазоре (симметричный процесс) ...………………
Лабораторная работа. Расчет температурных полей и средней темпера туры полимера в межвалковом зазоре (несимметричный процесс) ...…………
Лабораторная работа. Расчет теплового режима пресс-формы литьевой машины …..
ЛИТЕРАТУРА.......................................................................................................................