Коэффициенты трудоемкости прессования деталей из пластмасс (для расчета гнездности форм)

Конструкция формы	Детали
без арматурой	с арматурой
до 3 шт.	св. 3 шт
Съемная и полустационарная	1,3	1,8	2,5
Стационарная	1,1	1,2	1,5

Расчет количества гнезд в формах для пресс-литья имеет особенности. Например, в съемных формах с горизонтальной плоскостью разъема количество гнезд определяют, учитывая величину площади проекции литниковой камеры на плоскостью разъема. Эту величину считают исходной, поскольку она зависит от вполне определенных величин причин: необходимого удельного давления прессования и рабочего усилия пресса. Разогретый пресс-материала под давлением обладает упругими свойствами, благодаря которым он способен почти без изменения и по всем направлениям передавать, производимое на него давление. Поэтому в процессе работы в форме возникают разнонаправленные усилия. Рассмотрим как они распределяются (рис.2).

Для удобства расчета площадь проекции на плоскость разъема оформляющего гнезда и литникового канала объединены и обозначены .

Усилие прессования, действуя на площадь , стремиться сомкнуть пресс-форму. Это же усилие, действуя на сумму площадей и создает противодействующую силу, стремящуюся разомкнуть пресс-форму. для того чтобы в процессе прессования пресс-форма не размыкалась, площадь проекции литьевой камеры должны быть больше или равна сумме площадей проекции оформляющих гнезд и литникового канала:

.

Отсюда приближенная формула расчета гнезд для пресс-форм литьевого прессования имеет вид

.

Рис. 2. Схема для расчета количества гнезд в формах для литьевого прессования: - площадь проекции литьевой камеры; - площадь проекции оформляющего гнезда; - площадь проекции центрального литника

Расчет количества гнезд (литье под давлением)

Расчет количества гнезд формы связан с выбором литьевой машины по следующим ее параметрам: весу впрыска, пластикационной производительности, усилию смыкания.

Количество гнезд исходя из веса впрыска машины, определяется по формуле:

где – вес впрыска машины, г (приведен в паспорте машины);

- вес одной детали, г;

- коэффициент, учитывающий вес литниковой системы относительно веса одной детали (табл. 2).

Количество гнезд , исходя из пластикационной производительности материального цилиндра машины, определяется по формуле

,

где – пластикационная производительность машины, кг/ч (приведена в паспорте машины, при переработке кристаллизующихся полимеров следует принимать значения );

- продолжительность выдержки детали в форме (в сек) в расчете на 1 г веса детали, ориентировочно принимаемой равной 1 сек;

- длительность холостого цикла (в сек), который включает время смыкания формы, подвода сопла, впрыска пластмассы, размыкания формы, выталкивания детали и т.п. (табл. 3).

Количество гнезд , исходя из усилия смыкания машины, определяется по формуле

где – усилие смыкания формы, кгс (приведено в паспорте машины);

- удельное давление пластмассы в оформляющем гнезде, кгс/см², ориентировочно принимается равным 500 кгс/см²;

- площадь детали (без учета отверстий, см²;

- коэффициент, учитывающий площадь литниковой системы, принимается равным 1,1.

Наименьшее значение из вычисленных , , следует принимать в качестве окончательной расчетной величины.

Таблица 2

Значения коэффициента , учитывающего вес литниковой системы

Вес детали в г		Вес детали в г
до 0,5	1,5	св. 10 до 20	1,1
св. 0,5 до 2	1,3	» 20 »30	1,05
» 2 »10	1,2	» 30 »50	1,03

Таблица 3

Значения величины длительности холостого цикла

Характеристика детали	в сек	Примечание
Детали простой конфигурации без поднутрений, арматуры и т.д.		Длительность не менее 10 сек для машин с весом впрыска до 50 г и не менее 20 сек - для машин с большим весом впрыска
Детали сложной конфигурации с поднутрениями, арматурой и т.д.		Длительность не менее 20 сек

Расчет размеров камеры (прессование)

1. Расчет высоты полости загрузочной камеры

Диаметральные размеры полостей загрузочных камер являются конструктивным элементом и задаются конструктором в зависимости от конфигурации формующей полости и количества формующих полостей (в пресс-формах с общей загрузочной камерой). Поэтому увеличение объема полости загрузочной камеры осуществляется только за счет увеличения ее высоты.

Высота загрузочной камеры зависит от следующих факторов:

- конструктивных признаков пресс-формы (открытая или закрытая);

- числа формующих полостей (для полузакрытых пресс-форм с общей загрузочной камерой);

- удельного объема пресс-материала;

- состояния загружаемого пресс-материала (нетаблетированный, таблетированный);

- объема формующей полости, участвующей в размещении пресс-материала (нетаблетированного, таблетированного);

- коэффициента заполнения полости камеры (для таблеток).

В пресс-формах закрытого или полузакрытого типов глубина полости загрузочной камеры определяется высотой детали. В пресс-формах закрытого типа она определяется и глубиной погружения пуансона.

Объем порошкообразного пресс-материала на одну деталь определяется по формуле:

,

где – вес прессуемой детали с учетом облоя, г;

- удельный объем пресс-материала, см³/г.

После определения объема загружаемого пресс-материала производится расчет высоты полости загрузочной камеры.

На рис. 3 представлены наиболее характерные случаи формования деталей в различных конструкциях загрузочных камер. Для нетаблетированных материалов расчет высоты камеры производится по следующим формулам (в см).

Вариант конструкции на рис. 3, а

,

где – высота оформляющего гнезда;

- объем загружаемого материала;

- площадь горизонтальной проекции прессуемой детали.

Вариант конструкции на рис. 3, б

,

где – высота загрузочной камеры;

- объем детали ниже линии АВ;

- площадь загрузочной камеры выше линии АВ.

Вариант конструкции на рис. 3, в

,

где и – объем детали соответственно ниже и выше линии АВ.

	Рис. 3. Определение высоты загрузочной камеры для нетаблетированного материала

Вариант конструкции на рис. 3, г

где – объем выступающей части оформляющего стержня выше линии АВ.

Вариант конструкции на рис. 3, д

,

где - число деталей, оформляемых в одной загрузочной камере.

Высота загрузочной камеры пресс-формы, предназначенной для таблетированного материала, зависит от формы и размеров таблеток и способа их размещения в загрузочной камере и оформляющем гнезде. Если таблетка размещается в загрузочной камере пресс-формы и не заполняет гнездо матрицы (рис.4, а), то высота загрузочной камеры определяется по такой формуле (в см):

,

где - площадь проекции таблетки на плоскость разъема формы;

- объем таблетированного материала.

	Рис. 4. Определение высоты загрузочной камеры для таблетированного материала

При загрузке пресс-формы двумя таблетками (одна непосредственно в формующую полость, а другая в загрузочную камеру) высота загрузочной камеры (рис. 4, б) рассчитывается по следующей формуле:

,

где и – площадь проекции таблетки на плоскость разъема формы, помещенной соответственно в загрузочную камеру и в оформляющее гнездо;

- высота таблетки, помещенное в оформляющее гнездо.

Для текстолита-полотна, свернутого в трубку и уложенного в пресс-форму (рис. 4, в), высота загрузочной камеры подсчитывается по формуле (в см):

,

где - площадь заготовки, определенная по формуле

Расчет толщины стенок матриц и обойм

Толщина стенок круглых матриц и обойм рассчитывается по следующей формуле (рис. 5, а):

,

где – толщина стенки, см;

- радиус оформляющего гнезда, см;

- удельное давление прессования, кгс/см²;

- допускаемое напряжение на растяжение, принимаемое равным 800-1000 кгс/см².

При ориентировочных подсчетах толщину стенок матриц или обойм можно определять по формуле:

,

где – внутренний диаметр матрицы или обоймы;

- высота оформляющей камеры;

- высота матрицы или обоймы.

Рис. 5. Схема действия сил на стенки матрицы (к расчету на прочность)

Расчет пресс-форм для прямого прессования с двумя пуансонами, когда обойма представляет собой полый цилиндр со сквозным отверстием и

.

В практике конструирования пресс-форм встречаются случаи, когда внутренний и наружный диаметры обойм загрузочных камер и матриц определяются конструктивно. Это вызывает необходимость проверки указанных деталей на прочность, что можно сделать по формуле:

,

где – удельное давление внутри обоймы или камеры, кгс/см²;

- радиус наружного контура обоймы, см;

- допускаемое напряжение на растяжение для материала обоймы или камеры, кгс/см²;

- внутренний радиус обоймы, см.

Если действительное напряжение в камере или обойме окажется больше допускаемого , то необходимо увеличить наружный диаметр обоймы.

Стенки матриц или обойм прямоугольной формы проверяются в опасных сечениях А-А или В-В (рис. 5, б) по формуле

,

где – растягивающее усилие, кгс;

- площадь сечения стенки, см²;

- изгибающий момент, кгс∙см;

- момента сопротивления сечения стенки, см³;

- допускаемое напряжение, принимаемое равным 300 - 400 кгс/см².

Растягивающее усилие определяется по формуле:

,

- удельное давление прессование, кгс/см²;

- высота оформляющей полости;

- меньшая сторона оформляющего гнезда.

Площадь сечения стенки подсчитывается по формуле

,

где – высота наружной стенки матрицы или обоймы.

Изгибающий момент определяется по формуле

где – длина боковой стороны оформляющего гнезда;

- = усилие, действующее на большую сторону.

Момент сопротивления сечения стенки вычисляется по формуле

.

Тема 5.1. Основы расчета форм и их элементов (продолжение)