Разновидности оборудования для пневмовакуумного формования

Машины для формования классифицируют по следующим признакам:

- способ создания формующего давления;

- количество позиций;

- вид перерабатываемого материала;

- назначение машины.

По первому признаку различают машины для вакуумного, пневматического формования и машины, на которых можно осуществлять оба этих вида формования. Каждый из этих типов машины может иметь механизмы для предварительной механической вытяжки.

По второму признаку машины подразделяют на одно и многопозиционные. К однопозиционным относят такие формовочные машины, на которых все технологические операции осуществляются при неизменном положении заготовки, т.е. на одной позиции.

Рис. 104

Однопозиционная вакуум-формовочная установка (рис. 104) состоит из станины 1, на которой смонтированы панель приборов управления 2, камера формования 4, подъемный стол 3, нагревательная панель 5, устройство для охлаждения 6 и вакуумная система 7.

Панель приборов управления содержит приборы управления вакуумным насосом, подъемным столом, вакуумной камерой формования, нагревом формуемого материала и охлаждением отформованных изделий.

Камера формовочная 4 представляет собой сварную конструкцию прямоугольной формы и состоит из нижней неподвижной рамы и верхней прижимной подвижной рамы с противовесом. Камера снабжена замком, обеспечивающим прижим листа и фиксацию верхней прижимной рамы.

Стол подъемный 3 обеспечивает установку на нем формующего инструмента (пуансона). Стол создает герметичность формовочной камеры при подъеме его в верхнее положение. Нагревательная панель 5 служит для одностороннего нагревания листовой заготовки термопластичного материала и включает 6 штук нагревательных элементов.

Устройство охлаждения 6 представляет сварную конструкцию с вмонтированными вентиляторами, которые обеспечивают охлаждение отформованного изделия.

Вакуум-система 7 состоит из вакуум-насоса, ресиверов, коллектора, расположенных на станине, а также кранов и вакуумметра, расположенных на панели приборов управления. Панель с электропневмовакуумным оборудованием включает блок подготовки воздуха, маслораспылитель, магнитный пускатель, предохранитель со вставкой и блок зажимов.

Принцип работы установки.

Листовая заготовка укладывается на торец формовочной камеры, при отведенных в сторону нагревателе 5 и обдувочным устройством 6 и закрепляется прижимной рамой. Нагреватель 5 устанавливается над листовой заготовкой и включается обогрев. После нагревания полимера до заданной температуры, подъемный стол 3 вместе с пуансоном поднимается вверх, вытягивая заготовку, после чего в камере 4 создается вакуум и происходит формование изделия на пуансоне. Нагреватель 5 во время формования отводится в сторону. Охлаждение изделия происходит за счет холодных стенок пуансона и дополнительно за счет обдува воздухом из устройства 6.

Схема двухпозиционной вакуум-формовочной машины представлена на рис. 105. Машина состоит из вакуум-системы с ресивером 6, двух механизмов подъема стола 5, двух комплектов оформляющего инструмента 1, двух зажимных устройств 2 и нагревателя 3.

Рис. 105

Машина так же имеет верхние пуансоны 4 для предварительной механической вытяжки при негативном формовании.

Для переработки толстостенных материалов наибольшее распространение получили карусельные машины. Перерабатываемый листовой материал совершает циклические передвижения от позиции к позиции.

Схема трехпозиционной карусельной машины представлена на рис. 106.

Машина состоит из ротора 1 с укрепленными на нем тремя зажимными рамами 2, формующей камеры 3, нагревателя 4 и легкой сварной станины.

Рис. 106

Формовщик на позиции I закладывает в зажимную раму термопластичную заготовку и дает команду на ее зажим. Через определенный момент времени ротор поворачивается на 120, и заготовка попадает в позицию II, в которой происходит ее разогрев. Затем ротор поворачивается еще на 120, и нагретая заготовка приходит на позицию III, где происходит формование и охлаждение изделия. При очередном повороте ротора отформованная заготовка попадает на позицию I, где оператор снимает готовое изделие и закладывает новую заготовку.

По третьему признаку выделяют машины перерабатывающие рулонный материал и отдельные заготовки.

По четвертому признаку машины делятся на универсальные и специализированные.

Рис 107.

На рис. 107 дана схема машины, на которой в отличии от карусельных машин четыре зажимные рамы установлены не на роторе, а на цепном транспортере с гидравлическим приводом. При движении такого транспортера каждая рама останавливается строго против одного из четырех исполнительных механизмов, в которых соответственно производиться: I – выемка готового изделия и закладка новой заготовки; II – нагрев листа; III – формование; IV – охлаждение струей воздуха.

Для формования изделий рулонных материалов предназначены также многопозиционные машины ленточного типа. На рис. 108 приведена схема такой машины с горизонтальным формующим узлом. Машина предназначена для работы в автоматическом цикле, состоящем из операций формования тары, заполнения ее продуктом, заварки и вырубки тары. Агрегат состоит из механизмов размотки рулонного материала 1, нагревателя 2, узла формирования 3, дозатора 4, механизма термосварки 5, механизма вырубки 7, транспортера 8 и механизма намотки отходов 9.

Рис. 108

С механизма размотки лента термопласта попадает в зону нагрева, останавливается и находится там в течение определенного времени. Затем с помощью шагового механизма протяжки нагретый участок ленты попадает в узел формования, где происходит оформление изделий (чаще всего в многогнездной форме) и их охлаждение. По окончании формовки матрица и пуансон разводятся с помощью пневмоцилиндров, а участок ленты вместе с отформованными в нем изделиями (чаще всего мелкой тарой) подается под лоток дозатора. Тара заполняется жидким или сыпучим продуктом. Следующим ходом механизма протяжки заполненная тара попадает в механизм термосварки, где к ней приваривается слой фольги, дублированной полимерной пленкой. Как правило, в этих узлах используется метод термоимпульсной сварки. На следующей за механизмом сварки позиции происходит вырубка готовых упаковок из ленты термопласта. При этом упаковка попадает на транспортер и оттуда в приемный бункер; перфорированная лента термопласта сматывается в рулон механизмом намотки отходов для последующего дробления.

Часто в автоматах для формования мелкой тары с последующим заполнением и укупоркой применяется узел вакуумного формования ротационного типа. Это позволяет дискретное движение формуемой ленты заменить непрерывным. Схема такого агрегата приведена на рис. 109. Он состоит из узла размотки 1 ленты 2 термопластичного материала, вращающегося ротора с формующими ячейками 3, нагревателя 4, охлаждающего устройства 6, накопителя 5, дозатора 7 с управляемыми клапанами 8, устройства 9 для размотки фольги, прижимного ролика 10, узла 11 сварки или склеивания, вырубного устройства 12, направляющего лотка 13 и устройства 14 для сборки и переработки остатков ленты.

Рис. 109

В случае укупорки тары объемными крышками применяют автоматы, подобные показанному на рис. 110. Он состоит из двух узлов размотки термопластичной ленты 1, направляющих роликов 2, 7 и 4, двух формующих роторов 3, автоматического питателя 5, поддающего штучные изделия 6, узла сварки (или склейки) и вырубки упаковок 8, механизма сбора отходов ленты 10 и желоба (или транспортера) для приема готовых упаковок 9.

Рис. 110

Формование изделий на описанном выше оборудовании связано как бы с двойными энергетическими затратами; ведь при получении листов и пленки методом экструзии или вальцевания они выходят из перерабатывающей машины разогретыми до температуры высокоэластичного состояния, т. е. до температуры, при которой их можно формовать. Затем листы и пленка на специальных устройствах охлаждаются, упаковываются и транспортируются на формование, а в процессе формования вновь затрачивается энергия на их разогрев до высокоэластичного состояния. Этот недостаток ликвидируется при применении автоматических линий , в состав которых входят вальцы или экструдер, производящие листовой материал, и формовочная машина (чаще всего многопозиционная ленточного типа).

На рис. 111 дана схема такой установки, состоящей из экструдера 2 и формующей машины 4. Гранулированный термопласт поступает в бункер 1, попадает в материальный цилиндр, расплавляется, сжимается и выдавливается через оформляющую головку в виде непрерывной ленты 3, которая подхватывается транспортером 5.

Рис. 111

На транспортере установлены матрицы, в которых в узле 6 происходит формование изделия. Далее, продвигаясь в матрицах по транспортеру, изделия охлаждаются и вырубаются на позиции 7. Готовые изделия по лотку 8 падают в приемную тару, а отходы ленты 9 возвращаются на повторную переработку и попадают сначала в дробилку 10, смонтированную в верхней части бункера, а оттуда – в бункер экструдера.

К достоинствам машин типа «экструдер – формующий агрегат» можно отнести снижение энергозатрат, равномерность нагрева листа, снижение затрат на транспорт и обработку исходного материала, а к недостаткам — сложность управления и необходимость точной синхронизации работы отдельных узлов агрегата.

Рис. 112

Другой современной разновидностью термоформования является так называемое «топформование» (рис. 112), при котором вначале на литьевой червячной машине 1 формуется листовая заготовка (рис. 112, а). Затем эта заготовка распрессовывается между плоским торцом головки 2 и плоской плитой основания 3 и превращается в лист 4 (рис. 112, б). Полученный горячий лист захватывается зажимной рамой (на схеме не показана) и переносится на позицию вакуумформования (рис. 112, в), где он устанавливается над формой 5. Вначале лист подвергается предварительной механической вытяжке пуансоном 6, а затем окончательно формуется под действием вакуума, создаваемого в форме 5. Отформованное и охлажденное изделие 7 выталкивается из формы и направляется в приемную тару (рис. 112, г).

К преимуществам метода относится малая энергоемкость, уменьшение отходов, поскольку листовой заготовке легко придать любую форму, возможность получать заготовку с заданным распределением толщины.