Реферат Расчет проектируемой оснастки на пластмассовое изделие

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Имя

Выберите тип работы:

Курсовая работа Дипломная работа Контрольная работа Реферат Отчет по практике Эссе Доклад Решение задач Научно-исследовательская работа Монография Аспирантский реферат Магистерская работа Научная статья Публикация статьи в ВАК Публикация статьи в Scopus Дипломная работа MBA Бизнес-план Тест/экзамен online Чертеж Рецензия

Принимаю Политику конфиденциальности

Продолжить

Скидка 25% при заказе до 17.2.2025

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

 – объем впрыска литьевой машины, см³;

 – объем одного изделия, см³;

 – коэффициент, учитывающий объем литниковой системы.

Объем одного изделия определим по формуле:
                                                                                               
где  – плотность материала, г/см³, 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 см³ 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:
                                                                           
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), см²;

 - 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:

               

                                                                                  

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:
                                                                 
Время охлаждения изделия  определяется по формуле
                                           

                           

где  – коэффициент температуропроводности, м²/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.
                                                                                
где  – площадь рабочей поверхности плиты, см².
                                   
Условие выполняется. Принимаем количество гнезд равное 4, так как 5 гнезд не удобно располагать на чертеже.

2. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ОСНАСТКИ

где  – время смыкания и размыкания полуформы,

 – время впрыска,

Количество теплоты , поступившее с расплавом и отдаваемое отливкой,

где  – масса отливки, кг

здесь  – масса изделия,

();

 – число гнезд,

, ();

 – масса литников,

, ();

 – удельная теплоемкость материала отливки,

()

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

Количество теплоты, отводимое хладагентом ,

где  – удельная теплоемкость хладагента (воды),

();

 – разность температур хладагента на выходе и входе в канал (принимается не более 2-4

где  – определяем по чертежу пуансона и матрицы,

где  – плотность воды,

()

 – скорость течения хладагента,

();

Рис. 1, а)

3. РАСЧЕТ ЛИТНИКОВОЙ СИСТЕМЫ

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 .

где   – объем впрыска,

 – средняя скорость течения материала в литниковой втулке,

 – продолжительность впрыска,

Так как , то на практике принимают диаметр литника,

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

Для упрощения изготовления втулки примем диаметр на выходе равным

Рис. 3

              

где  – толщина стенки детали,

 – коэффициент, зависящий от материала, ;

Длину впускного канала примем равным

где  – номинальное давление литья,

, ;

 – общие потери давления,

 – потери давления при течении расплава в центральном литниковом канале,

 – потери давления при заполнении расплавом разводящих каналов,

 – потери давления во впускных каналах,

 – потери давления в стенках изделия,

где  – потери давления в главном разводящем канале,

 – потери давления во вспомогательных разводящих каналах,

где  – потери давления в прямоугольной пластине (большие стороны), ат;

 – потери давления в прямоугольной пластине (меньшие стороны), ат;

 – потери давления в прямоугольной пластине (дно), ат;

 – потери давления в полом цилиндре, ат.

где  – длина канала,

,

 – объемная скорость течения расплава,

 – реологический параметр полимера, ;

 – показатель степени реологического уравнения, ;

 – диаметр литникового канала,

,

где  – максимальный объем отливки машины,

 – время впрыска машины,

 – количество гнезд в форме,

где  – длина главного разводящего канала,

;

 – эквивалентный диаметр главного разводящего канала,

Потери давления во вспомогательном разводящем канале, определим по формуле (3.12) аналогично :

;

.

где  – длина впускного канала,

, ;

 – ширина впускного канала,

, ;

 – глубина

, .

 определяем по формуле (3.13):

;

;

.

 рассчитывается аналогично :

;

;

.

 рассчитывается аналогично :

;

;

.

где  – внутренний диаметр,

, ;

 – толщина стенки,

, ;

 – длина полого цилиндра,

, .

4. РАСЧЕТ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ РАЗМЕРОВ ФОРМООБРАЗУЮЩИХ ДЕТАЛЕЙ

4.1. Расчет исполнительных размеров полуматрицы подвижной

Обозначение	Размер, мм	Допуск, мм	Формула для расчета
Аи	120–0,035	0,035
Ви	70–0,030	0,030

4.2. Расчет исполнительных размеров пуансона

Обозначение	Размер, мм	Допуск, мм	Формула для расчета
Аи	115+0,035	0,035
Ви	65+0,030	0,030
Ни	23,5–0,021	0,021
Н1и	15,5–0,018	0,018
А1и	44±0,05	0,1

4.3. Расчет исполнительных размеров полуматрицы неподвижной

Обозначение	Размер, мм	Допуск, мм	Формула для расчета
Аи	120–0,035	0,035	Примем размер, равный соответствующему размеру матрицы подвижной
Ви	70–0,030	0,030	Примем размер, равный соответствующему размеру матрицы подвижной
А1и	44±0,05	0,1	Примем размер, равный соответствующему размеру пуансона
Ни	2,5–0,010	0,021

4.4. Расчет исполнительных размеров вставки

Обозначение	Размер, мм	Допуск, мм	Формула для расчета
D и	Æ9–0,015	0,015
D1 и	Æ7–0,015	0,015
L и	9–0,015	0,015
L1 и	3–0,010	0,010

4.5. Расчет исполнительных размеров нижнего знака

Обозначение	Размер, мм	Допуск, мм	Формула для расчета
D и	Æ7–0.015	0,015	Примем размер, равный соответствующему размеру вставки
Ни	8,5+0,015	0,015	Принимаем размер, обеспечивающий надежное сопряжение знака со вставкой:

4.6. Расчет исполнительных размеров верхнего знака

Обозначение	Размер, мм	Допуск, мм	Формула для расчета
D и	Æ3,5+0,012	0,012
Ни	2,5+0,010	0,010

5. РАСЧЕТ УСТАНОВЛЕННОГО РЕСУРСА ОСНАСТКИ

где  – номинальная наработка пресс–формы с одного гнезда, тыс. дет., ;

 – номинальный ресурс пресс–формы до среднего ремонта с одного гнезда, тыс. дет. ;

 – номинальный ресурс пресс–формы до капитального ремонта с одного гнезда, тыс. дет. ;

 – коэффициент, учитывающий гнездность пресс–формы, ;

 – коэффициент, учитывающий высоту формуемых пластмассовых изделий, ;

 – коэффициент, учитывающий твердость формообразующих поверхностей, ;

 – коэффициент, учитывающий шероховатость формообразующих поверхностей, ;

 – коэффициент, учитывающий квалитет точности формуемых изделий, ;

 – коэффициент, учитывающий конструкционные особенности пресс–форм и дополнительные требования к качеству формуемых пластмассовых изделий, ;

 – коэффициент, учитывающий связь пресс–форм с оборудованием, ;

 – число гнезд, .

6. ОПИСАНИЕ РАБОТЫ РАЗРАБОТАННОЙ ОСНАСТКИ

Многогнездная литьевая форма состоит из двух частей: подвижной и неподвижной, которые закреплены на плитах литьевой машины.

Неподвижная часть литьевой формы состоит из двух плит: фланца неподвижного 1 и плиты матриц 2, которые центрируются штифтами 58 и скрепляются между собой болтами 50. Фланцем неподвижным 1 полуформа крепится к неподвижной плите литьевой машины. В нем также выполнены каналы охлаждения. На концах каналов выполнена резьба для крепления ниппелей 54. Центрирование полуформы на плите машины осуществляется кольцом установочным 16, которое закреплено на фланце неподвижном 1 винтами 52 и штифтами 57. Такое же кольцо установлено на подвижном фланце 6. В плите матриц располагаются четыре полуматрицы неподвижные 12, в каждой их которых имеются по две вставки 13. Каждая из вставок комплектуется знаком верхним 15. Таким образом, полуматрица неподвижная 12, вставка 13 и знак верхний 15 образуют оформляющую полость сложной формы, которая формует верхнюю часть изделия. В этой же плите располагаются четыре колонки направляющие 23, которые вместе со втулками направляющими 24 осуществляют точное центрирование обеих полуформ относительно их общей оси и оси инжекционного цилиндра. В обеих плитах также расположена литниковая втулка 22 с центральным литниковым каналом

Подвижная часть литьевой формы состоит в свою очередь из трех плит (плита пуансонов 3, плита охлаждения 4 и фланец подвижный 6) и двух брусов опорных 5. Эти детали центрируются штифтами 59 и скрепляются болтами 51. Фланцем подвижным полуформа крепится к подвижной плите машины. В плите пуансонов располагаются четыре полуматрицы подвижные 10, в которых смонтированы пуансоны 11. В каждом из пуансонов имеются по два знака нижних 14. Полуматрица подвижная 12, пуансон 11 и знак 14 также образуют оформляющую полость, которая формует нижнюю часть изделия. В центре плиты пуансонов расположена центральная втулка 21. В этой же плите расположены разводящие литниковые каналы, обеспечивающие подвод расплава к гнездам формы. В знаках 14 и втулке центральной 21 проделаны отверстия под толкатели 17 и 18 соответственно. Эти толкатели крепятся в плите держащей 7. Своими торцами они опираются в плиту прокладочную 8. Третья плита выталкивающей системы – плита несущая 9 – служит для обеспечения необходимой жесткости, и в ней закреплен хвостовик 25. Для надежного движения плит выталкивания,  в них смонтирована втулка 20, которая двигается по колонке 19.
В плите охлаждения, как и во фланце неподвижном 1, сделаны каналы диаметром 9 мм, в которые подается охлаждающая жидкость. 

Для возвращения выталкивающей системы в исходное положения после выталкивания имеется пружина 26.

Цикл литья начинается со смыкания формы. После подхода подвижной части формы к неподвижной, сопло инжекционного цилиндра тесно прижимается к литниковой втулке 22, и происходит впрыск расплава полимера.

Через центральный литниковый канал, который находится в литниковой втулке 22, разводящие, впускные, расплав заполняет гнезда формы.

Из–за циркуляции охлаждающей жидкости в каналах охлаждения температура внутренних поверхностей гнезд значительно ниже, чем температура расплава, за счет чего осуществляется охлаждение и отверждение расплава в форме.

При раскрытии литьевой формы ее подвижная часть отходит от неподвижной. В результате усадки изделие легко выходит из полостей неподвижных полуматриц 12 и вставок 13 и перемещаются вместе с полуматрицами подвижными 10 и пуансонами 11 в подвижной части формы. Центральный литник извлекается из литниковой втулки с помощью поднутрения, выполненного во втулке  центральной 21. При дальнейшем движении хвостовик 25 натыкается на неподвижный упор машины и останавливает плиты 7, 8, 9 выталкивающей системы вместе с выталкивателями 17 и 18, которые сталкивают изделия вместе с литниками в приемную тару. После этого форма смыкается и цикл повторяется.

7. СВОЙСТВА МАТЕРИАЛА И ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ

Полипропилен представляет собой твердый термопластичный полимер с темп. пл. 165–170 °С и плотностью 900–910 кг/м³.

Ниже приведены показатели основных физико-механических свойств полипропилена:

Молекулярная масса	80000—200000
Разрушающее напряжение при растяжении, МПа	245—392
Относительное удлинение при разрыве, %	200—800
Ударная вязкость, кДж/м2	78,5
Твердость по Бринеллю, МПа	59—64
Теплостойкость по методу НИИПП, °С	160
Максимальная температура эксплуатации (без нагрузки), °С	150
Температура хрупкости, °С	От —5 до —15
Водопоглощение за 24 ч, %	0,01—0,03
Удельное объемное электрическое сопротивление,   Ом · м	1014—1015
Тангенс угла диэлектрических потерь	0,0002—0,0005
Диэлектрическая проницаемость при 50 Гц	2,1—2,3

 

Полипропилен имеет более высокую теплостойкость, чем полиэтилены низкой и высокой плотности. Он обладает хоро­шими диэлектрическими показателями, которые сохраняются в широком интервале температур. Благодаря чрезвычайно ма­лому водопоглощению его диэлектрические свойства не изменя­ются при выдерживании во влажной среде.

Полипропилен нерастворим в органических растворителях при комнатной температуре; при нагревании до 80 °С и выше он растворяется в ароматических (бензоле, толуоле), а также хлорированных углеводородах. Полипропилен устойчив к дей­ствию кислот и оснований даже при повышенных температурах, а также к водным растворам солей при температурах выше 100 °С, к минеральным и растительным маслам. Старение стереорегулярного полипропилена протекает аналогично старению полиэтилена.

Полипропилен меньше, чем полиэтилен, подвержен растре­скиванию под воздействием агрессивных сред.

Одним из существенных недостатков полипропилена являет­ся его невысокая морозостойкость (—30 °С). В этом отношении он уступает полиэтилену. Полипропилен перерабатывается все­ми применяемыми для термопластов способами.
Модификация полипропилена полиизобутиленом (5—10 %) улучшает перерабатываемость материала, повышает его гиб­кость, стойкость к растрескиванию под напряжением и снижает хрупкость при низких температурах.

Пленки из полипропилена обладают высокой прозрачностью; они теплостойки, механически прочны и имеют малую газо- и паропроницаемость. Полипропиленовое волокно прочно; оно пригодно для изготовления технических тканей, для изготовле­ния канатов.

Полипропилен применяется для производства пористых ма­териалов — пенопластов.



Рис. 12
Полипропилен – это полимер с высокой степенью кристалличности (до 60 %). Температура литья полипропилена 200—280 °С, а для некоторых марок — до  300 °С (рис. 12). Давление литья составляет 80—140 МПа.

Характерной  особенностью  ПП  является то, что его вязкость в большей степени зависит от градиента скорости, чем от температуры. Поэтому при заполнении формы ПП чувствителен к изменению давления. С повышением давления увеличивается текучесть расплава, что улучшает условия течения  материала в форме. При формовании тонкостенных изделий и изделий сложной      конфигурации целесообразней повышать давление, а не температуру, вследствие чего не возникает необходимости в увеличении продолжительности охлаждения изделия в форме.

ПП склонен к образованию пустот и вмятин в изделии, поэтому материал в форме следует выдерживать при высоком давлении и тщательно подбирать время впрыска.

Температуру формы поддерживают в интервале 40—70 °С (до 90—100 °С)   в зависимости от вида изделия, режима переработки и т.д. Более высокую температуру формы рекомендуется использовать для тонкостенных отливок,  чтобы свести к минимуму последующую деформацию. Изделия из ПП характеризуются стабильностью размеров и имеют блестящую поверхность в пределах  всего интервала температур переработки.

ПП быстро охлаждается в форме, что обеспечивает высокую скорость формования (уменьшается время выдержки при охлаждении). Литьевые формы для получения изделий из ПП должны иметь тщательно продуманную и надежную систему охлаждения. Усадка ПП составляет 1—3 % в зависимости от конфигурации изделия и условий литья. Усадка отливок из ПП возрастает с увеличением толщины стенки изделия. После извлечения изделия из формы оно претерпевает вторичную усадку; 90 % вторичной усадки происходит за первые 6 ч после того, как изделие извлечено из формы. При понижении температуры материала и формы, повышении давления литья увеличении времени впрыска и времени выдержки материала под давлением вторичная усадка уменьшается.

Степень кристалличности ПП зависит от скорости охлаждения, а степень ориентации материала в изделии — от направления и условий течения. Для литья ПП рекомендуются литники круглого сечения, по возможности короткие и прямые.

Проведем расчет основных технологических параметров:

1.   Температуры по зонам цилиндра см. по рис. 12.

2.   Давление литья рассчитываем по формуле:
                                                                                        
где  - давление рабочей жидкости в гидроцилиндре, МПа,

      – диаметр гидроцилиндра, мм,

      – диаметр шнека, мм.

Подставив данные в формулу (7.1), получим:
                             
3.   Давление на материал в полости формы определим по формуле:
                                                                                          
где  – коэффициент, зависящий от материала, .

Итак, получим:

                                
4.   Время впрыска определим из соотношения:
                                                                                           
где  - объем отливки, включая литники, см³,

        – номинальная объемная скорость впрыска, см³/с.

Отсюда:

                                     
5.      Время выдержки под давлением зависит от толщины стенки изделия. Поэтому принимаем:
                                               
6.   Расчет времени охлаждения проведен в разделе 2 (см. стр. 6):
                                            

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.               А.П. Пантелеев, Ю.М. Шевцов, И.А. Горячев. Справочник по проектированию оснастки для переработки пластмасс. – М., Машиностроение, 1986 – 400 с.

2. Бэр. Основы конструирования изделий из пластмасс. – М., Машиностроение, 1970.

3. Р.Г. Мирзоев, И.Д. Кугушев и др. Основы конструирования и расчета деталей из пластмасс и технологической оснастки для их изготовления. – М., Машиностроение, 1972.

4. Общетехнический справочник./ Под ред. Е.А. Скороходова – 2-е изд., перераб. и доп. – М., Машиностроение, 1982 – 415 с.

5. М.М. Ревяко, О.М.Касперович «Расчет и конструирование пластмассовых изделий и форм», – Мн.: БГТУ, 2002 г.

6. Г.А. Швецов, Д.У. Алимова, М.Д. Барышникова Технология переработки пластических масс. – М.: Химия, 1988. – 512 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1