Калиничев - Оборудование для литья пластмасс под давлением (1985)

Калинчев Э.Л., Калинчева Е.И., Саковцева М.

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ЛИТЬЯ ПЛАСТМАСС ПОД ДАВЛЕНИЕМ

Расчет и конструирование

МОСКВА«МАШИНОСТРОЕНИЕ»1985

Рецензент канд. техн. наук И. Д. Симонов-Емельянов, Калинчев Э. Л., Калинчева Е. И., Саковцева М. Б.

Оборудование для литья пластмасс под давлением: Расчет и конструирование — М.: Машиностроение, 1985 — 256 с., ил.

В пер.: 1 р. 40 к.

Дано описание разнообразного литьевого оборудования, изготовляемого отечественными и зарубежными предприятиями Подробно изложены процессы переработки пластмасс под давлением Приведены расчеты параметров литьевых машин и конструкции их инжекционных и прессовых узлов Указаны методы расчета производительности отдельных машин, участков и цехов, а также методы сравнения литьевого оборудования по комплексу показателей. Большое внимание уделено разработке систем автоматического управления литьевыми машинами

Для инженерно-технических работников, занимающихся расчетом, проектированием и эксплуатацией литьевых машин в различных отраслях машиностроения.

Эрик Леонидович Калинчев,Елизавета Ивановна Калинчева,Марина Борисовна Саковцева

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ЛИТЬЯ ПЛАСТМАСС ПОД ДАВЛЕНИЕМ. РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ

Редактор А. В. Почтарева

Художественный редактор С. С. В о д ч и ц

Обложка художника М. Н. Кузминой

Технический редактор Ф. П. Мельниченко

© Издательство «Машиностроение», 1985 г.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Литье под давлением — один из наиболее распространенных способов изготовления изделий из пластмасс. Это объясняется большой универсальностью способа и литьевых машин, высокой производительностью машин и высокой степенью их механизации и автоматизации.

Увеличение объемов производства пластмасс и применения их в различных отраслях народного хозяйства требует совершенствования литьевых машин, что достигается оптимизацией их параметров (главный фактор повышения технико-экономических показателей машин), а также внедрением на машинах современных средств управления процессом литья. На современном этапе развития это может базироваться только на фундаментальных знаниях о процессах литья пластмасс под давлением.

Авторы книги в течение многих лет занимались теоретико-экспериментальным изучением процессов литья пластмасс под давлением и на этой основе разработали подходы к расчету и конструированию литьевых машин, основанные на знании механизма формования и математическом описании физических и физико-химических процессов, протекающих при литье пластмасс.

В книге изложены теоретические основы, физические процессы литья и их математическое описание с учетом полного комплекса технологических свойств пластмасс, особенностей конструкции машины и оснастки. Впервые изложены теоретические основы метода разработки параметров литьевых машин: дан системный подход к анализу параметров, приведены методы расчета оптимальных параметров машин и рациональной оснастки с учетом особенностей процессов литья и свойств пластмасс, методы оптимизации параметров машин и метод сравнения машин по параметрам, методы расчета производительности производственных участков.

В книге рассмотрены основные конструктивные решения прессовых и инжекционных узлов литьевых машин и методы их расчета и конструирования. Показано действие промышленных роботов в литьевом процессе. Отражена существенная роль разработки автоматического управления технологическим процессом литья в увеличении производительности переработки пластмасс литьем под давлением, в повышении качества и стабильности размеров и свойств получаемых изделий.

В книге изложены технологические принципы автоматического управления процессом литья, основанные на управлении как механизмом процессов формования, так и физико-химическими процессами формования структур, влияющих на качественные показатели изделий.

Проанализированы системы автоматического управления технологическими параметрами и отдельными цикловыми операциями, изложены технологические основы разработки самонастраивающихся автоматических систем управления.

Отзывы и замечания по содержанию книги просьба направлять по адресу: 107076, Москва, Стромынский пер., 4. Издательство «Машиностроение».

ГЛАВА 1

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫЛИТЬЯ ПЛАСТМАСС ПОД ДАВЛЕНИЕМ И ИХ МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ

Основная задача переработки пластмасс литьем под давлением — получение высококачественных изделий (по внешнему виду, прочностным и деформационным показателям, размерной стабильности и пр.) при максимальной производительности. Выполнение этих требований определяется свойствами пластмасс, условиями переработки, конструктивными и технологическими возможностями литьевых машин [1, 5, 11].

Условия переработки зависят от свойств пластмасс, технологических параметров переработки, а также от технических и технологических показателей литьевых машин. На современном этапе развития производства дальнейшее повышение качества литьевых изделий и увеличение производительности переработки возможно в результате создания машин, параметры и конструкция которых учитывают специфику свойств перерабатываемых пластмасс, особенности литьевого процесса и обеспечивают различные технологические режимы литья, позволяющие получать изделия с требуемыми свойствами, а также в результате автоматизации управления технологическим процессом литья.

Разработка современного высокопроизводительного оборудования основывается на знаниях о механизме, особенностях и закономерностях процессов (гидродинамических, тепловых, формирования надмолекулярной структуры пластмасс и др.), протекающих при литье, а также на математическом описании, адекватно моделирующем литьевые процессы с учетом полного комплекса технологических свойств пластмасс. Математическое описание литьевых процессов позволяет создавать современные средства автоматического управления литьевыми машинами — числовое программное управление, которое стабилизирует все основные технологические параметры процесса, и системы самонастройки технологических параметров по заданному критерию качества изделий.

1.1 НАЗНАЧЕНИЕ ЛИТЬЕВОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Литьем под давлением изготовляют изделия из пластмасс разнообразной конфигурации и ассортимента: по массе — от десятых долей грамма до 200 кг, по толщине стенки — от десятых долей миллиметра до нескольких десятков сантиметров. Этим методом перерабатывают большой ассортимент пластмасс (несколько десятков видов) с различными физическими, химическими и технологическими свойствами. Поэтому литьевые машины создают универсальными по параметрам для изготовления широкого ассортимента изделий и специализированными по конструкциям для переработки разных пластмасс. Универсальность машин по параметрам достигается созданием широкой гаммы типоразмеров машин, различающихся технологическими параметрами и технико-экономическими показателями.

Каждый типоразмер машины предназначен для изготовления определенного ассортимента изделий по массе и размерам. Специализация литьевых машин по пластмассам достигается созданием нескольких конструкций отдельных узлов машин (например, шнекового пластикатора: цилиндра, шнека и его наконечника) и оснастки для переработки пластмасс разных групп (пластмассы по свойствам объединяют в группы), а также оснащением машины устройствами для осуществления дополнительных режимов работы для переработки пластмасс определенной группы и специализированным вспомогательным оборудованием.

Специализация литьевых машин по изготовляемым изделиям проводится при большом объеме выпуска изделий, например, создают специальные литьевые машины для изготовления авторучек, обуви, фитингов, труб, бутылок и т. д. В числе изготовляемых деталей встречаются нехарактерные, например, имеющие большую площадь (размеры) при малом объеме отливки или, наоборот, большой объем отливки при малой площади (толстостенные детали), детали со сложной арматурой и др. В этих случаях используют специальные модифицированные машины. Модификация достигается комбинацией прессовых и инжекционных узлов машин различных типоразмеров. При этом общее число типоразмеров машин увеличивается по сравнению с основным в 2—3 раза.

Переработка пластмасс литьем под давлением заключается в размягчении пластмассы до вязкотекучего состояния (в котором она приобретает способность пластически деформироваться, т. е. течь в проходных каналах сопла, литниковой системы и формы) в нагревательном (пластикационном) цилиндре машины и в последующей инжекции (перемещении или впрыске) под действием приложенного внешнего давления горячего расплава в охлаждаемую форму (для термопластов), в которой материал приобретает требуемую конфигурацию и затвердевает, при этом фиксируется форма изделий.

Температура цилиндра и формы регулируется и изменяется в зависимости от свойств перерабатываемой пластмассы и режима переработки, обеспечивающего получение изделий с необходимыми эксплуатационными свойствами.

Литьевая машина состоит из следующих основных узлов: инжекционного, прессового, привода и управления (рис. 1.1, а). Инжекционный узел (рис. 1.1, б) включает бункер 9 для подачи пластмассы в машину, нагревательный (инжекционный) цилиндр 8, шнек 7, сопло 6, гидроцилиндр впрыска 12 с поршнем 11 для поступательного движения шнека при впрыске, привод 10 вращательного движения шнека при пластификации, гидроцилиндр 13 для перемещения инжекционного узла, станину 14. Основное назначение инжекционного узла: пластикация пластмассы (размягчение и нагревание до требуемой температуры), впрыск (перемещение) подготовленной при пластикации дозы расплава в форму под действием развиваемого в гидроцилиндре впрыска давления, создание давления формования регулированием давления в гидроцилиндре впрыска.