Формы для литья по давлением, типовые конструкции

Типичная конструкция литьевой формы показана на рис. 1.

Рис. 1. Конструкция типичной двухгнездовой формы для литья под давлением кольцевой втулки из полиэтилена: а — форма раскрыта; б — форма сомкнута; I — подвижная, II — неподвижная полуформы; 1—подвижная плита крепления формы; 2 — упор; 3, 4 — плиты выталкивателей; 5 — пружина; 6—хвостовик; 7 — выталкиватель; 8, 25 — направляющие колонки; 9, 26 — направляющие втулки; 10 —стойка; 11 — пуансон; 12 — гнездо пресс-формы; 13 — обойма матриц; 14 — неподвижная плита крепления пресс-формы; 15 — матрица; 16 — фланец; 17 — литниковая втулка; 18 — инжекционный цилиндр; 19 — центральный выталкиватель; 20, 24 — втулки; 21 — обойма пуансонов; 22 — канал охлаждения; 23 — возвратный толкатель; 27 — промежуточная плита

Форма (рис. 1,а) состоит из двух полуформ: подвижной I и неподвижной II, закрепленных на плитах литьевой машины-автомата. Поверхности матрицы А и пуансона Б, непосредственно соприкасающиеся с расплавом, называются оформляющими, а внутренняя замкнутая полость, ограниченная этими поверхностями и заполняемая при впрыске расплавом, гнездом.

Форма (рис. 1,6) включает пуансоны 11, матрицы 15 и плиты крепления - неподвижную 14 и подвижную 7 с фланцами 16 для точного центрирования формы относительно оси инжекционного цилиндра 18. В обойме 13 матрицы установлена литниковая втулка 17 с центральным литниковым каналом. Это - основная часть разветвленной литниковой системы. Радиус сферической поверхности втулки 17 на 1-2 мм больше радиуса сферы сопла литьевой машины, что обеспечивает плотное прилегание сопла к втулке, предотвращает утечку расплава и облегчает извлечение центрального литника.

От центрального литникового канала к гнездам 12 подходят разводящие каналы; непосредственно у гнезд их сечение сужается, образуя впускные каналы. Матрицы 15 установлены в обойме 13, которая в свою очередь прикреплена к плите 14. Пуансоны 11 установлены в подвижной обойме 21 и крепятся с помощью промежуточной плиты 27. В пространстве между стойками 10, промежуточной плитой 27 и подвижной плитой крепления 1 расположена плита 4 выталкивателей. В ней установлены выталкиватели 7 для извлечения отливки, центральный выталкиватель 19 для удаления центрального литника, а также возвратные толкатели 23. Выталкиватели крепятся к плите выталкивателей с помощью плиты 3, которая воспринимает нагрузки от сил выталкивания и в исходном положении опирается на упор 2. Перемещение плиты выталкивателей при удалении отливки осуществляется по направляющим колонкам 8 направляющими втулками 9 с помощью хвостовика 6, а обратный ход - под действием пружины 5 и возвратных толкателей 23. Для точного центрирования пуансона относительно матрицы служат направляющие колонки 25, соединенные болтами с втулками 24, и направляющие втулки 26.

После подхода подвижной части формы к неподвижной сопло инжекционного цилиндра 18 плотно прижимается к литниковой втулке 17, и происходит впрыск расплава полимера.

Через центральный литниковый канал в литниковой втулке 17, разводящие и впускные каналы расплав заполняет гнезда формы. Температуравнутренних поверхностей гнезд благодаря охлаждающейжидкости, циркулирующей в каналах охлаждения 22, существеннониже температуры расплава, поэтому расплав охлаждается и отливказатвердевает.

При размыкании формы ее подвижная часть отходит от неподвижной. При этом за счет усадки изделие и литники извлекаются из неподвижной матрицы 15 и перемещаются вместе с пуансоном 11в подвижной части формы. Центральный литник извлекается из литниковой втулки с помощью захвата, выполненного во втулке 20. При дальнейшем движении хвостовик 6 наталкивается на неподвижный упор машины и останавливает плиту 4 выталкивателей вместе с выталкивателями 7, которые и сбрасывают изделие вместе с литниками в приемную тару. После этого форма замыкается и цикл повторяется. Такая форма из которой изделия и литники сбрасываются, не отрываясь друг от друга (получается цельная отливка), называется полуавтоматической, так как разделение производится позднее и, как правило, вручную.

На рис. 2 показана типичная схема взаимодействия формы с литьевой машиной-автоматом. На примере конструкции формы по рис. 1 видно, что даже для простой конфигурации отливки расплав полимерного материала, обладающий определенной вязкостью, нестабилен. Поток, заполняющий форму, никогда не бывает равномерным из-за разности скоростей течения, колебаний давления, температуры расплава и стенок каналов. Увеличение вязкости, а также возрастание сопротивления каналов при уменьшении их сечения снижает давление внутри полости формы. Все это приводит к неравномерному распределению массы (даже в случае полной равнотолщинной отливки), разной ориентации полимера, неравномерному остыванию отливки и, следовательно, к анизотропии свойств. На примере этой конструкции также видно, что разные детали литьевой формы имеют одно, два или несколько функциональных назначений. Группы деталей, отдельные детали или даже только определенные элементы отдельных деталей в зависимости от выполненных ими функций образуют функциональные системы, объединение которых создает конкретную структуру формы для литья под давлением.

Система оформляющих деталей охватывает все детали форм, которые имеют поверхности, соприкасающиеся с расплавом и таким образом участвующие в формовании определенного элемента отливки (матрицы, пуансоны, вставки, выталкиватели и т.д.).

Система литниковая объединяет все детали формы, участвующие в создании транспортного пути для расплава (запорные краны, распределители- коллекторы, литниковые втулки, плиты и втулки с разводящими и впускными каналами, а также газоотводящими каналами и т.д.).

Система транспортирования включает наряду с деталями, в которых выполнены каналы для охлаждающей жидкости или другого хладоагента, ниппели, уплотняющие и герметизирующие детали, а также специальные термостаты, расположенные вне формы.

Системы перемещения и центрирования состоят из деталей, обеспечивающих перемещения, совпадающие и не совпадающие по направлению с рабочим движением литьевой машины-автомата (шиберы, поводки наклонные, кулисы, пружины, различного типа механические передачи), а также соосность оформляющих деталей формы (фланцы плит полуформ, направляющие колонки и втулки, штифты и отверстия для них в плитах, детали с отверстиями и пазами под встроенные пуансоны, матрицы и знаки и т.д.).

Система извлечения, удаления отливок и литников (система выталкивания) объединяет сталкивающие плиты, толкатели, штоки и тяги, хвостовик, пружины и т.д., обеспечивающие удаление (выталкивание) и сброс изделий, а также возвращение формы в исходное замкнутое положение; кроме того, к системе относятся устройства (гидравлические, пневматические, электрические или механические) и передачи, обеспечивающие свертывание резьбовых знаков и т.п.

Система установки, крепления форм включает несущие и крепежные детали.

Рис. 2 . Схема взаимодействия формы для литья под давлением термопласта с литьевой машиной-автоматом:

1 — подвижная полуформа; 2 — неподвижная полуформа; 3 — плита подвижной полуформы; 4 — плита неподвижной полуформы; 5 — изделие; 6 — толкатель; 7 — упор неподвижный; 8 — канал литниковый; 9 — пружин

Каждая из перечисленных систем имеет первостепенное значение для обеспечения работоспособности форм. Конструктор формы для литья под давлением должен принимать во внимание взаимодействие всех систем друг с другом и с литьевой машиной-автоматом.

Классификация форм для литья под давлением должна учитывать конструктивно-технологические особенности отливаемых изделий, в частности: степень сложности поверхностей изделии и квалитеты размеров изделий.

Для учета этих особенностей принципиальным является правильный выбор расположения детали в форме, для чего можно руководствоваться следующими основными положениями:

- для удобного и легкого выталкивания пластмассового изделия из формы наибольшую поверхность его следует располагать параллельно плоскости размыкания (разъема) формы;

- обеспечивать кратчайший путь течения материала от литниковой втулки до оформляющей полости, избегая лобовых ударов и завихрений;

- стремиться к удержанию изделия вместе с литниками в подвижной полуформе (это может быть достигнуто за счет оформления внутренних полостей изделия знаками, закрепленными в подвижной полуформе, за счет обратных уклонов, поднутрений и т.д.);

- места подвода впускного литника выбирать, исходя из оптимизации условий заливки и трудоемкости последующего удаления литника;

- учитывать надежность установки и фиксации арматуры; наиболее точные элементы изделий располагать только в одной части формы (только в матрице или формовать их только пуансоном) и т.д.

В общем, чем сложнее поверхности и точнее размеры пластмассовых изделий, тем, естественно, сложнее, дороже и менее надежны в эксплуатации формы для литья под давлением.

Рассмотрим классификационные признаки форм.

Формы для литья под давлением разделяют на стационарные, полустационарные и ручные.

В стационарных формах весь цикл литья изделий и их удаление из формы осуществляются непосредственно на литьевой машине-автомате.

Форма не снимается с машины до окончания изготовления заданной программы выпуска изделий (или до ее ремонта - в случае необходимости).

Полустационарные формы имеют съемные оформляющие кассеты, которые после каждого цикла литья извлекают из формы и разнимают вне рабочей зоны машины-автомата. Ручные формы целиком извлекают из зоны формования после каждого цикла литья.

Применяют также стационарные и полустационарные формы, устанавливаемые на универсальных блоках. В комплект формы, устанавливаемой на универсальном блоке, входят лишь основные оформляющие детали (матрицы, знаки и др.), а вспомогательные детали (передние и задние плиты, литниковые плиты, обоймы и т.д.) включены в универсальный блок. Конструкции блоков разнообразны, зависят от типоразмеров отливаемых в формах изделий; на рис. 3 приведен один из вариантов.

На подвижной плите крепления 3 жестко закреплены фиксирующие элементы 9, выполненные в виде направляющих планок, упор 1, крепежные Г-образующие прихваты 4 и подпружиненный хвостовик 2.

На неподвижной плите крепления 6 закреплены направляющие планки 7, упор 8, крепежные Г-образные прихваты 5 и фиксирующие элементы в виде установленных на осях 12 неподвижной плиты эксцентриковых кулачковых упоров 13 и защелок 10, каждая из которых снабжена пластинчатой пружиной 11, контактирующей с упором.

Вначале подвижную плиту сменной формы 14 в замкнутом положении задвигают в пазы фиксирующих элементов 9 подвижной плиты. При этом хвостовик 15 сменной формы 14 входит в паз хвостовика 2, соединяясь с ним.Затем форма движется к неподвижной плите 6 крепления и, упираясьв защелки 10, поворачивает их вокруг осей 12.

При последующем движении форма, направляясь и центрируясь упором 8 и направляющими планками 7, нажимает на эксцентриковые кулачковые упоры 13, которые, поворачиваясь вокруг своих осей, деформируют пластинчатую пружину 11, создавая дополнительное усилие защелкивания. Далее форма продолжает двигаться до упора в неподвижную плиту 6 крепления, и защелки 10, защелкиваясь, фиксируют неподвижную часть формы. Части формы закреплены посредством крепежных и фиксирующих элементов.

При размыкании формы ее неподвижная часть поджимается к защелкам 10 эксцентриковыми кулачковыми упорами 13, и зазор, необходимый для защелкивания, выбирается. При этом устраняется возможный перекос неподвижной части формы.

Съем частей сменной формы производят в замкнутом или разомкнутом положении, выдвигая плиты формы из фиксирующих элементов 9 и защелок 10.

Рис. 3 . Конструкция универсального блока для литья под давлением термопластов: 1 — упор; 2 — подпружиненный хвостовик; 3 — подвижная плита крепления; 4, 5 — крепежные Г-образные прихваты; 6 — неподвижная плита крепления; 7 — направляющие планки; 8 — упор; 9 — фиксирующий элемент; 10 — защелка; 11 — пластинчатая пружина; 12 — ось; 13 — эксцентриковый кулачковый упор; 14 — сменная форма; 15 — хвостовик