Классификация литьевых машин

Механизм запирания литьевой машины предназначен для перемещения литьевой формы, а также для удержания ее в сомкнутом состоянии при впрыске и формовании изделия. Конструктивные параметры и кинетика прессовой части литьевой машины определяются требуемой быстроходностью машины, технологическими параметрами процесса и геометрическими характеристиками изделия. Скорость смыкания-размыкания плит должна быть максимальной, а в конце хода должна снижаться для предотвращения удара полуформ.

На практике разработано и применяется большое число раз­личных механизмов запирания, которые можно разделить на две группы: простые и комбинированные. В простых конструк­циях механизмы перемещения плит и запирания формы совме­щены, в комбинированных перемещение плиты осуществляется одним механизмом, а другой создает необходимое усилие смы­кания формы (запирания).

По виду привода простые и комбинированные конструкции подразделяются на гидравлические, пневматические, гидроме­ханические, пневмомеханические и механические. Гидравличес­кие и пневматические конструкции относятся к механизмам си­лового запирания, в которых усилие запирания является внеш­ним по отношению к самому механизму. Гидромеханические, пневмомеханические и механические устройства являются меха­низмами кинематического запирания. В механизмах этого типа усилие запирания развивается за счет упругой деформации звеньев, создаваемой приводом. После прекращения действия силы, развиваемой ведущим звеном механизма, необходимое усилие запирания сохраняется в виде внутренней силы, являю­щейся результатом упругой деформации.

В современных конструкциях литьевого оборудования прес­совые части пневматического, пневмомеханического и механиче­ского типов не нашли широкого применения из-за незначитель­ности развиваемых ими усилий запирания. В литьевых машинах с малым объемом впрыска применение механических узлов за­пирания может быть оправдано ввиду их высокой быстроход­ности и малой энергоемкости.

Наиболее широкое распространение получили гидравличес­кие и гидромеханические конструкции.

Гидравлические механизмы осуществляют подвод плиты и за­пирание формы с помощью одного или нескольких гидроцилинд­ров без введения промежуточных механизмов, что повышает надежность конструкции. Гидравлические механизмы позволяют легко регулировать расстояние между плитами, надежно предохранены от поломок и перегрузок. К недостаткам гидравличес­ких узлов запирания относится их значительная металлоем­кость и малая скорость смыкания формы по сравнению с гидро­механическими конструкциями.

Прессовая часть литьевой машины (механизм запирания формы) современной комбинированной гидравлической конст­рукции представлена на рис. 52. В этом механизме неподвиж­ная плита 12 выполнена заодно с гидроцилиндром 1 и жестко связана колоннами 7 с гайками 9 с другой неподвижной пли­той 8. Полый плунжер 2 прикреплен к промежуточной плите 4 защелкой 3.

Рис. 52.

Ускоренное смыкание подвижной плиты 6 с непо­движной плитой 5 осуществляется двумя вспомогательными гид­роцилиндрами 11 со штоками 10. При этом происходит вывод вспомогательного плунжера 5 из полости плунжера 2. После этого защелка 3 с помощью гидроцилиндра 13 закрывает про­межуток между вспомогательным плунжером 5 и плунжером 2. Усилие запирания (смыкания) формы, создаваемое затем гид­роцилиндром 1 при подаче туда жидкости, от плунжера 2 через защелку 3 и вспомогательный плунжер 5 передается подвижной плите 6.

Рис. 53.

Полностью гидравлический механизм смыкания, обеспечивающий большую жесткость, короткое время холостого хода и необходимую плотность смыкания полуформ, представлен на рис. 53.

Рабочая жидкость подается по внутреннему каналу поршня гидроцилиндра 3 ускоренного смыкания. Попадая в поршневую полость этого цилиндра, рабочая жидкость воздействует на донышко гидроцилиндра 3 и перемещает поршень гидроцилиндра запирания 4. При этом в поршневой полости гидроцилиндра 4 создается разряжение, открывается клапан, и рабочая жидкость заполняет поршневую полость гидроцилиндра 4. Подвижная плита 2 с полуформой прижимается к неподвижной полуформе, закрепленной на неподвижной плите 1. Усилие замыкания создается поступлением небольшого количества рабочей жидкости в поршневую полость гидроцилиндра 4 при закрытом клапане. Давление жидкости повышается до необходимого для создания требуемого усилия замыкания полуформ.

Гидравлические механизмы запирания требуют более высоких затрат на системы гидравлического и электрического управления.

Расчет гидравлического механизма запирания сводится к определению диаметров и хода поршней главного и вспомога­тельного цилиндров, а также производительности насоса гидро­привода.

Диаметр поршня главного гидроцилиндра определяется по уравнению

где – усилие запирания (смыкания);

– давление жидкости в гидросистеме запирания, выбираемое в пределах от 5 до 20 МПа.

Производительность гидронасоса привода механизма смыкания определяется из соотношения

где – принятая скорость смыкания формы (для ускоренного перемеще­ния , для замедленного перемещения ).

Диаметр плунжера ускоренного перемещения подвижной плиты определяется из условия обеспечения принятой скорости при определенной производительности насоса:

В механизмах запирания гидравлического типа расчету на прочность подлежат гидроцилиндры, колонны и плиты.

В механизмах запирания простой гидромеханической конструк­ции усилие запирания формы и движение подвижной плите со­общаются от гидроцилиндра через рычажную систему. Гидро­механические конструкции позволяют получить значительные усилия запирания плит при небольших усилиях, развиваемых гидроцилиндром привода. Это дает возможность использовать в гидросистемах давления, значительно меньшие, чем в гидрав­лических механизмах запирания.

Главными преимуществами гидромеханических устройств яв­ляются: небольшие габариты и масса, малая металлоемкость; высокая средняя скорость запирания; безударное запирание ввиду возможности замедления скорости сближения форм пе­ред их смыканием.

Рис. 54.

Кинематические схемы гидромеханических устройств запира­ния довольно разнообразны. На рис. 54 представлены конст­руктивная и кинематическая схемы простого шестизвенного гид­ромеханического механизма с качающимся гидроцилиндром 1, применяемого в литьевых машинах с усилием запирания до 1 МН.

Гидроцилиндр 1 через систему рычагов 3 и шарниров 4 пе­ремещает подвижную плиту 5. Гидроцилиндр 1 шарнирно зак­реплен на каретке 9, которая вместе с системой рычагов может перемещаться по колоннам 8 при регулировании расстояния между плитами 5 и 7. Неподвижные плиты 2 и 7 жестко связа­ны колоннами 8. Смыкание полуформ 6 осуществляется при по­даче жидкости в штоковую полость гидроцилиндра.

На рис. 55 показана конструкция механизма замыкания с симметричным или сдвоенным коленно-рычажным узлом.

На конце штока 4 гидроцилиндра 5 закреплена поперечина с шарнирно закрепленными на ее концах тягами. В свою очередь, другим концом тяги шарнирно крепятся с рычажной системой 3, которая на шарнирах крепится к плитам 6 и 2. К плите 2 крепится подвижная полуформа, а к плите 1 – неподвижная. При подаче рабочей жидкости в штоковую полость гидроцилиндра 5 шток 4 движется влево, рычажная система 3 складывается, плита 2 с полуформой перемещается влево. Форма раскрывается. Замыкание формы происходит при подаче рабочей жидкости в поршневую полость гидроцилиндра 5.

Рис. 55.

Для коленчато-рычажных механизмов с неподвижным гид­роцилиндром смыкания характерна возможность реализации минимального хода раскрытия литьевых форм. Важными пока­зателями для них являются: отношение максимальной скорости размыкания к максимальной скорости смыкания () и отношение минимального усилия размыкания к минимальному усилию смыкания ().

Отношение скоростей смыкания и размыкания при исполь­зовании параллельной рычажной системы по сравнению с при­менением простого коленчато-рычажного механизма в направ­лении раскрытия формы является величиной переменной. Оно проходит через максимум и в конце раскрытия формы достига­ет минимума. Так как изменение отношения усилий размыка­ния и смыкания носит обратный характер, то к началу процес­са смыкания наблюдаются большие ускорения.

Коленчато-рычажные механизмы смыкания потребляют на 15–20% меньше энергии и рабочей жидкости по сравнению с гидравлическими механизмами. Их недостатком является ин­тенсивная изнашиваемость шарнирных соединений и плохая воспроизводимость усилий смыкания. Первый из указанных недостатков может быть частично устранен за счет применения централизованной смазки; для улучшения же воспроизводимо­сти установленных усилий смыкания используют регулирование давления жидкости в гидроцилиндре механизма смыкания.

Усилие запирания в узлах рычажной конструкции зависит от создаваемого усилия на ведущем звене механизма, кинематики механизма, конструкции узла его регулирования.

Рычажные конструкции рассчитывают в положении, когда литьевая форма закрыта. В этом положе­нии колонны и звенья рычагов испытывают деформации: колонны (станина) растягиваются, а рычаги сжимаются.

Рис. 56.

Начальную длину колонн при соприкосновении полуформ можно выразить через размеры механизма (рис. 56):

где , , и – длины первого и второго звеньев рычагов, плиты и формы; и – углы между звеньями рычагов и горизонтальной осью в момент сопри­косновения половин формы.

Упругое удлинение колонн

здесь – усилие запирания формы; – модуль упругости материала колонн; – суммарная площадь сечения колонн.

Упругое сокращение звеньев рычажного механизма

где , , и – модули упругости первого и второго звеньев рычагов, плиты и формы; , , и – площади сечения первого и второго звеньев рычагов, плиты и формы.

Уравнение совместных деформаций запишем:

где – общая длина всех звеньев; – деформация звена.

После некоторых допущений и преобразований можно получить:

Относительная деформация всего рычажного механизма повышается с увеличением углов и и соотношения . При определенных размерах звеньев и колонн раз­виваемое усилие тем больше, чем больше углы и в момент соприкосновения полуформ. Если угол ( – угол, на ко­торый рассчитан механизм) то колонны будут деформировать больше и будет развиваться большее усилие запирания (предпо­лагается, что усилие привода ведущего звена достаточно для этого). Если , то усилие запирания будет меньше, чем указано в паспорте машины.

0сновные производители литьевых машин в СНГ – Хмельницкое ПО «Термопластавтомат» и Одесское ПО «Прессмаш». Серии выпускаемых литьевых машин включают 15 типоразмеров машин с усилием запирания 12,5…6000 кН. Это машины типов ДЕ, ДК и ДП. Обозначение модели литьевой машины, например ДЕ 3727, расшифровывают следующим обра­зом: Д — машина для производства изделий из неметаллов; Е — поколе­ние машины; 37 — серия машины, 27 — условное усилие запирания ин­струмента, соответствующее 500 кН (30; 32; 34 и 38 — условное усилие запирания, соответствующее 1000; 1600; 2500 и 6300 кН).

Управление литьевыми машинами электронное; машины с цикловым программным управлением обозначают буквой Ц, с числовым программ­ным управлением — буквой Ф.

В марках моделей зарубежного производства в числителе указывают усилие запирания, в знаменателе — объем впрыска, приведенный к давле­нию 1 МПа. Однако, многие фирмы пользуются своим обозначением; на­пример, в обозначении литьевой машины фирмы «Arbung» (Германия) 221-50-250 цифры соответствуют расстоянию между колоннами в свету, приве­денному объему отливки и усилию запирания инструмента.

В соответствии с ГОСТ 10767-87 предусмотрены следующие исполне­ния машин; в зависимости от давления литья и объема впрыска: I — ма­шины общего назначения; II — машины с повышенным давлением литья и уменьшенным объемом впрыска; Ш — машины с пониженным давлением литья и увеличенным объемом впрыска.

Технические характеристики вышеуказанных литьевых машин приведены в следующих таблицах:

Технические характеристики литьевых машин Хмельницкого ПО «Термопластавтомат»

Кроме указанных моделей ПО выпускает литьевую машину Д 3136-1000(см. далее).

Примечание. Для приведенных моделей механизм запирания типа 2, давление литья 140 МПа, число зон обогрева узла пластикации и впрыска – 4.

Технические характеристики литьевых машин Хмельницкого ПО «Термопластавтомат»

Примечание. Для приведенных моделей механизм запирания типа 2.

Технические характеристики литьевых машин Одесского ПО «Прессмаш»

Примечание. Для приведенных моделей число зон обогрева узла пластикации и впрыска – 4.

Кроме вышеуказанного оборудования для переработки термопластов литьем под давлением, ЗАО «Атлант» (г. Минск) выпускаются термопластавтоматы модели БЗСТ, предназначенные для переработки различных термопластичных материалов с температурой пластикации до 350 °С. Оригинальная конструкция сочетает в себе передовые достижения, применяемые при производстве термопластавтоматов. Система управления, гидравлическая система, электронное оборудование, узел инжекции выполнены на уровне передовых европейских компаний. Гидравлическая система основана на регулируемом насосе с электронной системой управления и пропорциональной гидроаппаратурой, что обеспечивает бесступенчатое регулирование скоростей и движений в необходимом диапазоне. Износостойкий узел пластикации позволяет перерабатывать наполненные композиции.

Рассмотрим конструкцию термопластавтоматов серии БЗСТ на примере литьевой машины БЗСТ 125/250. Общий вид термопластавтомата представлен на рис. 57.

Рис. 57

Основание 1 сваренной конструкции со встроенным гидробаком опирается на восемь регулируемых опор, которые дают возможность выставить термопластавтомат в горизонтальной плоскости. На основании 1 устанавливаются основные узлы термопластавтомата: узел замыкания 2 служит для замыкания литьевых форм, и удержания их в процессе литья с заданным усилием. Для крепления литьевых форм на подвижной и неподвижной плитах имеется сетка резьбовых отверстий М16-7Н в соответствии с ГОСТ 10767-87. Бункер 3 предназначен для накопления и подачи материала в пластикационный цилиндр. Загрузка сырья в бункер производится пневмотранспортом, вручную, транспортером. Гидроцилиндр 4 обеспечивает перемещение узла пластикации и впрыска и поджим его к форме. Узел пластикации и впрыска 5 предназначен для набора необходимой дозы пластицируемого материала и впрыска его в литьевую форму. Гидрооборудование 6 предназначено для приведения в движение и управление механизмами запирания литьевой формы, подвода и отвода узла впрыска, управления клапаном сопла, набора дозы, впрыска разогретого термопласта в литьевую форму, выталкивания отливки из формы. Система охлаждения 7 необходима для стабилизации технологического процесса литья деталей. Места подвода, отвода и расположения системы охлаждения показаны на рис. 57. Пульт управления 8 предназначен для задания параметров рабочих режимов, задания и отмены цикла, контроля отработки узлов и механизмов (диагностика, графика), сохранения параметров техпроцессов по деталям в памяти (создания архива). Пульт состоит из двух частей – верхняя панель визуализации состоящая из монитора, нижняя панель управления с клавиатурой.

Узел замыкания (рис. 58) состоит из плиты несущей – неподвижной 1, которая жестко крепиться на основании и является передней крышкой цилиндров запирания. В центре плиты имеется отверстие диаметром 100Н7 для центрирования неподвижной части литьевой формы. В плите имеются каналы для подвода рабочей жидкости в цилиндры замыкания. Плита подвижная 2 перемещается по линейным направляющим качения. В центральной части плиты установлен выталкиватель 6, также имеется отверстие диаметром 100Н7 для базирования литьевой формы. Подвижная плита связана с несущей четырьмя штоками цилиндров замыкания.

Рис. 58

Цилиндр замыкания (рис. 59) служит для запирания литьевой формы с заданным усилием и удержания ее в процессе литья. Цилиндр замыкания имеет шток-поршень 5, который перемещается в гильзе 7, установленной между плитой несущей 8 и опорной 9 и зафиксирован четырьмя шпильками (М24).

Рис. 59.

Цилиндр быстрого подвода форм крепится на плите опорной 9 винтами 15 и служит для быстрого перемещения подвижной плиты при закрытии и раскрытии формы. Для развоздушивания цилиндра при заполнении гидросистемы в передней и задней крышках имеются пробки 4. Плавность трогания в начале хода и торможения в конце хода обеспечивают встроенные втулки торможения 2.

В штоке имеется канал А управления обратным клапаном 6. Канал Б служит для перелива масла из штоковой полости в бесштоковую и обратно при ускоренном перемещении подвижной плиты.

В передней направляющей втулке 10 установлено шевронное уплотнение, которое дает возможность в процессе эксплуатации производить подтяжку уплотнения. Усилие замыкания передается на плиту подвижную через гайки 11.

При быстром подводе подвижной плиты клапан 6 отведен пружиной и обе полости цилиндра соединены каналом Б, по которому рабочая жидкость перетекает из поршневой полости в штоковую, избыток- по каналу В в бак 12.

При запирании подается давление по каналу А – клапан 6 закрывается, давление подается по каналу Г и создается давление запирания. Перед раскрытием формы происходит сброс давления в каналах А и Г, пружиной открывается клапан 6 и масло перетекает в поршневую полость цилиндра по каналу Б, а недостающий объем засасывается из бачка 12 в верхние цилиндры замыкания и из бака гидростанции через клапана 8 в нижние цилиндры.

Выталкиватель (рис. 58, поз. 6) устанавливается на подвижной плите и служит для удаления готовых деталей из литьевой формы. Выталкиватель (рис. 60) состоит из цилиндра 1, который установлен на четырех стержнях 2 на обратной стороне подвижной плиты. Шток соединен с плитой 3, на которой установлены четыре боковых толкателя 4 и центральный 5. При сборке торцы толкателей выставляются в одну плоскость подгонкой компенсаторов 6, поэтому при демонтаже необходимо толкатель и компенсатор маркировать и использовать совместно. Центральный толкатель 5 состоит из двух частей А и Б. Часть Б заказчик может изготовить по своим размера