Проект литьевого и прессового цеха производства полимерных изделий заданной пограммы выпуска

Таблица 5.2

Материальный баланс производства композитных изделий

 

5.2. Материальные  расчеты для прессового производства

 

Таблица 5.3

Исходные данные:

 

№ п/п	Данные
		1	2
1	Наименование и обозначение изделия	Корпус	Ролик
2	Вид изделия	композитная деталь (ПКМ — промышленной марки)
3	Вид (марка) полимерного материала	фенопласт новолачный	аминопласт
4	Масса изделия mизд, г	50	45
5	Группа сложности изделия	4	4
6	Вид прессования	Литьевое	литьевое

 

Определить норму расхода при литьевом прессовании изделия «Корпус» из фенопласта массой 50 г, 4-й группы сложности.

 

Таблица с исходными данными — выше.

Проводим расчет:

 

– полезный расход Р0 полимерного материала: Р0 = mкомп = mизд = 50 г;

– коэффициент Kотх. неисп неиспользуемых технологических отходов — по табл. П3.2.1.6 приложения П3:   Kотх. неисп = 0,039;

– по той же таблице коэффициенты технологических потерь: при подготовке сырья (при таблетировании, жгутировании) Kтпп = 0,028; выделении летучих при переработке сырья Kтпл = 0,019; механической обработке изделий Kтпм = 0,014;

– коэффициент Kтп технологических потерь — по формуле (3.98):

Kтп = Kтпп + Kтпл + Kтпм = 0,028 + 0,019 + 0,014 = 0,061

– нормативный расходный коэффициент при литьевом прессовании — по формуле (3.99):

Kр = Kр пр. пресс = 1 + Kотх. неисп + Kтп = 1 + 0,039 + 0,061 = 1,1;

– при литьевом прессовании нормативный расходный коэффициент Kр — по формуле (3.100), причем по табл. 3.18 поправочный коэффициент Kпопр = 1,045:

Kр = Kпопр Kр пр. пресс = 1,045·1,1 = 1,1495;

– норма расхода Нр — по формуле (3.25):

Нр = Kр Р0 = 1,1495·50 = 57,475 ≈ 57,48 г.

Результаты вносим в табл. 5.4

Определить норму расхода при литьевом прессовании изделия «Корпус» из аминопласта массой 45 г, 3-й группы сложности.

Таблица с исходными данными — выше.

Проводим расчет:

– полезный расход Р0 полимерного материала: Р0 = mкомп = mизд = 45 г;

– коэффициент Kотх. неисп неиспользуемых технологических отходов — по табл. П3.2.1.6 приложения П3:   Kотх. неисп = 0,052;

– по той же таблице коэффициенты технологических потерь: при подготовке сырья (при таблетировании, жгутировании) Kтпп = 0,039; выделении летучих при переработке сырья Kтпл = 0,022; механической обработке изделий Kтпм = 0,016;

– коэффициент Kтп технологических потерь — по формуле (3.98):

Kтп = Kтпп + Kтпл + Kтпм = 0,039 + 0,022 + 0,016 = 0,077

– нормативный расходный коэффициент при прямом прессовании — по формуле (3.99):

Kр = Kр пр. пресс = 1 + Kотх. неисп + Kтп = 1 + 0,052 + 0,077 = 1,129;

– при литьевом прессовании нормативный расходный коэффициент Kр — по формуле (3.100), причем по табл. 3.18 поправочный коэффициент Kпопр = 1,045:

Kр = Kпопр Kр пр. пресс = 1,045·1,129 = 1,18;

– норма расхода Нр — по формуле (3.25):

Нр = Kр Р0 = 1,18·45 = 53,1 ≈ 53,1 г.

Результаты вносим в табл. 5.4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3.19

Норма расхода материала для прессованной детали (реактопласт — промышленной марки)

 

№ п/п	Наименование и обозначение изделия	Вид ПМ	Группа сложности изделия	Полезный расход  Р0, г	Вид прессования	Неиспользуемые технологические отходы: Kотх. неисп	Технологические потери				Норм. расх. коэффициент Kр	Поправ. коэффициент Kпопр	Нормативный расходный коэффициент Kр	Норма расхода Нр, г
							Kтпп	Kтпл	Kтпм	Kтп
–	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
1	Корпус	фенопласт новолачный	4	50	Литьевое	0,039	0,028	0,019	0,014	0,061	1,1	1,045	1,1495	57,48
2	Ролик	аминопласт	4	45	литьевое	0,052	0,039	0,022	0,016	0,077	1,129	1,045	1,18	53,1

 

 

 

6. Основные операции: расчет технологий и выбор оборудования

 

6.1. Литьевое  производство

 

Параметры материала

Плотность ρпол, коэффициент температуропроводности апол, усадка Упол полимерного связующего  по табл. 1.2:

ПЭВД  ρпол  = 0,95 апол = 1,4∙10-7м2/с, Упол = 3,5%

ПА ρпол  = 1,14 апол = 1,73∙10-7м2/с, Упол = 1,45%

Плотность ρнап и коэффициент температуропроводности анап наполнителя (стекловолокно) — по табл. 5,3:

Стекляныесферы ρпол  = 2,58 апол = 3,763∙10-7м2/с,

Каолин ρпол  = 2,58 апол = 8,4∙10-7м2/с,

Объемная степень наполнения

Плотность ρкомп полимерного композита

Коэффициент температуропроводности акомп полимерного композита

акомп = апол + (анап – апол) φнап

акомпПЭВД = 1,4∙10-7+(3,763∙10-7-1,4∙10-7)0,2 = 2,8∙10-7м2/с,

акомпПА = 1,73∙10-7+(8,4∙10-7-1,73∙10-7)0,15 = 2,7∙10-7м2/с,

Усадка Укомп полимерного композита  (принимаем Унап = 0):

Укомп = (1 – φнап) Упол

Укомп1 = (1 - 0,2)3,5 = 2,8

Укомп2 = (1 - 0,15)1,45=1,23

 

Параметры изделия

Объем изделия Vизд

Масса mпол и объем Vпол полимерного связующего изделия :

mпол = (1 – φнап) mизд

mпол1 = (1 – 0,2) 30 = 24 г.

mпол2 = (1 – 0,15) 32 = 27,2 г.

Vпол = (1 – θнап) Vизд

Vпол1 = (1 – 0,088) 27,78 = 25,34 см3

Vпол2 = (1 – 0,072) 25,72 = 23,87 см3

Максимальная sизд. max и средняя sизд. ср толщины и площадь Fизд проекции изделия на плоскость разъема формы — заданы исходными данными.

Площадь проекции изделия по ее габаритным размерам lпр и bпр (длине и ширине, т. е. F0 — площадь прямоугольника, описанного вокруг проекции изделия)

F0 = lпр×bпр

F01 = 100 ∙ 100 = 10000 мм2

F02 = 50 ∙ 50 = 2500 мм2

Параметры отливки

Объем отливки Vотл где коэффициент kV, учитывающий объем литниковой системы в расчете на объем одного изделия, принимаем по табл.4.5 [1]:

kV = 1,05;

Vотл =  kV nVизд

Vотл1 = 1,05 ∙ 4 ∙ 27,78 = 116,676 см3

Vотл2 = 1,05 ∙ 4 ∙ 25,72 = 108,024 см3

Масса отливки mотл :

mотл = ρкомпVотл

mотл1 = 116,676 ∙ 1,08 = 126,01 г.

mотл2 = 108,024 ∙ 1,244 = 134,38 г.

 

Площадь проекции отливки на плоскость разъема формы Fотл где коэффициент kF, учитывающий площадь литниковой системы в расчете на одно изделие, принимаем по табл.4,6 [1]:

kF = 1,05;

Fотл = kF nFизд

Fотл1 = 1,05 ∙ 4 ∙ 10000 = 42000 мм2

Fотл1 = 1,05 ∙ 4 ∙ 471 = 1978,2 мм2

Поскольку литье — холодноканальное, то для нахождения максимальной толщины отливки sотл. max находим:

– минимальный диаметр d1 центрального канала — по рис. 4.2: d1 = 5 мм;

– максимальный диаметр d2 — по формуле (4.17), где принимаем lц = 50 мм и α = 3о:

.

Соответственно максимальная толщина отливки sотл. max:

sотл. max = max(sизд. max, d2) =7,62 мм

Выбор марок литьевых машин

Объем впрыска Vвпр:

Vвпр1 = Vотл1 = 116,676 см3

Vвпр2 = Vотл2 = 108,024 см3

Требуемое усилие запирания Рзапир литьевой формы

Рзапир = pформFлит

Рзапир1 = 42000 ∙ 30 =1260 кН

Рзапир2 = 1978,2 ∙ 40 =791,3 кН

 

Литьевая машина может быть использована при выполнении двух условий:

 

,

 

где kзап V и kзап P — коэффициенты запаса соответственно по объему впрыска и усилию запирания.

 

 

 

 

 

Таблица 6.1

Паспортные характеристики ТПА и соответствующие расчетные параметры

№ п/п	Параметры литья под давлением и литьевой машины	Изделия
		Крышка	Втулка
Параметры выбора
1	Объем впрыска:	116,676	108,024
	требуемый Vвпр, см3
	коэффициент kзап V	0,7	0,7
	параметр Vвпр / kзап V	166,68	157,32
	номинальный Vном, см3	300	178
2	Усилие запирания формы:	1260	79,13
	требуемое Рзапир, кН
	коэффициент kзап P	0,85	0,85
	параметр Рзапир / kзап P	1482,3	93,09
	номинальное Рном, кН	1600	1150
Проверки: соответствует
1	по пластикационной производительности:
	требуемая пластикационная производительность А0, кг/ч	8,5	6,24
	коэффициент βА	0,88	0,625
	параметр А0 / βА	9,66	9,98
	номинальная пластикационная производительность Аном, кг/ч	100	72
2	по площади рабочей поверхности плит литьевой машины, см2:	20000	80000
	минимальная площадь литьевой формы в плане FПФ min
	площадь рабочей поверхности плит Fпл = А×В	500х500	320х400
Марка литьевой машины		ДЕ3132-250	ДЕ3131

 

Таблица 6.2

Паспортные характеристики литьевых машин

 

Параметры литьевых машин	ДЕ 3132-250	ДЕ 3131
Узел пластикации и впрыска
Диаметр шнека, мм	50	40
Максимальный объем впрыска, см3	300	178
Максимальное давление впрыска, МПа	140	140
Максимальная объемная скорость впрыска, см3/с	182	105
Пластикационная производительность, кг/ч	100	72
Узел запирания формы
Максимальное усилие запирания, кН	1600	1150
Горизонтальное расстояние между колоннами, мм	500	320
Вертикальное расстояние между колоннами, мм	500	400
Минимальная высота формы, мм	160	160
Максимальная высота формы, мм	400	320
Максимальный ход плиты, мм	400	320
Максимальное машинное время, с	10	8

 

Окончание табл. 6.2

Паспортные характеристики литьевых машин

 

Параметры литьевых машин	ДЕ 3130-125Ц1	ДЕ 3131
Параметры привода, масса и габариты
Мощность общая, кВт	28	20,5
Масса машины, т	5	3,3
Габариты, мм:            длина	4550	4050
ширина	1100	1100
высота	1975	1940