Расчет производительности литьевой машины

Производительность литьевой машины рассчитывается по формуле:

 

где G – масса изделия, кг.;

n – число гнезде пресс формы;

Т_ц – время цикла, ч.

Расчет усадки изделия

Усадка изделий из термопласта при литье под давлением принимается на основании табличных данных:

Таблица 2 – Параметры материала

Наименование материала	Предельное значение усадки Smin − Smax, %	Стандарт, технические условия
PP	1-2,5	ГОСТ 18616-80

 

Линейная усадка принимается S =1,5 %

Объемная усадка находится по формуле:

(7)

Расчет системы выталкивания

Для определения усилия выталкивания, определятся величина деформации изделия, т.е. уменьшение толщины стенки за счет сжатия и усадки изделия.

(8)

где S_V- объемная усадка изделия, 4%.

Растягивающие напряжения в изделии:

, (9)

где Е=1400(МПа.)- модуль упругости полипропилена.

Удельное давление изделия на пуансон:

, (10)

где - среднее значение толщины изделия, мм ( =1,5);

d- эффективный диаметр пуансона, мм

Давление выталкивания:

, (11)

где f- коэффициент трения пластмассы по стали (f= 0,3);

f_В- площадь боковой поверхности изделия, 0,004 м².

Поскольку конструкция пуансона складная, в результате чего изделие после раскрытия формы остается свободно висеть на пуансоне, а толкатель позволяет без особого усилия столкнуть его. Так что рассчитанное усилие, не будет соответствовать практическому значению.

Расчет системы охлаждения

Количество теплоты, поступившей с расплавом и отдаваемой отливкой:

(12)

где m₀ – масса отливки, m₀= n·m_и= 4·0,0083= 0,033кг;

С₀ - удельная теплоёмкость отливки, 1920 Дж/кг∙°С;

- температура расплава, 215°С;

- средняя (по объему отливки) температура изделия в момент раскрытия формы, 70 °С

Количество теплоты, отводимое хладагентом.

Пренебрегая потерями в окружающую среду, принимаем

(13)

Тогда

Потери теплоты в окружающую среду:

Потери теплоты в окружающую среду конвективно():

, (14)

где - площадь боковой поверхности формы, 0,098 м² ;

- коэффициент теплоотдачи, 8 Вт/(м²∙К);

- температура на поверхности формы, 52°С;

- температура окружающей среды, 21°С;

- время цикла, 16,1 с;

,

где - потери теплоты в окружающую среду через плиты машины, кДж;

- потери теплоты в окружающую среду через излучение, кДж.

Расход хладагента:

Количество воды, необходимой для отвода теплоты:

(15)

где С_х - удельная теплоёмкость охлаждающего агента (воды), 4180Дж/кг∙С;

– разность температур охлаждающего агента на выходе и входе,2˚С.

Расход воды матрицу, кг:

где F_mn – определяем по чертежу пуансона и матрицы, м²;

 

Параметры канала охлаждения:

Площадь поперечного сечения канала:

(16)

 

Диаметр канала, м

(17)

Принимаем диаметр канала равным 10 мм, следовательно длина каналов составит 1.2м.

 

Прочностные расчеты

Расчет рым-болтов

Рым-болт М16-6g ГОСТ 4751-73

Длина соединения: H=0,019 м

Диаметр резьбы: d=0,016 м

Шаг: s=0,0025 м

Коэффициент заполнения резьбы: β=0,86

Допустимое напряжение: σ_доп=40 МПа

Допустимое напряжение на смятие: σ_{см доп}=0,9σ_доп=36 МПа

Допустимое напряжение на срез: τ_{ср доп}=0,7σ_доп=30 МПа

Масса: m=0.05кг

Количество болтов: n=1

Нагрузка:

(18)

Болт выбирался по каталогу HASCO Z711/16 его характеристики представлены на рисунке

Проверка на смятие:

Рисунок 28 - Рым болт

 

(19)

 

σ_см ≤ σ_{см доп}

 

Проверка на срез:

(20)

τ_ср ≤ τ_{ср доп}

Расчет крепежных болтов

 

Винт М16˟110 ГОСТ11738-84

Длина соединения: H=0,061м

Диаметр резьбы: d=0,016 м

d₁=0,01 м

Шаг: s=0,002 м

Коэффициент заполнения резьбы: β=0,86

Допустимое напряжение: σ_доп=40 МПа

Допустимое напряжение на смятие: σ_{см доп}=0,9σ_доп=36 МПа

Допустимое напряжение на срез: τ_{ср доп}=0,7σ_доп=30 МПа

Количество болтов: n=8

 

Нагрузка:

 

Проверка на смятие:

 

 

σ_см ≤ σ_{см доп}

 

Проверка на срез:

τ_ср ≤ τ_{ср доп}

 

Прочностной расчет направляющей колонки

Предварительно рассчитывается усилие F, которое действует на направляющую колонку при изгибе:

где m_n = масса подвижной части формы, 200кг;

g – ускорение свободного падения

F = = 500Н

 

Используя программу SolidWorks Simulation производится прочностной расчет. Задается крепление и приложенная сила, как показано на рисунке 29.

Рисунок 29 – Схема распределение нагрузки

После проведения расчета были получены результаты, анализ которых дан ниже. На рисунке 30 представлена эпюра статического напряжения направляющей колонки. Значение максимального напряжения, которое испытывает колонка составляет s _max = 114 МПа. Полученное расчетное значение ниже допускаемого напряжения изгиба для стали составляет 320 МПа.

Рисунок 30 – Статический анализ колонки

На рисунке 31 представлена эпюра статического перемещения направляющей колонки. Значение максимального линейного перемещения составляет 0.11 мм, что допустимо.

Рисунок 31 – Статическое перемещение

Коэффициент запаса прочности более 1.