МАШИНОСТРОЕНИЕ

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ЛИТЬЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ

Литьевые машины предназначены для формования изделий из полимерных материа­лов, в основном из термопластов. Литьевые изделия из термопластов выпускают размерами от 1 мм до 4 м и массой от нескольких милли­грамм (например, детали микромеханизмов точной механики) до 30...40 кг (например, интегральные панели несущего кузова легково­го автомобиля) [3].

Способ литья под давлением заключа­ется в следующем. Гранулированный материал из бункера 1 подается в нагревательный (пла - стикационный) цилиндр 2. снабженный элек-

Трообогревом 3 (рис. 7.2.14). Подготовленная в цилиндре доза 4 расплавленного материала впрыскивается поршнем 5 в холодную литье­вую форму 6, 6', приобретает конфигурацию формуемого изделия и отвердевает.

Наиболее распространенный вариант литьевой машины состоит из двух основных технологических механизмов: впрыска 7 и смыкания формы 8. Механизм смыкания со­стоит из двух неподвижных плит 9 и 10, соеди­ненных, как правило, четырьмя колоннами 11. На плите 9 закреплен привод перемещения подвижной плиты 72 (в данном случае - гид­роцилиндр 73), на которой монтируется под­вижная полуформа 6. На плите 10 смонтирова­на неподвижная полуформа 6'. Внутри нагрева­тельного цилиндра 2 механизма впрыска 7 по­мещен червяк 5. Вращательное движение чер­вяка обеспечивает привод 14 (например, гидро - или электродвигатель с червячным редукто­ром). Возвратно-поступательное движение червяка осуществляет гидроцилиндр 15. Кор­пус 16 механизма впрыска может перемещать­ся по станине 77 гидроцилиндром 18 для ввода в контакт (или разобщения) наконечника 19 (сопла) нагревательного цилиндра с централь­ным литниковым каналом 20 литьевой формы.

Полный цикл формования изделия вклю­чает следующие машинные операции.

Смыкание формы. Рабочая жидкость (масло) подается в поршневую полость цилин­дра 73, полуформы б и 6' смыкаются и запира­ются с силой, достаточной для того, чтобы противостоять распорной силе, возникающей вследствие давления расплава, заполнившего литьевую форму.

Подвод узла впрыска. Масло подается в поршневую полость гидроцилиндра 18. и ме­ханизм впрыска перемещается до входа в кон­такт сопла 19 с формой.

Впрыск. Рабочая жидкость подается в поршневую полость гидроцилиндра 75, при этом червяк 5, работая как поршень, перемеща­ется влево и впрыскивает через литник в оформляющую полость литьевой формы нако­пленную перед ним дозу расплава 4.

Выдержку под давлением. Вследствие охлаждения впрыснутого в форму расплава его объем уменьшается на 15...20 %, поэтому чер­вяк продолжает оказывать давление на матери­ал, подавая в форму дополнительную порцию расплава. Выдержка под давлением длится до тех пор, пока материал в литнике или оформ­ляющей полости не отвердеет. Однако к этому моменту температура материала отформован­ного изделия еще достаточно высокая, и изде­лие поэтому не способно противостоять силам, которые действуют на него при извлечении из формы.

Выдержку на охлаждении. Отформован­ное изделие продолжает охлаждаться в форме, при этом червяк не оказывает давление на ма­териал.

Отвод узла впрыска. Во избежание неже­лательного отвердевания материала в сопле вследствие длительного его контакта с холод­ной формой узел впрыска отводится от формы гидроцилиндром 18.

Набор дозы. В течение выдержки изделия в форме на охлаждении червяк должен успеть набрать дозу расплава для последующего цик­ла литья. Червяк приводится во вращение и транспортирует материал в сопловую зону полости нагревательного цилиндра. Здесь раз­вивается давление расплава, достаточное для отвода червяка вправо по мере накопления дозы. Вращение червяка прекращается, когда требуемый объем дозы накоплен.

Раскрытие формы. Подвижная плита пе­ремещается на расстояние, достаточное для того, чтобы извлечь из раскрывшейся формы изделие.

Выталкивание изделия из формы. При раскрытии формы изделие, как правило, оста­ется в подвижной полуформе. Система вытал­кивания изделия приводится в движение спе­циальным гидроцилиндром машины (на рис. 7.2.14 не показан), но она может приводиться в движение и механическим способом во время операции раскрытия формы.

Существует много вариантов конструк­тивного исполнения литьевых машин, которые могут классифицироваться по следующим при­знакам: способу пластикации материала, типу привода, взаимному расположению механиз­мов смыкания и впрыска и их количеству [15].

Тип привода рабочих органов. При гид­равлическом типе перемещения подвижной плиты, червяка и механизма впрыска выпол­няются непосредственно гидроцилиндрами, а вращательное движение червяка обеспечивает­ся гидродвигателем.

При гидромеханическом типе рабочие ор­ганы перемещаются гидравлическими движи­телями через посредство какого-либо механиз­ма. Целесообразность такого привода рабочих органов обусловлена рядом причин. Примене­ние его, например, в механизмах смыкания позволяет существенно уменьшить размеры гидроцилиндра и при этом возложить на него функции не только перемещения подвижной плиты, но и создания значительной силы запи­рания формы, а также обеспечить перемещение подвижной плиты с переменной в процессе движения технологически целесообразной ско­ростью.

При электромеханическом типе привода рабочих органов движителями являются элек­тродвигатели.

Взаимное расположение механизмов смыкания и впрыска. У машин горизонтально­го типа оси механизма смыкания ОО (см. рис. 7.2.14) и механизма впрыска О'О' совмещены. Такой тип машин наиболее распространен, так как в этом случае для изъятия готового изделия не требуется, как правило, каких-либо допол­нительных механизмов: поверхность разъема полуформ вертикальная и вытолкнутое из под­вижной полуформы изделие падает вниз (в тару, на конвейер и др.).

У машин вертикального типа оси ОО и О'О' так же совмещены, а механизмы впрыска и смыкания находятся один над другим. Такой тип машин целесообразно использовать при литье изделий с крупногабаритной и тяжелой металлической арматурой: будучи заложенной в подвижную полуформу раскрытой формы арматура надежно удерживается в ней весом вплоть до полного смыкания полуформ.

У машин углового типа оси ОО и О'О' Взаимно перпендикулярны, например, ось О'О' Лежит в плоскости а смыкания полуформ (см. рис. 7.2.14). В машине такого типа расплав впрыскивается не в центральную, а в перифе­рийную зону формы, что целесообразно для некоторых изделий. В угловых машинах гори­зонтального типа ось ОО горизонтальная, а ось О'О' механизма впрыска может быть горизон­тальной или вертикальной (в последнем вари­анте машина более компактна и предпочти­тельна для изделий с арматурой). Конструкции некоторых машин допускают трансформацию горизонтального типа в угловой тип. Механиз­мы смыкания и впрыска у них выполнены на отдельных станинах, так что пользователь мо­жет в соответствии со своими потребностями монтировать их как «в линию», так и под углом друг к другу, причем возможны варианты как горизонтального, так и вертикального распо­ложения механизма смыкания.

Количество механизмов впрыска. Неко­торые типы литьевых изделий изготовляют не из одного, а из двух материалов, различных по типу или по цвету; например, рассеиватель заднего фонаря автомобиля выполнен из крас­ного прозрачного материала и имеет вставку из бесцветного прозрачного материала. Последо­вательное заполнение формы материалами двух типов выполняется двумя механизмами впрыска, идентичными по конструкции и раз­мещенными, как правило, параллельно друг другу. Машины с двумя механизмами впрыска имеют горизонтальное исполнение; их принято называть машинами для двухцветного литья.

Количество механизмов смыкания. При литье толстостенных изделий операция вы­держки в форме на охлаждении столь длитель­ная, что механизм впрыска, не обслуживающий в течение этой операции данную форму, успе­вает осуществить накопление дозы, впрыск и выдержку под давлением еще в нескольких формах. Машины для литья толстостенных изделий (например, каблуков или подошв для обуви) имеют один механизм впрыска и не­сколько (3-12) механизмов смыкания. Такие машины принято называть многопозиционны­ми. Существует два варианта исполнения этих машин: механизм смыкания стационарен, а механизм впрыска перемещается к каждому из них для выполнения впрыска и выдержки под давлением, и наоборот. В последнем случае чаще всего механизмы смыкания размещаются по окружности на поворотной карусели, а ось механизма впрыска горизонтальна и радиальна по отношению к этой окружности.

Параметры литьевых машин. Совокуп­ность параметров литьевой машины данного типоразмера определяет ее технологические возможности, т. е. возможность формования на ней изделия с конкретными габаритными раз­мерами и массой. В табл. 7.2.3. приведена тех­ническая характеристика литьевых машин фирмы Манесма - Демаг (Германия).

Объем впрыска - это максимальный объ­ем дозы расплава, который может быть накоп­лен в нагревательном цилиндре. Он определя­ется диаметром червяка и максимальным ходом его осевого смещения. Это один из глав-

7.2.3. Пример технической характеристики литьевых машин

Ных параметров технической характеристики, так как именно он определяет максимально возможную массу изделия, которое может быть отформовано на машине, поэтому типоразмер машины принято характеризовать именно объ­емом впрыска. В настоящее время производят­ся литьевые машины с объемом впрыска 0,5...40 ООО см3.

Значения других параметров литьевой машины так или иначе связаны с габаритными размерами и толщиной стенок формуемых изделий. В связи с этим их выбирают, ориен­тируясь на установленный практикой вероят­ный диапазон габаритных размеров литьевых изделий данной массовой категории. Пред­ставление об этом диапазоне неоднозначное: машины различных изготовителей, имеющие одинаковые объемы впрыска, могут иметь су­щественно различные значения других пара­метров.

Сила смыкания - это максимальная сила, с которой форма может удерживаться в сомк­нутом состоянии плитами механизма смыка­ния. Во избежание раскрытия формы и истече­ния из нее расплава эта сила должна превы­шать распорную силу, равную произведению давления расплава р в оформляющей полости формы на площадь отливки, т. е. площадь про­екции изделия на плоскость, нормальную к направлению смыкания полуформ (рис. 7.2.15). Поэтому площадь отливки, однозначно связан­ная с силой смыкания, также часто использует­ся вместо последнего параметра в технической характеристике.

Высота формы - расстояние между пли­тами в сомкнутом состоянии Я. Для различных изделий одной весовой категории высота фор­мы в направлении смыкания, зависящая от размера изделия h в этом же направлении, мо­жет быть различной. По этой причине расстоя­ние между подвижной 4 и неподвижной 5 пли­тами в сомкнутом состоянии выполняется бес­ступенчато регулируемым в диапазоне от Нт[п до //тах; именно значения Нтjn и Нтах являют­ся числовым выражением параметра характе­ристики «высота формы».

Ход подвижной плиты S должен быть достаточным, чтобы в образовавшийся между полуформами 2 и 3 разъем T могло беспрепят­ственно выпасть отформованное изделие 1 высотой /?. В качестве параметра технической

А-А Г

Характеристики выступает максимальное для данного типоразмера значение хода 5.

Ход выталкивателя. При механическом приводе системы выталкивания изделия эле­мент 6 этой системы в процессе раскрытия формы входит в контакт с неподвижным упо­ром 7 и останавливается вместе с другими ее элементами и изделием 10, в то время как под­вижная полуформа 2 продолжает перемещаться на некоторое расстояние К, в результате чего изделие сталкивается с подвижной полуформы. Позиция упора 7 регулируется в осевом на­правлении, так как ход V системы выталкива­ния не одинаков у различных форм.

При гидравлическом приводе вместо упора 7 установлен гидроцилиндр, шток кото­рого приводит в движение элемент 6 системы выталкивания, после того как форма полно­стью раскроется. Максимальный ход его явля­ется параметром технической характеристики, определяя максимально допустимую величину V у литьевых форм для машины данного типо­размера.

Расстояние между колоннами в свету (горизонтальное г и вертикальное в). При

Установке формы на машину ее заводят в про­странство между плитами, как правило, опус­кая с помощью кран-балки между верхними колоннами 11 и 12. Однако, возможна установ­ка формы горизонтальным ее смещением меж­ду колоннами 11 и 13. Очевидно, что размеры в И г определяют максимально допустимые габа­ритные размеры формы.

Давление литья - это максимальное дав­ление, которое способен создавать червяк в дозе расплава на стадиях впрыска и выдержки под давлением. На стадии впрыска это давле­ние должно быть достаточным для того, чтобы заполнить расплавом с требуемой, технологи­чески обоснованной скоростью оформляющие полости форм, имеющие наибольшее гидрав­лическое сопротивление. На стадии выдержки под давлением это давление должно быть дос­таточным, чтобы исключить дефекты, связан­ные с недостаточностью «подпитки», оформ­ляющей полости расплавом (утяжины на по­верхности, раковины в теле изделия и др.). Однозначного представления о достаточном значении этого давления нет, поэтому литье­вые машины выпускают с давлением литья 60... 180 МПа.

Скорость впрыска (или объемная ско­рость впрыска) - это максимальный расход, с которым червяк может заполнить форму рас­плавом дозы при своем осевом перемещении. Скорость впрыска должна быть достаточной, чтобы расплав не успевал значительно охла­диться, контактируя с холодными стенками полости формы в процессе ее заполнения.

Наряду со скоростью впрыска оперируют эквивалентным ему по смыслу параметром «время впрыска», которое равно частному от деления объема впрыска на скорость впрыска. Чем меньше толщина стенки формуемого из­делия (толщина стенки хорошо коррелирует для большинства изделий с их массой), тем интенсивней охлаждение расплава при запол­нении формы, а следовательно меньше время впрыска. Время впрыска у современных машин составляет от сотых долей секунды (объемом впрыска около 1см3) до 10 с и более (объем впрыска 30 ООО см3 и более).

Пластикационная производитель­ность - это максимальная (объемная или мас­совая) производительность, с которой червяк, вращаясь, накапливает дозу расплава. Произ­водительность червяка зависит от его геомет­рических параметров, частоты вращения и типа нагреваемого (пластицируемого) материала. Под пластикационной производительностью конкретной машины понимают производи­тельность, достигаемую на термопластах типа полистирола при максимальной частоте вра­щения червяка, которая у современных машин составляет 200...400 мин-1.

Быстроходность литьевой машины Оценивают временем холостого цикла (или числом холостых циклов в единицу времени). Время холостого цикла - это время цикла, который выполняется при максимальных зна­чениях скорости и хода подвижной плиты и нулевых значениях технологического времени выдержки под давлением, на охлаждение и на набор дозы. Этот параметр, существенно влияя на реальную производительность машины, является одной из важных характеристик сте­пени технического ее совершенства.

Установочные размеры - это, прежде всего, диаметр отверстий D в плитах, которые обеспечивают центровку формы по оси ОО Машины и сетка межцентровых расстояний К, Резьбовых отверстий для крепления полуформ к плитам. В соответствии с европейским стан­дартом, который начали применять практиче­ски все изготовители машин, принят шаг меж­ду соседними отверстиями К, = 70 мм.

Механизмы впрыска. Конструкции на­гревательных цилиндров (механизма впрыска) литьевых машин различных производителей достаточно однотипны, однако, конструктив­ные варианты привода червяка во вращение и на осевое перемещение отличаются большим разнообразием.

Толщина стенки цилиндра 1 определяется не только тем, что внутри него развивается давление расплава до 180 МПа, но и требова­нием достаточной однородности температуры внутренней стенки цилиндра при реально су­ществующей окружной неоднородности тепло­вого потока от электронагревателей 2 (рис. 7.2.16). Для поддержания технологически обоснованного профиля температуры по длине цилиндра электронагреватели объединены в несколько секций, каждая из которых имеет свой датчик температуры - термопару 3 и тер­морегулятор. Тепловой поток от ближайшего к загрузочному отверстию 6 нагревателя может нагреть стенки корпуса 8 до температуры плавления полимера, и его гранулы прилипнут к стенке, заблокировав подачу материала в канал червяка. Во избежание этого загрузочное отверстие оснащено контуром 7 водяного ох­лаждения.

Для полного или частичного извлечения червяка 4 (с целью ревизии состояния гребня винтовой нарезки и наконечника, очистки от деструктировавшего полимера и т. д.) перед­нюю часть цилиндра 5 выполняют съемной. Осевым смещениям цилиндра в корпусе пре­пятствуют разрезное кольцо 9 и гайка 10, а провороту - шпонка 11.

При впрыске в накопленной перед червя­ком дозе расплава (в полости Г) развивается давление, под действием которого расплав через отверстия 13 в передней части и отвер­стие 14 в сопле 15 впрыскивается в форму. Под воздействием этого давления расплав может истекать из дозы через винтовой канал червяка в количестве до 30...40 % ее объема, что край­не нежелательно. Во избежание таких утечек на конце червяка устанавливают обратные кла­паны различной конструкции.

Наиболее распространенная конструкция клапана состоит из кольца 16 и наконечника 17 червяка. При наборе дозы червяк приводится во вращение через его шлицевой хвостовик 12 и начинает транспортировать материал. В по­следних витках канала червяка развивается давление расплава, которое, воздействуя на кольцо 16, смещает его влево до упора в тор­цовую поверхность В головки наконечника 11. При этом открывается кольцевой конический зазор между кольцом 16 и шайбой 18, через ко­
торый расплав начинает поступать в полость Г Перед наконечником. При впрыске накоплен­ной дозы гидроцилиндр впрыска начинает пе­ремещать червяк влево, и в полости Г возника­ет давление, большее, чем в последнем витке канала червяка, в результате чего кольцо 16 перемещается относительно наконечника впра­во. и кольцевой конический зазор между коль­цом 16 и шайбой 18 наконечника исчезает. Тем самым предотвращаются утечки расплава из дозы в винтовой канал червяка при впрыске.

Набор дозы осуществляется, как правило, при отсутствии контакта сопла 15 с литьевой формой. Выходное отверстие 14 сопла сооб­щено с атмосферой, и под воздействием давле­ния в полости Г расплав может через это от­верстие истекать из цилиндра. Если перераба­тываются полимеры с достаточно высокой вязкостью расплава, то это истечение отсутст­вует. В противном случае сопловую часть ци­линдра оснащают запорными клапанами, от­крывающими отверстие 14 только во время операций впрыска и выдержки под давлением. Клапаны могут иметь различные приводы. Клапаны первого типа имеют независимый гидравлический или электромагнитный привод рабочего органа. В клапанах второго типа под­пружиненный рабочий орган открывает вы­ходное отверстие сопла за счет силы прижима механизма впрыска к форме. На рис. 7.2.16 представлен клапан третьего типа. Пружина 19 посредством рычага 20 удерживает шток 21 в прижатом к отверстию 14 состоянии. Давление расплава, развивающееся в полости Г и, следо­вательно, в полости Д на стадии набора дозы (обычно не выше 10 МПа), недостаточно для того, чтобы преодолев силу пружины, отжать шток 21 вправо и открыть отверстие 14. Одна­ко при впрыске в этих полостях развивается намного большее давление (до 180 МПа). и шток открывает отверстие 14.

Следует отметить, что в канале червяка при его вращении должно поддерживаться давление, достаточное для уплотнения размяг­чающихся и плавящихся гранул полимера и удаления тем самым имеющегося между ними воздуха, который отводится через загрузочное отверстие 6 в бункер. Давление в канале непо­средственно зависит от того давления, которое развивается в полости Г и достаточное для отжима червяка вправо при свободном истече­нии масла из поршневой полости гидроцилин­дра впрыска (см. рис. 7.2.14), но может быть недостаточным для уплотнения гранул поли­меров некоторых типов. В этом случае требуе­мого давления в полости Г, а следовательно, в
винтовом канале червяка достигают, поддер­живая в поршневой полости некоторое (регу­лируемое) давление масла.

Закономерности процессов транспорти­ровки полимера в винтовом канале червяка и перехода его в процессе прогрева в вязкотеку - чее состояние в червячных пластикаторах литьевых машин подобны таковым у экструзи - онных машин, рассмотренным выше. В связи с этим для проектного выбора геометрии червя­ка, а также для расчетного определения мощ­ности электрообогрева, мощности привода червяка во вращение и его пластикационной производительности можно применять приве­денные там зависимости. Однако имеются два отличия в режиме работы червяков литьевых и экструзионных машин.

Во-первых, вращаясь, червяк смещается в осевом направлении так, что рабочая его длина (расстояние от последнего витка червяка до загрузочного отверстия) в процессе набора дозы уменьшается. Вследствие этого темпера­тура поступающего в дозу расплава уменьша­ется; при больших смещениях в конце набора дозы возможен даже проскок в нее отдельных неполностью расплавившихся гранул. Уста­новлено, что при осевом смещении червяка, не превышающем в 2,5 - 3,5 раза его диаметр D, температурная неоднородность дозы вследст­вие этого фактора не превышает 12... 15 °С, что считается допустимым. Исходя из этого опре­деляют диаметр D для типоразмера машины с объемом впрыска V:

V = ND2H ,

4 V

Где //= (2,5. ,.3.5)D или D-

,5±3,5)тг

Во-вторых, периоды вращения червяка сменяются периодами выстоя. Время пребыва­ния материала в канале червяка, достаточное для полного расплавления, в таком пульси­рующем режиме работы обеспечивается при меньшей длине червяка по сравнению с режи­мом непрерывного его вращения. По этой при­чине червяки литьевых машин выполняют на 25...30% короче червяков экструдеров. Их длина, как правило, составляет (18...22)D.

Материалы червяков, виды термической обработки и другие способы упрочнения, а также технология их изготовления такие же, как у червяков экструдеров.

На рис. 7.2.17 представлен один из вари­антов компоновки привода, позволяющий чер­вяку осуществлять вращение и осевое переме­щение. Механизм впрыска может перемещать­ся относительно неподвижной плиты 1 меха­низма смыкания двумя гидроцилиндрами 2, скользя при этом в направляющих 3, укреплен­ных на станине. Пластикационный цилиндр 4
Укреплен на корпусе механизма впрыска, пред­ставляющем собой единое целое с двумя гид­роцилиндрами впрыска 5. Осевая сила, возни­кающая на червяке, как при вращении во время набора дозы, так и при отсутствии вращения во время впрыска и выдержки под давлением, передается штокам гидроцилиндров 5 через упорный подшипник 6 и траверсу 7. На травер­се закреплен корпус тихоходного высокомо - ментного гидродвигателя 8, а его выходной вал

соединен со шлицевым хвостовиком червяка

зубчатой муфтой 11.

Как отмечалось, при работе литьевой ма­шины гидроцилиндры впрыска 5 используются только для осевого перемещения червяка влево при впрыске; при этом масло под давлением подается в штоковые полости 12. При наборе дозы давление в полости Г, отводящее червяк вправо, создается самим червяком, нагнетаю­щим в эту полость расплав. Однако имеется необходимость воспроизводения всего цикла работы машины при отсутствии материала в пластикационном цилиндре (например, при ремонте). В этом случае червяк отводят вправо принудительно, подавая масло в поршневые полости цилиндров впрыска 5, а штоковые полости соединяя со сливом.

Очевидно, что суммарная сила гидроци­линдров впрыска должна быть равна произве­дению давления литья на площадь поперечного сечения наконечника червяка с кольцевым клапаном. Сила, которую создают гидроцилин­дры прижима 2, должна превышать ту распор­ную силу от давления расплава, которая возни­кает в месте контакта сопла 13 с литниковой втулкой литьевой формы. Как правило, ее при­нимают равной 0,05 - 0,1 от силы впрыска.

Упорный подшипник работает в течение цикла в двух режимах: статической нагрузки при впрыске и выдержке под давлением (чер­вяк не вращается) и динамической нагрузки во время набора дозы; причем статическая на­грузка от давления литья может быть в 10 и более раз больше динамической. Типоразмер упорного подшипника необходимо определять с учетом этой особенности его работы.

Существуют варианты компоновки при­вода с одним гидроцилиндром впрыска и од­ним гидроцилиндром прижима. В этом случае из-за необходимости соблюдения соосности активной силы, создаваемой гидроцилиндром, и соответствующей ей реакции опоры, гидро­цилиндры вынуждены размещать вдоль оси 00. При таком размещении гидроцилиндров значительно возрастает длина литьевой маши­ны. Конструкция усложняется, так как гидро­цилиндр впрыска приходится размещать между червяком и гидродвигателем, пропуская при этом через гидроцилиндр детали, предающие вращающий момент. В противном случае при­ходится двигатель размещать вне оси ОО, а вращение от него червяк} передавать посред­ством промежуточной передачи. Сравнитель­ные оценки различных конструкций привода узлов впрыска до сих пор неоднозначны, чем и обусловлено их многообразие.

Механизмы смыкания. Механизм смы­кания выполняет два вида операций: во- первых, перемещает подвижную полуформу при смыкании и размыкании формы, во- вторых, создает силу прижима полуформ друг к другу, после того как они сомкнуты (силу запирания). Первые операции выполняются при больших перемещениях со значительными скоростями, но при малых необходимых для этого силах. Вторая операция выполняется с развитием большой силы, однако возникающие при этом взаимные смещения элементов кон­струкции имеют значения одного порядка с упругой деформацией в силовой цепи деталей, создающих силу запирания формы. При столь различных силовых и скоростных характери­стиках этих операций каждую из них целесо­образно выполнять отдельным механизмом. При этом удается обеспечить малую энергоем­кость механизма смыкания при малых его га­баритных размерах и металлоемкости. Для малых и средних типоразмеров машин разра­ботаны конструкции механизмов компромисс­ного типа с несколько худшими показателями по энергоемкости, но более простые и надеж­ные в работе.

На рис. 7.2.18 представлена схема смыка­ния гидравлического типа с двумя механизма­ми: для смыкания формы и для ее запирания, которые имеют гидравлический привод. Меха­низмы смыкания такого типа применяют в машинах с силой смыкания 15 ООО кН и более. Перемещение подвижной плиты 3 при смыка­нии и размыкании формы 9 осуществляют че­тыре гидроцилиндра, выполненные в колоннах 4. Колонны закреплены в подвижной плите гайками 2 и перемещаются вместе с ней при смыкании формы. В конце хода смыкания пра­вые концы колонн, имеющие несколько коль­цевых проточек, пройдя через отверстия в не­подвижной плите 8, входят в захваты б, нахо­дящиеся в раскрытом состоянии. При создании
силы запирания формы захваты 6, приводимые гидроцилиндрами 7, зажимают концы колонн и в кольцевых гидроцилиндрах 5 развивается давление масла. Плита 1 необходима для за­крепления левых концов штоков 10 гидроци­линдров 4. Расстояние между плитами 3 и 8 в сомкнутом состоянии регулируют, приводя во вращение четыре гайки 2 с помощью цепной передачи.

Механизм смыкания гидромеханического типа выполняет как смыкание - размыкание полуформ У и 2, так и их запирание с требуе­мой силой (рис. 7.2.19). При подаче масла в поршневую полость гидроцилиндра 3 рычаги 4 И 5 коленчато-рычажного механизма, распрям­ляясь, перемещают по четырем колоннам 7 подвижную плиту 6 с полуформой 2. Необхо­димая для этого сила гидроцилиндра невелика, так как связана лишь с преодолением сил тре­ния. При постоянном расходе подаваемого в гидроцилиндр масла скорость перемещения плиты б на основной части ее хода сравнитель­но большая, однако в конце, перед входом в контакт полуформ она значительно уменьша­ется. Этим обеспечиваются большая быстро­ходность и безударное смыкание формы.

Полуформы У и 2 входят в контакт при некоторых достаточно малых значениях углов аь а2, р (порядка 3...5°). Дальнейшее переме­щение поршня гидроцилиндра приводит к то­му, что эти углы становятся равными нулю. При этом в рычагах 4 и 5 возникает сжимаю­щая, а в колоннах 7 - растягивающая силы (а также соответствующие им деформации), за­пирающие полуформы У и 2. Вследствие мало­сти углов а и (3 в момент начала развития силы запирания коэффициент мультипликации силы для данного механизма очень большой, благо­даря чему очень высокие значения силы запи­рания удается создать тем же малым гидроци­линдром 3. Силы запирания можно регулиро­вать от максимального значения до нуля, изме­няя значения углов а и (3 в позиции входа в контакт полуформ. Весь механизм смонтиро­ван на промежуточной плите 8. имеющей резь­бовой хвостовик 9. Вращая гайку 10, закреп­ленную на подвижной плите У У, можно сме­щать весь механизм относительно второй не­подвижной плиты 12 с полуформой У, изменяя тем самым значения углов а и (3.

Кинематический и силовой анализы ме­ханизмов подобного типа, позволяющие опре­делить размеры всех элементов, выполняются традиционными в теории механизмов и машин методами. Однако следует иметь в виду, что размеры поперечных сечений деталей, входя­щих в силовую цепь, создающую силу запира­ния, должны определяться не только условием их прочности, но и требованием достаточной общей жесткости механизма смыкания, кото­рую принято оценивать суммарной продольной деформацией деталей силовой цепи при разви­тии паспортной (максимальной) силы запира­ния форм. С увеличением жесткости уменьша­ется, во-первых, продольная деформация лить­евой формы на стадии развития в ней давления расплава, что повышает достижимую точность формуемых изделий, во-вторых, работа по соз­данию силы запирания, т. е. снижается энерго­емкость механизма смыкания, но увеличива­ются размеры и металлоемкость. Современные литьевые машины имеют жесткость механиз­мов смыкания порядка 1 мм на 1000 кН силы запирания [13].

Управление литьевыми машинами. Литьевые машины, как и большинство машин - автоматов, имеют четыре машинных режима работы.

Наладочный режим. Каждая из опера­ций цикла формования выполняется после ручного нажатия соответствующей кнопки на пульте управления и длится до тех пор, пока кнопка нажата. Операции выполняются при минимальных значениях скоростей и в любой последовательности. Этот режим используется преимущественно при монтаже формы.

Ручной режим. Каждая операция начи­нает выполняться при нажатии кнопки и длит­ся с заданной скоростью до полного ее завер­шения только в технологической их последова­тельности. Режим используется для установки технологических параметров режима литья.

Полуавтоматический режим. После нажатия кнопки машина выполняет все опера­ции цикла литья и после раскрытия формы останавливается. Режим используют при руч­ном извлечении изделий из формы или ручной установке арматуры в нее.

Автоматический режим. После испол­нения цикла литья изделие выталкивается из формы (в тару, на конвейер), а затем цикл ли­тья повторяется.