Оборудование заводов по переработке пластмасс

Однопозиционная полуавтоматическая вакуум-формовочная машина

Конструктивная схема простейшей однопозиционной вакуум - формовочной машины с полуавтоматическим управлением при­ведена на рис. 9.4. Корпус машины состоит из четырех верти­кальных стоек 10 и двух укороченных стоек 7, соединенных между собой рамами 1 и И. Между рамами lull установле­ны зубчатые рейки 12, одновременно играющие роль направ­ляющих колонок для подвижных плит 14 и 21. На верхней плите 14 закреплен пуансон 18, а на нижней 21 установлена матрица вакуумной формы 20. Лист термопласта укладывает­ся вручную в зажимную раму 19, установленную на карет­ке 16. Затем оператор нажимает на кнопку начала цикла. Сра­зу же после этого кромка листа автоматически, зажимается в раме планками. под действием пневмоцилиндров 17. Шток 4 пневмоцилиндра 3 опускает дверцу 5 и открывает вход в на­гревательную камеру А; каретка 16 под действием пневмоци­линдра 22 перемещается по направляющим 9 вместе с зажатой в раме 19 заготовкой на позицию нагрева между нагревателя­ми 6 и 8. После этого дверца 5 вновь поднимается и начинает­ся нагрев заготовки, который продолжается в течение времени, заданного на реле времени, установленном на пульте управле­ния. 1

По истечении времени нагрева реле подает команду, по ко­торой дверца вновь открывается, каретка 16 возвращается в исходное положение, а дверца 5 опять поднимается и закры-

Вает вход в нагревательную камеру А. Затем подается сигнал на смыкание пуансона 18 и матрицы 20. Одновременно проис­ходит предварительная механическая вытяжка заготовки. Если формуется изделие со сложной конфигурацией, лист часто под­вергают предварительной вытяжке сжатым воздухом, подавае­мым в полость пуансона, или вакуумом, создаваемым в поло­сти формы. Матрица и пуансон соединены с вакуум - и пневмо - системами при помощи гибких шлангов 2 и 13. Конечное поло­жение плит при смыкании контролируется при помощи конеч­ных выключателей 15. Продолжительность стадии выдержки, необходимая для охлаждения отформованного изделия, опре­деляется настройкой своего реле времени. По окончании стадии охлаждения форма раскрывается, и плиты отходят в первона­чальное положение, определяемое местом установки конечного выключателя 15а. Прижимные планки зажимной рамы отпу­скают кромки изделия, и оператор (или манипулятор робота) извлекает его из формы.

Однопозиционные машины, как правило, универсальны и просты в переналадке при изменении типа формуемого изде­лия. На многих таких машинах установлены универсальные формовочные столы, не имеющие специальных посадочных мест Для крепления формы. Это позволяет устанавливать форму в

Рис. 9.6. Зажимная рама со специальным цилиндром подъема. Пояснения в тексте.

Любом месте стола, не прибегая к ее креплению при. помощи болтов или каких-либо других приспособлений. Уплотнение между формой и столом осуществляется за счет резиновой прокладки, укрепленной к опорной поверхности формы и при­жимаемой к столу весом самой формы.

В машинах, предназначенных для вакуумного формования с предварительной механической вытяжкой верхним плунже­ром, а также у пневмоформовочных, механоформовочных и машин с комбинированными методами формования формую­щий инструмент точно центрируется и жестко крепится на столе формовочной камеры.

Зажимные устройства. По принципу действия все зажимные устройства можно разделить на два типа: рамные и лепестко­вые. Устройство рамного типа состоит из двух рам, между которыми закрепляется лист. Нижняя часть рамы при раскры­тии, как правило, остается неподвижной (рис. 9.5). Верхняя часть рамы при установке заготовки и съеме готового изделия или откидывается на шарнирах (рис. 9.5 и 9.6), или припод­нимается параллельно нижней части рамы (рис. 9.7).

Для обеспечения безопасности работы оператора в зоне открытой рамы на машинах с ручным и полуавтоматическим циклом предусмотрены специальные блокирующие устройства, исключающие возможность защемления рамой рук оператора. Для этой цели применяют противовесы, пружины или под­ставки, удерживающие рамы в открытом состоянии.

В том случае, когда крепление листа осуществляется вруч­ную, чаще всего применяют кулачковые зажимы. При пневма­тическом приводе для малых машин используют универсаль­ные цилиндры, одновременно обеспечивающие как раскрытие рам, так и зажим заготовки (см. рис. 9.5). На более тяжелых машинах устанавливают зажимные рамы со специальным ци­линдром подъема (см. рис. 9.6). В этой конструкции подъем

Рис. 9.7. Зажимное устройство на подни­мающейся раме:

1 — верхняя рама; 2 — ролнк; 3 — трос; 4 — про­тивовес; 5 — нижняя рама; 6 — формовочная ка­мера.

Верхней рамы 2 производится цилиндром 1, а зажим заготовки осуществляется посредством четырех цилиндров 5 с помощью захватов 4, закрепленных на нижней раме 3. Более удобны в работе, хотя и менее распространены, лепестковые зажимные устройства (рис. 9.8). Нижняя рама зажима 1 неподвижна, а •его верхняя часть, состоящая из рейки 2 с рычагами 4, шар­нирно закреплена на оси 3, на которой она может поворачи­ваться на 90°. Пружина 5, оттягивая рычаг 4, открывает за­жим. После установки в нижнюю раму листовой заготовки ■шток шарнирно закрепленного пневмоцилиндра 6 нажимает на рычаг 4 и плотно прижимает лист 7 к установленному в нижней раме уплотнению 8. По окончании формования давле­ние из рабочей полости цилиндра сбрасывается, и пружина 5 открывает зажим.

Герметизация листа 3 в зажимной раме (рис. 9.9) осуществ­ляется при помощи прокладки из теплостойкой пористой рези­ны 2, укрепленной в пазу нижней рамы 1. Прижимной выступ верхней рамы 4 не должен иметь острых кромок, чтобы не про­рвать тонкий лист. Температура зажимной рамы при работе должна поддерживаться постоянной и выбираться в зависи­мости от природы перерабатываемого материала. Так, листы, из полиэтилена зажимают в холодной раме (7=^:313 К), так как полиэтилен прилипает к горячему металлу; при формовании ударопрочного полистирола температуру рамы следует поддер­живать в пределах 323—343 К-

Сила F, которая зажимает лист при формовании, опреде­ляется из условия

F = одП/f (9.1)

Рис. 9.10. Крепление заготовки при помощи резиновой мембраны. Пояснения в тексте.

В некоторых универсальных машинах, рассчитанных на мелкосерийный выпуск изделий различного размера, для креп­ления заготовки применяют резиновую мембрану (рис. 9.10). В таких машинах форма 3, размер которой всегда существенно меньше, чем размер рамы 1, устанавливается в вакуумной ка­мере 2 так, чтобы верхняя плоскость формы была несколько выше плоскости разъема зажимной рамы. Листовая заготов­ка 5 укладывается на форму, нагревается, а затем быстро прижимается к форме опускающейся вместе с зажимной рамой резиновой мембраной 4, которая. плотно прижимает заготовку к форме. Далее полость матрицы соединяется с вакуумной ли­нией, и происходит формование листа, при котором мембрана деформируется совместно с заготовкой. Дополнительным пре­имуществом метода зажима ■ резиновой мембраной является возможность формования изделий из перфорированной заго­товки.

Пневмо - и вакуум-системы. Пневмосистемы используют как для создания давления формования, так и для привода различ­ных вспомогательных механизмов (привод механизмов переме­щения нагревателей, смыкания зажимных рамок, перемещение столов и т. д.). Вакуум-системы используют, как правило, только для создания перепада давлений, обеспечивающего процесс формования.

Вакуум-системы. Обычно они состоят из вакуум-насо­са, ресивера, системы клапанов управления, трубопроводов и вакуумметра. В вакуум-формовочных машинах, как правило, применяют насосы низкого вакуума, создающие при нулевом расходе во всасывающем патрубке минимальное давление по­рядка 4-10"3—1,3-Ю-5 МПа (30—0,1 мм рт. ст.). Обычно для этой цели используют одно - и двухступенчатые поршневые, ро­тационные пластинчатые и двухроторные винтовые вакуум-на­сосы.

В качестве ресиверов применяют сварные цилиндрические резервуары с эллиптическими днищами, изготовленные из тон­колистовой стали. Для упрочнения стенок ресиверов исполь­зуют внутренние ребра. Вакуумные коммуникации внутри ма­шины выполняют из бесшовных стальных труб, медных трубок и вакуумных резиновых шлангов. На машинах с автоматиче­ским и полуавтоматическим управлением применяют вакуум­ные клапаны с электромагнитным управлением, на машинах с ручным управлением—одно - и многоходовые краны.

Пневмосистемы. Все машины в зависимости от вида пневмосистемы можно разделить на две категории: машины, имеющие собственный компрессор и ресивер, и машины, питаю­щиеся сжатым воздухом из цеховой магистрали. Рабочее дав­ление сжатого воздуха составляет 0,4—2,5 МПа. Наибольшее рас­пространение в формовочных машинах получили поршневые компрессоры.

Ресиверы для сжатого воздуха по конструкции почти не от­личаются от вакуумных, но рассчитаны на работу под внутрен­ним давлением. В качестве пневмопроводов используют свар­ные стальные трубы, медные трубки и резиновые шланги, рассчитанные на работу под внутренним давлением. В систе­мах управления автоматических машин применяют электро­магнитные запорные клапаны, в машинах с ручным управле­нием— краны. Если в машине применяется сжатый воздух с различным давлением (например, в системе формования и в сети привода), то на каждой магистрали устанавливается свой редуктор.

При определении производительности вакуум-насоса исхо­дят из того, что он при непрерывной работе во время вспомо­гательных операций создает разрежение в ресивере, а в завер­шающий момент формования, отключаясь от ресивера, отсасы­вает воздух из формы. При таком режиме работы часовая производительность насоса должна быть немного больше про­изведения объема рабочей полости формы на число циклов в час.

Для определения основных параметров процесса формова­ния воспользуемся законом Бойля — Мариотта. Пусть Р0 — остаточное давление в ресивере (рис. 9.11); Pi — начальное дав­ление в форме, равное атмо-

Сферному; Рг — давление, ус - |

Танавливающееся в форме и р1 d j

Ресивере в начальный момент формования; Рз — давление в ресивере в конце цикла фор­мования; Уф — начальный объ­ем формы; VP — объем реси-

Рис. 9.11. Расчетная схема вакуум-си­стемы. Пояснения в тексте.

(1+/Г)-AVi

Давление формования, под действием которого происходит деформация листа, равно разности между атмосферным дав­лением и давлением в форме:

V$(l+/C)-AVi І*"*'

Разность между максимальным и минимальным давления­ми формования можно определить из выражения

Pi + КРВ K(l + K)

Если принять, что остаточное давление равно нулю, то

АРф=0,1/[/Г(1+/Г)] (9-5)

Анализ выражения (9.4) показывает, что с увеличением К давление формования вначале быстро растет, а затем этот рост при Д>6 быстро замедляется (рис. 9.12). Поэтому у большинства машин К—6—8.

Количество воздуха, необходимое для пневмоформования, равно объему формы и верхней пневмокамеры, создающей за­мкнутое пространство над формой. Объем воздуха, расходуе­мого на предварительную вытяжку листа, равен

У*=(2-2,5)УФ (9.6)

Объем воздуха Vn, расходуемого на пневматический привод подвижных частей, рассчитывается как сумма объемов воздуха, расходуемых в каждой из пневмоцилиндров. Полный расход сжатого воздуха, определяющий необходимую производитель­ность компрессора пневмосистемы, равен сумме расходов воз­духа за один цикл, умноженной на число циклов в час і:

W = (Vx+Vn + V0)i (9.7)

Где V0 — объем воздуха, используемый для отрыва изделия от формы (при съеме изделия).