Katedra konstruování stroj Fakulta strojní K 5 PLASTOVÉ RÁMY VSTŘIKOVACÍCH FOREM doc. Ing. Martin Hynek, Ph.D. a kolektiv verze - 1.0 Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpo tem eské republiky
Hledáte kvalitní studium? Nabízíme vám jej na Kated e konstruování stroj Katedra konstruování stroj je jednou ze šesti kateder Fakulty strojní na Západo eské univerzit v Plzni a pat í na fakult k nejv tším. Fakulta strojní je moderní otev enou vzd lávací institucí uznávanou i v oblasti v dy a výzkumu uplat ovaného v praxi. Katedra konstruování stroj disponuje modern vybavenými laborato emi s po íta ovou technikou, na které jsou nap. student m pro studijní ú ely neomezen k dispozici nové verze p edních CAD (Pro/Engineer, Catia, NX ) a CAE (MSC Marc, Ansys) systém. Laborato e katedry jsou ve všední dny student m pln k dispozici nap. pro práci na semestrálních, bakalá ských i diplomových pracích, i na dalších projektech v rámci univerzity apod. Kvalita výuky na kated e je úzce propojena s celouniverzitním systémem hodnocení kvality výuky, na kterém se pr b žn, zejména po absolvování jednotlivých semestr, podílejí všichni studenti. V sou asné dob probíhá na kated e konstruování stroj významná komplexní inovace výuky, v rámci které mj. vznikají i nové kvalitní u ební materiály, které budou v nadcházejících letech využívány pro podporu výuky. Jeden z výsledk této snahy máte nyní ve svých rukou. V rámci výuky i mimo ni mají studenti možnost zapojit se na kated e také do spolupráce s p edními strojírenskými podniky v plze ském regionu i mimo n j. ada student rovn ž vyjíždí na studijní stáže a praxe do zahrani í. Nabídka studia na kated e konstruování stroj : Bakalá ské studium (3roky, titul Bc.) Studijní program Zam ení B2301: strojní inženýrství ( zam ený univerzitn ) Stavba výrobních stroj a za ízení Dopravní a manipula ní technika B2341: strojírenství (zam ený profesn ) Design pr myslové techniky Diagnostika a servis silni ních vozidel Servis zdravotnické techniky Studijní program Zam ení Magisterské studium (2roky, titul Ing.) N2301: Strojní inženýrství Stavba výrobních stroj a za ízení Dopravní a manipula ní technika Více informací naleznete na webech www.kks.zcu.cz a www.fst.zcu.cz Západo eská univerzita v Plzni, 2013 ISBN doc. Ing. Martin Hynek, Ph.D. Ing. Eduard Müller Ing. Štěpán Heller
RÁMY VSTŘIKOVACÍCH FOREM POPIS A HLAVNÍ ČÁSTI Rám formy je celek, který se skládá z desek, spojovacích prvků, vodících a středících částí. Uvnitř rámu jsou funkční tvarové části, tvarové dutiny. Rám formy je rozdělen na dvě hlavní části, část formy připojenou na pevnou stranu lisu a část formy připevněnou na pohyblivou stranu lisu (viz Obrázek 1). Rám musí zajišťovat: Přesné ustavení na vstřikovacím lise Spolehlivé upnutí na upínacích plochách stroje Vedení pohyblivých částí formy v požadované přesnosti Jednoduché a spolehlivé zajištění tvarových a funkčních komponent ve formě Takové umístění temperačního a vyhazovacího systému, aby byla zajištěna jejich správná funkce Rámy jednotlivých forem jsou od sebe odlišné v závislosti na velikosti a tvaru vstřikovaného dílu. Na skládání rámu formy se často používají normálie (standardizované díly) od specializovaných výrobců, například Hasco nebo Meusburger. Normálie je vhodné používat v co největší míře. NEPOHYBLIVÁ ČÁST UPÍNACÍ DESKA TVÁRNICE TVÁRNÍK KOTEVNÍ DESKA VYHAZ.PAKETU OPĚRNÁ DESKA VYHAZ.PAKETU VODÍCÍ ČEP OPĚRNÁ DESKA ROZPĚRA UPÍNACÍ DESKA Obrázek 1 Rám s jednou dělící rovinou, s opěrnou deskou POHYBLIVÁ ČÁST Obrázek 2 Rám se dvěma dělícími rovinami se stírací deskou a vyhazováním Obrázek 3 Rám s jednou dělící rovinou bez upínací a opěrné desky Obrázek 4 Rám s jednou dělící rovinou bez opěrné desky
Upínací deska na vstřikovací formě jsou dvě upínací desky, jedna pro pohyblivou část a druhá pro nepohyblivou část. Upínací desky slouží k upnutí pohyblivé i nepohyblivé části formy do vstřikovacího stroje. K upnutí do stroje jsou používány upínky, šrouby a magnetické desky stroje. Upínací deska je k dalším deskám (například k tvárnici) upevněna šrouby. ZAHLOUBENÍ PRO STŘEDÍCÍ KROUŽEK DÍRA PRO ŠROUB OTVOR PRO MANIPULACI Obrázek 5 Upínací deska Tvárnice je funkční deska nepohyblivé strany formy. V tvárnici je vyrobena část negativu tvaru vstřikovaného dílu tvarové dutiny. Na tvárnici jsou vyrobeny další prvky (například díry pro uložení vodících pouzder), které zajišťují její přesné sestavení s tvárníkem (viz Obrázek 6). VSTUP TEMPERAČNÍHO KANÁLU VÝSTUP TEMPERAČNÍHO KANÁLU ZAHLOUBENÍ PRO DORAZ OTVOR PRO MANIPULACI DÍRA PRO VODÍCÍ POUZDRO TVAROVÁ DUTINA TVÁRNICE VYBRÁNÍ PRO STŘEDÍCÍ LIŠTY Obrázek 6 Blok tvárnice Tvárník je funkční deska pohyblivé strany formy. V tvárníku je vyrobena část negativu tvaru vstřikovaného dílu tvarové dutiny. Na tvárníku jsou vyrobeny další prvky (například díry pro uložení vodících sloupků), které zajišťují jeho přesné sestavení s tvárnicí (viz Obrázek 7). PROTITVAR STŘEDÍCÍCH LIŠT TVAROVÁ DURINA TVÁRNÍK ZAHLOUBENÍ PRO DORAZ DÍRA PRO VODÍCÍ SLOUPEK OTVOR PRO MANIPULACI VSTUP TEMPERAČNÍHO KANÁLU Obrázek 7 Blok tvárníku VÝSTUP TEMPERAČNÍHO KANÁLU
Z důvodu snazší výroby, optimalizace a údržby formy, je vhodné pro všechny dorazy, středící lišty a podobně, použít samostatné, normalizované součástky. Tvárník a tvárnice bývají u složitějších dílů vyrobeny jako tvarové vložky (i vícedílné), upevněné do opěrné desky. To zjednodušuje lícování dělící roviny, dodatečné úpravy tvaru výlisku, údržbu, tvorbu dezénů apod. Volba materiálu tvárníků musí být přizpůsobena vstřikovanému plastu (např. zvýšená korozivzdornost pro PVC, otěruvzdornost pro materiály s plnivy apod.), požadavkům na životnost formy (kalená ocel pro velké počty zdvihů, nekalená ocel, příp. lehké slitiny pro malé seria a prototypy), nebo optické vlastnosti (homogenní, jemnozrnné materiály pro pohledové díly). Standardně se používají oceli třídy 19. Opěrná deska není použita u všech forem. Slouží k podepření tvárníku, aby bylo zabráněno takovému průhybu tvárníku, následkem kterého by došlo k přetečení formy (v důsledku průhybu by vznikla mezera v dělící rovině, do které by zatekl roztavený plast). Rozpěry (rozpěrné desky) vytvářejí ve formě prostor k pohybu desek vyhazovacího systému (paketu). Jejich výška odpovídá velikosti potřebného zdvihu pro úspěšné vyhození vystřikovaného dílu. DÍRY PRO ŠROUBY MANIPULAČNÍ OTVOR Obrázek 8 Rozpěrná deska U velkých forem je potřeba, umístit mezi rozpěrné desky dodatečné opěrné sloupky, které zabrání deformaci tvárníků. Obrázek 9 Rozpěrná deska s opěrnými sloupky
Kotevní deska vyhazovacího paketu ustavuje vyhazovače ve správné poloze. Je pevně spojena s opěrnou deskou vyhazovacího paketu. DÍRA PRO DORAZ DÍRA PRO VEDENÍ VYHAZOVACÍHO PAKETU DÍRA PRO VYHAZOVAČ DÍRA PRO ŠROUB Obrázek 10 Kotevní deska Opěrná deska vyhazovacího paketu je spojena šrouby s kotevní deskou. Vyhazovače se o ni opírají a jsou pevně sevřeny mezi oběma deskami. KOTEVNÍ DESKA HLAVA VYHAZOVAČE OPĚRNÁ DESKA Obrázek 91 Vyhazovač mezi deskami DÍRA PRO VEDENÍ ZAHLOUBENÍ A DÍRA PRO HNACÍ PRVEK DÍRA PRO NARÁŽKU VYHAZOVACÍHO PAKETU DÍRA PRO ŠROUB Obrázek 102 Opěrná deska vyhazovacího paketu
STŘEDÍCÍ PRVKY Jako středící a vodící prvky se nejčastěji používají nakupované standardizované díly (normálie). Středící prvky zajišťují správné ustavení formy ve stroji a přesné sesazení pohyblivé a nepohyblivé části. Vodící prvky umožňují přesný pohyb pohyblivých částí formy při otevírání a zavírání formy. Středící prvky: Středící lišty Středící zámky Středící kroužky Středící trubky Středící kroužky slouží k ustavení formy ve stroji a lepšímu navedení trysky stroje k vtokové vložce. Mohou být na pevné straně i na pohyblivé straně formy (viz Obrázek 113). Obrázek 113 Umístění středících kroužků na Obrázek 124 Reálný středící kroužek Středící lišty používají se pro přesné sesazení pohyblivé a nepohyblivé části formy, při zavírání formy ve stroji. STŘEDÍCÍ LIŠTY TVÁRNICE Obrázek 146 Středící lišta Obrázek 135 Umístění středících lišt nepohyblivá část formy
Středící trubky umožňují vystředění děr v rozpěrných deskách vůči upínací desce a vodícímu sloupku, který při zavření formy zajede do díry ve vodícím pouzdru (viz Chyba! Nenalezen zdroj odkazů.8). UPÍNACÍ DESKA TVÁRNCE VODÍCÍ POUZDRO ROZPĚRNÁ DESKA Obrázek 167 Středící trubka VODÍCÍ SLOUPEK TVÁRNICE STŘEDÍCÍ TRUBKKA UPÍNACÍ DESKA Obrázek 158 Umístění středící trubky mezi deskami Středící zámky mají obdobnou funkci jako středící lišty, ale jsou namontovány vně formy. Mohou být dodatečně přidány na vnější stěny desek. Tvoří je dvě separátní části, které svým vzájemným tvarem a rozměry (lícováním) zajišťují přesné ustavení pohyblivé části vůči nepohyblivé části formy nebo dalších vůči sobě pohyblivých částí formy, pro které je nutné zajistit přesnou polohu při jejich styku. Obrázek 179 Středící zámek reálné provedení Zdroj: http://www.hawkmold.com/store/c/117-side-lock.aspx (18. 11. 2013)
VODÍCÍ PRVKY Vodící čepy Vodící sloupky Kolíky Vodící pouzdra Jednotky kuličkových vedení Vodící čepy slouží k vedení dalších pohyblivých částí formy. Mohou se po nich například pohybovat desky vyhazovacího paketu. V tomto provedení je čep pevně ukotven v upínací desce pohyblivé části a druhým koncem je zapuštěn do tvárníku, ve kterém je přesně ustaven v pouzdře. V deskách vyhazovacího paketu jsou umístěna vodící pouzdra, která umožňují pohyb po vodícím čepu. Vodící čepy bývají vybaveny mazacími drážkami pro zlepšení mazání. VODÍCÍ POUZDRO VODÍCÍ ČEP Obrázek 20 Vodící čep Obrázek 181 Reálný vodící čep Zdroj: http://yukai.en.alibaba.com/product/244116683-200059911/ (18. 11. 2013) Vodící sloupky podle druhu formy mohou být umístěny buď na pohyblivé, nebo pevné straně formy. Na rozdíl od vodících čepů zajišťují vedení pohyblivé formy při otevírání a zavírání na konci a začátku vystřikovacího cyklu. Jsou vybaveny mazacími drážkami. VODÍCÍ POUZDR VODÍCÍ SLOUPEK Obrázek 203 Reálný vodící sloupek Obrázek 192 Vodící sloupek, vodící Zdroj: http://www.made-in-china.com/showroom/ (18. 11. 2013)
Kolíky slouží nejčastěji k vedení vozíku (šíbrů), kde je nutné zajistit odformování části výstřiku s podkosem (viz Obrázek 214). Pro upevnění kolíku se dají použít standardizované nakupované díly. UZAVŘENÁ FORMA OTEVŘENÁ FORMA NEPOHYBLIVÁ ČÁST FORMY VODÍCÍ KOLÍK USTAVUJÍCÍ DORAZ VOZÍKU VOZÍK (ŠÍBR) DÍRA NA DÍLU TVOŘÍCÍ PODKOS VSTŘIK. DÍL ZAJIŠTĚNÍ POLOHY VOZÍKU Obrázek 214 Vodící kolík POHYBLIVÁ ČÁST FORMY Zdroj: H. Krahn, D. Eh a H. Vogel, 1000 Konstruktionsbeispiele für den Werkzeug- und Formenbau beim Spritzgießen Vodící pouzdra jsou ve formě použita jako protilehlé součásti vodících sloupků a čepů. Čepy a sloupky jsou v nich vedené, tak aby byla zajištěna správná funkce formy (viz Obrázek 225) VODÍCÍ POUZDRO TVÁRNÍK VODÍCÍ SLOUPEK TVÁRNICE Obrázek 225 Příklad umístění vodícího pouzdra Zdroj: http://www.upsmould.net/ (19. 11. 2013) Obrázek 236 Reálné vodící pouzdro Jednotky kuličkových vedení používají se tam, kde jsou kladeny vysoké nároky na vedení formy. Mají nízké ztráty, ale jejich cena je oproti kluzným vedením vyšší, mají větší zástavbové rozměry a musejí se mazat. VODÍCÍ SLOUPEK VODÍCÍ POUZDRO KULIČKOVÁ KLEC Obrázek 257 Jednotka kuličkového vedení Obrázek 248 Reálné kuličkové vedení Zdroj: http://www.made-in-china.com/showroom/ (19. 11. 2013)
KULIČKOVÉ VEDENÍ KOLÍK Obrázek 269 Příklad umístění kuličkového vedení Zdroj: H. Krahn, D. Eh a H. Vogel, 1000 Konstruktionsbeispiele für den Werkzeug- und Formenbau beim Spritzgießen Modely použité pro tvorbu některých obrázků jsou z katalogu Meusburger Pro ovládání vícedeskových forem se nejčastěji používá nakupovaných západkových mechanizmů. Bez zpoždění Se zpožděním Obrázek 30 Západkový mechanizmus Zdroj: HASCO
doc. Ing. Martin Hynek Ph.D., Ing. Štěpán Heller Ing. Eduard Müller Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky v rámci projektu č. CZ.1.07/2.2.00/.0.