Технические расчеты к проекту цеха по производству изделий из поликарбоната методом литья под давлением, мощностью 1000 т/год

Технологическая схема производства. 

В данной работе  рассматривается производство линзы  «Линза ИРС-50» из оптического поликарбоната  массой 1.1 г. методом  точного литья  под давлением. Объём производства 3.82 т\год.

      В качестве основного оборудования используются литьевые машины марки Battenfeld HM-45. Длительность производственного цикла Т_ц=58-60 сек.

      Производительность  за цикл q_ц=0.0072 кг. 

 
 

Норма выработки  за смену (11 час.) 1600 шт. Упаковка в мешок 75*120 см по 1600шт., затем по 2 мешка в короб № 34 (всего 3200 шт. в короб). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Подготовка  сырья. 

Сушка и нагревание.

Сушилки компании Piovan. 

Влагопоглощающая  сушилка DS 503-507

Мощность и  компактность: представляют собой однодесикантные  осушители воздуха бункерного типа в компактном исполнении.

Генераторы осушенного воздуха в виде башни с молекулярным ситом с производительностью  до 80 м3/ч и точкой росы до -35°C. Температура  воздуха до 160°C (200°C в версии HT).Гарантирует эффективную сушку полимеров.

Простота использования

- Параметры и  режимы работы, задаваемые с клавиатуры  панели управления.

- Постоянная  доступность информации: на дисплей  выводятся рабочая температура,  заданная температура и возможные  сообщения об ошибках.

Установка оборудована схемой обеспечения безопасности, снабжённой контактным датчиком, контрольно-измерительным устройством и независимым контактором. Оператор может установить разницу между установленной рабочей температурой и безопасной температурой, которая в последующем будет соотноситься со всем диапазоном рабочих температур.

Возможность интеграции

- Возможность  установки последовательного интерфейса  для подключения к системе  контроля.

Гибкость и  модульность

- бункеры осушки  максимальной емкостью до 200 литров, устанавливаемые непосредственно на машине или на подвижной тележке.

- Возможность  составления систем осушения  с несколькими бункерами, установленными  на тележках.

Все сушильные  бункеры компании Piovan в целях предупреждения опасности загрязнения изготавливаются из нержавеющей стали и имеют 60мм изоляционный слой как по конической, так и по цилиндрической частям бункера. Все устройства надёжно защищены оболочкой из анодированного алюминия. 

Температура сушки: 85° С.                                                         

Время сушки: 4 часа.                           

Критерием выбора длительности сушки является технологическая  проба на литьевой машине (в соответствии с технологической картой). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Изготовление  изделий методом  литья под давлением. 

Процесс литья под давлением заключается в получении изделий определённой конфигурации, при заполнении под давлением полости литьевой формы предварительно нагретым до текучего состояния в обогревательном цилиндре полимерным материалом.

Изготовление  изделий осуществляется на литьевых машинах термопластавтоматах компании Wittmann Battenfeld GmbH.

Компания Wittmann Battenfeld GmbH (Австрия) является одним из мировых  лидеров в производстве термопластавтоматов (ТПА) для производства изделий из пластмасс методом литья под  давлением. Датой основания компании является 1876г, первый термопластавтомат был произведен в 1948г. Термопластавтоматы Battenfeld отличаются высокой надежностью, скоростью и низким энергопотреблением.

Модульная конструкция  термопластавтоматов и широкий  ряд опций дают возможность избежать лишних затрат и подобрать ТПА для определенного продукта либо универсальный термопластавтомат для широкого спектра применений.

Компания Wittmann Battenfeld GmbH постоянно совершенствует конструкцию  термопластавтоматов. Усовершенствованная конструкция ТПА отвечает возросшим требованиям рынка к переработке пластмасс, новые литьевые машины более точные, надежные и компактные.

Wittmann Battenfeld GmbH входит  в состав группы Wittmann - ведущего  производителя средств автоматизации (роботы) и периферийного оборудования для термопластавтоматов. Серия НМ - это основа модельного ряда. Термопластавтоматы этой серии подходят для большинства применений, в том числе и для высокоточного литья изделий из пластмасс. Серия HM - гидравлические термопластавтоматы с усилием смыкания от 45 до 300 тонн.

Концепция серии  гидравлических термопластавтоматов HM это: модульная конструкция, наивысшая  точность, малые габариты и большое  количество опций, позволяющих модернизировать  ТПА для любых применений:

большое количество вариантов комбинации, благодаря  наличию 8 типоразмеров узла смыкания, 9 типоразмеров узла впрыска и 12 диаметров  шнека 

трехплитная конструкция  узла смыкания позволяет сократить  длину термопластавтомата

высокопроизводительная  система пластификации для всех типов материалов: термопласты, реактопласты и эластомеры (при весе впрыска до 1300гр по ПС)

система управления нового поколения UNILOG B6

возможность подключения  систем автоматизации: роботы, устройства для съема изделий и системы  замены пресс-форм .

Узел  смыкания:

Гидравлический  узел смыкания серии НМ состоит из нескольких систем: служащих, для создания усилия запирания, параллельного движения толкателей и стержней и скоростных гидроцилиндров для быстрого передвижения подвижной плиты, что позволяет сократить время цикла.

Основные особенности:

два параллельных скоростных гидроцилиндра для быстрого перемещения подвижной плиты  и создания усилия запирания 

высокая параллельность плит - достигается благодаря высокой  жесткости и 3-х плитной конструкции узла смыкания

легкие в обслуживании опоры скольжения для подвижной  плиты 

низкое энергопотребление  благодаря электронному контролю насоса, позволяющему регулировать его производительность

высокочувствительная  защита пресс-формы 

удобный доступ к пресс-форме

высокая воспроизводимость  всех параметров

Узел  впрыска:

Узел впрыска  серии HM гарантирует высокую точность и повторяемость параметров благодаря  своим компактным размерам и интегрированному безредукторному приводу шнека.

Основные особенности:

широкие возможности  по комбинации разных узлов впрыска  с разными ТПА 

легкий доступ к шнеку (для узлов впрыска  с индексом до …/1330), благодаря поворотной конструкции 

специальная система  цилиндров, позволяющая избежать удара  сопла о литниковую втулку

точное линейное движение узла впрыска достигается  применением опор скольжения для  перемещения всего узла

oптимальная  гомогенность расплава, достигается  использованием стандартного давления  впрыска 2000 бар (для среднего  шнека) и соотношения L/D = 22:1 для всех шнеков. 

Battenfeld HM-45

                                                

4.4 Технологические расчёты

4.4.1 Выбор литьевой  машины

       Литьевые  машины выбираются по трём условиям : расчётному объёму отливки, необходимому усилию смыкания и по пластикационной производительности червяка.

       Расчётный объём отливки (V_р) рассчитывается по формуле: 

     , (1) 

где m –  масса изделия, г; ρ – плотность  полимерного материала, г/см³; z – число гнёзд в литьевой форме; κ₁ – коэффициент, учитывающий наличие литника и утечки через неплотности формы. Величина κ₁ зависит от размеров детали, конструкции литниковой системы и формы, числа гнёзд в форме. Она определяется на рабочем месте для каждой из выбранных деталей. В нашем случае принимаем κ₁=1.5. 

    

, 
 

       Изменяя значение z, добиваются соотношения: 

V_р≈ V_табл., 

252< 283

где V_табл. – табличное значение объёма впрыска серийной литьевой машины Battenfeld HM-110/750.

       Необходимое усилие смыкания (Р_см.) рассчитывают по уравнению: 

    P_см.=p₀Szκ₂, (2) 

Здесь p₀ – давление формования, МПа. Его величина зависит от реологических особенностей расплава; S – площадь проекции изделия на плоскость разъёма формы, м²; z – гнёздность формы; κ₂ – коэффициент, учитывающий влияние литника.

В нашем  случае принимаем:  p₀=25.9 МПа;

      S=0.000815 м²;

            z =2;

            κ₂=1.063; 

Р_см.=25.9×0.000815×28×1.063=0.628 (Мн)=628 (кН).

Табличное значение усилия смыкания серийной литьевой машины Battenfeld HM-110/750 1100 кН.

       Пластикационную производительность (Q_пл) червяка оценивают по выражению: 

 (3)

где τ_пл.– время пластикации, с. 

.

Табличное значение пластикационной производительности серийной литьевой машины Battenfeld HM-110/750 27.9 г/сек. 

       В соответствии с расчётным объёмом отливки, необходимым усилием смыкания и пластикационной производительности для производства линзы «Линза ИРС-50» выбираем литьевую машину Battenfeld HM-110/750. Её технологические характеристики представлены в таблице 11. 
 

Таблица 11 – Технологические характеристики литьевой машины Battenfeld HM-110/750