ВАКУУМ-ФОРМОВОЧНАЯ МАШИНА

Полезная модель относится к вакуум-формовочным машинам, используемым для изготовления изделий из листовых пластиков.
Из уровня техники известна вакуум-формовочная машина, содержащая верхний и нижний нагреватели, перемещаемые по направляющим пневмоцилиндрами каретки для закрепления и перемещения листов из зоны нагрева в зону формовки, при этом, с целью уменьшения габаритов и упрощения конструкции, направляющие для перемещения кареток выполнены с пазами в виде расположенных одна в другой двух трапеций с параллельными боковыми сторонам и общими основаниями и снабжены размещенными в пазах направляющими рычагами. Кроме того, эта машина характеризуется тем, что верхний нагреватель укреплен на подвесках, установленных в разных плоскостях по длине нагревателя. Кроме того, в машине пневмоцилиндры перемещения каретки выполнены телескопическими (см. авторское свидетельство №374193 от 25.01.1971 г., кл. В29С 17/04).
По совокупности существенных признаков (наличие верхнего и нижнего нагревателя) вышеуказанная вакуум-формовочная машина принимается за прототип.
Недостатком прототипа является сложность его конструкции и большие габариты.
Задача полезной модели направлена на создание несложной вакуум-формовочной машины с верхним и нижним нагревателями, надежной и эффективной в эксплуатации.
Технический результат, получаемый при реализации разработанной вакуум-формовочной машины, заключается в упрощении ее конструкции, эксплуатации и технического обслуживания.
Технический результат достигается тем, что заявляемая в качестве полезной модели вакуум-формовочная машина, содержащая верхний и нижний нагреватели, зону нагрева и зону формовки листа термопластичного материала, характеризуется тем, что зона нагрева находится над зоной формовки и образуется за счет перемещения верхнего и нижнего нагревателей к неподвижному листу из термопластичного материала, приводы нагревателей выполнены цепными и раздельными друг от друга.
Кроме того, заявляемая вакуум-формовочная машина характеризуется тем, что цепной привод нагревателя состоит из электродвигателя, муфты, редуктора, вала привода с зубчатым колесом, взаимодействующим снизу с цепью, один конец которой закреплен на одной стороне корпуса нагревателя, другой конец цепи закреплен через натяжитель цепи с другой стороной корпуса нагревателя, который имеет по меньшей мере два ролика с каждой стороны по ходу движения корпуса нагревателя, а ролики размещены в двух направляющих.
Кроме того, заявляемая вакуум-формовочная машина характеризуется тем, что корпус нагревателя имеет коробчатую конструкцию, в котором установлены нагревательные элементы в 4-10 рядов, представляющие собой галогенные лампы типа КГТ (кварцевый галогеновый термоизлучатель) мощностью около 1000 Вт каждый.
Кроме того, заявляемая вакуум-формовочная машина характеризуется тем, что привод для перемещения верхнего нагревателя выполнен сходным образом с приводом нижнего нагревателя.
Кроме того, заявляемая вакуум-формовочная машина характеризуется тем, что она дополнительно содержит станину, стол для формы, механизм перемещения стола, прижимную раму для фиксации листа из термопластичного материала к станине, систему подвода и отвода воздуха.
Кроме того, заявляемая вакуум-формовочная машина характеризуется тем, что стол для формы состоит из верхнего и нижнего листов, отстоящих друг от друга на высоту усилительных элементов, расположенных между ними, с образованием полости для подвода или отвода воздуха, герметично закрытой по периметру этих листов уплотнителями, при этом нижний лист выполнен сплошным, а верхний имеет отверстия, причем листы жестко соединены друг с другом.
Заявляемая в качестве полезной модели вакуум-формовочная машина представлена на следующих фигурах.
Фиг.1 - разрез вакуумно-формовочной машины;
Фиг.2 - вид сверху на фрагмент привода нагревателя;
Фиг.3 - разрез вакуумно-формовочной машины в ее рабочем процессе;
Фиг.4 - схематический вид на нагреватель;
Фиг.5 - разрез узла А (фиг.4) крепления нагревательного элемента (лампы).
Заявляемая в качестве полезной модели вакуум-формовочная машина (фиг.1) состоит из станины 1, верхнего нагревателя 2 с приводом 3 и направляющей 4, нижнего нагревателя 5 с приводом 6 и направляющей 7, стола 8 с механизмом его перемещения 9, прижимной рамы 10, уплотнителя 11. Машина комплектуется водокольцевым вакуумным насосом (не показан).
Привод 3 верхнего нагревателя 2 (фиг.2) и, аналогично, привод 6 нижнего нагревателя 5, состоит из электродвигателя 12, муфты 13, редуктора 14, вала привода 15, зубчатого колеса 16, цепи 17, натяжителя цепи 18, роликов 19, расположенных в направляющих 20 (с левой и с правой стороны нагревателя), по которым ролики перемещают верхний нагреватель 2 из левого нерабочего положения в правое рабочее положение, находящееся в зоне нагрева, при включении механизма привода нагревателя (фиг.1, фиг.3).
На разрезе вакуумно-формовочной машины в ее рабочем процессе (фиг.3) показаны, в частности, стол 8, состоящий из нижнего сплошного металлического листа 21, усилительных элементов 22, служащих для повышения жесткости стола, верхнего листа 23 с отверстиями 24 для воздуха. Между нижней частью верхнего листа 23 с отверстиями и верхней частью нижнего листа 21 по периметру имеется каркас 25 стола 8, выполненный, например, из швеллера. Каркас стола в плоскостях его примыкания с нижней частью верхнего листа 23 и верхней частью нижнего листа 21 имеет уплотнители 26. Верхний и нижний листы скреплены неподвижно с каркасом 25. Сверху по периметру стола размещен уплотнитель 27.
На столе 8 устанавливается форма 29 с отверстиями для воздуха 30.
Выше, над зоной формования расположена зона нагрева, в которой в рабочем состоянии находятся нагреватели: верхний 2 и нижний 5.
Между нагревателями находится прижимная рама 31 с заготовкой из листа термопластичного материала 32, удерживаемой на этой раме накладными замками 33. На верхней поверхности станины 1 находится уплотнитель 34.
Нагреватель (верхний или нижний) состоит из корпуса с основанием 35 из листа (фиг.4) с размещенными на нем, рядами, но не обязательно, например, в 4-10 рядов галогенными лампами 36, например, лампами типа КГТ (кварцевый галогеновый термоизлучатель). При этом, по возможности, площадь корпуса нагревателя используется максимально эффективно.
Узел крепления одного конца галогенной лампы (фиг.5) состоит из основания 35 корпуса нагревателя 2, к которому с помощью винта 37 крепится изолятор 38, в который ввернута металлическая шпилька 39. На шпильку последовательно привернуты провод питания 40 и один конец галогенной лампы 36 с использованием шайб 41 и гаек 42.
Механизм 9 привода стола 8 (фиг.1, фиг.3) состоит из электродвигателя 43, цепи 44 с цепным приводом со звездочками, приводящим во вращение вертикальные винты 45 и, соответственно, осуществляющим подъем или опускание гаек 46, к которым прикреплен каркас 25 стола 8.
Для изготовления формы 29 (или матрицы), в зависимости от требований к качеству поверхности отформованного изделия, тиража заказа, точности исполнения и ценовой политики, могут быть использованы такие материалы, как стеклопластик (как правило, матрицы больших размеров под формовку толстых пластиков), МДФ (мелкодисперсная древесноволокнистая плита), различные смолы, дюралюминий; также возможны варианты комбинированных форм (например, нержавейка и фанера).
Вакуум-формовочная машина работает следующим образом.
На верхний лист стола 8 неподвижно устанавливается форма 29 для изготовления изделий из термопластичного материала. Форм может быть одна или несколько. Каждая из форм имеет большое число сквозных отверстий. На уплотнительный элемент 34 станины 1 размещается необходимый для данного изделия лист из термопластичного материала 32 и зажимается прижимной рамой 31, которая в свою очередь неподвижно фиксируется замками 33. В зависимости от выбранной технологии, применяемого материала листа, его толщины и свойств поверхностей, а также требований к изделию, в заявляемой вакуум-формовочной машине могут быть использованы различные циклы приведения в рабочее состояние каждого из нагревателей. Т.е. верхний и нижний нагреватели могут одновременно или разновременно подводиться к заготовке из термопластичного материала. Движения 47 нагревателей в обе стороны ограничиваются концевыми датчиками (не показаны). В примере исполнения верхний нагреватель 2 и нижний нагреватель 5 одновременно подводятся к неподвижно зафиксированному листу из термопластичного материала 32 и нагревают его. После того, как лист нагрелся до пластичного состояния, верхний и нижний нагреватели отводятся одновременно или разновременно в сторону их нерабочего положения своими раздельными приводами.
Кратко приведем описание основных схем формования изделий из листового термопластичного материала.
Формование изделий из листовых материалов может производиться за счет создания вакуума по двум схемам: негативной и позитивной. В негативной схеме формование изделия происходит в матрицу под воздействием вакуума на разогретую заготовку. В позитивной схеме формование изделия происходит на пуансон. Обе схемы формования имеют определенные недостатки. При формовании негативным способом происходит вытяжка материала от периферии к центру (для сферических тел). Это влияет на равномерность толщины стенок готового изделия. При формовании позитивным способом вытяжка материала происходит от центра к периферии сферы (т.е. в центре толщина больше, чем на периферии изделия). Степень неравномерности вытяжки материала может быть компенсирована методом комбинированного формования (с предварительным раздувом листа), применяемого при изготовлении усложненных геометрических форм или при большой вытяжке изделия, что позволяет получить изделие с более тонкой равномерной толщиной стенки, чем у изделия, полученного только негативным или только позитивным способом формования. Заявляемая полезная модель вакуум - формовочной машины может работать с использованием любой схемы формования изделий.
Рассмотрим ниже работу заявляемой полезной модели с использованием схемы комбинированного формования (с предварительным раздувом листа).
После выведения нагревателей из зоны формования включается нагнетание воздуха под разогретую заготовку через магистраль 48 (фиг.3), полости в столе и отверстия 24 в верхнем листе 23 стола 8, через полости и отверстия 30 в форме, раздувая куполом разогретый лист заготовки. Затем с помощью механизма подъема стол с формой перемещается вверх. Форма 29, закрепленная неподвижно на столе 8, входит в купол разогретой заготовки. Перемещение стола осуществляется вверх до упора уплотнителя стола в нижнюю поверхность верхней горизонтальной части станины 1. При этом образуется герметичная полость под листом заготовки. Начинается откачка воздуха с образованием в этой полости вакуума. Атмосферное давление плотно прижимает нагретый и пластичный купол листовой заготовки к форме. Листовая заготовка полностью копирует форму. Вакуумный насос (не показан) отключается, стол опускается. Замки 33, зажимающие прижимное устройство 31, открываются, прижимное устройство отводится вверх и изготовленная деталь после охлаждения удаляется из зоны формования, в том числе с использованием сжатого воздуха. Затем укладывается новая листовая заготовка термопластичного материала и цикл повторяется. При вакуумировании размягченный пластик принимает форму матрицы; тем самым получается некий оттиск формы, который в дальнейшем выпиливается, либо фрезеруется или вырубается, и происходит последующая обработка края формованного изделия.
Метод вакуумной формовки отличает от других методов его экономическая и техническая рентабельность.
Заявляемая полезная модель имеет достаточно простую конструкцию, в том числе заявляемый привод перемещения верхнего и нижнего нагревателей. Машина универсальна, т.к. может использовать все известные основные схемы формования изделий и различные толщины листов из термопластичного материала, а также все основные виды таких материалов.
Некоторые параметры заявляемой вакуум-формовочной машины с предварительным раздувом листа и двусторонним нагревом заготовки: размер поверхности формования - около 940×990 мм, размеры заготовки составляют 1000×1050 мм, глубина формования - 600 мм, материал - листы термопластичного материала толщиной 1,0-10,0 мм.
Спектр материалов, применяемых для термовакуумной формовки достаточно широк. Основное требование к материалам для термоформовке - равная толщина листа пластика. Часто применяются в формовании материалы: АБС-пластик (акрилбутадиенстирольный), АБС+ПК (акрилбутадиенстирольный + поликарбонат), ПЭТ (полиэтилентерефталат), ПВХ (поливинилхлорид), ПС (полистирол), ПЭ (полиэтилен), ПК (поликарбонат).
Машина проста в изготовлении и эффективна в эксплуатации и техническом обслуживании.
Сферы применения вакуум-формованных изделий, изготовленных с использованием заявляемой полезной модели:
- автомобильная промышленность: бампера, капот, крылья, пороги, спойлера, детали внутреннего интерьера;
- навесное оборудование автомобилей (тюнинг): бампера, спойлера, детали автокресел, накладки на: бампера, пороги, двери, ручки, зеркала, стекло, капот, крылья;
- сувенирная и рекламная продукция: витрины для образцов товара; вкладыши в подарочные коробки для упаковки ежедневников, телефонных и записных книжек, авторучек, кляссеров и других "деловых" подарков и сувениров;
- объемные буквы - широко применяются при оформлении магазинов, салонов, ресторанов, кафе, баров, дискотек, казино и др. Используются для наружного и внутреннего оформления. На сегодняшний день объемные буквы являются одним из самых эффективных средств, используемых в наружной рекламе;
- блистерная упаковка, иначе называемая также пластиковая упаковка - это новый, современный способ упаковки товара. Суть ее состоит упаковке товара в так называемый блистер, то есть кусок пластиковой пленки (или пэт-пленки), повторяющий форму товара;
- производство пластиковой упаковки.