Устройство для литья под давлением

Решение относится к литью под давлением с допрессовкой пластмасс.
Изделия из пластмасс, в основном, изготавливают методом литьевого формования на установках, снабженных блоком пластикации и литейной формой. В блоке пластикации определенное количество пластмассы нагревается до плавления и под высоким давлением вращающимся шнеком вводится в полость литьевой формы (пресс-формы) для получения изделия, сформированное изделие извлекается из литьевой формы.
Известно устройство и способ производства пластмассовых изделий по патенту [1].
Устройство содержит литьевую форму и несколько буферных камер для удержания частично пластицированной пластмассы, которая вводится под давлением вытесняющего элемента в литьевую форму. Блок пластикации отделен от устройства для выдавливания пластмассы в форму. Буферные камеры снабжены нагревателями. Буферные камеры вмонтированы в литьевую форму с возможностью удаления вместе с отливкой. Каждая из полостей литьевой формы снабжена подвижной стенкой, перемещение которой можно использовать для формирования конечного объема. Адиабатический нагрев пластмассы улучшает ее жидкотекучесть и облегчает процесс передачи в буферную зону, т.е. можно процесс осуществлять при меньшем давлении. Большое количество буферных зон и протяженность каналов, по которым поступает пластмасса в литейную форму, требует высоких давлений, независимо от температуры нагрева, увеличивает время цикла, усложняет процесс формообразования. Канал 14В, соединяющий буферную камеру 13 с литейной формой 11, и канал 14А при малом ресурсе жизнеспособности пластмассы и высокой вязкости при высоких давлениях не исключает пульсации потока. Техническая реализация канала 14В затруднена при изготовлении и эксплуатации: много угловых поворотов для перемещения жидкой пластмассы, возможна потеря скорости впуска. Достаточно высокие давления порядка 100 бар используются для подачи пластмассы в буферную зону, при этом часть 4 пресс-формы находится под высоким давлением несжимаемой жидкой пластмассы и при высокой температуре. Конструкция сложна в эксплуатации, экономически нецелесообразна; используется большое количество нагревательных и силовых динамических элементов – это плунжер, пластикатор шнековый, что требует большого количества энергии для выполнения их функций.
Так как пресс-форма используется для получения изделий различной конфигурации из разных материалов: металлов, пластмасс, резины и др. под действием давления, а предлагаемое решение касается формообразующей части устройства (пластицирующая часть устройства изложена в другой, более ранней заявке), в качестве прототипа принято устройство для литья под давлением [2], как наиболее близкое по сумме признаков.
Устройство для литья под давлением содержит установленные на направляющих колоннах подвижную и неподвижную плиты, с закрепленными на них подвижной и неподвижной полуформами, плиты толкателей, размещенные на подвижной плите, гидроцилиндр запирания пресс-формы через шарнирно-рычажную систему, связанный с подвижной плитой.
Известное устройство имеет недостатки: в момент смыкания полуформ фиксация их положения осуществляется гидроцилиндром запирания, который регулирует ход подвижной плиты для допрессовки, при этом рычаги шарнирно-рычажной системы запирания находятся в недоразвернутом положении, что не обеспечивает надёжность системы, и при высоких скоростях заполнения пластикатом полости пресс-формы и высоком его давлении вероятно раскрытие полуформ и выброс пластиката в плоскость разъема формы. Допрессовка в этом устройстве происходит за счет выбора внутреннего искусственно созданного зазора между подвижной и неподвижной полуформами при осевом перемещении штока гидроцилиндра запирания и спрямления рычагов шарнирно-рычажной системы, связанной с подвижной полуформой, что приводит к дополнительной деформации направляющих колонн устройства, на которых установлены плиты с полуформами. Это влияет на точность смыкания полуформ, на размерную точность деталей, не обеспечивает компенсацию объемной усадки и не устраняет дефекты, возникающие по ее вине в интервале затвердевания.
Эти недостатки устраняются предлагаемым решением.
Ставится задача повышения надежности системы запирания пресс-формы при литье под давлением пластмасс при формировании зоны допрессовки в процессе заполнения и затвердевания.
Технический результат - повышение качества получаемых деталей за счет компенсации объемной усадки и предотвращение формирования дефектов в интервале затвердевания.
Этот результат достигается тем, что в устройстве для литья под давлением, содержащем установленные на направляющих колоннах подвижную и неподвижную плиты, закрепленные на них подвижную и неподвижную полуформы, плиты толкателей, размещенные на подвижной плите, заливочный стакан и прессующий плунжер, установленные в неподвижной плите, гидроцилиндр запирания пресс-формы через шарнирно-рычажную систему, связанный с подвижной плитой; на подвижной плите установлены гидроцилиндры допрессовки, штоки которых с плитой толкателей со стороны подвижной плиты контактируют с подвижной полуформой, на подвижной плите установлены стержни локальной допрессовки, проходящие через подвижную полуформу и контактирующие со средней плитой толкателей, а в штоке гидроцилиндра запирания вмонтировано микрометрическое устройство регулирования зазора между подвижной и неподвижной полуформами.
Микрометрическое устройство выполнено в виде скобы с корректирующими штифтами и стяжной гайкой.
Гидроцилиндры допрессовки обеспечивают объемную допрессовку пластиката в пресс-форме в процессе затвердевания.
Стержни локальной допрессовки обеспечивают наложение дополнительного давления на пластикат в процессе затвердевания на участках наиболее термически нагруженных.
Микрометрическое устройство позволяет точно выполнить зазор, который формирует дополнительный объем пластиката, равный величине его объемной усадки при затвердевании.
Предлагаемое устройство для литья под давлением приведено на рисунках:
фиг. 1 - общий вид;
фиг. 2 - микрометрическое устройство;
фиг. 3 - перекрытие зоны инжекции.
Устройство содержит установленные на направляющих колоннах 1 подвижную 2 и неподвижную 3 плиты, закрепленные на них, соответственно подвижную 4 и неподвижную 5 полуформы.
Плиты (6, 20) выталкивателей 7 размещены на подвижной плите 2. Одна из них расположена со стороны подвижной полуформы 4, другая - со стороны подвижной плиты 2, третья - между ними. Заливочный стакан 8 и прессующий плунжер 9 (в данном случае он выполнен в виде червячно-поршневого шнека - в применении к пластмассам) размещены на неподвижной плите 3.
Сменный заливочный стакан 8 упирается в торец корпуса пластикатора 10, запираемый от зоны 11 инжекции сферической частью прессующего плунжера 9. Зона 11 инжекции контактирует с системой 12 нагрева и изолирована от нее теплоизоляторами 13.
На неподвижной плите 3 со стороны корпуса пластикатора 10 установлен кулачково-пластинчатый механизм 14 отсекания зоны 11 инжекции от зоны отливки 15, представляющий собой кулачок 16, контактирующий с пластинчатым отсекателем 17.
На подвижной плите 2 установлены гидроцилиндры 18 допрессовки, рабочая среда в которые подается от четырехходового золотника 19 с электромагнитным управлением.
Гидроцилиндры 18 допрессовки контактируют с плитой выталкивателей 20, в которой установлены также стержни 21 локальной допрессовки.
На штоке 22 гидроцилиндра 23 запирания пресс-формы, в данном случае хода подвижной плиты 2, установлено микрометрическое устройство 24 регулирования зазора 25 между подвижной 4 и неподвижной 5 полуформами.
Шток 22 выполнен сборным: со стороны гидроцилиндра 23 запирания выполнен полым 26, а со стороны подвижной 2 плиты - сплошным 27, контактирующим с плитами 6 толкателей 7, а через них с подвижной 4 полуформой.
Микрометрическое устройство 24 снабжено корректирующими штифтами 28, входящими в страховочную скобу 29 через пазы 30 и стяжной гайкой 31, имеющей внутреннюю резьбу с разным шагом на концах, регулирующей образование зазора 25 перед процессом заполнения зоны отливки 15.
На штоке 22 установлен переходник 32, связанный с шарнирно-рычажным механизмом запирания 33.
Управление гидроцилиндрами 18 допрессовки осуществляется четырехходовым золотником с электромагнитным управлением 19, сигнал на который поступает в момент контакта прессующего плунжера 9 с торцом заливочного стакана 8 (электрическая схема устройства электромагнитного управления не приводится).
Устройство для литья под давлением работает следующим образом.
Образование зазора 25 настраивается стяжной гайкой 31. При подаче сигнала на смыкание подвижной 4 и неподвижной 5 полуформ гидроцилиндр 23 запирания перемещает подвижную полуформу 4 до образования зазора 25, который формирует дополнительный объем пластиката равный величине его объемной усадки при затвердевании. Зазор 25 настраивается микрометрическим устройством 24, вмонтированным в шток 22 поршня гидроцилиндра 23 запирания. При этом плиты 6 выталкивателей 7 занимают положение, которое дает возможность осевого перемещения стержням 21 локальной допрессовки. Осевое перемещение прессующего плунжера 9 до контакта со сменным заливочным стаканом 8 фиксирует положение заполнения зоны отливки 15 пластикатом, затем прессующий плунжер 9 перемещается, шарнирно-рычажный механизм запирания 33 занимает полностью раскрытое положение, обеспечивая жесткое запирание замкнутого объема зоны отливки 15.
Четырехходовой золотник 19 с электромагнитным управлением подключает гидроцилиндры 18 допрессовки, которые через плиты 6 выталкивателей 7 воздействуют на подвижную полуформу 4 и на стержни 21 локальной допрессовки.
Происходит объемная и локальная допрессовки затвердевающего пластиката. Во избежание воздействия давления пластиката на прессующий плунжер 9, последний перемещается по окончании заполнения зоны отливки 15 и торец корпуса пластикатора 10 закрывается кулачково-пластинчатым механизмом 14, поворотом кулачка 16, совмещенного с пластинчатым отсекателем 17, отсекая зону 11 инжекции. В момент сближения полуформ в процессе объемной и локальной допрессовки гидроцилиндр 18 допрессовки находится в контакте с плитой 6 выталкивателей  перемещает подвижную 4 полуформу вместе со стержнями 21 локальной допрессовки с усилием достаточным для выбора зазора 25 компенсации объемной и линейной усадки, предотвращая формирование дефектов в интервале затвердевания пластиката в условиях всестороннего сжатия.
Размерная точность деталей обеспечивается точностью регулирования зазора 25 стяжной гайкой 31, а прочность штока 22 гидроцилиндра 23 запирания сохраняет страховочная скоба 29 и корректирующие штифты 28, скользящие по пазам 30.
По окончании затвердевания пластиката гидроцилиндры 18 допрессовки выводят подвижную 4 полуформу вместе со стержнями 21 локальной допрессовки в крайнее положение, при этом рычаги шарнирно-рычажного механизма запирания 33 складываются, деталь снимается с подвижной 4 полуформы.
Во время всех операций, описанных выше, зона инжекции пластикатора 10 перекрыта пластинчатым отсекателем 17.
Литература
1. Патент РФ №2387539 от 27.04.2010 г. МПК В 29 С 43/54, В 29 G 45/54, В 29 С 45/57.
2. Авторское свидетельство СССР №1289595 от 15.10.1986 г. МПК В 22, Д 17/10 (прототип).