Прессовые формовочные машины

Размещено на http://www.allbest.ru/

Филиал «Профессионально-технический колледж»

Учреждение образования «Республиканский институт профессионального образования»

Практическая работа №1

По предмету «Технологическое оборудование отрасли»

Минск

ПРЕССОВЫЕ ФОРМОВОЧНЫЕ МАШИНЫ

прессовый формовочный машина

Процесс уплотнения смеси прессованием

Формовочную смесь можно представить как упруговязкопластическое тело, свойства которого на разных стадиях приложения внешней нагрузки проявляются различно.

На первом этапе уплотнения прессованием наблюдается пластическая деформация смеси вследствие сближения отдельных песчинок и их конгломератов, вытеснения внутрипорового воздуха и уменьшения пористости.

Структура смеси в процессе уплотнения становится все более плотной и однородной, и в какой-то момент произойдет почти полное соприкосновение твердых частиц смеси. Так как пластическая деформация на данном этапе уплотнения практически закончится, то дальнейшее сближение отдельных песчинок будет происходить благодаря вязкоупругим деформациям глинистых оболочек и упругим деформациям самих песчинок.

Экспериментально установлена зависимость средней плотности с смеси от давления прессования р (уравнение Н. П. Аксенова), которая имеет вид

с = 1 + cp0,23 (1)

где с-- коэффициент уилотняемости смеси, с = 0,6-0,8 в зависимости от свойств смеси и размеров прессуемой формы.

Уравнение (1) справедливо в пределах давления 0,1 - 0,5 Мпа.

В начальный период действия уплотняющей нагрузки средняя плотность по высоте опоки увеличивается очень быстро, а затем с увеличением нагрузки плотность растет очень медленно. Это происходит, например, при давлении прессования свыше 5 МПа. Как высокая (> 1,8г/см3), так и низкая (<1,4 г/см3) плотность смеси в форме может привести к браку отливки: при высокой плотности - вследствие плохой газопроницаемости, а три очень низкой - вследствие «раздутия» формы.

С увеличением осевого напряжения возрастает и боковое давление на стенки опоки и модели. Кроме трения между отдельными частицами смеси (внутреннее трение) уплотнению противодействует внешнее трение - о стенки опоки и модели. Вследствие трения верхние слои смеси, находящиеся под прессовой колодкой, уплотняются больше, чем нижележащие слои; неравномерность уплотнения возрастает с увеличением высоты опоки.

Теоретически найдено, что снижение внутреннего вертикального сжимающего напряжения (рис. 1), а значит, и плотности смеси происходит по экспоненте независимо от давления прессования:

Рz = рне-az (2)

где рz -- текущее значение вертикального сжимающего напряжения в форме; z --- глубина рассматриваемого слоя;

а= жf(u/F) (3)

где ж - коэффициент бокового давления; f -- коэффициент трения смеси о стенки опоки, f = 0,6-0,7; u -- периметр опоки; F -- площадь опоки.

Степень уплотнения формовочной смеси по высоте опоки при прессовании соответствует приведенному на рис. 2б характеру распределения вертикальных сжимающих напряжений рz. Вследствие сил трения смеси о прессовую колодку и модельную плиту образуются некоторые более плотные объемы смеси в зонах, прилегающих к ним, Часто эти зоны называют конусами деформации. Боковое давление на уровне основании конусов незначительно, а по мере удаления от них растет. Экспериментально установлено, что боковое давление смеси на стенки опоки при прессовании достигает максимального значения в средней части высоты опоки и составляет 30 - 40% давления под колодкой.

Рисунок 1. - Схема прессования (а) и изменение вертикальных сжимающих напряжений в смеси по высоте формы (б):1 -- опока; 2 - смесь; 3 - прессовая колодка.

Горизонтальные поверхности модели препятствуют вертикальному перемещению смеси, вследствие чего образуются переуплотненные конусы деформации. Справа и слева от этих конусов, т.е. в зазорах между стенками опоки и модели или между моделями, смесь уплотняется плохо, появляется рыхлость. Уплотнение между моделями в значительной степени зависит не только от состояния их поверхности, но и от расстояния между ними и глубины кармана, т.е. геометрических размеров модельной оснастки и их соотношений.

Основной недостаток прессования - относительно низкая равномерность уплотнения высоких форм. С повышением давления прессования равномерность уплотнения повышается, но при этом уменьшается газопроницаемость. В силу этих недостатков чистое прессование применяют для относительно низких опок (Н = 200-250 мм),

Способы прессования

По способу относительного движения системы модель - смесь прессование можно подразделить на верхнее и нижнее. При верхнем прессовании смеси (рис. 2а) на столе 1 прессовой машины монтируют плиту с моделью 2. На модельную плиту устанавливают опоку 3 и наполнительную рамку 4. Выше наполнительной рамки находится траверса 5 с прессовой колодкой 6. Высота прессовой колодки равна высоте наполнительной рамки. При подъеме стола прессовая колодка 6 входит внутрь наполнительной рамки, вытесняя из нее формовочную смесь в опоку. Нижняя плоскость колодки в конце прессования доходит до уровня верхней кромки опоки. На некоторых прессовых машинах опускается траверса с прессовой колодкой, а стол машины остается на месте.

При нижнем прессовании смеси (рис. 2б) стол 1 с модельной плитой и моделью 2 перемещается вертикально относительно наполнительной рамки 4. Модель 2 перед прессованием располагается ниже верхней плоскости рамки 4, на которую устанавливают опоку 3. Снизу опоки предусматривается некоторый объем формовочной смеси для прессования, определяемый высотой слоя Н и площадью опоки. После наполнения опоки формовочной смесью над ней устанавливают траверсу 5.

Размещено на http://www.allbest.ru/

При подъеме стола смесь из рамки 4 впрессовывается в опоку снизу. Формовочная смесь в опоке прессуется моделью 2 при ее движении: вверх. Ход стола должен, быть равен высоте Н слоя смеси, для того чтобы в конце прессования плоскость модельной плиты совпала с плоскостью разъема опоки.

Наиболее широко применяют верхнее прессование и верхнюю подпрессовку форм, так как при нижнем прессовании вследствие попадания формовочной смеси между столом 1 и рамкой 4 быстро изнашиваются трущиеся поверхности. Кроме того, затрудняется переналадка формовочных машин на другой размер опоки. Для получения заданной плотности формы необходимо подобрать соответствующую высоту наполнительной рамки,

При данных размерах опоки объем наполнительной рамки определяется ее высотой, которую можно найти из равенства массы смеси до и после уплотнения.

Рисунок 3. - Схема прессования смеси в опоке профильной колодкой:

1 - прессовка траверса; 2 - профильная колодка; 3 - наполнительная рамка; 4 - опока; 5 - смесь; 6 - модель; 7 -- модельная плита

Существует ряд способов уплотнения смеси прессованием. Для повышения равномерности уплотнения следует применять способы прессования: профильной и многоплунжерной колодками; гибкой диафрагмой; с предварительным профилированием смеси; последовательное прессование.

Сущность этих способов заключается в раздельном уплотнении частей формы в каждом из вертикальных столпов смеси, что обеспечивает большую равномерность уплотнения.

При прессовании профильной колодкой (рис. 3) конфигурация колодки близка к контуру модели. Вследствие этого выступы прессовой колодки позволяют почти равномерно уплотнить формовочную смесь на различных высотах.

Предварительное профилирование смеси заключается в том, что после засыпки ее в опоку в тех местах, где имеется выступ модели, смесь выгребают, т.е. уменьшают высоту ее слоя над моделью. Предварительное профилирование применяют при использовании плоской прессовой колодки.

При прессовании гибкой диафрагмой (рис. 4) смесь уплотняется давлением сжатого воздуха, находящегося между гибкой резиновой диафрагмой и корпусом головки. Давление прессования в этом случае равно давлению сжатого воздуха в сети р = 0,5-0,6 МПа.

Многоплунжерная прессовая головка состоит из множества плунжеров, которые под давлением масла или воздуха независимо друг от .друга прессуют формовочную смесь в опоке, что обеспечивает ее равномерную плотность.

Рисунок 4. - Схема прессования смеси в опоке гибкой диафрагмой:

1 - модельная плита; 2 - смесь; 3 - модель; 4 - опока; 5 - наполнительная рамка; 6 - диафрагма; 7 - корпус головки

Классификация прессовых формовочных машин, их конструктивные особенности

Современные прессовые, а также вибропрессовые и прессово- встряхивающие формовочные машины по своему конструктивному оформлению бывают либо одноколонные с С-образной станиной, либо четырехколонные.

Одноколонные формовочные машины применяют в том случае, когда давление прессования (давление прессовой колодки на смесь) относительно низкое (р = 0,3-0,5 МПа). Эти формовочные прессовые машины имеют механизмы для предварительного уплотнения встряхиванием или вибрацией. Если давление прессования среднее или высокое (2-4 МПа), то прессовую формовочную машину выполняют четырехколонной. Это обычно прессовые или прессово-встряхивающие формовочные автоматы. Прессовые формовочные машины по типу агрегатирования бывают как однопозиционные, так и многопозиционные. Их выполняют как с нижним, так и с верхним расположением прессового цилиндра.

Машины с расположением прессового цилиндра внизу на станине наиболее распространены. Такие машины по характеру процесса прессования выполняют как с верхним, так и с нижним прессованием.

Машины с верхним расположением прессового цилиндра на траверсе применяют реже. Это объясняется тем, что при значительных размерах опок прессовый цилиндр, особенно пневматический, получается громоздким. Следовательно, данная схема пригодна главным образом для машин с гидравлическим приводом.

Рисунок 5. - Схема многоплунжерных прессовых головок: а - положение до прессования; б, в - положение в конце процесса прессования; 1 - стол; 2 - модельная плита; 3 - модель; 4 - смесь; 5 - опока; 6 - наполнительная рамка; 7 - колодка; 8 - плунжер

Конструкции прессовых формовочных машин

Прессовая формовочная машина мод. ПФ-5. Па рис. 6 представлена схема пневматической поршневой прессовой формовочной машины ПФ-5 челночного тина с нижним прессованием

Машина предназначена для изготовления полуформ сравнительно малой высоты. Верхние 1 и нижние 7 траверсы соединены колонками 6 и гайками 2 в замкнутую жесткую раму. Нижние траверсы установлены на фундаменте. Прессовый цилиндр жестко соединен с нижними траверсами и горизонтальными направляющими балками 5, на которых смонтирована пара направляющих рельсовых путей 4 дли перемещения столов 3 и 17. Поршень 9 скреплен с промежуточным столом 10, на который опираются два пустотелых стакана 12 подвижных столов. Перемещение столов 3 и 17 осуществляется пневмоцилиндрами 19. Опока 16 и наполнительная рамка 14 фиксируются направляющими штырями 15.

Рисунок 6. - Пневматическая прессовая формовочная машина мод. ПФ-5

При подаче сжатого воздуха под прессовый поршень 9 промежуточный стол 10 совместно со стаканами 12, модельной плитой 13 и моделью движутся вверх. Происходит перемещение формовочной смеси из наполнительной рамки 14 в опоку 16, т.е. прессование.

По окончании прессования подвижной стол 3 с полуформой уходит вниз, и стол садится на рельсы 4. Подвижный стол продолжает, опускаться, извлекая при этом модель из готовой полуформы.

После протяжки модели стол 3 уходит влево, готовая полуформа снимается, за это время стол 17 с опокой 16 и смесью устанавливается на позицию прессования и протяжки модели. Далее цикл повторяется. В то время, когда формовщик снимает готовую полуформу 18 с правого стола, обдувает модель, устанавливает па него опоку и засыпает смесь, на левам столе прессуется вторая полуформа. Плотность формы регулируют путем изменения высоты слоя смеси. Для :этих целей служат специальные упорные болты (на схеме не показаны), ограничивающие положение модельной плиты 13 по отношению к наполнительной рамке.

В зависимости от высоты опок верхняя траверса 1 может перемещаться вверх или вниз с помощью гаек 2. Ход прессовой плиты регулируется гайками. 11. Величину хода прессования устанавливают с таким расчетом, чтобы плоскость модельной плиты при прессовании не доходила до плоскости лада опоки на 0,2-0,3 мм во избежание образования заливов по разъему спаренных опок.

Формовочно-прессовый пневморычажный автомат.

На рис. 7 показан однопозиционный формовочный автомат, предназначенный дли изготовления литейных форм из песчано-глинистых смесей в опоках 600х900 мм и высотой 175-250 мм методом верхнего прессования с давлением 4 MПа. Усилие, развиваемое прессом, равно 1980кН, производительность 180 полуформ в час.

На нижней плите 1 пресса установлены четыре квадратные колонны 9, на которых сверху смонтирована плита 11. На верхней шлите крепится пневматический цилиндр 13, шток 14 поршень которого соединен с рычажным механизмом 10. Нижние концы рычагов механизма 10 попарно соединены с подвижной плитой 8. На круглых колоннах 6, движущихся в направляющих верхнем и нижней плит, укреплена наполнительная рамка 5.

Рисунок 7. - Схема устройства и работы формовочно-прессового автомата

Механизм перемещения наполнительной рамки, расположенный в верхней плите, состоит из двух рабочих цилиндров 12 и двух цилиндров обратного хода (на схеме не показаны), штоки поршней которых через зубчатую передачу (на схеме не по казаны) связаны кинематически с колоннами 6. В нижней плите 1 размещены механизмы протяжки 2, обдува и опрыскивания модели. С нижней плитой 1 пресса стыкуется основание 21, на котором установлен бункер 15. Под бункером расположен коробчатый дозатор 16, который перемещается горизонтально по опоре 17 пневматическим цилиндром 19. На основании расположен ресивер 22 для питания сжатым воздухом главного цилиндра прессования 13. Под цилиндром 19 привода дозатора установлен цилиндр 20, служащий для выкатывания из автомата модельной плиты при ее замене.

При работе автомата опока 4 проталкивается толкателем по полозьям наполнительной рамки 5. Одновременно модельная плита 3 обдувается и опрыскивается. Рабочие цилиндры 12 опускают колонны 6 с наполнительной рамкой 5, и опока ложится на модельную плиту 3, центрируясь по штырям. Верхний уровень наполнительной рамки 5 оказывается ниже дозатора 16s Дозатор, заполненный смесью, штоком поршня цилиндра 19 перемещается в положение над наполнительной рамжой. При этом шибер 18, соединенный с дозатором 16, закрывает бункер. Смесь из дозатора пересыпается в опоку и наполнительную рамку, а дозатор с остатком смеси возвращается в исходное положение, Сжатый воздух направляется в верхнюю полость прессового цилиндра 13, и шток его поршня рычажным механизмом 10 опускает подвижную плиту 8. Прессовая плита 7 входит в наполнительную рамку и уплотняет смесь.

Шток прессового поршня жестко соединен с системой рычагов типа двойного рычага Эйлера. При движении штока вниз рычаги 10 расходятся в стороны, а рычаги, соединенные с плитами 8 и 11, поворачиваются, занимая вертикальное положение. Соответственно увеличивается усилие, передаваемое на прессовую плиту, т.е. передаточное отношение, которое в конце хода достигает значения 1:10.

Давление прессования можно уменьшать путем повышения давления в штоковой полости цилиндра 13 в момент прессования. Для плавной остановки прессового поршня в крышках его цилиндра установлены дроссельные клапаны 23 и 24.

При обратном ходе прессового поршня плита 8 поднимается, штыри протяжного механизма 2, двигая вверх полумуфту, вытягивают модель. Специальные цилиндры, расположенные на верхней плите (на схеме не показаны), поднимают наполнительную рамку 5, вместе с ней полуформа перемещается в исходное положение.

Автомат широко применяют для изготовления литейных форм в массовом производстве.

Автомат с рычажно-усилительным механизмом работает надежно и бесшумно. Однако наряду с преимуществом он обладает недостатками. Один из них - невозможность получения форм деталей со значительным перепадом высот. Этот недостаток устранен в модификации автомата, где прессование плоской колодкой заменено многоплунжерной дифференциальной колодкой.

Размещено на Allbest.ru