Tem de proiectare

S se proiecteze tehnologia de fabricaie prin injectare a reperului de mai jos n condiiile unei producii de serie mare. Piesa este confecionat din policarbonat Calibre IM 401-11 fabricat de Dow Chemical USA

1. Calculul masei reperuluiPentru determinarea numrului de cuiburi i alegerea sistemului de injectare este necesar determinarea masei reperului m = * V = 1,1915 * 19,2137 = 22,893 g

2.

Alegerea mainii de injectat

Alegerea mainii de injectat trebuie s se fac astfel nct performanele mainii s permit obinerea caracteristicilor i proprietilor impuse produsului finit, lund n considerare: tipul materialului termoplastic, masa piesei, suprafeele diferitelor seciuni etc. La alegerea mainii de injectare, n prima faz se are n vedere ca volumul maxim de injectare al mainii s fie de cel puin 1015 ori mai mare dect volumul reperului care se dorete a fi obinut. V min > 13 * V [cm3] = 13 * 19.2137 = 249,778 [cm3] Principalele caracteristici tehnice ale unor maini de injectat materiale plastice Caracteristici tehnice Diametrul melc piston standard Volumul maxim de injectare Presiunea de injectare maxim Fora de nchidere Viteza de injectare Capacitatea de plastifiere Dimensiunile de gabarit ale platouri-lor de prindere Distana dintre platourile de prindere, max / min Diametrul inelului de centrare al platoului fix/mobil Cursa platoului de prindere mobil Dimensiunea maxim a matriei (orizontal/vertical) Puterea instalat UM mm cm3 MPa kN mm/s kg/h mm mm mm mm mm kW MI 630/220 50 430 176 2200 60 100 720/720 550/240 125/125 450 430/430 45

Se alege maina de injectat: MI 630/220

3. Calculul duratei totale a ciclului de injectareTimpul total de injectare se determin cu relaia: tT = ti + tm + tr + tp Caracteristicile mainii sunt: - ciclul de mers n gol cu o curs maxim a platanului tp = 3s - viteza de deplasare a materialului q1= 8,354 cm3/s

2

ti= t i = q = 8,354 = 2,299 s 1 Presiunea exercitat de pistonul de injectare asupra materialului injectat n cavitatea matriei compenseaz contracia rezultat n urma rcirii materialului; Timpul de meninere a presiunii n matri (tm) se stabilete la 3 s. Rcirea este considerat partea procesului care are loc n matria. Timpul de rcire nu se poate regla direct pe mainile de injectat. Timpul de rcire (tr) se alege prin comparaie cu injectarea unor piese asemntoare i se alege tr =10s. Timpul total de injectare devine astfel: tT = 2,299 + 3 + 8 + 3 = 16,299 ceea ce corespunde unei producii orare de 220 piese sau 5,06 kg/h

V

19 ,237

4. Calculul numrului de cuiburiNumrul total de cuiburi se stabilete astfel:n= G * tT 3,6 * m

Capacitatea real de plastifiere a mainii este de:G = 100 kg 1000 = 100 * = 27 ,77 g / s h 3600

Masa m a piesei este masa net a piesei nmulit cu un factor de corecie m = 1,1 * 22,893 = 26,182 g Deci numrul de cuiburi va fi:

n=

27,77 *16,299 = 4,9 3,6 * 26,182

4 buci

Numrul economic de cuiburi n, se calculeaz cu relaia:n= N * tT * K 60 * C

Unde: - numrul de piese ce urmeaz a fi fabricate N = 20000 - durata complet a ciclului de injectare tT = 33,299 s = 0,27 min - retribuia orar a operatorului (inclusiv asigurrile sociale, impozite, cheltuieli ale societii ... ) K= 10 lei/or - costul execuiei unui cuib C = 40lei

3

n=

20000 * 0,27 * 10 = 4,7 4 buci 60 * 40

5. Dimensionarea cuiburilor n funcie de contracia materialelorDimensionarea cuiburilor se va face cu ajutorul relaiilor: h H = C 1 min 100calculatC C max min 100 > h * 100 2

= adoptat H *

0,2 100

. Pentru Calibre IM 401-11 C min 0,5=%, C max = 0,7%C med = C min + C max 0,5 + 0,7 = = 0,6 2 2

Dimensiunea piesei [mm] h1 = 3 mm

h2 = 6,5 mm

h3 = 7,5 mm

h4 = 9 mm

H5 = 32mm

H6 = 57mm

H7 = 61mm

Dimensiunile i toleranele cuibului [mm] H1 = 3,018 1 calculat = 0,003 1 adoptat = 0,01 2 = 0,004 H2 = 6,539 2 calculat = 0,007 2 adoptat = 0,02 2 = 0,007 H3 = 7,545 3 calculat = 0,008 3 adoptat = 0,02 3 = 0,005 H4 = 9,054 4 calculat = 0,009 4 adoptat = 0,02 4 = 0,002 H5 = 32,193 5 calculat = 0,032 5 adoptat = 0,38 5 = 0,016 H6 = 57,344 6 calculat = 0,057 6 adoptat = 0,15 6 = 0,041 H7 = 61,368 7 calculat = 0,061 7 adoptat = 0,2 7 = 0,077

6. Alegerea sistemului de injectareDeoarece configuraia reperului este simpl i dimensiunile sunt reduse, pentru alimentarea celor 5 cuiburi se alege un sistem de injectare prin canale de distribuie. Punctul de injectare determin, de asemenea, apariia pe pies a unei bavuri nguste. De aceea, punctul de injectare nu se plaseaz pe suprafeele

4

funcionale i nici pe cele care vin n contact vizual sau tactil cu utilizatorul. De obicei, punctul de injecie se plaseaz pe axa de simetrie a piesei, n partea cu o cantitate de material mai mare. Punctul de injectare trebuie poziionat astfel nct s permit umplerea complet a cuibului i fr a se nate turbulene n masa vscoas.

7. Dimensionarea canalelor de distribuieSe opteaz pentru canale de distribuie cu seciune circular al cror diametru se determin cu relaia: D = smax + 1,5 [mm] smax = grosimea maxim a peretelui piesei injectate = 5 mm D = 5 +1,5 = 6,5 mm Dup ce s-a reprezentat la scar traseul canalelor de distribuie se poate determina lungimea canalului de distribuie

l = n * Lp = 4 * 50 = 200mm

5

Debitul topiturii de material plastic injectat prin canalul de distribuie se calculeaz cu relaia: Q = S * v [cm3/s] Unde: S = aria seciunii de curgere n [cm2], exprimat n funcie de diametrul canalului de curgere v = viteza de injectare n [cm/s] din cartea mainii de injectatQ=

* D2 * 6,5 *v = * 6 = 199 cm 3 / s 4 4

Pierderile de presiune pe canal se calculeaz astfel:p = 2 * K * L * Q 2 * 0,6 * 200 * 199 = = 443 ,07[daN / cm 2 ] = 44,3MPa 3 3 *R 8,5 * 2

8. Dimensionarea diguluiPentru dig se alege varianta constructiv dig circular, care asigur separarea complet a reelei de piesa injectat.

Pentru forma aleas se stabilesc urmtoarele valori: - Lungimea digului: L = 2 mm - Diametrul alezajului d = 3 mm

6

9. Analiza cu element finit Simularea procesului de injectare a roii dinate Autodesk Moldflow este software-ul care furnizeaz instrumente ce ajut la simularea i optimizarea proceselor de injecie nainte de nceperea fabricaiei. Prin utilizarea unui prototip digital pentru a simula procesul de injecie, se poate reduce numrul de prototipuri fizice necesare pentru a perfecta un design i de a lansa produsele mai repede pe pia. Autodesk Moldflow, ofer un set complet de instrumente de simulare pentru utilizarea pe prototipurilor digitale. Furnizarea de analize n profunzime i optimizarea pieselor din mase plastice si matrite asociate acestora, Moldflow poate simula procesele cele mai avansate de turnare utilizate n prezent. Discretizare Programul Moldflow dispune de posibiliatea de a discretiza modelele utilizand 3 tipuri de retele de discretizare: midplane, dual domain si 3D . Pentru simularea realizata in cadrul acestui proiect a fost folosita discretizarea de tip 3D. Discretizarea modelului

Model Details: =============

7

Mesh Type = 3D Tets Total number of nodes = 9138 Number of 3D nodes = 9138 Total number of injection location nodes = 1 The injection location node numbers are: 1066 Total number of elements Number of part elements Number of tetrahedral elements = = 49951 49951 = 49951

Total volume = 19.2145 cm^3 Volume of tetrahedral elements = 19.2145 cm^3 Volume filled initially = 0.0000 cm^3 Volume to be filled = 19.2145 cm^3 Part volume to be filled = 19.2145 cm^3 Sprue/runner/gate volume to be filled = 0.0000 cm^3 Parting plane normal (dx) = 0.0000 (dy) = 0.0000 (dz) = 1.0000 Total projected area = 21.0992 cm^2

Material S-a ales un policarbonat Calibre IM 401-11fabricat de Dow Chemical USA Material Data: ============= Manufacturer Trade name Family name Specific heat (Cp) Thermal conductivity Dow Chemical USA Calibre IM 401-11 PC = 1760.0000 J/kg-C = 0.1910 W/m-C

Transition temperature = 144.0000 C PVT Model: 2-domain modified Tait coefficients: b5 = 415.9800 K b6 = 3.7700E-07 K/Pa Liquid phase Solid phase ------------------------------b1m = 0.0009 b1s = 0.0009 m^3/kg b2m = 5.7120E-07 b2s = 2.1570E-07 m^3/kg-K b3m = 1.7390E+08 b3s = 2.5638E+08 Pa b4m = 0.0044 b4s = 0.0030 1/K b7 = 0.0000 m^3/kg b8 = 0.0000 1/K

8

b9 = Viscosity model:

0.0000 1/Pa

Cross-WLF coefficients: n = 0.1987 TAUS = 4.9024E+05 Pa D1 = 5.5500E+11 Pa-s D2 = 417.1500 K D3 = 0.0000 K/Pa A1 = 27.9110 A2T = 51.6000 K --------------------------------------------------------------------------

Process Settings: ================ Machine parameters: -----------------Maximum injection pressure Maximum machine clamp force Maximum machine injection rate

= 1.8000E+02 MPa = 7.0002E+03 tonne = 5.0000E+03 cm^3/s

Temperature control: ------------------Melt temperature = 300.00 C Mold temperature = 95.00 C Mold-melt heat transfer coefficients Global values. (Superseded by any values set on individual elements.) Filling = 5000.0000 W/m^2-C Packing = 2500.0000 W/m^2-C Detached = 1250.0000 W/m^2-C Atmospheric temperature = 25.00 C

9

Timp de umplere

10

Temperatura

11