Материальные расчеты производства деталей из АБС методом литья под давлением

 

 

Материальные расчеты производства деталей из АБС методом литья под давлением

Материальные расчеты включают в себя расчет количества загружаемых и получаемых продуктов на каждой стадии технологического процесса, определение расходных коэффициентов по сырью, количества и состава отходов.

Основываясь на материальных расчетах, определяют количество сырья и вспомогательных материалов, необходимых для обеспечения заданной производительности проектируемого производства.

 

1. Навеска Н – количество материалов, загружаемое в форму, достаточное для полного оформления детали с учетом безвозвратных потерь и возвратных отходов, возникающих в процессе переработки пластических масс литьем под давлением и при механической обработке деталей:

Н = Рд (1 + К1 + К2), г,                                          (1.1)

где Рд – масса окончательно обработанной детали (чистый вес), г;

К1 – коэффициент, учитывающий безвозвратные потери (угар, летучие вещества, механическая обработка);

К2 – коэффициент, учитывающий возвратные отходы, которые образовались в технологическом цикле и годны для дальнейшей переработки (литники, первые отливки при выходе на технологический режим, отходы при переходе с цвета на цвет, при очистке оборудования и т.д.).

Значения коэффициентов К1 и К2 выбираем по справочным данным в зависимости от перерабатываемого сырья, группы сложности и массы детали. Рекомендуется принимать величину безвозвратных потерь при литье равной 0,9К1 и при механической обработке – 0,1К1.

Для удобства примем следующие сокращения:

- емкость 0,125 л – изделие 1;

- крышка к емкости 0,125 л –  изделие 2;

При обозначении характеристик изделий и оборудования для их производства будем использовать соответствующие индексы: 1, 2.

Для изделий 1 – 2 механическая обработка отсутствует, литники отсутствуют. Величину возвратных отходов для них принимаем 0,2К2. Тогда:

Н1 = 6,4 (1 + 0,9 · 0,01 + 0,2 · 0,069) = 6,49 (г);

Н2 = 1,2 ( 1+ 0,9 ·  0,009 + 0,2  · 0,083 ) = 1,24 (г);

Возвратные отходы, которые учитываются коэффициентом К2, подвергаются дроблению. При этом возникают безвозвратные потери, которые учитываются коэффициентом К3.

В процессе литья под давлением возникают безвозвратные отходы (первые отливки, облой, слитки при переходе с цвета на цвет и т.д.), которые не могут быть полезно использованы при современном техническом уровне оборудования и технологии, но являются резервом для снижения норм расхода сырья. Безвозвратные отходы учитываются коэффициентом К4.

Значения выбранных коэффициентов потерь и отходов заносим в таблицу 1.

 

Материальный расчет изготовления изделий из полипропилена и полиэтилена высокой плотности литьем под давлением

Таблица1

Наиме-нование изделия, материал	Груп-па слож-ности	РД, г	Коэффициенты потерь материала				Н, г	Кр	Нр, г	П, шт/год	Gс, т/год	G, т/год	Gсут, кг/сут	Gч, кг/ч	Безвозвратные потери материала, т/год
			К1	К2	К3	К4									К1G	К2G	К3G	К4G
1. Емкость    0,125 л,     АБС 2020	2	6,4	0,01	0,069	0,0013	0,042	6,49	1,126	7,21	510000	3,67	3,26	14,05	1,75	0,0326	0,2249	0,00423	0,1369
2. Крышка   к емкости   0,125л, АБС 2020	1	1,2	0,009	0,083	0,0016	0,046	1,24	1,144	1,374	510000	0,7	0,612	2,63	0,329	0,0055	0,0507	0,0009	0,0281
ИТОГО											4,37	3,872	16,68	2,079	0,0381	0,2756	0,0051	0,165

 

 

2. Норма расхода Нр – количество материала, необходимое для изготовления деталей с учетом неизбежных потерь, возникающих как в процессе литья (угар, летучие вещества и др.), так и на других этапах (операциях) производства (сушка, подготовка возвратных отходов, переход с одного цвета на другой и т. д.).

Норма расхода на единицу продукции – это сумма массы детали и величины минимальных технологических возвратных отходов, а также безвозвратных потерь и отходов в пересчете на исходное сырье.

Норму расхода определяют по формуле:

Нр = Рд (Кр + К6), г,                                           (1.2)

где Кр – коэффициент расхода материала при условии невозможности использования возвратных отходов в том же производстве (выбираем по справочным данным в зависимости от вида сырья, группы сложности и массы детали);

К6 – коэффициент безвозвратных потерь сырья при транспортировке, хранении и расфасовке; принимаем К6 = 0,001.

Нр1 = 6,4 (1,126 + 0,001) = 7,21 (г);

Нр2 = 1,2 (1,144 + 0,001) = 1,374 (г);

3. Массовая годовая производительность по готовому материалу – масса готовой продукции, выпускаемой за год, – определяется по формуле:

G = Рд · П · 10-6, т/год,                                                    (1.3)

где П – программа выпуска изделий в год, шт/год.

G1 = 6,4 · 510000 · 10-6 = 3,26 (т/год);

G2 = 1,2 · 510000 · 10-6 = 0,612 (т/год)

4. Расход сырья за год определяется по формуле: /5/

Gс = Нр · П · 10-6, т/год.                                                  (1.4)

Gс1 = 7,21 · 510000 · 10-6 = 3,67 (т/год);

Gс2 = 1,374 · 510000 · 10-6 = 0,7 (т/год);

5. Для определения режима работы производства необходимо определить число рабочих дней в году (или число рабочих часов). Число рабочих дней (часов) зависит от характера производства. Принимаем периодический процесс производства, односменную работу (8 часов) с остановками на праздничные, выходные дни и капитальный ремонт оборудования.

Эффективное время работы составит:

Тэфдн = 365 – В – П – К,                                                  (1.5)

где В – число выходных дней, В = 104 дн.;

П – число праздничных дней, П = 9 дн.;

К – число дней, отводимых на капитальный ремонт оборудования, К = 20 дн.

Тэфдн = 365 – 104 – 9 – 20 = 232 (дн.)

Число рабочих часов в году:

Тэфч = Тэфдн · h,                                                                (1.6)

где h – время работы оборудования в сутки;  при односменном режиме работы h = 8 ч.

Тэфч = 232 · 8 = 1856 (ч)

Суточная производительность по готовому материалу составит:

Gсут = G · 103 / Тэфдн,   кг/сут.                                         (1.7)

G1сут = 3,26 · 103 / 232  = 14,05 (кг/сут);

G2сут = 0,612 · 103 / 232  = 2,63 (кг/сут);

Рассчитаем часовую производительность производства по формуле:

Gч = G · 103 / Тэфч,   кг/ч.                                                (1.8)

G1ч = 3,26 · 103 / 1856 = 1,75 (кг/ч);

G2ч = 0,612 · 103 / 1856 = 0,329 (кг/ч);

Все полученные расчетом данные заносим в соответствующие графы таблицы 1.

 

2. технологические расчеты

 

Выбор и расчет количества основного и вспомогательного оборудования проводится на основании материальных расчетов в соответствии с режимом работы производства и производительностью оборудования.

 

2.1. выбор литьевой машины

 

Литьевые машины выбираются по трем условиям: необходимому усилию запирания (смыкания), расчетному объему отливки и по пластикационной производительности червяка.

Выберем предварительно литьевые машины для производства изделий:

1. корпуса емкости 0,125 л – Arburg 220M 350-90 Multronica;

2. крышки к емкости 0,125 л –Arburg 220M 350-90 Multronica;

Их технические характеристики представлены в таблице 2.1.

Расчетный объем отливки VР рассчитывается по формуле:

VР = z k1,                                                          (2.1)

где m – масса изделия, г;

ρ – плотность полимерного материала: ρабс = 1,04 г /см3,

z – число гнезд в литьевой форме;

k1 – коэффициент, учитывающий наличие литника и утечки через неплотности формы (величина k1 зависит от размеров детали, конструкции литниковой системы и формы, числа гнезд в форме; она определяется на конкретном производстве для каждой из выбранных деталей; при отсутствии таких данных ориентировочно принимаем k1 = 1,1÷1,3).

 

 

Основные технические характеристики литьевых машин

Таблица 2.1

Наименование оборудования

Кол-во

Диаметр шнека, мм

Объем впрыска, см3

Усилие смыкания кН

Давление впрыска, МПа

Расстоя-ние между колонна-ми, мм

Мощность обогрева, кВт

Пластикацион-ная производи-тельность по ПС, кг/ч

Габаритные размеры, мм

Масса, кг

длина мм

ширина мм

высота мм

Arburg 220M 350-90 Multronica

2

25

39

350

186

221×221

5,2

–

3300

1700

1940

1500

 

 

Изменяя значение z, добиваются соотношения:

VР ≈ Vтабл,                                                             (2.2)

где Vтабл – табличное значение объема впрыска литьевой машины, см3.

Определим предварительно число гнезд по объему впрыска за цикл выбираемой машины:

z= К2·Vтабл·ρ / (К1·m),                                                    (2.3)

где К2 – коэффициент, учитывающий загрузку оборудования; принимаем         К2 = 0,85;

К1 – коэффициент, учитывающий массу литниковой системы; для изделий 1– 2 принимаем К1=1,1.

z1 = 0,85 · 39 · 1,04 / (1,1 · 6,4) = 4,89  →  z1 = 4;

z2 = 0,85 · 39 · 1,04 / (1,1 · 1,2) = 26,11  →  z2 = 26;

Определим число гнезд по усилию смыкания:

Необходимое усилие смыкания Рсм оценивают по уравнению:

Рсм =p0 S z k2 · 103,  кН,                                       (2.4)

где p0 – давление формования (его величина зависит от реологических особенностей расплава и составляет 20 – 50 МПа; большие значения p0 для вязких расплавов с низким ПТР), принимаем p0 = 55 МПа;

S – площадь проекции изделия на плоскость разъема формы, м2.

k2 – коэффициент, учитывающий влияние литника; для изделий 1– 2 принимаем k2 = 1,0.

Проекции изделий 1 – 2 представляют собой круг, тогда площадь проекций составит:

 S = π r2 = π · d2/4,

где r и d – соответственно радиус и диаметр изделия, м.

S1 = 3,14 · 0,0432 / 4 = 0,001451465 (м2);

S2 = 3,14 · 0,0452 / 4 = 0,001589625 (м2);

Для выбора литьевой машины должно выдерживаться соотношение:

Рсм ≤ Рсм. табл ,                                                       (2.5)

где Рсм.табл – табличное значение усилия смыкания, кН. /1/

1) Рсм 1 = 55 · 0,001451465 · 4 · 1,0 · 103 = 319,27 (кН);

Рсм 1 ≤ Рсм. табл = 350 кН.

Следовательно, для производства емкостей 0,125 л (изделие 1) выбираем литьевую машину Arburg 220M 350-90 Multronica с числом гнезд литьевой формы z = 2.

2) Рсм 2 = 55 · 0,001589625 · 26 · 1,0 · 103 = 2270 (кН);

Рсм 1 ≤ Рсм. табл = 350 кН.

Следовательно, для производства крышек к емкостям 0,125 л (изделие 2) выбираем литьевую машину Arburg 220M 350-90 Multronica с числом гнезд литьевой формы z = 2.