Katedra konstruování strojƽ Fakulta strojní
KϬ5ͲPLASTOVÉ1>z
VYHAZOVACÍ SESTAVA A VYHAZOVAČE
doc. Ing. Martin Hynek, Ph.D. a kolektiv
verze - 1.0 Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpoētem eské republiky
Hledáte kvalitní studium? Nabízíme vám jej na KatedƎe konstruování strojƽ Katedra konstruování strojƽ je jednou ze šesti kateder Fakulty strojní na Západoēeské univerzitĢ v Plzni a patƎí na fakultĢ k nejvĢtším. Fakulta strojní je moderní otevƎenou vzdĢlávací institucí uznávanou i v oblasti vĢdy a výzkumu uplatŸovaného v praxi. Katedra konstruování strojƽ disponuje modernĢ vybavenými laboratoƎemi s poēítaēovou technikou, na které jsou napƎ. studentƽm pro studijní úēely neomezenĢ k dispozici nové verze pƎedních CAD (Pro/Engineer, Catia, NX ) a CAE (MSC Marc, Ansys) systémƽ. LaboratoƎe katedry jsou ve všední dny studentƽm plnĢ k dispozici napƎ. pro práci na semestrálních, bakaláƎských ēi diplomových pracích, i na dalších projektech v rámci univerzity apod. Kvalita výuky na katedƎe je úzce propojena s celouniverzitním systémem hodnocení kvality výuky, na kterém se prƽbĢžnĢ, zejména po absolvování jednotlivých semestrƽ, podílejí všichni studenti. V souēasné dobĢ probíhá na katedƎe konstruování strojƽ významná komplexní inovace výuky, v rámci které mj. vznikají i nové kvalitní uēební materiály, které budou v nadcházejících letech využívány pro podporu výuky. Jeden z výsledkƽ této snahy máte nyní ve svých rukou. V rámci výuky i mimo ni mají studenti možnost zapojit se na katedƎe také do spolupráce s pƎedními strojírenskými podniky v plzeŸském regionu i mimo nĢj. \ada studentƽ rovnĢž vyjíždí na studijní stáže a praxe do zahraniēí. Nabídka studia na katedƎe konstruování strojƽ: BakaláƎské studium (3roky, titul Bc.) Studijní program
B2301: strojní inženýrství („zamĢƎený univerzitnĢ“)
B2341: strojírenství (zamĢƎený „profesnĢ“)
ZamĢƎení
Stavba výrobních strojƽ a zaƎízení Dopravní a manipulaēní technika
Design prƽmyslové techniky Diagnostika a servis silniēních vozidel Servis zdravotnické techniky
Magisterské studium (2roky, titul Ing.) Studijní program ZamĢƎení
N2301: Strojní inženýrství Stavba výrobních strojƽ a zaƎízení Dopravní a manipulaēní technika
Více informací naleznete na webech www.kks.zcu.cz a www.fst.zcu.cz
Západoþeská univerzita v Plzni, 2013
ISBN © doc. Ing. Martin Hynek, Ph.D. Ing. Eduard Müller Ing. Štěpán Heller
VYHAZOVACÍ SESTAVA A VYHAZOVAČE ZÁKLADNÍ ZPŮSOBY VYHAZOVÁNÍ
• • • • •
Pomocí vyhazovačů (vyhazovacího paketu) Stírací deskou Pneumaticky Speciální způsoby (např. vytáčecí formy) Ručně (často u prototypových forem)
POPIS VYHAZOVACÍHO PAKETU •
Vyhazovací sestava je seskupení komponent sloužící pro vyhazování výrobků a vtokové soustavy z rámu formy. Je složen z kotevní, opěrné desky, dorazů, vyhazovačů, zařízení pro připevnění k vyhazovacímu mechanismu lisu, vymezovacích tyčí (vratných kolků) a vodících sloupků.
Pneumatické ovládání vyhazovacího paketu
Kotevní deska
Vyhazovače
Opěrná deska
Válcové rozpěrky
Obrázek 1 Popis vyhazovací soustavy
Vymezovací tyče
Vodící sloupky
Výchozí poloha
Zdvižená poloha
Vyhazovač
Vyhazovací paket Kotevní deska Zdvih paketu Opěrná deska
Tyč vyhazovače
Obrázek 2 Popis činného vyhazovacího paketu
•
Vyhazovače jsou ustavené v deskách vyhazovacího paketu.
•
Dvojice vyhazovacích desek se nazývají kotevní a opěrnou deskou.
•
V kotevní desce jsou zapuštěny vyhazovače a vymezovací tyče. Tyto komponenty jsou jištěny vůči axiálnímu posuvu opěrnou desku.
•
Vyhazovacím paketem prochází vodící sloupky vyhazovacího paketu a válcová rozpěrka.
•
Válcová rozpěrka zvyšuje tuhost rámu formy.
•
Na kotevní desce jsou uloženy vymezovací tyče. Opřením její čelní plochy o protilehlou plochu tvárnice se zajistí výchozí poloha vyhazovacího paketu při vratném pohybu tvárníku do pracovní polohy.
•
Na opěrné desce jsou uloženy dorazy, které zajištují vymezení vůle mezi opěrnou deskou a upínací deskou rámu formy. Dorazy jsou k opěrné desce připevněny šrouby s válcovou zápustnou hlavou typu ISO 7046 nebo DIN 7991. Další možností uložení dorazu do opěrné desky je pružná deformace vroubkovaného dříku s drážkou zapuštěného do opěrné desky. Přišroubovaný doraz
Doraz s vroubkovaným dříkem
Obrázek 3 Dorazy ve výchozí poloze
Zdroj: http://ecom.meusburger.com/e/index.asp?id=83&rnd=62553
Dorazy
Obrázek 4 Dorazy na vyhazovacím paketu
• • • • • •
Vyhazovací paket je připojen k vyhazovacímu mechanismu vstřikovacího lisu pomocí vyhazovací tyče nebo závěsného zařízení. Tyč vyhazovače je spojená přes závitový kolík s vyhazovací vložkou. Průchod přes jednotlivé komponenty je konstruován s vůlí o minimální hodnotě 2mm na průměru. V axiálním směru je vůle mezi kotevní deskou a vyhazovací vložkou konstruována vůle v hodnotách desetin milimetru. Není-li vyhazovací paket spojen s vyhazovacím mechanismem je nutné pohyb vyhazovacího paketu zajistit pomocí přídavných hydraulických nebo pneumatických zařízení. Zpětný pohyb paketu je zajištěn vyhazovací tyčí, pneumatickými/hydraulickými válci, nebo vratnými kolíky. Jednotlivé tvary vyhazovacích komponent (vyhazovací vložka, tyč) se můžou lišit dle typu konstrukce.
Závitový kolík
Vůle na průměru min. 2mm
Obrázek 5 Skupina vyhazovacích komponentů Obrázek 6 Axiální vůle mezi jednotlivými komponenty
Obrázek 7 Vyhazovací tyč Obrázek 8 Vyhazovací vložka
VSTŘIKOVACÍ LIS – VYHAZOVACÍ MECHANISMUS •
•
Vyhození dílu je způsobeno zpětným pohybem tvárníku na pohyblivé části lisu. Při tomto pohybu vznikne prostor mezi tvárnicí a tvárníkem. V určité poloze je táhlem lisu vyvolán protichůdný pohyb vyhazovacího paketu vůči tvárníku. Tím nastane zdvih vyhazovačů a dojde k vyhození výrobku z formy. Poté nastane zpětný pohyb tvárníku a vyhazovacího paketu. Celý mechanismus se vrátí do výchozí polohy. Po vstřiku taveniny do dutiny formy se celý cyklus opakuje. Nutností konstrukce je dodržení připojovacích rozměrů k vstřikovacímu lisu.
Pohyblivý část
Statická část Obrázek 5 Mechanismus vstřikovacího lisu
ZÁKLADNÍ POPIS VYHAZOVAČŮ • •
Jedná se o mechanické odformování výrobku z formy. V případě studeného vtoku je nutné odformovat i celou vtokovou soustavu (hlavní vtokový kužel a rozváděcí kanály). Jedná se o díly, které mohou být normalizované dle norem ISO 6751:2011, ISO 8694:2011, ISO 8405:2013, ISO 8693:2011, DIN 1530-D
•
Tvary vyhazovačů - Válcové - Trubkové - Ploché - Speciální (tvarové, pružné, šikmé,…)
•
Tvar hlavy – Válcový – Tvarově zajištěný proti pootáčení
Obrázek 6 Plochý vyhazovač Obrázek 7 Reálné vyhazovače
Obrázek 8 Trubkový vyhazovač
Obrázek 9 Válcový vyhazovač s pojištěním proti pootočením
Zdroj: http://www.directindustry.com/prod/dme-europe/stainless-steel-ejector-pins-molds-tools-65980-674473.html •
Typy vyhazovačů jsou závislé na tvaru vstřikovaného dílu. Tlak působící na plochu vstřikovaného výrobku je nastaven na minimální hodnotu, která zabrání deformaci dílu a způsobí jeho vyhození z formy. Vyhazovače soustřeďujeme do míst s obtížným odformováním (žebra, komínky, centrovací křížky).
•
Nejčastější způsob umístění vyhazovačů je na pohyblivé části formy (u tvárníku). Výjimkou může být umístění na nepohyblivé straně.
•
V případě umístění vyhazovačů na nepohyblivé straně je zapotřebí použít přídavného hydraulického nebo pneumatického zařízení, které zajistí zdvih vyhazovacího paketu.
Vyhazovače jsou lícované pouze v horní části tvárníku. Vůči ostatním částem jsou konstruovány s vůlí.
Obrázek 10 Zakončení vyhazovače ve formě
ROZMÍSTĚNÍ VYHAZOVAČŮ VE FORMĚ •
Vyhazovače se ve formě umísťují tak, aby byla vyhazovací síla rovnoměrně rozprostřena na celý výlisek
•
Počet vyhazovačů je závislý na potřebné vyhazovací síle Vyhazovací síla závisí zejména na: Velikosti smrštění daného materiálu Úkosech bočních ploch Drsnosti bočních ploch Velikosti vodorovných ploch, na kterých vzniká podtlak Tvarové složitosti výrobku
Podtlak na vodorovných plochách
Úkosy bočních stěn a jejich povrch
Obrázek 15 Místa ovlivňující vyhazovací sílu
•
Vyhazovače se umisťují zejména: Proti co největší mase materiálu, tzn. proti svislým stěnám a žebrům Na vnější okraje výlisku K otvorům a hlubokým vybráním, obecně do míst s obtížným odformováním Na prvky výlisku, u kterých hrozí jejich ohnutí při vyjímání U studené vtokové soustavě proti hlavnímu vtokovému kanálu a na rozváděcí kanály v blízkosti vtoků
Odvzdušnění
Obrázek 16 Umístění vyhazovače na tenké žebro
Obrázek 17 Umístění vyhazovače proti svislé stěně
•
Vyhazovače by se pokud možno neměly umisťovat: Do pohledových ploch (vždy zanechávají stopy) Na funkční plochy s nároky na vyšší přesnost a jakost, jako dosedací plochy, vodící plochy apod. (stopy po vyhazovačích tvoří nerovnosti, které se s životností formy zvýrazňují. Riziko vzniku otřepů)
•
Návrhu systému vyhazování by měl být proveden společně s návrhem systému chlazení
•
Pomocí vyhazovačů může být provedeno odvzdušnění formy
USTAVENÍ A OZNAČENÍ VYHAZOVAČŮ •
Z důvodu nezaměnitelnosti pozice vyhazovače na kotevní desce vyhazovacího sestavy, je vhodné jednoznačně označit vyhazovač např. číslicí. Tato identifikace je rovněž umístěna na kotevní desce a její lokace se nachází v těsné blízkosti vybrání pro vyhazovač. Touto jednotnou identifikací je přesně definována pozice komponentu ve vyhazovacím paketu. Nemůže tedy nastat zaměnitelnost jednotlivých komponent.
Zajištění polohy vyhazovačů: • •
Vyhazovače je nutné aretovat v definované poloze v případě, kdy je jejich čalo tvarově přizpůsobené výlisku (není ploché). Zajištění kolíkem: Kolíky jsou uložené v hlavě vyhazovače a to radiálně osou kolíku na osu vyhazovače. Hlavy vyhazovačů nebývají obvykle prokalené, z tohoto důvodu se dají běžné vrtat.
Obrázek 118 Aretace polohy zabroušenou plochou
Obrázek 129 Aretace polohy kolíkem
• •
Zajištění zploštěním: Zajištění polohy vyhazovačů může být, také zrealizováno pomocí zploštění hlavy Vyhazovač se v nedílenském provozu snáze vymění.
•
Požadavky na konstrukci – zploštění co největší – minimální vůle mezi ploškou a vybráním – bez vůle mezi hlavou a drážkou na kontaktní ploše
VZDUCHOVÝ VYHAZOVAČ Často se používá v kombinaci s vyhazovači. Používají se pro výrobky větších rozměrů a složitějších tvarových ploch, u kterých záleží na kvalitě vzhledové plochy. Vytvoří mezi blokem a výliskem vzduchový polštář (mezeru), tím dojde k částečnému oddělení dílu od formy. Následkem toho se snižuje potřebná síla na vyjmutí výstřiku z formy. Výhody – Natlakovaný vzduch se dostane i do nepřístupných míst – Použijeme-li pouze vzduchový vyhazovač eliminujeme vyhazovací systém – Při jejich použití vznikne minimální stopa po vyhazovači. Nevýhody – Nutnost vytvoření přívodového kanálu pro vzduch – Malý zdvih oproti vyhazovacímu systému – Potřeba vzduchového příslušenství Vzduchové vyhazovače jsou dodávané výrobci.
Obrázek 20 Vzduchový vyhazovače
Ilustrativní vyhazovače zdroj katalog Meuseburger http://ecom.meusburger.com/e_menu_gruppen/index.asp Zdroj reálných vzduchových ventilů: http://wmould.en.ec21.com/PPV_Aisi_Standard_Air_Valve--3476410_7976471.html http://wmould.en.ec21.com/Air_Poppet_Valves_ZZ491--3476410_7971351.html Vzduchový kanál
Vzduchová přípojka
Uzavírací šroub
Vzduchový vyhazovač
Obrázek 21 Zabudování vzduchového vyhazovače do formy
Výrobek
Vzduchový vyhazovač – uzavřený
Přívod stlačeného vzduchu
Vzduchový vyhazovač – otevřený Obrázek 132 Činnost vzduchového vyhazovače
VYHAZOVACÍ SEGMENTY •
Vyhazovací segmenty jsou spolehlivé vyhazovací komponenty, ale z důvodu nestandartních tvarů jsou velmi ekonomicky nákladné na výrobu. Pro spojení vyhazovacích segmentů s vyhazovacími deskami používáme cementované chromované tyče. Spojovací tyč Vyhazovací segment
Obrázek 143 Vyhazovací segment
Kotvící deska
DVOUSTUPŇOVÉ VYHAZOVÁNÍ • • • •
Do formy jsou zabudovány dva vyhazovací pakety, které jsou spolu propojeny a na sobě závislé Kombinace se stírací deskou a vyhozením Možnost vyhazování s různou délkou zdvihu a časovým rozestupem Vhodné pro oddělení vtokového kanálu studeného vtoku
Separační vyhození studeného vtoku a výrobku
Obrázek 164 Vyhození studeného vtoku
Obrázek 155 Vyhození výrobku
Obrázek 176 Oddělené vyhození studeného vtoku
VYHOZENÍ POMOCI PŘÍDAVNÝCH ZAŘÍZENÍ • • • • • • •
Jedná se o vyhození pomocí hydraulických nebo pneumatických zařízení Tento způsob je výrobně náročnější a náchylnější na poruchovost Přívody tlakového média do válců musí být symetrické tzn., že přívody do válců musí mít přibližně stejně dlouhé trajektorie Hydraulické příslušenství není součástí formy Použití hydraulického zařízení se liší dle aplikace a objednává se u výrobců V případě konstrukce s válci se mezi spojkou a vyhazovacím paketem konstruuje vůle z důvodu předčasného vypnutí koncového spínače při vracení vyhazovacího paketu. Vůle zamezí možné namáhání válců, případně jejich vytržení z rámu. Na obrázku 27 a 28 je zobrazen zdvih vyhazovacího paketu pomocí pneumatických válců. Z důvodu umístění vyhazovacího paketu na straně tvárnice.
Pneumatické válce Obrázek 187 Pneumatický zdvih vyhazovacího paketu
Obrázek 198 Řez Pneumatyckým válcem
DALŠÍ ZPŮSOBY VYHAZOVANÍ •
Ukázka vyhazovače s podkosem – vyhazovač je uložen ve formě deformačně do oblasti elasticity, při zdvihu vyhazovacích desek dojde k horizontálnímu posunutí horní části vyhazovače vůči vlastní středové ose. Tím dojde k uvolnění podkosové části vyhazovače.
Obrázek 209 Výrobek před vyhozením
Obrázek 30 Výrobek při vyhození
Obrázek 31 Reálný vyhazovač s podkosem
Zdroj: http://www.indiamart.com/madhumachinessystems/cumsa.html
Obrázek 212 Vyhození studeného vtoku
•
Šikmý vyhazovač: Požadovaný tvar je vytvořen na speciálním vyhazovači, který se během vyhazování posouvá ve vedení do stran
Obrázek 33 Šikmý vyhazovač Zdroj: http://www.svetplastu.eu/doc/SP_ZARI_2010_PART17.pdf
•
Rozpínací trny: Pracují na stejném principu, jako rozpínací trny pro upínání nástrojů. Určené jsou zejména pro výrobu vnějších závitů a malých osazení (např. koncovka hadice apod.).
Obrázek 32 Rozpínací trn Zdroj: http://www.tracepartsonline.net/(S(mnfvf2nqyvasmumoukcgolge))/partdetails.aspx?Class=CUMSA&PartID=1018082014-069491&descr=Zasouvac%c3%ad%20j%c3%a1dro
Obrázek 22 Vyhození studeného vtoku
POŠKOZENÍ VÝROBKU •
Vliv na kvalitu odformovaného výstřiku, může mít také průměr vyhazovače. Snahou je používání vyhazovačů co největších průměrů (v závislosti na velikosti a tvaru výstřiku), ale zhruba od průměru 16mm začínají vyhazovače vytvářet nechtěné zdeformované zóny na výrobku. Zejména u měkčích materiálů a slabších stěn.
Obrázek 234 Deformace výrobku na základě špatné volby průměru
•
Paradoxně se tedy tlak při vyhození na výlisek nesnižuje, ale průhybem výlisku zvyšuje, protože zabírá pouze mezikruží v okolí hrany
•
V případě umístění válcového vyhazovače do žebra, je třeba optimálně zvolit průměr vyhazovače, protože malý průměr má malou plochu záběru, u velkého průměru vznikají nepříjemné ostřiny, které mají negativní vliv na životnost nástroje.
Vyhazovače v oblasti žeber
Obrázek 245 Umístění vyhazovačů do oblasti žeber
doc. Ing. Martin Hynek Ph.D., Ing. Štěpán Heller
Ing. Eduard Müller͕
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky v rámci projektu č. CZ.1.07/2.2.00/Ϯϴ.0Ϭϱϲ „hŬĄnjŬŽǀĠǀljǀŽũŽǀĠƉƌŽũĞŬƚLJnjƉƌĂdžĞ ƉƌŽƉŽƐşůĞŶşƉƌĂŬƚŝĐŬljĐŚnjŶĂůŽƐƚşďƵĚŽƵкЌƐƚƌŽũŶşĐŚŝŶǎĞŶljƌƽ“.
