POLITECHNIKA WARSZAWSKA
PRZETWÓRSTWO TWORZYW
SZTUCZNYCH
PROJEKT
TYTUA
: FORMA WTRYSKOWA
DO PRODUKCJI NOŻY
JEDNORAZOWYCH
Prowadzący: dr inż. Adrian Lewandowski
Projekt wykonała: Małgorzata Szydło
Grupa: ID-IP-51
1. CEL PROJEKTU
Celem pracy było wykonanie projektu formy wtryskowej służącej do wyrobu noży
jednorazowych. Projekt uwzględnia wszystkie niezbędne czynniki, takie jak zadana wielkość
produkcji czy termin realizacji zamówienie. Obejmuje także dobór wtryskarki, z którą forma
będzie współpracować.
2. DANE WYJŚCIOWE
Parametr Oznaczenie Wartość
Objętość wypraski V 5,04 cm3
5�T�
1,05 5�P�5�Z�3
Ciężar właściwy tworzywa �
Masa wypraski g 4,8 g
Rzut wypraski na powierzchnię podziału formy A 2320 mm2
Największa grubość ścianki wypraski s 1,5 mm
Rodzaj tworzywa PS Polistyren
3. CHARAKTERYSTYKA WTRYSKIWANEGO TWORZYWA
POLISTYREN - (-[CH2CH(C6H5)]n-) - polimer z grupy poliolefin otrzymywany jest
w procesie polimeryzacji styrenu, pochodzącego zwykle z procesu katalitycznego
odwodornienia etylobenzenu bądz
z procesu Halcon-Oxirane lub z rafinacji ropy naftowej.
Czysty polistyren jest bezbarwnym, twardym, kruchym termoplastem o bardzo
ograniczonej elastyczności. Jako tworzywo sztuczne, polistyren może być bezbarwny, słabo
przezroczysty, lub może być barwiony na dowolne, żywe kolory. Jego zaletą w stosunku do
polietylenu i polipropylenu jest niższa temperatura mięknięcia i mniejsza lepkość stopu,
dzięki czemu łatwiej jest z niego otrzymywać w procesie formowania
wtryskowego niewielkie przedmioty o złożonych kształtach.
Polistyren jako tworzywo lite jest stosowane do produkcji sztucznej biżuterii, szczoteczek
do zębów, pudełek do płyt CD, elementów zabawek. Posiada jednak znacznie mniejszą
odporność chemiczną od polietylenu i dlatego nie stosuje się go raczej do produkcji
opakowań produktów żywnościowych zawierających tłuszcze. Najbardziej masowym
zastosowaniem polistyrenu jest produkcja jego formy spienionej, nazywanej styropianem.
4. ZAA
OŻENIA PRODUKCYJNE
Zadana wielkość produkcji: Z = 7 000 000 sztuk
Termin realizacji zamówienia: 6 miesięcy
5. CZAS CHA
ODZENIA (tch)
5.1. Obliczamy wstępnie czas chłodzenia z uproszczonego wzoru
tch = k*s2
gdzie dla Polistyrenu k =2,8
s=1,5mm2, czyli
tch = 2,8*1,52 = 6,3 [s]
5.2. Obliczamy czas chłodzenia z poniższego wzoru
5�{�5�Ś�
5�"�5��� 5��� - 5�{�5؇�
5ؕ�5�"�5؉� = 5�%�5�'�a " )
(
5�E�5���5؂� 5�E�5��� 5�{�5�
� - 5�{�5؇�
Wartości temperatur zostały dobrane na podstawie tablicy 2.1. z pozycji  Wybrane
zagadnienia przetwórstwa tworzyw sztucznych pod redakcją Krzysztofa Wilczyńskiego
(strona 103). Poniższa tabela prezentuje wartości niezbędnych parametrów do obliczenia
czasu chłodzenia dla Polistyrenu.
Oznacz Parametr Wartość
enie
Tu Temperatura usuwania wypraski max.80RC
Tf Temperatura formy 10R - 60RC
Tw Temperatura wtrysku 190R - 280RC
2
a Przewodność cieplna
0,086 5�Z�5�Z�
5�`�
(5���, 5��)5��� 5��� 5���5���5���R5�j� - 5��5���R5�j�
5ؕ�5�"�5؉� = 5�%� 5�'� ( " ) = 5�Ń�, 5���5���a [5�"�]
5�E�5��� " 5���, 5���5���5��� 5�E�5��� 5���5���R5�j� - 5��5���R5�j�
Do dalszych obliczeń wykorzystujemy czas chłodzenia obliczony z drugiego wzoru.
6. CZAS CYKLU WTRYSKU (tc)
Czas cyklu obliczany jest ze wzoru:
5ؕ�5�"�5؉� 5�Ń�, 5���5���
5ؕ�5�"� = = = 5�Ó�, 5�Ń�a [5�"�]
5���, 5��� 5���, 5���
7. DYSPONOWANY CZAS PRACY (tp)
Ze względu na koszty związane z wdrażaniem nowych projektów i wykonania form oraz
konieczność amortyzacji maszyn został zastosowany system pracy trzyzmianowej bez przerw
ze współczynnikiem wykorzystania wynoszącym 0,9.
tp = 0,9 * 30 dni * 6 miesięcy = 0,9 * 720 h/mies. * 6 miesięcy = 0,9 * 4320 h
tp = 5832 [h]
8. WST
PNY DOBÓR KROTNOŚCI FORMY (np)
5ؕ�5�"� 5�Ó�, 5�Ń�
5�Ź�5�ę� = 5؁� " = 5���5���5���5���5���5���5��� " = 5���, 5���5��� H" 5���
5ؕ�5�ę� " 5�Ń�5���5���5��� 5�Ó�5���5�Ń�5��� " 5�Ń�5���5���5���
9. DOBÓR WTRYSKARKI
Obliczamy niezbędną objętość wtrysku Vw obl oraz niezbędną siłę zamykania formy Ps obl
z założeniem, że ciśnienie w gniez
dzie pf wynosi 500 barów (50MPa). Aby tego dokonać
należy określić wymiary i obliczyć parametry poszczególnych części kanałów wtryskowych
formy.
Uwaga: Ponieważ po wykonaniu obliczeń dla np = 2 (które nie zostały zamieszczone
w projekcie) nie udało dobrać się wtryskarki, obliczenia zostały wykonane ponownie tym
razem dla np = 4.
a) Kanał wlewowy
d1 = 8 mm, d2 = 3mm
H1 = 20 mm, H2 = 7 mm
1 5�Q�1 5�Q�2 1 8 3
5�I�01 = " 5�� " ((( )2 " 5�;�1) - (( )2 " 5�;�2)) = a " 5�� " ((( )2 " 20) - (( )2 " 7)) =
3 2 2 3 2 2
= 318,5a [5�Z�5�Z�2] = 0,3185a [5�P�5�Z�3]
b) Kanał doprowadzający
l1 = 10 mm, l2 = 24 mm, l3 = 10 mm
d1 = 4 mm, d2 = 4 mm, d3 = 10 mm
2 2
1D 2 1D 2 1D 2
5�I�02 = 5�� ((5�Q�1) " 5�Y�1 + (5�Q�2) " 5�Y�2 + (5�Q�3) " 5�Y�3) = a 5�� ((4) " 10 + (4) "
2 4 2
2 2 2 2 2
1D 2
( ) [ ]
24 + (10) " 10) = 3,14 " 40 + 48 + 62,5 = 472,57a 5�Z�5�Z�3 = 0,47257a [5�P�5�Z�3]
4
2
1D 1D
5�4�02 = a 5�Y�1 " 5�Q�1 + " 5�Y�2 " 5�Q�2 + " 5�Y�3 " 5�Q�3 =
2 4
1D 1D
= 10 " 4 " " 24 " 4 + " 10 " 10 =
2 4
= 40 + 48 + 25 = 113a [5�Z�5�Z�2]
c) Przewężka
l = 1 mm
d = 1 mm
2
5�Q� 1
[ ]
a 5�I�03 = 5��( )2 " 5�Y� = a 5�� ( ) " 1 = 0,785a 5�Z�5�Z�3 = 0,000785a [5�P�5�Z�3]
2 2
[ ]
5�4�03 = a 5�Y� " 5�Q� = 1 " 1 = 1a 5�Z�5�Z�2
�� Niezbędna objętość wtrysku Vw obl :
Vw obl = n(V+V0) [cm3]
gdzie V0 jest założoną objętością zimnego wlewka przypadająca na jedno gniazdo
Vw obl = n(V+V0) = 4*(5,04+0,791855) = 23,33 [cm3]
Vw obl = 23,33 [cm3]
�� Niezbędna siła zamykania formy Ps obl:
Ps obl > [n(A+A0)]pf*10-3 [kN]
gdzie A0 to powierzchnia rzutu fragmentu kanału wlewowego przypadającego na jedno
gniazdo
Ps obl > [n(A+A0)]*pf*10-3 = [4*(2320+114)]*50*10-3 = 486,8 [kN]
Ps obl > 486,8 [kN]
Uwzględniając współczynnik bezpieczeństwa (0,8): Ps nom = 608,5 [kN]
�� Parametry wtryskarki
- typ wtryskarki: Battenfeld 600/125 CDC UB4
- producent: Battenfeld
- nominalna objętość wtrysku: 59 cm3
- średnica ślimaka: Ć25
- nominalna siła zamykania: 600 kN (60 ton)
- rozstaw kolumn: 320x320 mm
- wymiary stołu: 540x540 mm
10. OKREŚLENIE ZAKRESÓW KROTNOŚCI FORMY WYNIKAJ
CYCH
Z MOŻLIWOŚCI WYBRANEJ WTRYSKARKI
�� Najmniejsza krotność ze względu na dolną granicę objętości wtrysku
5���, 5���5�Ó�a 5�}�5�Ś�a 5�Ź�5ؐ�5؎�
5�Ź�5�Ś�5���a 5؎�5؊�5�Ź� e"
5�}� + 5�}�5���
5���, 5���5�� " 5��5���
5�Ź�5�Ś�5���a 5؎�5؊�5�Ź� e"
5��, 5���5��5���5���5��5��
5�Ź�5�Ś�5���a 5؎�5؊�5�Ź� e" 5���, 5�Ó�5�Ń�
�� Największa krotność ze względu na górną granicę objętości wtrysku
5���, 5���a 5�}�5�Ś�a 5�Ź�5ؐ�5؎�
5�Ź�5�Ś�5���a 5؎�5؂�5ؙ� d"
5�}� + 5�}�5���
5���, 5��� " 5��5���
5�Ź�5�Ś�5���a 5؎�5؂�5ؙ� d"
5��, 5���5��5���5���5��5��
5�Ź�5�Ś�5���a 5؎�5؂�5ؙ� d" 5���, 5���5���
�� Największa dopuszczalna krotność ze względu na siłę zamykania
5�w�5�"�a 5�Ź�5ؐ�5؎�
5�Ź�5�Ś�5��� d"
5�ę�5؇�(5�h� + 5�h�5���)
5���5���5���a 5���5���5���
5�Ź�5�Ś�5��� d"
5��5��� " 5���5���5��5���
5�Ź�5�Ś�5��� d" 5���, 5���5�Ń�
�� Najmniejsza krotność zalecana ze względu na ekonomiczne (umowne)
wykorzystanie wtryskarki
5���, 5�Ó�a 5�}�5�Ś�a 5�Ź�5ؐ�5؎�
5�Ź�5�Ś�5���a 5�ą�5�Ś� e"
5�}� + 5�}�5���
5���, 5�� " 5��5���
5�Ź�5�Ś�5���a 5�ą�5�Ś� e"
5��, 5���5��5���5���5��5��
5�Ź�5�Ś�5���a 5�ą�5�Ś� e" 5�Ó�
Do wykonania rocznego zamówienia konieczna jest krotność np > 1. Ze względów
technicznych można przyjąć krotność nt = 2, 4, 8. Prawidłowe wykorzystanie wtryskarki
zapewnia krotność nw1 w zakresie od 3 do 9 gniazd, przy czym powyżej 4 gniazd zostanie
przekroczona dopuszczalna siła zamykania. Po uwzględnieniu tych warunków została
przyjęta krotność formy wynosząca n = 4. Zakładamy przy tym niestety nieekonomiczne
wykorzystanie wtryskarki ze względu na trudności z dobraniem mniejszej wtryskarki.