При позитивном формовании (формование на пуансоне) внутрен­няя поверхность формуемой тары повторяет форму и тиснение внеш­ней поверх но< :ти пуансона (рис. 5 20).

А

Рис. 5.20. Схема позитивного формования тары: о — прогрев иста; б — натяг на пуансон — форму (предварительная вытяжка); в — око нчательное (зак уумное) формование, /— лист в прижимнои рамке, 2 — форма, 3 — прижимное устройство, 4 — тара

В

I / Вакуумирование

11роведем анализ основных параметров процесса формообразо­вания тары при чисто позитивном формовании. Заметим сразу, что этот метод без той или иной предварительной вы гяжки или сочета­ния с негативны м формованием применяется весьма редко

В данном случае в отличие от процессов свободного и негативно­го формования стадия, на которой вся заготовка подвергалась бы свободной вытяжке, отсутствует. На первом этапе формования по­верхность заготовки как бы делится на две части. Первая из них, ог­раниченная окружностью с радиусом г, входит в к< штакт с торцевой поверхност ью пуансона 1 (рис. 5.21) В месге касания благодаря ох­лаждению материала заготовки происходит фиксирован ие объема материала и образование плоской части формуемой тары

Рис. 5 21. Расчетная схема позитивного формования тары

Вторая часть заготовки представляет собой кольцо, ограниченное ради усамиЭта часть во время первого периода формования не соприкасается со стенками пуансона или наружной обечайки 2 и деформируется по законам свободного формования Мзтериал этой части заготовки к концу первого этана образует половину торовой поверхности. Термопласт в этой части заготовки не вступает в кон­такт с поверхностью оформляющего инструмента, что способствует сохранению материалом теплоты, аккумулированной в стадии на­грева Поэтому при достаточно высокой скорости (>форм.ения мож но считать, что тем1 [ература материала, образовавшего полуторовую поверхность, остается постоянной

Рассчитаем толщину оболочки, образованной полуторовой поверх­ностью Для этого определим объем материала, находящегося в коль цоьои части заготовки до начала процесса формования.

С=*5Мг(я -г2)- (5.76)

Объем материала, находящегося в оболочке, образованной полу — торовой поверхностью. раве, н

V0 =2лд0 -2гсрг0, (5.77)

Где

R + г 1 _

R-r

(5,79)

Таким образом,

У0=п:о0.~—— —. (5.80)

2

Объем материала, находящийся в кольцевой части заготовки и объем материалаi составляющий полуторовую оболочку I’ находят­ся в соотношении

У0 = (5.81)

Подставив уравнения (5.80) и (5.76) в соотношение (5.81), получим значениетолщины оболочки, образованной полуторовой поверхностью:

2

50 = — А^5заг. (5.82)

Вторая стадия процесса формования тары позитивным методом характерна тем. что форма и объем части заготовки, вошедшей на первой стадии в контакт с торцевой поверхностью пуансона, оста­ются неизменными Толшина же стенки полуторовой оболочки по мере реализации процесса вытяжки уменьшается, причем часть объе­ма материала расходуется на образование цилиндрических стенок на внешней поверхности пуансона и внутренней поверхности на­ружной обечайки:

DVT =dVn +dVn6, (5.83)

Где dV — элементарное изменение объема стенок свободной полу — торс >вой оболочки; dVf — элементарное изменение объема образую­щейся при формовании ц илиндрической стенки на внешней повер­хности пуансона; dV Ь — элементарное изменение объема цилинд — рическои стенки на внутренней поверхности обечаики,

Элементарное изменение объема цилиндрических стенок можно вырази гь следующими уравнениями.

= (5.84)

DVn = 2MkZ —’ Dh. (5 85)

Элементарное изменение об ьема стенок свободной полутс >ровой nonej >хности рассчитывается по формуле

П 2 2

DV_ = л2——— (-dfi). (.5 86)

Теперь, подставив в (5 83) уравнения (5 84) — (5.86) и пренебрегая бесконечно малыми второго порядка, получим

Dft=-7in(dS/6), (5 87)

Где

К2-г2

П =

4рГЯ + А#п)

(5.88)

26 ( 71

Так как глубина вытяжки меняется на втором этапе формования от Одой, а толщина свободно формуемой полуторовой оболочки — от 6( до 5, то, проинтегрировав выражение (5.87) в этих пределах, полу­чим

6 = 60 ехр

ПП

А с учетом (5,82)

(5.89)

V 71П ) У ‘

Трегии этап также можно описать с помощью методики, использо­ванной для анализа негативного формования (например, Ф < 1). При этом с ледует обратить внимание лишь на некоторое отличие при фор­мовании угла, прилежащего к наружной поверхности пуансона.

Несколько иной подход, основанный на методах чи< ленного ин тегрирования систем дифференциальных уравнений безм< >менч ной теории оболочек, положен в основу математического анализа про­цесса позитивного формования тары в виде усеченного конуса с опе­рацией механической вытяжки на цилиндрическомпуансоне:

TOC o "1-3" h z d(a,5) б

= (5 90)

Аг Г

R^a16^sma-pj-6o2cosa, (591)

2c2-a, =6iJm-*s2t (5 93)

De2 /dv4 da^

R——ej-e2 +—- + v,— cosa, (ЬУ4)

Dr ^ dr dr J

E2 sin an v3cosa), (595)

e3=-(8, + e2), (5.96)

Где 5, и 5 — нормальные напряжения, действующие в меридиональ ном и окружном направлениях в оболочке; 6 — теку цая тол] цина обо­лочки, a — угол между касательной к оболочке в Mej >иди ональном сечении и осью симметрии; Р — нормальное давление на поверх­ность оболочки в период ва куумного или пневматического формова­ния; р — коэффициент сопротивления материала, заьисящии от его температуры и степени предварительной вытяжки; J — интенсив- ностьскоростей деформации, L %2, е3 — скорости логарифмических деформации в меридиональном и окружном направлениях и в на­правлении нормали к поверхности оболочки1 V,, V3 — составляющие скор< >сти передвижения материальных точек оболочки соответс твен — но в меридиональном направлении и в направлении нормали к по­верхности оболочки

Здесь следует оговориться При рассмотрении процесса формо­вания необходимо учитывать, что при больших деформациях, т. е когда изменение элемента достаточно велико по сравнению с разме­ром самого элемента, определение деформации по приращению длин элементов отнесенных к первоначальным длинам недеформирован — ных элементов, в случае растяжения дает завышенный результат Поэтому деформацию следует определять по приращению длин эле ■ ментоз, отнесенному к изменяющимся в процессе деформации дли­нам элемент >в:

6 = J^ = ln(l+E’),

I

Где e—логарифмическая деформция; l и Г —длины деформирован­ного и недеформированного элементов; е’ — деформация материа — лаг полученная по приращению длин элементов, отнесенных кпер — вонача льным длинам недеформированных элементов.

Кроме того, при определении деформации е’ сумма деформации двух последовательных процессов деформирования не ра вна их со­вокупной деформации, и ошибка, возникающая при этом, становит­ся тем больше, чем больше деформация.

Система уравнений (5.90) — (5 96) предназначена для определения напряжении а, г о скоростей деформации и линейных скоростей v, vs в определенный момент времени, характеризуемый текущей гео­метрией оболочки а = а(г), 5 = б(г), а также температурой Т — Т{г).

При жестком закреплении края заготовки в прижимной раме справедливы следующие граничные условия:

^cosa-Vjsma = V при R = Riy S2 =0 при г= г,,

Ст =с2 при г = гц,

Где v — скоросп относительного перемещения прижимной рамы и пуансона в момент предварительной механической вытяжки; г3 — радиус заготовки по краю прижимной рамы; гц — радиус централь­ного участка оболочки с однородной деформацией (соответствует радиусу пуансона).

Численное интегрирование рассматриваемой системы можно осуществить при использовании последовательных приближений для граничных условии и при решении трансцендентных алгебраи­ческих уравнений, входящих в систему.

(5.97)

Для стадии механическо л вытяжки на цилиндрическом пуансоне радиуса т решение cyi цественно упрощается, если принять во внима — пие слабую степень кривизны образующей боковой поверхности заготовки, характерную для подобных технологических операций. В этом случае система уравнении приобретает вид

D(Gi5)___ g Ч — gi

———— — vJ|0-— ——— —I

K L

C/r (2z]-z2)r

В донном случае а — постоянный угол для конического участка обо­лочки и равный я/2 для оболочки, располсжженной на пл< >ск си поверх­ности пуансона Граничные условия определяют решен ия системы:

‘ Ft (5.98)

2PJ771’1 (2c, + e2 ) — Gi = 0. (5.99)

Программа, производящая численное решение данной системы уравнений приведена в [69J.

Использование указанной мет< )дики позволяет проанализировать целый ряд факторов, характеризующих процесс формования, и в то же время методика неудобна для практического применения, так как т ребует эмпирического определения целого ряда констант.

Для ударопрочного полистир ола марки 475-К обработкой резуль­татов испытания образцов на растяжение при различных темпера­турах материала и скоростях вытяжки получено значение т — 0,35 и уравнение для ко: ффициента сопротивления р, применимые к усло­виям термоформовяния:

И = AJ? ехр,-Ь(Г — Г0)], (5.100)

Где для температуры материала Т> 393 К А — 9/48 Нс°7см2; а’ = 1,1; b = О. ОбК-1; 7^ = 413 К, а для Г<393 К А =- 2,73 Н-с7см2; а’ = 0,3; b = 0.12К ~!;Г = 413K. J — инвариант форме изменения элементар­

Ного объема оболочки, J — 2 Jz2 + ШС + (я,. f2—логарифмические деформации в мериди’ >нальном и окружном направлениях).

Производство тары из полимерных пленок и листов

Особенности механических свойсть полимеров в высокоэластическом состоянии

Интервал температур, в котором можно наблюдать высокоэлас­тические свойства полимеров, равен разности температур (Т — Т) Для сетчатых полимеров верхним пределом эластических свойств является температура начала термического разложения Т, так как из-за межцепных химических связей полимер течь не может и при высоких температурах начинает разлагаться, деструктироваться, не переходя в текучее состояние Эластические свойства целесообразно рассмотреть на […]

Производство мягкой потребительской тары на фасовочно-упаковочных автоматах термоформовочного типа

Термоформовочные автоматы позволяют упаковывать любые виды продукции с использованием всех возможных методов ее по­дачи в отформованную часть тары. 11ижняятермоформованная часть из однослойного или многослойного полимерного материала являет­ся жесткой или полужесткой. Верхняя крышка отличается гибкос­тью, минимальной жесткостью. Она выполнена, как правило, из мно­гослойного материала, поэтому обладает хорошими барьерными свойствами, способностью к сварке ил и склеиванию, пригодна […]

Контакт но-тепловая сварка

Контактно-тепловую сварку нагретым ин< трументом осуществ­ляют с односторонним или л, вусторонним нагревом (рис. 4.41). Рис. 4.41. Схема контактно-тепловой сварки с од] юсторонним (а) и двусторонним (6) нагревом: 1 — нагретый инструмент; 2 — прокладки; 3 — свариваемые материалы; 4—холодный инструмент, мгн — температура нагретого инструмента; t2 — температура внешней поверхности изделия; Т —температура свариваемых поверхностей; […]