Formy na výstřiky se závity pro vstřikování plastů

8.4.9.2 Formy na výstřiky se závity pro vstřikování plastů

Ing. Miloš Sova, CSc.

Výroba výstřiků se závity přináší řadu problémů, především při jejich odformování. Běžný způsob vyhazování až na výjimky není možný. Výstřik se musí ze závitu vyšroubovat. To způsobuje větší složitost formy nebo nárůst pracnosti zvýšené o vyšroubování.

Vyráběné profily vnitřních i vnějších závitů nemají být jemné a ostré. Z pevnostních důvodů vyžadují dostatečně velký nosný profil bez ostrých hran. Tím se zamezí vrubovému účinku. Pro výrobu se doporučují závity metrické, větších průměrů a stoupání oblého, pilového, trapézového a podobných tvarů. Metrické závity, které jsou často používané, vycházejí z norem ČSN 01 4026. To umožňuje snadno stanovit rozměry závitových částí forem. Zvolené toleranční pole závitu při vzájemném spojení šroubu s maticí a při jeho dostatečné nosné hloubce může někdy způsobit určité problémy. Přesnost a vůle šroubů a matic vzájemného spojení z jednoho druhu plastu nebude rozměrově náročná. Smrštění je v obou případech stejné a zvolenou vůli lze pak snadno dodržet. Stanovení přesných rozměrů jednotlivých závitů je však obtížnější.

Při odformování je nutné zamezit rotačnímu pohybu mezi výstřikem a závitovým trnem. U nerotačních tvarů to není nutné. U rotačních se zamezí otáčení tvarovými zářezy po obvodě výstřiku. U součásti, kde nelze využít takových vybrání, volí se nástřik bočním vtokem, který zajistí výstřik proti otáčení. Při volbě tvaru výstřiku se doporučuje raději se závitům vyhýbat a spojení nahrazovat různými pružnými záskočkovými systémy.

Konstrukční uspořádání forem pro výrobu výstřiků se závity bývá velmi rozdílné. Záleží především na jejich výrobní sérii. Podle ní se rozhodne o typu formy, o výši nákladů na její pořízení, na pracnost a kvalitu výroby výstřiků.

Malé série výstřiků s vnějším závitem umožňuje výroba v dvoudílných čelisťových formách. U takto vyráběných závitů však může dojít k nepřesnostem, způsobeným případným přesazením závitových čelistí, a tím možnému vzniku otřepů. Závada se může odstranit vytvořením zářezů v místě spojů. Přesnost se tím však nezlepší. Poloha závitů ve výstřiku může být různá. Ovlivní způsob otevírání čelistí. Závity rovnoběžné s dělicí rovinou jsou obvykle zhotoveny v obou polovinách formy. Pro vyjmutí výstřiku stačí rozevřít formu. Pokud je však závit kolmý na dělicí rovinu, bývají závity zhotoveny ve zvláštních dvoudílných pohyblivých čelistech. Při otevření formy se nuceným pohybem rozevřou čelisti a výstřiky se z nich vyjmou. Čelisti mohou být také upraveny tak, že se vyjmou z formy společně s výstřikem a ručně se rozevřou mimo formu. K tomu se využívá různých přípravků. Obecná poloha závitů vůči dělicí rovině vyžaduje pro odformování speciální zařízení.

Obrázek dvoudílných závitových čelistí formy se závitem rovnoběžným s dělicí rovinou:

Obrázek dvoudílných závitových čelistí se závitem kolmým k dělicí rovině:

Obrázek dvoudílných závitových čelistí s nuceným rozevíráním a závitem kolmým k dělicí rovině:

Malosériová výroba výstřiku s vnitřními závity se zajišťuje pomocí formy s výměnnými závitovými trny. Jejich koncepce není složitá a je srovnatelná s formou pro běžné výstřiky. Do formy se vloží závitový trn a po zhotovení výstřiku se kompletně i s trnem z formy vyhodí. Ručně nebo s pomocí různých přípravků se trn z výstřiku vyšroubuje.

Pokud se má vyrobit více závitů různých průměrů na jedné ose výstřiku, je nutné, aby oba závity měly stejné stoupání. Případy s rozdílným stoupáním jsou také řešitelné. Vedou však ke složitější formě.

Pro výrobu delších závitů jsou výhodné trny s přerušovaným závitem, kterému stačí pro vyšroubování jen část otáčky. Aby vyšroubování smrštěného výstřiku bylo snadné, musí být trny hladké, nejlépe broušené. Pracovní cyklus u takových forem je však delší o vkládání závitových trnů do formy.

Obrázek výstřiku šroubu s přerušeným závitem:

Obrázek vyhazovacího závitového trnu:

Obrázek dvojitého vyhazovacího závitového trnu s rozdílným stoupáním závitu:

Konstrukce závitového trnu má některé zvláštnosti, kterými se zajišťuje jeho spolehlivost. Začátek i konec šroubovice na trnu musí být dostatečně pevný. Závit se ukončí tak, že vznikne malý nebo žádný výběh. Také na jeho začátku vzniká ostřina, která se může snadno ulomit. Proto se ostrá hrana zaoblí nebo se trn osadí a zapustí do protilehlé strany tvárnice svým válcovým nebo kuželovým koncem. Tenká část je tím opřena a zesílena. Uvedené zásady je třeba dodržovat u všech typů závitových trnů.

Obrázek úpravy závitu na trnu:

Obrázek ukotvení závitového trnu v protilehlém dílu:

a) trn s kuželovým koncem

b) trn s válcovým koncem

U některých druhů pružných plastů se může použít formy s obvyklým vyhazováním. Závitový trn je ve formě pevný a výstřik se závitem se setře stíracím kroužkem. Závity však musí být mělké a umožňovat dostatečné protažení. Jeho velikost u různých druhů plastů je různá.

Tabulka používaných plastů pro stírací závitové trny s povoleným protažením:

Vysvětlivky: D = velký o závitu; d = malý o závitu

Obrázek stírání výstřiku:

a) výstřik se závitem a vystouplými výřezy ve dně, b) výstřik se závitem a vnitřními zářezy

Kromě stíracích a výměnných závitových trnů se používají také smršťovací nebo rozpínací závitové trny, které při otevření formy změní svůj tvar vlivem pružnosti a nebrání tím vyhození výstřiku.

Obrázek smršťovacího závitového trnu:

1 - pevná část trnu, 2 - pružná část trnu, 3 - smršťovací část trnu, 4 - táhlo trnu

Výpočet závitových trnů a pouzder pro výstřiky vyžaduje korekci všech rozměrů. Korekce představují přídavky o smrštění plastu a o vůli v závitech, určenou dosažitelným uložením. Vzhledem k přesnostem závitů je třeba zvažovat i výrobní toleranci.

Jako příklad je uveden výpočet rozměrů závitového trnu a kroužku pro nejčastěji používané závity metrické. Předlohou výpočtu jsou ČSN normy závitů, doplněné tabulkami o plastech.

Daným průměrem, stoupáním závitu a smrštěním plastů se určí vzájemné uložení šroubu a matice podle ČSN 01 4395 (84). Mezní úchylka, která náleží určenému tolerančnímu poli, je dána nornou ČSN 01 4314 (81). Využívá se cca z 65 až 75 % a je opět dána normou. Celou hodnotu nepatrně ovlivní výrobní tolerance tvářecích částí závitu. Její velikost se volí cca 10 % z mezní úchylky a záleží na výrobní technologii závitu.

Při stanovení rozměrů závitových elementů je třeba si uvědomit, že trn vytváří závity matice a závitový kroužek rozměry šroubu výstřiku.

Rozměry metrického závitu trnu se vypočítají ze vztahů:

Závitový trn:

Velký průměr závitu - D_h

D_h = D + V + aE

Roztečný průměr závitu - D_2h

D_2h = D₂ + V₂ + a₂E_SD2

Malý průměr závitu - D_1h

D_1h = D₁ + V₁ + a₁E_SD1

Stoupání - P_h

P_h = P + V_S [mm]

P ... stoupání požadovaného závitu podle ČSN 01 4012 [mm]

VS ... velikost smrštění stoupání [mm]

Dno závitu m_h

m_h = 0,5 P - 0,577 (D_2h - D_1h) [mm]

Rozměr přes drážky - M_d2h

M_d2h = D_2h + 2x [mm]

2x ... hodnota z tabulek “Měření závitů měřicími drátky“.

Výrobní tolerance - V_t

V_t = - 0,1.a [mm]

D, D₁, D₂... průměry závitů podle ČSN 01 4012 [mm]

V, V₁, V₂ ... smrštění průměru závitu

a, a₁, a₂ ... velikost využívané tolerance velkého, středního a malého průměru

[mm]

E ... tolerance velkého průměru závitu podle skupiny plastu v daném

tolerančním poli [mm]

E_SD1, E_SD2 ... mezní úchylky závitu dle průměru a tolerančního pole závitu podle

ČSN 01 4314 [mm]

Závitový kroužek:

Velký průměr závitu - d_h

d_h = d + U + b.ei [mm]

Roztečný průměr závitu - d_2h

d_2h = d₂ + U₂ + b₂.ei_d2 [mm]

Malý průměr závitu - d_3h

d_3h = d₃ + U₃ + b₃.ei_d3 [mm]

d, d₂, d₃ ... velký, střední a malý průměr závitu podle ČSN 01 4012 [mm]

U, U₂, U₃ ... smrštění průměru závitu [mm]

b, b₂, b₃ ... velikost využívané tolerance velkého, středního a malého průměru

[mm

ei, ei_d2 ... mezní úchylka závitu podle velikosti žádaného průměru a tolerančního pole

závitu podle ČSN 01 4314 (81) [mm]

ei_d3 ... tolerance malého průměru…