fröccsöntő szerszám tervezése
TRANSCRIPT
MISKOLCI EGYETEM
GÉPÉSZMÉRNÖKI ÉS INFORMATIKAI KAR
SZERSZÁMGÉPÉPSZETI ÉS MECHATRONIKAI INTÉZET
3515 Miskolc-Egyetemváros
Szakdolgozat
Feladat címe:
Fröccsöntő szerszám tervezése
Készítette:
Virág Ákos
BSc szintű, gépészmérnök szakos,
Szerszámgép- és Célgéptervező szakirányos hallgató
Tervezés vezető:
Dr. Takács György
egyetemi docens
Miskolc Egyetem Szerszámgépek Tanszéke
Konzulens:
Simon István
okl. gépészmérnök
2019. Május
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
Nyilatkozat
Alulírott; Virág Ákos, Neptun-kód; MCKF79, a Miskolci Egyetem Gépészmérnöki és
Informatikai Karának végzős gépészmérnök szakos hallgatója ezennel büntetőjogi és
fegyelmi felelősségem tudatában nyilatkozom és aláírásommal igazolom, hogy „Fröccsöntő
szerszám tervezése” című diplomatervem saját, önálló munkám; az abban hivatkozott
szakirodalom felhasználása a forráskezelés szabályai szerint történt.
Tudomásul veszem, hogy szagdolgozat esetén plágiumnak számít:
• szószerinti idézet közlése idézőjel és hivatkozás megjelölése nélkül;
• tartalmi idézet hivatkozás megjelölése nélkül;
• más publikált gondolatainak saját gondolatként való feltüntetése.
Alulírott kijelentem, hogy a plágium fogalmát megismertem, és tudomásul veszem, hogy
plágium esetén szakdolgozatom visszautasításra kerül.
Miskolc-Egyetemváros, 2019.május.02.
.....................................................
aláírás
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
4
Tartalomjegyzék
Summary ........................................................................................................................................................... 5
1.Bevezetés ........................................................................................................................................................ 6
2.Műanyagokról ................................................................................................................................................ 7
3. Alapanyag ...................................................................................................................................................... 9
3.1 PA alapanyag fröccsöntési tulajdonságai általánosan ............................................................................. 9 3.2 Ultramid B3WG7 PA6 ......................................................................................................................... 10
4. Műanyag fröccsöntés ................................................................................................................................... 11
4.1 A fröccsöntés folyamata ....................................................................................................................... 12 4.2 Fröccsöntő gépek csoportosítása .......................................................................................................... 14 4.3 Fröccsöntőgép felépítése általánosan .................................................................................................... 15 4.4 Fröccsöntő szerszám felépítése ............................................................................................................. 16
4.4.1 Részei ............................................................................................................................................ 17
5. Szerszám tervezés lépései ............................................................................................................................ 20
5.1 Fröccsöntendő termék ........................................................................................................................... 20 5.2 Fröccsöntés-helyes terméktervezés ....................................................................................................... 21
5.2.1 Oldalferdeség ................................................................................................................................ 21 5.2.2 Alámetszés .................................................................................................................................... 22 5.2.3 A zsugor megadása ....................................................................................................................... 22
6. Osztófelület, sík ........................................................................................................................................... 25
6.1 Álló oldali csésze .................................................................................................................................. 26 6.2 Mozgó oldali mag: ................................................................................................................................ 27
7.Szerszámház tervezés ................................................................................................................................... 28
7.1 Normáliák ............................................................................................................................................. 28 7.2 Szerszámlapok ...................................................................................................................................... 29 7.3 Beömlő rendszer ................................................................................................................................... 32
7.3.1 Elosztó csatorna jellege:................................................................................................................ 32 7.3.2 Fröccsöntési analízis ..................................................................................................................... 33 7.3.3 Beömlő csatorna............................................................................................................................ 35
7.4 Gát ........................................................................................................................................................ 38 7.5 Kilökő rendszer ..................................................................................................................................... 40
7.5.1 Kilökő rendszer kiválasztása ......................................................................................................... 41 7.5.2 Kilökés helyének meghatározása .................................................................................................. 42
7.6 Temperálás............................................................................................................................................ 44 7.6.1 Hűtőfurat elhelyezése .................................................................................................................... 45
7.6.1.1 Szerszám üreg hűtése ............................................................................................................ 46 7.6.1.2 Szerszám mag hűtése ........................................................................................................... 47
8. Szerszámház ................................................................................................................................................ 48
8.1Fröccsöntés folyamata a szerszámház modellben: ................................................................................. 48 8.1.1 Zárt állás ....................................................................................................................................... 48 8.1.2 Fröccsöntés folyamata: ................................................................................................................. 49 8.1.3 Szerszámnyitás:............................................................................................................................. 50 8.1.4 A termék eltávolítása .................................................................................................................... 51
8.2 Szerszám kiegészítő elemek ................................................................................................................. 52
9. Összefoglalás ............................................................................................................................................... 53
10. Irodalomjegyzék ........................................................................................................................................ 54
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
5
Summary
The main topic of my thesis is the desinging of an injection moulding tool, based on a
given model.In the first part of my disertation I described plastic as raw material, the basics
of the polimer technology and methods of processing. I also mentioned the role of
thermoplastics and also the main features in the field of injection moulding.Then I presented
the different parts of the injection moulding machine and the method of procedure. Then I
continued my work with the introduction of the tool; the different parts of it and its functions
as well. I wrote about the important stages of designing, I followed trough the neccessary
steps of production; I defined the parting line, featured few variation of the sprue system and
I chose the required type of gate. For the creation of a product model I used Creo Parametric
3.0. After that I determined the place of the gate, and I checked the correctness of it with
AutoDesk Moldflow. I described the role of the ejecting system , the possibile solutions and
the positions of ejectors. As the last step of desinging I chose and got into shape the cooling
system of the core and cavity. During the process of design I made different researches in
this field. Finally I prepared the model of the mould base. With the help of it, I showed the
process of injection moulding.During my work I used the mould base designing function of
the AutoDesk Inventor.
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
6
1.Bevezetés
A műanyag fröccsöntő szerszámok tervezése napjaink szerszámgyártásának jelentős
részét képezi, rendkívül izgalmas feladat, melynek több fontos része van.Szakdolgozatom
témája egy fedél gyártásához szükséges fröccsöntő szerszám tervezése.
A fröccsöntés a műanyag feldolgozásának egyik legelterjedtebb módja, bármilyen forma,
alakzat előállítható segítségével. Ebben a feldolgozási eljárásban az egyik legfontosabb
szerepet maga az alakadó szerszám tölti be, ezért kialakítása nagy odafigyelést és precíz
munkát követel. A szerszám létrehozásához elengedhetetlen volt a különböző tervező, illetve
szimulációs programok használata, melyek segítségével megalkothattam a termék modelljét,
valamint különböző vizsgálatokat, analíziseket végezhettem, amelyekkel
megbizonyosodhattam a fröccsöntés helyességéről, minőségéről. Dolgozatomban
tanulmányozni fogom műanyagot, mint alapanyagot, a fröccsöntő gépek felépítését,
működési elvét, valamint részletezem a szerszám különböző részeit. Ezek után pedig a
tervezés lépéseit mutatom be az adott terméken keresztül; meghatározom az osztósíkot,
megtervezem a polimer útját a szerszámüregig, kialakítom a kilökő és a temperáló rendszert
is, illetve ismertetem milyen elveket és szabályokat szükséges követnünk ahhoz, hogy a
gyártandó termék megfelelő legyen az előállításhoz.
A szerszámház tervezésekor a különböző normália gyártó cégek katalógusait veszem
igénybe. A dolgozatom végén pedig a fröccsöntés folyamatát igyekszem bemutatni immáron
a gyártandó termék kész szerszámház modelljének segítségével.
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
7
2.Műanyagokról
A műszaki anyagok szerepe életünkben egyre csak növekszik. Az acél, alumínium és
egyéb fém alkatrészeket egyre gyakrabban váltják fel műanyag alkatrészekkel, így
csökkentve például a gépkocsi gyártási költségét, tömegét és a környezet terhelését.
Ezen trendek a fröccsöntő szerszám gyártókat is nagy kihívások elé állítják mind a
szerszámtervezés és gyártás termelékenységének növelése, mind a folyamat ellenőrzése
szempontjából. 1
Műanyagok alatt olyan átalakított óriásmolekulájú anyagokat, szerves polimereket
értünk, amelyek előállítása mesterséges úton történik. Megtalálhatjuk életünk számos
területén többek között a háztartásokban, a járművekben vagy akár az elektronikában is.2
1.ábra Műanyag granulátumok
(Forrás: http://www.muanyagalapanyag.hu/muanyag-alapanyagok.html)
A polimerek elterjedését az alábbi tulajdonságok tették lehetővé:
• kis sűrűség
• jó mechanikai tulajdonságok
• olcsó ár
• határtalan formagazdaság
1 Mikó Balázs: Műanyagfröccsöntő szerszámok tervezési és gyártási folyamata. [Online] http://old.bgk.uni-
obuda.hu/ggyt/targyak/seged/bagms15nnk/ceepus.pdf [2018.11.19] 2 Ismeretlen szerző: Műanyagok. [Online]. http://www.vilaglex.hu/Kemia/Html/Muanyag_.htm [2018.11.19]
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
8
A műanyagokat feldolgozási technológiájuk szerint két fő csoportban különböztethetjük
meg; hőre lágyuló valamint hőre keményedő műanyagok. Jelen dolgozatban a hőre lágyuló
műanyagokat részletezem hiszen a fröccsöntés technológiában főleg ezen műanyagok
tulajdonságait használjuk ki. Hőre lágyuló polimerek csoportosítása:
a) kristályos hőre lágyuló: LDPE (kis sűrűségű polietilén), HDPE (nagy sűrűségű
polietilén), LLDPE (lineáris kis sűrűségű polietilén), PP (polipropilén), PA (poliamid), POM
(polioximetilén), PET (polietilén-tereftalát)
b) amorf hőre lágyuló: PVC (polivinil-klorid), PS (polisztirol), ABS (akrilnitril-
butadién-sztirol), PMMA (polimetil-metakrilát), PC (polikarbonát) 3
A hőre lágyuló műanyagok feldolgozási eljárásai:
• extrudálás
• fröccsöntés
• termoformázás
• fröccsfúvás
• hegesztés
Az alapanyaghoz feldolgozás előtt gyakran kevernek a felhasználásának megfelelő
adalékokat. Ilyen adalékok lehetnek stabilizátorok, színezők, töltőanyagok, kenőanyagok,
védő adalékok, vagy akár szilárdságnövelők. Az alapanyag általában granulátum (1.ábra)
vagy por formájában kerül a keverékbe, az adalékok egy része por vagy szemcse alakban,
de akár folyadékként is a keverékbe kerülhet. A keverékeknek két alaptípusát különböztetjük
meg: száraz keverék (dry blend) illetve az ömledék keverés.4
3 Czvikovszky Tibor, Nagy Péter, Gaál János: A polimertechnika alapjai[Online].2007.
https://www.tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tkt/polimertechnika-alapjai/ch03.html [2018.11.20] 4 Kavalecz Tamás: Fröccsöntött műanyag alkatrészek technológiai és szerszámtervezése CAE alkalmazással.
[Szakdolgozat].ME GÉIK, 2018.fol. 8
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
9
3. Alapanyag
3.1 PA alapanyag fröccsöntési tulajdonságai általánosan
„A poliamidok kristályos szerkezetűek, ezért szűk hőmérséklet-tartományban olvadnak
meg. Az ömledék viszkozitása nagyon kicsi, fűtéssel ellátott, önzáró fúvókával és
visszaáramlást gátlóval felszerelt, rövid kompresszió szakaszú csiga dugattyúval
fröccsönthető […].
A szerszámban a beömlési keresztmetszet lehetőleg nagy legyen, hogy a térkitöltés rövid
idő alatt megtörténjen. Tűbeömlés csak kisebb darabok esetén alkalmazható, de ilyenkor
belső feszültség maradhat a darabban.
2.ábra Hőre lágyuló polimerek feldolgozásának főbb (T;p) paraméterei
(Forrás: https://www.tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tkt/polimertechnika-alapjai/ch09.html)
A poliamid erősen nedvszívó, feldolgozás előtt szárítani kell, lehetőleg vákuumszárítóban
65…80 ℃-on. Az anyag magasabb hőmérsékleten nagyon érzékeny az oxigénre és bomlani
kezd. A szárítást addig kell folytatni, amíg a víztartalom 0,2…0,3% alá nem csökken. Csak
így biztosítható, hogy az ömledék ne habosodjon, a késztermék ne legyen hólyagos,
buborékos.
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
10
A darabok a fröccsöntés után rendszerint ridegek, törékenyek, de már csekély vízfelvétel
hatására rugalmasak lesznek. A poliamid a levegőből jelentős mennyiségű vizet képes
felvenni ezért mérete duzzad. Előnyös, ha a darabok beépítés előtt az egyensúlyi
állapotuknak megfelelő vízmennyiséget tartalmaznak, ezért meleg vízbe kell áztatni, annyi
óráig, ahány milliméter a darab falvastagsága.
A szerszámot egyenletesen kell hűteni, mert csak így biztosítható a termék azonos
kristályossági foka és ezzel az egyenletes zsugorodás, vagyis vetemedés nélküli, kis belső
feszültségű darabok gyártása.”5
3.2 Ultramid B3WG7 PA6
Az Ultramid B3WG7 PA6 egy eredendően fekete, 35% üvegszál erősítést tartalmazó
fröccsönthető PA6 típusú anyag, amely nagy merevségű, tartós komponensekből áll.
3.ábra Alapanyag főbb tulajdonságai
(Forrás:Autodesk Inventor)
Tulajdonságai:
• Maximális víztartalma 0,15%
• Olvadási hőmérséklete: 270-295℃
• Szerszám hőmérséklete:80-95℃
• Befröccsentési nyomás: 40-180 MPa
• Zsugor: 0.7 – 2.2 %, üvegszállal 0.3 – 1.0 %6
5 Dr. Kovács Lajos: Műanyag zsebkönyv. Budapest, 1979.p.674. 6 Ismeretlen szerző: Ultramid® B3WG7 Polyamide 6 [Online].2019.
http://iwww.plasticsportal.com/products/dspdf.php?type=iso¶m=Ultramid+B3WG7 [2018.11.20]
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
11
4. Műanyag fröccsöntés
A fröccsöntés a műanyagfeldolgozás egy olyan formája, amely során bonyolult térbeli
alakzatokat, formákat hozhatunk létre, különböző műanyag alapanyagokból. Elmondható,
hogy nagy darabszámú gyártás esetén igen gazdaságos és költséghatékony gyártási
formának tekinthető, valamint csak kis mértékű hulladék keletkezik a gyártás során.7 A
fröccsöntés során a gép fröccsegységében, a hő hatására képlékennyé váló anyag nagy
nyomással a szerszámüregbe nyomva kitölti a rendelkezésre teret, majd a hőelvonás
következtében az anyag lehűl, megszilárdul, a szerszám nyitása után pedig a kilökők
segítségével a kívánt formájú kész termék eltávolításra kerül a szerszámból. (4.ábra). A
fröccsöntés, mint hőre lágyuló műanyagok feldolgozási módja, a fémek fröccsöntéséből
alakult ki. A fröccsöntési eljárással nagy alak komplexitású, diszkrét termékek is
előállíthatók, szemben az extrúzióval, amely folytonos és állandó keresztmetszetű
termékeket állít elő.
4.ábra Anyag állapotváltozásai a fröccsöntés során
(Forrás:http://www.mua.bme.hu/hallgatok/letoltesek/NYILVANOS_TARTALOM/muanyag_feldolgozo_gepek_es_szersz
amok/eloadas/MFGSz_05.pdf)
Eleinte dugattyús, később csigás előplasztikálóval működtetett gépeket gyártottak, majd
ezekből fejlődtek ki a mai modern csigadugattyús fröccsgépek, amelyeknél a csigadugattyú
forgása következtében az anyagot képlékenyíti és adagolja, majd dugattyúként működve az
megolvasztott alapanyagot a szerszámba fröccsönti. A fröccsöntés termékskálája széles, ez
a technológia tekinthető a legyakrabban alkalmazott műanyag formázási eljárásnak. Az
eljárás egy másik nagy előnye – amely a technológia népszerűségéhez is nagyban hozzájárul
– a termékek reprodukálhatósága 8
7 Ismeretlen szerző: Műanyagok fröccsöntése. [Online]http://www.evelynplast.hu/froccsontes/ [2018.11.13] 8 Miskolczi Norbert: Műanyagok feldolgozása. [Online]. 2012.
https://www.tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tamop412A/2010-0012_muanyagok_feldolgozasa/ch03s02.html
[2018.11.20]
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
12
4.1 A fröccsöntés folyamata
5. ábra Fröccsöntés folyamat ábra
(Forrás:https://www.tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tamop412A/2011-0006_polimertechnika/page104.html )
1. Szerszámzárás
Szerszámzárás során a szerszám egyik része, a mozgó lapra van felhelyezve, erősítve,
míg a másik fele az álló szerszám felfogó lapra. Hogy a ciklus időt csökkentse, a mozgó
szerszámfelfogó lap gyorsan zár, azonban az álló laptól egy előre meghatározott távolságban
mind a sebességet mind a nyomást csökkenteni kell az úgy nevezett szerszámvédelem miatt.
Ezt a szerszámvédelmet célszerű a leggondosabban beállítani hiszen ezzel elkerülhető az
esetlegesen el nem távolított termék vagy egy, a helyéről elmozdult betét miatti
szerszámsérülés. Ha a szerszám a megfelelően redukált sebességgel és erővel akadálytalanul
összezár, kialakul a záróerő, amely ellensúlyozza a szerszám szétfeszítésére irányuló erőt,
amely a befröccsöntött ömledék hatására jön létre.
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
13
2. Fúvóka előre mozgása
Ha a szerszám összezárt, akkor a fúvóka addig mozdul előre, amíg fel nem fekszik az álló
szerszámfelfogó lapon.
3. Befröccsöntés
Befröccsöntés során a csigadugattyú a forró műanyag ömledéket a szerszámba juttatja
nagy nyomással és sebességgel. A befröccsöntési folyamatot két részre szokás osztani, ennek
oka az, hogy a polimerek fajtérfogatának változása más anyagokéhoz képest jóval nagyobb.
Ez azt jelenti, hogy az ömledék állapotba kerülő műanyag fajtérfogata a hőmérséklet
növelésével ugrásszerűen növekszik, hűléskor pedig csökken, ezért gyártásukhoz
kompenzálás szükséges.
A befröccsöntési folyamat első része maga szerszám kitöltése, azaz a közvetlen
befröccsöntés, a másik része pedig a kompenzálás, azaz az utónyomás. Rendkívül fontos,
hogy az ömledék tökéletesen kitöltse a szerszámot ezért az utónyomás során a fúvóka
mögötti gyűjtőtérben található anyagpárnából kell a fajtérfogat változással megegyező
kompenzálást végrehajtani.
Ez a metódus addig hatékony amíg a beömlő csatornában lévő ömledék meg nem
szilárdul, le nem pecsételődik. A folyamatot az utónyomási idő határolja be, amelyet a
gépkezelő állít be. Ezt nem szükséges a lepecsételődési időnél nagyobbra állítani.
4. Hűlési idő
Az utónyomás befejezése utáni időt hűlési időnek nevezzük. A deformálódás elkerülése
érdekében fontos, hogy a fröccsöntött termékek megfelelő mértékben megszilárduljanak, így
az eltávolítás a termékre nézve sérülésmentes és biztonságos legyen.
5. Plasztikálás
A hűléssel egy időben megkezdődik a plasztikálás is. A csiga el kezd forogni ezáltal az
alapanyag tartályból a granulátumot a fúvóka irányába szállítja. Eközben a henger és a csiga
között, a csiga meneteiben az alapanyag a nyíró és súrlódó hatás miatt felmelegszik. Ehhez
a fűtőtestek által átadott hő is hozzáadódik. E két hatásnak köszönhetően, a már csiga elé
kerülő műanyag ömledék állapotú lesz. 9
9 Ismeretlen szerző: Technológiák. [Online]. http://users.atw.hu/g-gyalog/gamf/muanyag/technologiak.pdf
[2018.11.20]
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
14
„Az ömledék a csigára nyomó hatást gyakorol, vagyis nemcsak forog, hanem hátrafelé is
mozog. Ha a hátrafelé mozgást akadályozzuk akkor a keletkező ömledéknek nagyobb erőt
kell kifejtenie a csiga hátra mozdításához, vagyis a műanyagra nagyobb súrlódási erő hat.
Ezt a csigára ható ellentartási nyomást torlónyomásnak nevezzük. A csiga forgásának
leállása után következik a dekompresszió, amely arra szolgál, hogy az ömledék nyomását
csökkentsük, az ömledéket a fúvóka közvetlen közeléből "elszívjuk".”10
6. Fúvóka hátra mozgása
Abban az esetben, ha a hűlési idő hosszú, le kell járatnunk a fúvókát a hűtött szerszámról,
hiszen a fúvókában található ömledék könnyen megdermedhet. Ha a fúvóka viszont a
szerszámon maradhat, akkor a rászorítási nyomást csökkentenünk kell, még a
szerszámnyitás előtt.
7. Szerszámnyitás
A plasztikálás, illetve hűlés után megkezdődik a szerszám nyitása, először lassan, majd
miután teljesen szétvált, gyorsan, a véghelyzet elérése előtt pedig ismét lassan.
8. Kidobás
Kidobás során a termék a kidobó rendszer segítségével eltávolításra kerül. A kidobás
megtörténte után a ciklus véget ér, az újabb szerszámzárással új fröccsöntési ciklus veszi
kezdetét. 11
4.2 Fröccsöntő gépek csoportosítása
A szerszámzáró egységek alapján a fröccsöntő gépeket két fő részre lehet bontani
(6.ábra): oszlopos és oszlop nélküli gépeket különböztetünk meg. Az oszlopos gépeknél
elmondható, hogy az álló szerszám felfogó - és támasztólap között négy nagyméretű
hengeres összekötő elem helyezkedik el, melynek célja a mozgó szerszám felfogólap
megvezetése. Oszlop nélküli gépeknél hiányoznak a megvezető elemek, így teljesen nyitott
a szerszámtér.12
10 Ismeretlen szerző: Technológiák. [Online]. http://users.atw.hu/g-gyalog/gamf/muanyag/technologiak.pdf
[2018.11.20] 11 Ismeretlen szerző: Technológiák. [Online]. http://users.atw.hu/g-gyalog/gamf/muanyag/technologiak.pdf
[2018.11.20] 12 Szabó Gábor: Fröccsöntő gépek szerszámzáró egységei. [Online]. 2016.
http://www.cnc.hu/2016/05/froccsonto-gepek-szerszamzaro-egysegei/ [2018.11.21]
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
15
6.ábra Szerszámzáró egységek csoportosítása
(Forrás: http://www.cnc.hu/2016/05/froccsonto-gepek-szerszamzaro-egysegei/)
Jelen dolgozatban oszlopos, mechanikus zárású géphez tervezek szerszámot.
4.3 Fröccsöntőgép felépítése általánosan
A gépállvány és a hidraulikus rendszer fő feladata, hogy a többi egységet rendszerbe
foglalja és biztosítsa azok rezgésmentes kapcsolását. Az eljárásnál - bár az egyik
legfontosabb eleme - a szerszámot nem szokás a fő egységek közé sorolni hiszen több
gépen is felhasználható, illetve egyetlen gép akár több szerszámmal is üzemelhet.
A szerszámzáró egység feladata a mozgó szerszámfél és az álló szerszámfél közötti
mozgatás biztosítása, az előre meghatározott osztósíkon történő nyitás-zárás. A
befröccsöntés következtében létrejövő fröccsnyomással szemben ellen kell állnia, biztosítva
ezzel a szerszám tökéletes zárását. A befröccsöntés végeztével, a termék megfelelő
hőmérsékletre való lehűlése után a szerszámot nyitnia kell, hogy a kész darab eltávolíthatóvá
válljon. A szerszámzáró egység lehet mechanikus (könyökemelős) vagy hidraulikus.
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
16
7.ábra Fröccsöntő gép felépítése
(Forrás: Saját ábra)
A fröccsöntő gép egyik legfontosabb egyége a plasztifikáló – és fröccsegység. Feladata
a polimer alapanyag megfelelő megömlesztése majd ezt követően a szerszámüregbe
juttatása.
A gép teljes körű felügyeletére szolgáló rész a vezérlőegység. Ez az egység biztosítja a
kapcsolatot a gép és az ember között. 13
4.4 Fröccsöntő szerszám felépítése
Az alábbi bekezdésben célom a fröccsöntő szerszám részeinek bemutatása.
Kijelenthetjük, hogy az eljárás legfontosabb szerkezeti eleme az általam is tervezendő
alakadó szerszám. A fröccsöntő szerszámban található az a zárt üreg, melybe a
megömlesztett magas hőmérsékletű polimer ömledéket nagy nyomással és sebességgel
befröccsöntjük. „A fröccsöntőszerszám tehát nagyszilárdságú acélból készült, sokféle
mozgó elemet is tartalmazó, nyitható és igen pontos illesztéssel zárható üreges berendezés,
célgép. Egy-egy fröccsgépen szerszámcserével igen sokféle polimeralkatrészt gyárthatunk,
egy fröccsöntő géphez tehát több szerszám tartozhat.”14
13 Ismeretlen szerző: A fröccsöntés technológiája.[Online]
https://tudasbazis.sulinet.hu/hu/szakkepzes/gepeszet/gepeszeti-szakismeretek-1/a-froccsontes-
technologiaja/a-froccsontes-technologiaja [2018.11.21] 14 Czvikovszky Tibor, Nagy Péter, Gaál János: A polimertechnika alapjai[Online].2007.
https://www.tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tkt/polimertechnika-alapjai/ch09s06.html [2018.11.20]
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
17
4.4.1 Részei
• Központosító gyűrű:
A központosító gyűrű feladata, hogy a fröccsöntő gép fúvókáját a beömlőhöz vezesse
és biztosítsa a tökéletes illeszkedést. Segít a pozicionálásban is.
8.ábra Szerszám részei 1.
.(Forrás: http://old.bgk.uni-obuda.hu/ggyt/targyak/seged/bagms15nnk/sztervgyart.pdf)
• Beömlőpersely:
A beömlőpersely a fúvókából az elosztócsatornába vezeti az olvadt műanyagot. Általában
a fúvóka 0,2-1 mm-rel nagyobb, mint a fröccsöntő gép furata. A keresztmetszete szűk ezáltal
az ömledék felgyorsul ezzel biztosítva a tökéletes kitöltést.
• Álló oldali felfogó lap:
Az álló oldali felfogó lapban található a központosító gyűrű helye, illetve ide van
bemunkálva a beömlőpersely is. Ehhez a laphoz fogatjuk fel az álló oldali formalapot.
Méretének meghatározásánál fontos szempont, hogy tudjuk, mekkora a fröccsöntő gépre
felszerelhető szerszám mérete, és hogy mekkorák az oszloptávolságok.15
15 Dr .Mikó Balázs: Műanyagfröccsöntő szerszámok tervezése és gyártása. [Online]. 2006. http://old.bgk.uni-
obuda.hu/ggyt/targyak/seged/bagms15nnk/sztervgyart.pdf [2018.11.21]
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
18
• Álló oldali formalap:
Az mozgó és álló oldali formalapokban kerül kialakításra a szerszám formaadó része, a
szerszámüreg. Ez formalapban való kimunkálással, illetve formabetétekkel is kivitelezhető.
Dolgozatom későbbi szakaszában ezeket részletesen kifejtve be is mutatom. Itt kerül
kialakításra a temperáló rendszer is, amelynek feladata, hogy a szerszám üzembe
helyezésekor minél előbb elérje a megfelelő hőmérsékletet, illetve segítse a termék hűlését.
• Mozgó oldali formalap:
Általánosságban elmondható, hogy a mozgó oldali formalapokban alakítják ki a magot.
Akárcsak az álló oldali formalap úgy a mozgó oldali is készülhet betétezéssel, illetve
formalapból történő kimunkálással.
• Támasztó lap:
A támasztó lap feladata a szükséges merevség biztosítása a formalap számára. Szükséges
vastagsága függ a nyomástól, elrendezéstől valamint fészekszámtól.
• Támasztó pillér:
Feladata – a támasztó laphoz hasonlóan – a formalap merevítése. Egyedi gyártásban
készül.
• Vezetőoszlop, vezetőpersely:
A vezetőoszlopot az álló oldali formalapon, a vezetőperselyt a mozgó oldali formalapon
találjuk, feladatuk a szerszámzárás során a két szerszámfél összevezetése, és a pozicionálás
biztosítása
• Kilökő tartólap:
A kilökő tartólapot a szerszám mozgó oldalán találjuk. Itt vannak elhelyezve
csavarkötéssel a kilökők. 16
16 Dr .Mikó Balázs: Műanyagfröccsöntő szerszámok tervezése és gyártása. [Online]. 2006. http://old.bgk.uni-
obuda.hu/ggyt/targyak/seged/bagms15nnk/sztervgyart.pdf [2018.11.21]
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
19
9.ábra Szerszám részei 2.
(Forrás:http://www.mua.bme.hu/hallgatok/letoltesek/NYILVANOS_TARTALOM/muanyag_feldolgozo_gepek_es_szersz
amok/eloadas/MFGSz_06.pdf)
• Kilökő:
A kilökő tartólap alatt helyezkedik el. Átalában ütköző alátéteket helyeznek el a
sarkaiban, ezáltal biztosítva azt, hogy amikor a kilökő rendszer visszaáll alaphelyzetbe csak
az alátétek érintkezzenek a mozgó oldali felfogó lappal, ne az egész kilökőlap.
• Mozgó oldali felfogó lap:
A mozgó oldali felfogó lapot a gép mozgó felfogó lapján találjuk. Ide kerülnek rögzítésre
a távtartók.
• Távtartó lap:
A távtartó lap a mozgó oldali felfogó lap és támasztó lap között helyezkedik el. Feladata
a kilökő rendszer megfelelő nagyságú elmozdulásának biztosítása.17
17 Dr .Mikó Balázs: Műanyagfröccsöntő szerszámok tervezése és gyártása. [Online]. 2006. http://old.bgk.uni-
obuda.hu/ggyt/targyak/seged/bagms15nnk/sztervgyart.pdf [2018.11.21]
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
20
5. Szerszám tervezés lépései
A szerszám tervezés folyamatának első lépése, hogy a feladatot elemeznünk kell. Ezt
követően az alábbi lépésekkel folytattam a tervezést: az oldalferdeség megadása, a
szerszámzsugor meghatározása, az osztógörbe és az osztási felületek definiálása, melyek
segítségével a fröccsöntő szerszám formaadó elemeit (mag, csésze, stb.) megtervezhettem.
Szakdolgozatomban Creo Parametric 3.0-át, AutoDesk Inventor-t , illetve AutoDesk
Moldflow-t használtam a szükséges modellek elkészítéséhez, különböző vizsgálatok
lefuttatásához.18
5.1 Fröccsöntendő termék
Fröccsöntendő termékem egy elektronikai eszköz védelmét szolgáló fedél. Kialakításakor
fontos szempont a merevség, ütésállóság, ellenállóság. Ilyen alkatrészekhez gyakran
alkalmaznak üvegszállal ellátott műanyagot mely a termék ezen tulajdonságait tovább
erősíti. Az elkészített 3D-s modellt megvizsgálva a falvastagsága 1 mm, befoglaló méretei a
10.ábrán láthatók.
10.ábra Referencia modell
(Forrás: Saját ábra)
18 Mikó Balázs: Műanyagfröccsöntő szerszámok tervezési és gyártási folyamata. [Online] http://old.bgk.uni-
obuda.hu/ggyt/targyak/seged/bagms15nnk/ceepus.pdf [2018.11.22]
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
21
A forma adó elemek megalkotása után majd magának a szerszámháznak a modelljét
kellett elkészítenem. A szerszámház általános esetben három fő részből áll: kilökés oldali
szerszámelemek, fröccsöntés oldali szerszámelemek, valamint a kilökő rendszer.19
5.2 Fröccsöntés-helyes terméktervezés
A terméket gyakran optimalizálni kell, azaz meg kell vizsgálni gyárthatóság
szempontjából. Ezen a téren a fő szempontok az oldalferdeségek megléte, a zsugorodás
vizsgálata, illetve az alámetszések számának minimalizálása.
Néhány konstrukciós alapelv a fröccsöntés- helyes termék létrehozásához:
• anyagtöbblet elkerülése
• egyenletes falvastagság megvalósítása
• minél kisebb falvastagság,
• megfelelő lekerekítések (feszültség gyűjtő helyek elkerülése)
• nagyméretű, síkfelületek elkerülése
• kúposság a szerszámnyitás miatt
• alámetszések elkerülése
• gazdaságos szerelési módszerek20
5.2.1 Oldalferdeség
Az oldalferdeség definiálására azért van szükség, hogy a termék könnyen eltávolítható
legyen a fröccsöntési ciklus végén a szerszámból. Ha az oldalferdeség nem megfelelő az
megakadályozhatja a termék eltávolítását a szerszámból, ezért van szükség 0-tól eltérő
dőlésszög beállítására.
19 Mikó Balázs: Műanyagfröccsöntő szerszámok tervezési és gyártási folyamata. [Online] http://old.bgk.uni-
obuda.hu/ggyt/targyak/seged/bagms15nnk/ceepus.pdf [2018.11.22] 20 Dr .Mikó Balázs: Műanyagfröccsöntő szerszámok tervezése és gyártása. [Online]. 2006. http://old.bgk.uni-
obuda.hu/ggyt/targyak/seged/bagms15nnk/sztervgyart.pdf [2018.11.21]
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
22
Ennek biztosítása érdekében 0.5-30º– os (terméktől függően) oldalferdeséget szokás
alkalmazni, a függőleges felületeken. A vizsgálatok alapján jelen modellen az oldalferdeség
3 º-os.21
5.2.2 Alámetszés
Célszerű az alámetszések elkerülése, vagy legalábbis számának csökkentése, hiszen
egyes esetekben nem kivitelezhető, vagy csak igen bonyolult szerszámkonstrukcióval
valósítható meg az adott termék gyártása. Ez rendkívül hosszú szerszámtervezési és gyártási
időt, illetve magas szerszámköltséget jelenthet. Mivel ez egyik félnek (megrendelő, gyártó)
sem előnyös, ezért ilyenkor a tervező javaslatokat tehet a megrendelőnek a termék
geometriájának módosítására. A szakdolgozatomban szereplő termék modelljét
megvizsgálva nem tartalmaz alámetszéseket.22
5.2.3 A zsugor megadása
A fröccsszerszámok méretezéséhez és a termékek méretpontos gyártásához
elengedhetetlen a fröccsöntött termékek zsugorodásának ismerete. Zsugorodásnak a lehűlés
folyamán bekövetkezett térfogatcsökkenést nevezzük a terméken belül. Nagyságát és
jellegét befolyásoló tényezők: anyagi minőség, geometriai jellemzők (pl. a falvastagság),
technológiai paraméterek.
Általánosságban elmondható, hogy a vékonyabb falú termék jóval gyorsabban hűl le mint
a vastagabb falú termék. A megolvasztott polimer hőmérséklete illetve a fröccsöntési
sebesség különböző befolyással van a zsugorodásra, hiszen ezek növelése javítja a
folyóképességet és nyomásátvitelt valamint a zsugorodási hajlam nő a hőmérséklet
növelésével.
Ahhoz, hogy a zsugorodást és a vetemedést csökkentsük célszerű vékony falú daraboknál
magasabb befröccsenési sebességgel és ömledék-hőmérséklettel, míg vastag falú daraboknál
alacsonyabb befröccsenési sebességgel ömledék-hőmérséklettel dolgozni.23
21 Dr .Mikó Balázs: Műanyagfröccsöntő szerszámok tervezése és gyártása. [Online]. 2006. http://old.bgk.uni-
obuda.hu/ggyt/targyak/seged/bagms15nnk/sztervgyart.pdf [2018.11.21] 22 Dr .Mikó Balázs: Műanyagfröccsöntő szerszámok tervezése és gyártása. [Online]. 2006. http://old.bgk.uni-
obuda.hu/ggyt/targyak/seged/bagms15nnk/sztervgyart.pdf [2018.11.21] 23Deák Tamás: Műanyagok előállítása és feldolgozása: A fröccsöntési zsugorodás és a technológia
összefüggése.[Online] https://docplayer.hu/18098011-A-froccsontesi-zsugorodas-es-a-technologia-
osszefuggese.html [2019.02.08]
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
23
11.ábra Zsugorodás és vetemedés
(Forrás: https://docplayer.hu/18383613-Szalerositett-anyagok-froccsontese-dr-kovacs-jozsef-gabor.html)
Különböző adalékanyagok mint például töltő- és erősítő anyagok hozzáadásával a
zsugorodás jellemzően csökken , hiszen ezeknek az – általában szervetlen – anyagoknak
(például üvegszálnak) a hőtágulási együtthatója nagyságrendekkel kisebb mint a
műanyagoknak. Méretpontos termék gyártásához tehát a zsugorodást bele kell kalkulálnunk
a szerszám tervezésénél és ennek megfelelő nagyságúra kell megalkotnunk. 24
A zsugor nagysága sok mindentől függhet. Az egyes műanyagoknál ez más és más, ezért
ezeket különböző adatbázisokból nyerhetjük ki.25
24 Deák Tamás: Műanyagok előállítása és feldolgozása: A fröccsöntési zsugorodás és a technológia
összefüggése.[Online] https://docplayer.hu/18098011-A-froccsontesi-zsugorodas-es-a-technologia-
osszefuggese.html [2019.02.09] 25 Dr .Mikó Balázs: Műanyagfröccsöntő szerszámok tervezése és gyártása. [Online]. 2006. http://old.bgk.uni-
obuda.hu/ggyt/targyak/seged/bagms15nnk/sztervgyart.pdf [2018.11.21]
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
24
12.ábra Műanyagok zsugorodása
(Forrás: http://old.bgk.uni-obuda.hu/ggyt/targyak/seged/bagms15nnk/sztervgyart.pdf )
Az adatbázisok elkészítéséhez hagyományos fröccsöntési eljárást feltételeznek és ideális
feltételeket párosítanak laboratóriumi körülmények között,így meghatározva egy általános
zsugorodási tényező értékét (12.ábra). A tervezés során 1%-os zsugorodással számoltam az
alapanyagomhoz tartozó zsugorodási értékből kiindulva.
Az ezekben az adatbázisokban kapott értékek azonban nem veszik figyelembe a tényleges
zsugor megállapításához szükséges jellemzőket (13.ábra), mint például a termék
bonyolultságát, a gyártási környezetet, és a különböző befolyásoló tényezőket sem;
falvastagság, szerszám hőmérséklet, száltartalom, utónyomás mértéke.26
13. ábra Zsugorodás – Nyomás diagram a falvastagság tükrében
(Forrás: https://www.polyplastics.com/en/support/mold/durafide/pps05.html)
26 Dr. Mikó Balázs: Műanyagfröccsöntő szerszámok tervezése és gyártása. [Online]. 2006. http://old.bgk.uni-
obuda.hu/ggyt/targyak/seged/bagms15nnk/sztervgyart.pdf [2018.11.21]
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
25
6. Osztófelület, sík
A mag és az üreg megalkotásához előzetesen el kellett döntenem, hogy a szerszámom
milyen sík mentén váljon ketté. A program segítségemre volt ennek megállapításában,
hiszen a lefuttatott analízist követően a felületek többségét ideális helyre sorolta be, azonban
voltak olyan részek, amelyeket nem sikerült elhelyeznie sehova, így ezekről önállóan volt
lehetőségem dönteni, hogy a szerszám melyik részére illeszkedjen. Az osztósíkot a fedél
pereménél határoztam meg (14. ábra). 27
14.ábra Osztósík, felület
(Forrás: Saját ábra)
Az így kapott osztósík azért előnyös, mert kihasználható a termék alsó részén
elhelyezkedő perem, a termék kilökő csapokkal történő, szerszámból való
eltávolításánál.28Az üreget és a magot kétféleképpen lehet kialakítani, kategorizálni;
megkülönböztetünk integrált, illetve beillesztési módszert. A módszert az alkatrész
mennyisége és az öntőforma határozza meg.29
27 Kavalecz Tamás: Fröccsöntött műanyag alkatrészek technológiai és szerszámtervezése CAE
alkalmazással. [Szakdolgozat].ME GÉIK, 2018.fol. 60 28 Németh László: Fröccsöntő szerszám tervezése. [Szakdolgozat].ME GÉIK, 2016.fol. 36 29 Ismeretlen szerző:Cavity and Core. [Online]http://www.apiwat.ie.engr.tu.ac.th/molddesign/step3/ireko.htm
[2019.01.02]
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
26
• Integrált módszer: A formát közvetlenül a formalapból munkálják ki. Ezt a módszert
általában egyszerűbb szerszámkialakításoknál, konstrukcióknál használják, ahol a gyártandó
darabszám általában alacsony és emiatt nem várható meghibásodás vagy idő előtti
elhasználódás. Hátránya, hogy a formát gyakran nehéz közvetlenül megmunkálni, különösen
bonyolult alakzatok esetén.
• Beillesztési módszer: A módszer lényege, hogy formabetéteket alkalmazunk,
amelyet a formalapba egyszerűen behelyezhetünk így megkapva az alkatrész végső alakját.
Azokban az esetekben ajánlott, ha bonyolult szerszámról van szó, amely akár több mozgó
elemet is tartalmazhat. Nagy darabszám esetén is előnyös, hiszen a szerszámok felújítása,
karbantartása, valamint javítása is jóval egyszerűbb és gazdaságosabb.30
Dolgozatomban a formaadó felületeket betétek alkalmazásával biztosítottam. Ehhez
szükséges volt kialakítanom a mag, illetve szerszám üreg részt. A formaüreg kialakításához
meg kellett adnom a fröccsönteni kívánt fedél modelljét, mint referenciamodellt. Az üreg
oldalához rögzített betétet üregbetétnek nevezzük. A mag oldalához rögzített betétet
magbetétnek nevezzük. Betét oldalainak lekerekítése fontos a formalapba történő behelyezés
megkönnyebbítése érdekében. A betétet a laphoz csavarral rögzítik. 31
.
6.1 Álló oldali csésze
Nagy általánosságban elmondható, hogy a szerszámot úgy alakítják ki, hogy a „Cavity”
azaz szerszám csésze vagy üreg az álló oldalon található, és a fedél külső geometriáit
tartalmazza(15.ábra).32
30 Dr .Mikó Balázs: Műanyagfröccsöntő szerszámok tervezése és gyártása. [Online]. 2006. http://old.bgk.uni-
obuda.hu/ggyt/targyak/seged/bagms15nnk/sztervgyart.pdf [2019.01.03] 31Ismeretlen szerző:Cavity and Core. [Online]http://www.apiwat.ie.engr.tu.ac.th/molddesign/step3/ireko.htm
[2019.01.02]
32 Kavalecz Tamás: Fröccsöntött műanyag alkatrészek technológiai és szerszámtervezése CAE
alkalmazással. [Szakdolgozat].ME GÉIK,2018. fol. 60
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
27
15.ábra Csésze
(Forrás: saját ábra)
6.2 Mozgó oldali mag:
A „Core” azaz szerszámmag ugyanakkor a mozgó oldalon található,és a gyártandó fedél
belső geometriáit tartalmazza ( 16.ábra).A magbetét ülékének vastagsága általános szabály
szerint a mag magasságának harmada, hogy a kellő merevséget biztosítani tudja a
formalapban.33
16.ábra Mag
(Forrás: saját ábra)
33 Kavalecz Tamás: Fröccsöntött műanyag alkatrészek technológiai és szerszámtervezése CAE
alkalmazással. [Szakdolgozat].ME GÉIK,2018. fol. 60
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
28
7.Szerszámház tervezés
7.1 Normáliák
„Egy fröccsöntőszerszám tervezési folyamata során lényeges a szerszám optimális
elemszámára törekedni, valamint az elkészítés költséghatékonyságára. Mivel minden egyes
fröccsszerszám egy adott termék előállítására képes, így minél szélesebb egy cég termék
palettája annál több fröccsszerszámra van szüksége. A szerszámok különböző méretű,
funkciójú elemekből állnak, amelyeket meghibásodás, elhasználódás esetén cserélni kell.
Ezen probléma, valamint a tervezési fázis meggyorsítása és megkönnyebbítése érdekében
több olyan cég is létezik ( 18.ábra), amelyeknek a profilja a normáliák előállítása és
forgalmazása. A normáliák a fröccsszerszámok, gyártók által egységesített, szabványos
építőelemei, melyeket katalógusokból, különböző méretekben lehet rendelni. Ezek az építő
elemek készre gyártottak, de tovább munkálhatók. 34
17.ábra Normália gyártók
(Forrás: http://old.bgk.uni-obuda.hu/ggyt/targyak/seged/bagms15nnk/03a.pdf)
A különböző méretű és kivitelű szerszámlapoktól kezdve, a vezetőoszlopokon,
kidobókon át egészen az elemeket összefogató csavarokig és hűtéscsatlakozókig minden
megtalálható a katalógusokban.
Azon túl, hogy a normália gyártók katalógusaiban fellelhetőek a szerszám építőelemek,
a legtöbb cégnek saját CAD adatbázisa is van. Ezekben az adatbázisokban találhatóak a
forgalmazott normáliák rajzai, valamint 3D-s modelljei. Ezeket a modelleket fel lehet
34 Németh László: Fröccsöntő szerszám tervezése. [Szakdolgozat].ME GÉIK, 2016.fol. 30-31
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
29
használni a szerszámtervezés során, így nem szükséges a szabványos elemeket egyenként
megrajzolni, hanem elég azokat letölteni az adott cég adatbázisából, így tovább gyorsítva a
munkát.”35
7.2 Szerszámlapok
Műanyagfröccsöntő szerszámok gyártásakor az egyedi gyártás jellegzetességei
megmutatkoznak. Megmunkálásuk során az alapvető forgácsolási technológiák mellett
(marás, fúrás, köszörülés, esztergálás) jelen van a huzal és tömbelektródás szikraforgácsolás
is. Az elemeket rendszerint hőkezelésnek vetik alá mely jellemzően edzést, nemesítést,
nitridálást és betétedzést jelent. A szerszámgyártásban jelentős arányban van jelen a kézi
megmunkálás is, amely a pontos méretek illesztését, a kész elemek összeszerelését és a
felületek polírozását jelenti.36
Szerszámlapokkal szembeni követelmények:
• Szilárdság
• Keménység
• Méretpontosság
• Felületi minőség
A Hasco katalógusából választható lap anyagok közül a 1.1730 (DIN: C45W) típusú
anyagra esett a választásom, hiszen ennek az ötvözetlen szerszámacélnak a
megmunkálhatósága kiváló, felülete kemény és jó mag szívóssággal rendelkezik. 37
35 Németh László: Fröccsöntő szerszám tervezése. [Szakdolgozat].ME GÉIK, 2016.fol. 30-31 36 Mikó Balázs: Műanyagfröccsöntő szerszámok tervezési és gyártási folyamata. [Online] http://old.bgk.uni-
obuda.hu/ggyt/targyak/seged/bagms15nnk/ceepus.pdf [2018.11.22] 37 Mikó Balázs: Műanyagfröccsöntő szerszámok tervezési és gyártási folyamata/ Szerszámanyagok. [Online]
http://old.bgk.uni-obuda.hu/ggyt/targyak/seged/bagms15nnk/03b.pdf [2019.01.12]
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
30
Diplomamunkámban az Autodesk Inventor program beépített szerszámház tervező
funkcióját használtam. A program előnye, hogy a legtöbb normália gyártó katalógusa a
programba integrálva megtalálható, így pár lépéssel elkészíthető a gyártandó termékre a
méretre szabott ház. A szerszámházat a HASCO normália gyártó cég katalógusa alapján
készítettem el.
18.ábra Autodesk Inventor, Mold Base felület
(Forrás: Saját ábra)
A termék befogó méreteinek ismeretében meg kellett határoznom a forma lapok befoglaló
méreteit. A gyártandó darabot két fészkes elrendezésben tervezem elhelyezni a szerszámban,
ezért a Hasco 246x296 mm -es formalapjára esett a választásom(18.ábra),ezáltal biztosítva
azt, hogy a formalapban a két bélyeges elhelyezéshez szükséges méretek legyenek.Ez egy
hatlapos, négyoszlopos ”K” normáliákból álló szerszámház amelyet a gyártó 1-es típusú
szerszámházként tüntet fel (18. ábra). A ”K” jelölés rendszerfuratokkal ellátott
építőszekrény elvű szerszámelemekre utal.
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
31
Mivel a programban a referenciamodell-re szabva készítettem el a szerszámházat ezért
automatikusan generálja a formalapok szükséges mélységét is.A már említett CAD/CAM
program mellett segítségemre volt a gyártó online katalógusa is(19.ábra).
19.ábra Hasco online katalógus
(Forrás: https://www.hasco.com/hu/formAssistant)
A tervezés következő lépése az elosztó csatorna és az alkalmazni kívánt gát
meghatározása. E kettő által meghatározott úton jut el ugyanis a befröccsöntött műanyag
ömledék a szerszámüregbe. Az egy szerszámmal elkészíthető munkadarabok száma alapján
megkülönböztetünk egy fészkes, ebben egyszerre csak egy termék elkészítésére van
lehetőség, valamint több fészkes szerszámot, amelyben egy időben több termék is
elkészíthető egyetlen ciklusban. Mivel a gyártandó fedelet két fészkes (20.ábra)
elrendezésben tervezem kialakítani a szerszámházban - ezáltal növelve a termelékenységet-
ezért az elosztó csatornák megfelelő elhelyezése, illetve formája rendkívül fontos szempont
a fröccsöntés minőségére vonatkozóan.38
38 Dr .Mikó Balázs: Műanyagfröccsöntő szerszámok tervezése és gyártása. [Online]. 2006. http://old.bgk.uni-
obuda.hu/ggyt/targyak/seged/bagms15nnk/sztervgyart.pdf [2019.01.03]
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
32
20.ábra Két fészkes elrendezés
(Forrás: saját ábra)
7.3 Beömlő rendszer
7.3.1 Elosztó csatorna jellege:
Megkülönböztetünk hideg, illetve meleg csatornás rendszereket:
• A hideg csatornás szerszámkialakítást rendszerint egyszerűbb konstrukcióknál
illetve alacsonyabb költségvetésű szerszámoknál alkalmazunk. Az elosztócsatornában lévő
polimer ömledék megszilárdul, majd ezt követően kidobásra kerül a termékkel és a
csatornamaradékkal együtt. Hátránya ebből fakad; meghibásodás, áramszünet vagy
bármilyen okból történő leállás esetén az ömledék az elosztócsatornába dermed. A dermedt
ömledék eltávolításához a szerszám szétszerelése szükséges amely plusz költséget illetve
termelés kiesést okoz.
• Napjainkban a forró csatornás rendszer számít a legelterjedtebb kialakításnak.
Alkalmazása esetén az elosztó csatornákat külön szerszámlapba kell kialakítani,
hőmérsékleten tartását elektromos fűtőbetétekkel biztosítják. Feladata, hogy megkadályozza
a polimer elosztócsatornába való dermedését. Ez a kialakítás nagy szabadságot biztosít az
ömledék hőmérsékletének beállításánál, – s ezzel együtt egyéb paraméterek
meghatározásánál is - illetve a szerszám tervezésében is egyaránt, legfőképpen a
többfészkes, nagyméretű szerszámok esetében.
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
33
Forró csatornás rendszer hátrányai a hideg csatornás rendszerrel szemben:
• jelentősen bonyolultabb szerszámtervezés, üzemeltetés és gyártás
• magasabb szerszám költségek
A megrendelő szerette volna elkerülni a forró csatornás kialakítást így a tervezendő
szerszámhoz a hideg csatornást rendszert választottam, hiszen a fedél egy egyszerű
szerszámot igényel, valamint így költséghatékonyabb is.
A tervezésnél fontos meghatározni a meglövés helyét. Szem előtt kell tartani, hogy
lehetőleg egyenletes kitöltést biztosítson, a folyási út minimális legyen, valamint esztétikai
szempontoknak is megfeleljen az osztás figyelembevételével. Ebben nagy segítség volt egy
fröccsöntési analízist elvégezni. 39
7.3.2 Fröccsöntési analízis
Az analízis célja a fröccsöntési folyamatok előrejelzése, a lehetséges hibák feltárása,
valamint segítséget nyújt a megfelelő fröccsöntési paraméterek beállításában is, amelyek a
szerszámtervezés szempontjából elengedhetetlenek. Fröccsöntési hibák, problémák:
• Vetemedés
• Hiányos kitöltés
• Sorja
• Zárványok
• Felületi hibák
• Összecsapások
• Hegedési nyomok
• Szilárdsági problémák
Az analízist végző program segítségével könnyen megtalálhatók az esetlegesen felmerülő
problémák amelyek korrigálására is van lehetőség. A szimulációs programok egy megoldó
algoritmusra épülnek, ezeket egészítik ki segédprogramokkal valamint hozzá csatolt
adatbázisokkal. A termékmodellt - a Creo Paramteric 3.0-val történő megalkotása után -
importáltam a szimulációs programba (AutoDesk Moldflow) és így különféle szempontok
alapján vizsgálhattam. A szimulációs program segítségével optimalizálhatjuk a terméket de
39 Dr .Mikó Balázs: Műanyagfröccsöntő szerszámok tervezése és gyártása. [Online]. 2006. http://old.bgk.uni-
obuda.hu/ggyt/targyak/seged/bagms15nnk/sztervgyart.pdf [2019.01.07]
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
34
akár az egész fröccsöntési folyamatot is, elkerülhetjük, illetve korrigálhatjuk az esetleges
hibákat, melyek a tervezés folyamán felmerülnek és ennek köszönhetően számottevő
költségeket is megtakaríthatunk.
A szimulációs program lefuttatása során a következő tulajdonságok eredményeit kaphatjuk:
• Szerszám kitöltési folyamatának modellezése
• nyomás- eloszlás
• hőmérséklet- eloszlás
• a polimer ömledék orientációja
• összecsapási frontok
• szerszám hűlési viszonyainak modellezése
• deformációk (zsugorodás és vetemedés) modellezése
Figyelembe véve a megrendelő kérését és az ebből adódó funkcionalitást, a meglövési
pozíciót az alábbi (21.ábra) helyen adtam meg. Az ehhez a meglövési ponthoz igazított
fontosabb analízis eredmények a 22. ábrán láthatók.40
21.ábra Meglövés helye
(Forrás: Saját ábra)
40 Dr .Mikó Balázs: Műanyagfröccsöntő szerszámok tervezése és gyártása. [Online]. 2006. http://old.bgk.uni-
obuda.hu/ggyt/targyak/seged/bagms15nnk/sztervgyart.pdf [2019.01.07]
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
35
22. ábra Analízis eredményei
(Forrás: Saját ábra)
Az analízis kielégítő eredményei alapján arra a következtetésre jutottam, hogy a választott
meglövési pozíció megfelelő a termék minősége, fröccsönthetősége szempontjából.
7.3.3 Beömlő csatorna
Több munkahellyel (fészekkel) rendelkező szerszámban a beömlőcsatorna nem torkollik
közvetlenül a szerszámüregbe, elosztócsatornákon keresztül jut el a polimer ömledék a
szerszámba.41Ilyen esetben szükséges megtervezni az egyes fészkek egymáshoz képesti
pozícióját , helyzetét. Lényeges szempont, amelynek teljesülnie kell, hogy az ömledékfront
a terjedése során az egyes fészkeket egyszerre érje el, maga a szerszámkitöltés egy időben
történjen meg. Ez kétféle képpen érhető el; kialakítástól függően beszélhetünk természetesen
valamint mesterségesen kiegyensúlyozott beömlőcsatornáról :
41 Ismeretlen szerző. [Online] https://docplayer.hu/14267933-3-2-froccsonto-szerszamok.html [2019.03.12]
Kitöltési minőség (%)
Kitöltési idő (s)
Átlagos hőmérséklet (℃)
Nyomás eloszlás (MPa)
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
36
• A természetesen kiegyensúlyozott rendszer esetén a fészkek valamint az
elosztócsatornák egymáshoz képest szimmetrikusan vannak elhelyezve, az egyenletes
kitöltés érdekében pedig a meglövési pont középen található. Fontos hogy az egyes folyási
utak egyenlő hosszúságúak legyenek és azonos számú elágazást, törést biztosítsunk annak
érdekében hogy az ömledék áramlási sebessége állandó maradjon. Az egyes elágazások után
csökkenthetők az elosztó csatornák keresztmetszetei, ezzel biztosítva az áramlási sebességet.
Az optimális hőmérséklet fenntartása érdekében célszerű hideganyag csapdákat kialakítani
az egyes elosztócsatorna – ágak végén.
• A mesterségesen kiegyensúlyozott elosztócsatorna esetében az fészkek nem egyenlő
távolságra helyezkednek el a meglövési ponttól. Az ömledékfront egyenletes terjedése a
csatorna keresztmetszetének megváltoztatásával szabályozható. A legyakrabban alkalmazott
elrendezés esetén egy főcsatorna táplálja mellékcsatornákon keresztül a két oldalt, egy-egy
sorban elhelyezett fészkeket. A fedél beömlő rendszerének kialakításakor egy természetesen
kiegyensúlyozott rendszert alakítottam ki melyben egy főcsatorna táplálja a szimmetrikusan
elhelyezett fészkeket.42
23.ábra Ideális csatorna átmérő alapanyag függvényében
(Forrás: http://plastic-knowledge-kanyakumari.blogspot.com/2011/10/tool-design-basic-runner-system-layout.html )
42 Dr .Mikó Balázs: Műanyagfröccsöntő szerszámok tervezése és gyártása. [Online]. 2006. http://old.bgk.uni-
obuda.hu/ggyt/targyak/seged/bagms15nnk/sztervgyart.pdf [2019.02.13]
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
37
A beömlőcsatorna méretének megválasztásakor figyelembe kell vennünk a munkadarab
tömegét. Ha a csatorna szokatlanul hosszú, vagy a fröccsöntendő termék falvastagsága kicsi,
növelni kell a csatorna átmérőjét. Az ideális csatorna átmérő függ a berföccsöntendő
anyagtól is, így ezt is figyelembe kell vennem a tervezés során, hiszen ennek függvényében
változhat az ideális átmérő (23.ábra)
24.ábra Különböző keresztmetszetű elosztócsatornák
Forrás (http://old.bgk.uni-obuda.hu/ggyt/targyak/seged/bagms15nnk/sztervgyart.pdf)
Egy megfelelően kiválasztott beömlőrendszernek több előnye is van: minimalizálja a
hőveszteséget, a nyomásesést, illetve elkerülhető az ömledék idő előtti megszilárdulása
is.43A 24. ábrán különböző keresztmetszetű elosztócsatorna megoldásokat láthatunk. Ezek
közül a legideálisabb a kör keresztmetszetű, hiszen az ömledék itt képes leginkább kitölteni
a csatornát. A műanyag azon része amely érintkezik a szerszámmal gyorsabban hűl, így az
ömledék az anyag belső magjában áramlik tovább(25.ábra). Egyedüli hátránya, hogy ebben
az esetben mind a két szerszámfélbe bele kell munkálni az elosztócsatornát; ez az árban
megjelenik.
Az úgy nevezett trapéz keresztmetszetű elosztócsatorna kialakítása gyárthatósága miatt
jelentősen könnyebb, egyszerűbb azonban áramlástanilag kedvezőtlenebb a teljes kör
keresztmetszethez viszonyítva.
A legrosszabb megoldás áramlási ellenállás szempontjából a félkör alakú
keresztmetszet.44
43 Dr .Mikó Balázs: Műanyagfröccsöntő szerszámok tervezése és gyártása. [Online]. 2006. http://old.bgk.uni-
obuda.hu/ggyt/targyak/seged/bagms15nnk/sztervgyart.pdf [2019.02.13] 44 Ismeretlen szerző. [Online] https://docplayer.hu/14267933-3-2-froccsonto-szerszamok.html [2019.03.12]
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
38
25.ábra „Fountain flow” Anyagáramlás a kör keresztmetszetű csatornában
(Forrás: http://www.beaumontinc.com/injection-molding-glossary/fountain-flow/)
A fenti okok miatt dolgozatomban kör keresztmetszetű csatorna mellett döntöttem.
7.4 Gát
Ahogy azt fentebb említettem a beömlőcsatorna vagy az elosztócsatorna nem torkollik
közvetlenül a formaüregbe (hiszen úgy a munkadarabról csak nagy nehézségek árán lehetne
eltávolítani), hanem a szerszámüreg előtt a beömlő keresztmetszetet csökkentik ún. gát
kiképzésével. Ennek két előnye van:
• megkönnyíti a csatorna maradék eltávolítását
• a szűk keresztmetszet hatására az anyag folyása felgyorsul, a súrlódás miatt pedig
újra felmelegszik, folyékonyabbá válik.45
Ha megterveztük a beömlőrendszert valamint a fészkek elhelyezkedését, akkor a
következő lépésként ki kell alakítani az ezeket összekötő gátakat. A gát típusát általában a
gyártandó termék geomatriája határozza meg.
A megfelelő gát kiválasztása lényeges, hiszen hatással van a szerszámüreg teljes
kitöltésére, az összecsapási vonalak elhelyezkedésére,illetve a szabadsugár képződés is ettől
függ.
45 Ismeretlen szerző: Fröccsöntő szerszámok. [Online] https://docplayer.hu/14267933-3-2-froccsonto-
szerszamok.html. [2019.03.12]
Megszilárdult réteg
Ömledék
front
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
39
A gát típusának kiválasztásához elengedhetetlen a termék megfelelő geometriai ismerete.
Többféle gát típus közül válaszhatunk a geometriának megfelelően:
• Direkt meglövés
A direkt meglövést általában egy fészkes szerszámoknál használják,
illetve körszimmetrikus daraboknál, melyeknél elvárás a
szimmetrikus kitöltés. Vastag falú termék esetén is jól alkalmazható.
• Standard gát
Ezt a gáttípust a többfészkes szerszámokhoz ajánlják főképp,
közepes és vastag falú termékek esetén.
• Legyező gát
Főként olyan lapszerű alkatrészeknél alkalmazott gáttípus,
melyeket nem lehet széles felületen meglőni, vagy pedig nem
megengedhető, hogy sérüljön az oldala.
• Küllőgát
A küllő gát nagyon hasonlít az esernyőgáthoz. Egyfészkes
szerszámok esetén ajánlott, nagyobb belső átmérővel rendelkező
körszimmetrikus termékek esetén.
• Esernyőgát
Egyfészkes szerszámok esetén, egyszerű geometriájú, kis vagy
közepes belső átmérővel rendelkező termékeknél alkalmazható.
• Tömb beömlés
A tömb beömléssel készült termékek esetén egyszerű a kikészítés,
illetve a csatornamaradék eltávolítása. Csak vékony termékeknél
alkalmazható.
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
40
• Alagútgát
Leggyakrabban alkalmazott gáttípus, előnye, hogy a szerszám
nyitása során automatikusan leválik a csatornamaradék.
A termék geometriája, a kétfészkes elrendezés, illetve az elosztócsatornáról való könnyű
eltávolítás miatt az általam tervezett szerszámhoz az alagútgáttal történő megvalósítást
találtam a legcélszerűbbnek. Előnye még, hogy az eltávolítás után a darabon nagyon apró
heg lesz csak látható.46
26.ábra Beömlő rendszer és az alagútgát
(Forrás: Saját ábra)
7.5 Kilökő rendszer
A fröccsöntési ciklus végeztével a terméket el kell távolítani a szerszámból. Ennek
megtervezése igen fontos és alapos tervezést igénylő feladat. A zsugorodás hatására a termék
a szerszám magra zsugorodik. Mivel a műanyagok nem szeretik a dinamikus
46 Dr .Mikó Balázs: Műanyagfröccsöntő szerszámok tervezése és gyártása. [Online]. 2006. http://old.bgk.uni-
obuda.hu/ggyt/targyak/seged/bagms15nnk/sztervgyart.pdf [2019.03.12]
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
41
igénybevételeket, a magra rázsugorodott terméket kiütni , kirántani nem célszerű, ezért a
kilökő rendszer feladata a termék eltávolítása a formából.47
A kidobó rendszer kiválasztásának sarkalatos pontjai:
• a termék a kidobás során nem károsodhat; fontos, hogy ne lépjen fel alakváltozás, a
kilökő rendszert alkotó elemek ne hagyjanak nyomot a termék látható felületein
• a kidobás legyen megbízható
• a kidobók egyszerűen működjenek és gyorsan
7.5.1 Kilökő rendszer kiválasztása
A termék geometriájától, anyagától, méretétől függően számos kilökő rendszer kialakítás
közül választhatunk. A leggyakrabban a hagyományos kilökő csapokat alkalmaznak.
A munkadarabok kiemelése történhet:
• kidobó csapokkal,
• kidobó hüvellyel,
• kidobó lappal48
27. ábra Kilökő csapok
(Forrás: http://old.bgk.uni-obuda.hu/ggyt/targyak/seged/bagms15nnk/sztervgyart.pdf)
47 Jakab József: Fröccsöntési technológia kidolgozásának javasolt lépései. [Online]
http://muanyagipar.hu/technologia.pdf [2019.03.02] 48 Dr .Mikó Balázs: Műanyagfröccsöntő szerszámok tervezése és gyártása. [Online]. 2006. http://old.bgk.uni-
obuda.hu/ggyt/targyak/seged/bagms15nnk/sztervgyart.pdf [2019.03.02]
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
42
A használt program adatbázisában fellelhetők a Hasco normáliákhoz illő kilökők. A
kilökőket a perem mentén tervezem elhelyezni, ezért erősített szárú lépcsős kilökőket
választottam (28.ábra), amelyek kis átmérője lehetővé teszi a használatot ilyen keskeny
perem esetén is, illetve a kilökő lap felé szakaszosan növekedő átmérő nem engedi a kihajlást
nagyobb terhelés esetén.
28.ábra Lépcsős kilökő
(Forrás: https://www.hasco.com/hu/Z/Kil%C3%B6k%C3%A9s/Kil%C3%B6k%C5%91k/Kil%C3%B6k%C5%91-
csapok/p/Z44_d1xl1 )
Ezek a kilökő tartó lapban helyezkednek el, és a szerszám hátrafelé irányuló mozgása
során, több pontban érintkezve a darabbal végzik el annak eltávolítását a magról.49
7.5.2 Kilökés helyének meghatározása
A kilökő csapokat célszerű úgy elhelyezni, hogy a termék belső, vagy nem látható
felületeivel érintkezzenek, hiszen ezek általában jellegzetes kör alakú nyomot hagynak azon
a helyen, ahol a kilökő érintkezik a termékkel.50
49 Dr .Mikó Balázs: Műanyagfröccsöntő szerszámok tervezése és gyártása. [Online]. 2006. http://old.bgk.uni-
obuda.hu/ggyt/targyak/seged/bagms15nnk/sztervgyart.pdf [2019.03.05] 50 Kavalecz Tamás: Fröccsöntött műanyag alkatrészek technológiai és szerszámtervezése CAE
alkalmazással. [Szakdolgozat].ME GÉIK,2018. fol. 28
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
43
A kilökők pozícióit (29.ábra) és számát a perem mentén egyenletesen elosztva
határoztam meg, ezáltal is védve a terméket az esetleges deformálódástól.
Kritériumok a kilökési pozíciók megválasztásához:
• Kritikus részekhez közel
• Lehető legnagyobb felületen
• Termék deformálódása nélkül
• Esztétikai szempontok figyelembevételével51
29.ábra Kilökés pozíciói
(Forrás: Saját ábra)
A legtöbb fröccsöntő szerszámon a kilökő rendszer a szerszám mozgó oldalán található
és rendszerint a szerszám nyitási útját használják fel a termékek magról történő letolásához.52
51 Dr .Mikó Balázs: Műanyagfröccsöntő szerszámok tervezése és gyártása./Kilökők [Online]. 2006.
http://old.bgk.uni-obuda.hu/ggyt/targyak/seged/bagms15nnk/06.pdf [2019.03.05] 52 Dr .Mikó Balázs: Műanyagfröccsöntő szerszámok tervezése és gyártása. [Online]. 2006. http://old.bgk.uni-
obuda.hu/ggyt/targyak/seged/bagms15nnk/sztervgyart.pdf [2019.03.12]
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
44
30.ábra Kilökő csapok kint
(Forrás: Saját ábra)
7.6 Temperálás
A forró ömledéket még nem tekinthetjük terméknek, csak a hőelvonás után válik azzá,
ezért nagy figyelmet kell fordítanunk a temperálással történő hűtésre. A temperálás alatt
olyan hűtést értünk, amely azonos hőmérsékletű folyadékkal dolgozik.53
A hűtő vagy temperáló rendszer feladata a szerszám indításakor az optimális üzemi
hőmérséklet mihamarabbi biztosítása, valamint ezt követően a fröccsszerszám hűtése. A
megfelelő hőmérséklet biztosítja:
• Minimális ciklusidőt
• Megfelelő kitöltést
• A megfelelő zsugort
• Minimális vetemedést
A temperálás kialakítása - a rendszer megtervezése után - szerszámlapokba kialakított
temperálófuratok létrehozásával folytatódik. Ezekben áramoltatjuk a temperálóközeget.
Ez a temperálóközeg lehet:
• 80°C-ig ioncserélt víz
• 120°C-ig etilén glikol + víz 1:1
• 120°C felett szilikon olaj
53 Jakab József: Fröccsöntési technológia kidolgozásának javasolt lépései. [Online]
http://muanyagipar.hu/technologia.pdf [2019.03.02]
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
45
Szem előtt kell tartanunk azt is, hogy különböző polimereknél más és más temperáló
közeget kell alkalmaznunk. A temperálóközeg zárt rendszerű körben cirkulál és
hűtőfolyadék-keringtető berendezéssel van ellátva.54
7.6.1 Hűtőfurat elhelyezése
A hűtési rendszer kialakításakor figyelni kell a furatok optimális elhelyezésére, amely a
gyártandó terméktől függően eltérő lehet. Azonos falvastagság esetén úgy kell elhelyezni,
hogy kövessék a darab körvonalait.
Fontos szempontok :
• közel a felülethez,
• egyenletesen elosztva,
• a műanyag térfogatával arányosan55
31.ábra Hűtőfuratok szükséges paraméterei
(Forrás: http://old.bgk.uni-obuda.hu/ggyt/targyak/seged/bagms15nnk/10.pdf)
A 31. ábrán láthatjuk, hogy a termék falvastagsága milyen befolyással van a hűtőfurat
átmérőjének meghatározására, a hűtőfurat terméktől való, illetve egymástól való
távolságára. Nem megfelelő temperáló rendszer kialakítása vetemedéshez, illetve hosszabb
hűlési időhöz vezet.
54 Dr .Mikó Balázs: Műanyagfröccsöntő szerszámok tervezése és gyártása. [Online]. 2006. http://old.bgk.uni-
obuda.hu/ggyt/targyak/seged/bagms15nnk/sztervgyart.pdf [2019.03.05] 55 Dr.Mikó Balázs: Műanyagfröccsöntő szerszámok tervezése és gyártása /Temperálás.
[Online]http://old.bgk.uni-obuda.hu/ggyt/targyak/seged/bagms15nnk/10.pdf [2019.03.10]
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
46
7.6.1.1 Szerszám üreg hűtése
A szerszám hűtésének megoldására több mód is létezik ezt a 32. ábra mutatja be:
32. ábra Párhuzamos, illetve soros elrendezés
(Forrás http://www.cnf-moldmaking.com/Mold%20Technology%20Blog/Cooling-
channel%20configuration,%20china%20injection%20mold%20%20China%20Mould%20maker%20%20china%20inject
ion%20mold%20factory,%20mold%20china.htm)
• Párhuzamos körök esetében a főáramon több oldalág is található, azonban áganként
eltérő az áramlás valamint nem egyenletes a szerszám hűtése.
• A hűtőfuratok sorosan történő elhelyezése egyenletes hőelvonást és áramlást biztosít,
így diplomamunkámban a soros hűtés kialakítást tartottam a legoptimálisabbnak a termék
geometriája alapján.
A 33. ábrán a hűtés kialakítása valamint a hűtővíz ármlásának iránya látható. Az áramlás
irányát a megfelelő pozicióba helyezett záródugókkal biztosítottam.56
33.ábra Soros hűtés kialakítása a szerszám üregben
(Forrás: Saját ábra)
56 Bartos András: Műanyag feldolgozó gépek és
szerszámok.[Online]2018.http://www.mua.bme.hu/hallgatok/letoltesek/NYILVANOS_TARTALOM/muany
ag_feldolgozo_gepek_es_szerszamok/eloadas/MFGSz_06.pdf [2019.04.13]
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
47
7.6.1.2 Szerszám mag hűtése
A mozgó oldalon található mag hűtése nem alakítható ki körkörös temperáló furatokkal,
helyette koncentrikus vagy terelőlemezes megoldás lehetséges.
A mag hűtéséhez terelőlemezes hűtést választottam azon belül is a spirális megoldást (34.
ábra), hiszen az 50 mm-nél nagyobb hengeres magoknál a spirális hűtőrendszerek egyenletes
és hatékony hűtést biztosítanak, ami lehetővé teszi a jó hőmérséklet-szabályozást.
34.ábra Mag hűtése spirállal
(Forrás: Saját ábra)
A mag maradék falrészének is elég vastagnak kell lennie ahhoz, hogy ellenálljon a
polimer befecskendezése során keletkező erőknek. A hűtőcsatornáknak elég messze kell
lenniük a mag felületétől, hogy a polimer túlzott mértékű lehűlését megakadályozzuk.57
57 Ismeretlen szerző: Options for core cooling [Online].2015.
https://plasticmolddesign.wordpress.com/2015/02/13/options-for-core-cooling/ [2019.03.10]
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
48
8. Szerszámház
A beömlő rendszer és gát kiválasztása, valamint a kilökő és temperáló rendszer
kialakítása után, elkészült a fedélhez tartozó szerszámház modellje.
8.1Fröccsöntés folyamata a szerszámház modellben:
A fröccsöntő ciklus a szerszámzárással kezdődik mely után megtörténik a befröccsöntés
valamint az utónyomás, ezt követi a hűtés és a szerszámnyitás. Ezt a folyamatot az elkészült
szerszámház modelljével fogom szemléltetni a következőkben.
8.1.1 Zárt állás
A fröccsöntő gép gyorsmenetben megkezdi a szerszám zárását.
35.ábra Szerszám zárt állapotban
(Forrás: Saját ábra)
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
49
A két szerszámfél összeérése előtt, a gép átvált normál menetbe, hogy az esetlegesen az
előző fröccsciklusból beszorult fröccstermék, vagy a kint maradt forma betétek ne
okozhassanak a szerszámban sérülést. Ekkor történik a befröccsöntés, vagyis a
szerszámüreg kitöltés valamint a utónyomás azaz kompenzálás.
8.1.2 Fröccsöntés folyamata:
A polimert nagy nyomással és sebességgel befröccsöntik a szerszámba. A befröccsöntés
során a korábbiakban megolvasztott polimer ömledéket a csigadugattyú haladó mozgással a
fúvókán keresztül a szerszámba juttatja. A fúvóka szűk keresztmetszetének köszönhetően az
ömledék felgyorsul, ezáltal biztosítható a szerszámüreg tökéletes kitöltése (36.ábra).58
36.ábra Szerszám kitöltése
(Forrás: Saját ábra)
58 Dr .Mikó Balázs: Műanyagfröccsöntő szerszámok tervezése és gyártása. [Online]. 2006. http://old.bgk.uni-
obuda.hu/ggyt/targyak/seged/bagms15nnk/sztervgyart.pdf [2019.03.17]
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
50
8.1.3 Szerszámnyitás:
Miután megtörtént a szerszámüreg kitöltése valamint megfelelően megszilárdult a
termék, a szerszám nyitása következik. A mozgó oldali szerszámfél (37.ábra) először lassan
távolodik az álló oldali szerszámféltől(38.ábra) majd miután a teljes szétválás megtörtént
gyorsmenetben folytatja utját a véghelyzetig, melynek elérése előtt ismét lassít. 59
37.ábra Mozgó oldal
(Forrás: Saját ábra)
38.ábra Álló oldal
(Forrás: Saját ábra)
5959 Dr .Mikó Balázs: Műanyagfröccsöntő szerszámok tervezése és gyártása. [Online]. 2006.
http://old.bgk.uni-obuda.hu/ggyt/targyak/seged/bagms15nnk/sztervgyart.pdf [2019.03.17]
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
51
8.1.4 A termék eltávolítása
„Amint a mozgó szerszámfél halad hátra, a kidobótüskék, csapok kitolják a terméket a
szerszámból. Amennyiben a termék, vagy a szerszám konstrukció ezt nem engedi (pl.
többfészkes szerszám esetében a termékek sérülést okozhatnak egymáson, amikor kiesnek a
szerszámból), úgy mód van robotok alkalmazására is.”60
Fontos, hogy nyitott állapotban annyi helyet biztosítsunk a két szerszámfél között, hogy
a kész termék a kilökő rendszer alkalmazása után könnyedén, akadálymentesen távozhasson
a szerszámból (általában ládába, futószalagra, stb).
39.ábra Fedél eltávolítása
(Forrás: Saját ábra)
60 Dr .Mikó Balázs: Műanyagfröccsöntő szerszámok tervezése és gyártása. [Online]. 2006. http://old.bgk.uni-
obuda.hu/ggyt/targyak/seged/bagms15nnk/sztervgyart.pdf [2019.03.06]
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
52
8.2 Szerszám kiegészítő elemek
Vannak egyes elemek, alkatrészek, amelyeket minden fröccsöntő szerszámon el kell
helyeznünk. Ilyen elem lehet például a szemescsavar vagy a szállítóhíd, mely a szerszám
daruval történő szállítását teszi lehetővé. Fontos, hogy a szemescsavar a szerszám
súlypontjával egy pontba essen, hiszen enélkül könnyen elbillenhet emelés közben (40.
ábra).
40.ábra Szemescsavar pozíciója
(Forrás: Saját ábra)
Ezeken kívül sokféle kiegészítővel lehet felszerelni még a szerszámot, ilyen lehet például
a védelmi célt szolgáló különféle érzékelők felszerelése, a temperáló rendszer miatti
hőszigetelő lemezek, de ide sorolhatjuk még a ciklusszámlálót is stb.61
61 Kavalecz Tamás: Fröccsöntött műanyag alkatrészek technológiai és szerszámtervezése CAE
alkalmazással. [Szakdolgozat].ME GÉIK,2018. fol. 29
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
53
9. Összefoglalás
Diplomamunkám fő témája egy fedél fröccsöntő szerszámának tervezése. A dolgozat első
felében ismertettem a műanyagot mint alapanyagot ,valamint a polimertechnológia alapjait,
feldolgozási módjait. Kitértem a hőre lágyuló műanyagok szerepére és bemutattam a fedél
alapanyagául szolgáló polimer fröccsöntésben fontos tulajdonságait. Ezek után áttértem a
fröccsöntésre melyen belül ismertettem a gép felépítését, a fröccsöntés folyamatait. A
fröccsöntő szerszám megismertetésével és bemutatásával folytattam dolgozatomat;
bemutattam a szerszám egyes részeit, valamint ismertettem funkciójukat. Felvázoltam a
tervezés fontos állomásait, majd végig követtem egy termék legyártásához szükséges
lépéseket;meghatároztam az osztófelületet, felvázoltam a beömlő rendszer kialakításainak
lehetőségeit valamint kiválaszottam a szükséges gáttípust. A termékmodell létrehozásához
a Creo Parametric 3.0 volt segítségemre. Ezt követően meghatároztam a meglövés helyét,
melynek helyességét az AutoDesk Moldflow-val végzett analízis eredményeivel
támasztottam alá. Megismertettem a kilökő rendszer szerepét, lehetséges megoldásait, majd
meghatároztam a kilökők pozicíóit. A tervezés utolsó állomásaként kiválasztottam, illetve
kialakítottam a mag valamint a csésze hűtéséül szolgáló temperáló rendszereket. A tervezés
folyamatát különböző segédletek és szakirodalmak segítségével vittem véghez. Ezek után
elkészítettem a szerszámház modelljét melyhez az AutoDesk Inventor szerszámház tervező
funkcióját használtam. A dolgozat végén pedig a kész modell segítségével mutattam be a
fröccsöntés folyamatát az adott terméken.
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
54
10. Irodalomjegyzék
• Bartos András: Műanyag feldolgozó gépek és
szerszámok.[Online]2018.http://www.mua.bme.hu/hallgatok/letoltesek/NYILVAN
OS_TARTALOM/muanyag_feldolgozo_gepek_es_szerszamok/eloadas/MFGSz_0
6.pdf [2019.04.13]
• Czvikovszky Tibor, Nagy Péter, Gaál János: A polimertechnika
alapjai[Online].2007. https://www.tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tkt/polimertechnika-
alapjai/ch03.html [2018.11.20]
• Deák Tamás: Műanyagok előállítása és feldolgozása: A fröccsöntési zsugorodás és a
technológia összefüggése.[Online] https://docplayer.hu/18098011-A-froccsontesi-
zsugorodas-es-a-technologia-osszefuggese.html [2019.02.08]
• Dr. Kovács Lajos: Műanyag zsebkönyv. Budapest, 1979.p.674.
• Dr. Mikó Balázs: Műanyagfröccsöntő szerszámok tervezése és gyártása. [Online].
2006. http://old.bgk.uni-obuda.hu/ggyt/targyak/seged/bagms15nnk/sztervgyart.pdf
[2018.11.19]
• Dr. Mikó Balázs: Műanyagfröccsöntő szerszámok tervezése és gyártása/
Temperálás. [Online]http://old.bgk.uni-
obuda.hu/ggyt/targyak/seged/bagms15nnk/10.pdf [2019.03.10]
• Ismeretlen szerző: Options for core cooling
[Online].2015.https://plasticmolddesign.wordpress.com/2015/02/13/options-for-
core-cooling/ [2019.03.10]
• Ismeretlen szerző. 3.2 Fröccsöntő szerszámok [Online]
https://docplayer.hu/14267933-3-2-froccsonto-szerszamok.html [2019.03.12]
• Ismeretlen szerző: A fröccsöntés technológiája.[Online]
https://tudasbazis.sulinet.hu/hu/szakkepzes/gepeszet/gepeszeti-szakismeretek-1/a-
froccsontes-technologiaja/a-froccsontes-technologiaja [2018.11.21]
• Ismeretlen szerző: Cavity and Core.
[Online]http://www.apiwat.ie.engr.tu.ac.th/molddesign/step3/ireko.htm
[2019.01.02]
• Ismeretlen szerző: Fröccsöntés. [Online]. https://hu.wikipedia.org/wiki/Fröccsöntés
[2018.11.20]
• Ismeretlen szerző: Műanyagok fröccsöntése.
[Online]http://www.evelynplast.hu/froccsontes/ [2018.11.13]
• Ismeretlen szerző: Műanyagok. [Online].
http://www.vilaglex.hu/Kemia/Html/Muanyag_.htm [2018.11.19]
• Ismeretlen szerző: Ultramid® B3WG7 Polyamide 6 [Online].2019.
http://iwww.plasticsportal.com/products/dspdf.php?type=iso¶m=Ultramid+B3
WG7 [2018.11.20]
• Jakab József: Fröccsöntési technológia kidolgozásának javasolt lépései. [Online]
http://muanyagipar.hu/technologia.pdf [2019.03.02]
Miskolci Egyetem Gépészmérnök és Informatikai Kar
55
• Jakab József: Fröccsöntési technológia kidolgozásának javasolt lépései, [Online]
https://doksi.hu/get.php?order=DisplayPreview&lid=22571 [2019.03.13]
• Kavalecz Tamás: Fröccsöntött műanyag alkatrészek technológiai és
szerszámtervezése CAE alkalmazással. [Szakdolgozat].ME GÉIK, 2018.fol. 60
• Mikó Balázs: Műanyagfröccsöntő szerszámok tervezési és gyártási folyamata.
[Online] http://old.bgk.uni-obuda.hu/ggyt/targyak/seged/bagms15nnk/ceepus.pdf
[2018.11.22]
• Miskolczi Norbert: Műanyagok feldolgozása. [Online]. 2012.
https://www.tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tamop412A/2010-
0012_muanyagok_feldolgozasa/ch03s02.html [2018.11.20]
• Németh László: Fröccsöntő szerszám tervezése. [Szakdolgozat].ME GÉIK, 2016.fol.
36
• Németh László: Fröccsöntő szerszám tervezése. [Szakdolgozat].ME GÉIK, 2016.fol.
30
• Szabó Gábor: A fröccsöntés technológiájának fejlődése – Történeti
áttekintés,[Online] 2016. http://www.cnc.hu/2016/05/a-
froccsontestechnologiajanak-fejlodese-torteneti-attekintes/ [2018.10.27]
• Szabó Gábor: Fröccsöntő gépek szerszámzáró egységei. [Online]. 2016.
http://www.cnc.hu/2016/05/froccsonto-gepek-szerszamzaro-egysegei/ [2018.11.21]