Изготовление изделий из пластмасс

Размещено на http://allbest.ru

Министерство образования и науки Российской федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»

Кафедра Материаловедения и технологии художественных изделий

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине Основы технологичности деталей в материаловедении

Руководитель работы

доцент Звягин В.Б.

Студент Лобач Д. В.

8 октября 2014 г.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Обеспечение технологичности заготовок на стадии проектирования

2. Материалы для заготовок

3. Требования, предъявляемые к конструкции заготовок

4. Способы получения заготовок

5. Назначение технических условий

Библиографический список

ВВЕДЕНИЕ

Пластмассы - материалы на основе органических природных, синтетических или органических полимеров, из которых можно после нагрева и приложения давления формовать изделия сложной конфигурации. Полимеры - это высоко молекулярные соединения, состоящие из длинных молекул с большим количеством одинаковых группировок атомов, соединенных химическими связями. Кроме полимера в пластмассе могут быть некоторые добавки.

Переработка пластмасс - это совокупность технологических процессов, обеспечивающих получение изделий - деталей с заданными конфигурацией, точностью и эксплуатационными свойствами.

Высокое качество изделия будет достигнуто, если выбранные материал и технологический процесс будут удовлетворять заданным эксплуатационным требованиям изделия: электрической и механической прочности, диэлектрической проницаемости, тангенсу угла диэлектрических потерь, прочности, плотности и т.п. Эти требования должны быть учтены при создании элементной базы (микросхем, микросборок и т.п.) и элементов базовых несущих конструкций (БНК), печатных плат, панелей, рам, стоек, каркасов и др.

При переработке пластмасс в условиях массового производства для обеспечения высокого качества изделий решают материаловедческие, технологические, научно-организационные и другие задачи.

Материаловедческие задачи состоят в правильном выборе типа и марки полимера, таким образом, чтобы обеспечить возможность формования изделия с заданными конфигурацией и эксплуатационными свойствами.

Технологические задачи включают в себя всю совокупность вопросов технологии переработки полимеров, обеспечивающих качество изделия: подготовку полимеров к формованию, разработку-определение технологических параметров формования, разработку инструмента, выбор оборудования.

Основные этапы работы по применению пластмасс в изделиях следующие:

1. Анализ условий работы изделия, разработка требований к эксплуатационным свойствам.

2. Выбор вида пластмассы по заданным требованиям и эксплуатационным свойствам изделия.

3. Выбор способа переработки пластмассы в изделие и оборудования.

4. Выбор базовой марки пластмассы и на её основе марки с улучшенными технологическими свойствами.

5. Конструирование, изготовление, испытание и отладка технологической оснастки и др.

1. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ ЗАГОТОВОК НА СТАДИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Проектирование заготовок из пластмасс и обработка на технологичность обусловлены способностью последних заполнять пресс-формы и извлекаться из них после затвердевания. Поэтому конструктор должен знать основные рекомендации, выработанные практикой, по оформлению толщин стенок, радиусов закруглений, наружных и внутренних поверхностей, мелких конструктивных элементом типа утолщений, облегчений, отверстий, резьбы и пр., которые, как правило, вытекают из возможностей технологии.

Толщина стенок. При проектировании пластмассовых заготовок необходимо обеспечить их равностенность. С увеличением толщины стенок возрастает продолжительность выдержки и опасность коробления в процессе прессования. При литье под давлением в толстых сечениях образуется воздушная и усадочная пористость.

Прочность и жесткость деталей рекомендуется повышать путем применения ребер жесткости, толщина которых в наибольшем сечении не должна превышать толщину стенок. Для круглых деталей не рекомендуются концентричные и сплошные радиальные ребра жесткости, так как они препятствуют усадке.

Радиусы закруглений в местах сопряжения поверхностей улучшают наполняемость пресс-форм и внешний вид деталей. Острые кромки допускаются только на поверхностях, по которым проходит плоскость разъема пресс-формы. После зачистки заусенца на этих кромках образуются фаски величиной 0,2…0,3 мм.

Прочность корпусных деталей повышается при плавном утолщении стенок в местах закругления, которое достигается сопряжением наружных и внутренних поверхностей равными радиусами со смещенным центром. Радиус должен быть больше половины толщины стенки. Для термореактивных материалов минимально допустимое значение радиуса закругления 0,5 мм, для термопластических материалов с повышенной вязкостью типа полистирола или полиметилметакрилата допустимо 0,8 мм.

Оформление поверхностей. На боковых поверхностях пластмассовых деталей недопустимы поднутрения, препятствующие разъему пресс-формы и извлечению изделия. Бобышки на наружных боковых поверхностях допустимы только при дополнительном вертикальном разъеме, что значительно усложняет конструкцию пресс-формы.

Опорные поверхности рекомендуется заменять опорными площадками, буртиками, выступами по параметру, что повышает жесткость деталей, снижает их коробление и способствует плотному прилеганию сопрягаемых поверхностей. С целью облегчения удаления заусенца следует уменьшить число плоскостей разъема и располагать линию образования заусенца на участках простой конфигурации.

Отверстия. Размеры отверстий в пластмассовых заготовках назначают так же, как и для металлических изделий. При этом необходимо учитывать возможность появления напряжений вследствие затрудненной усадки. Допустимая глубина отверстия зависит от метода изготовления деталей.

Резьба. Прессованием и литьем можно изготовить резьбовые элементы деталей, не требующие последующей механической обработки. Не рекомендуется для пластмассовых деталей прямоугольные резьбы и резьбы с шагом менее 0,4 мм вследствие их недостаточной прочности.

Минимально допустимый диаметр резьбы для заготовок из термопластов и волокнистых пресс-материалов 2 мм, а для деталей из пресс-порошков - 3мм. Желательно, чтобы длина резьбы не превышала двух ее диаметров. В пластмассовых заготовках с резьбами разных диаметров рекомендуется брать одинаковый шаг резьбы с целью упрощения конструкции пресс-формы.

Армирование пластмасс металлическими элементами значительно повышает область применения пластмассовых изделий. Наиболее распространенная арматура, штифтовая (гладкие и резьбовые шпильки, винты), втулочная (гладкие и резьбовые втулки), плоская (лепестки, контакты) и проволочная. Для предупреждения проворачивания или вырывая из изделия на штифтовой арматуре делают накатку и кольцевые выточки, на плоской - отверстия или вырезы, на проволочной - расплющивание или изгиб арматуры. Чтобы избежать возникновение трещин, сечение металлической арматуры должно быть небольшим по сравнению с сечение пластмассы и располагаться симметрично относительно последнего. Арматура не должна находиться близко к краю или к поверхности заготовки во избежание появления вздутий пластмассы.

Надписи и рисунки на пластмассовых заготовках следует делать выпуклыми, что упрощает изготовление пресс-формы. С целью устранения выкрашивания высота шрифта или рисунка не должна превышать 0,2 мм. Если требуется увеличить высоту шрифта, надпись утапливается ниже поверхности заготовки.

2. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ЗАГОВОК

Основными признаками выбора пластмасс являются эксплуатационные и технологические свойства. Для ускорения процесса выбора материала используют специальные таблицы, в каждой из которых приведены марки материалов в порядке снижения среднего значения представляемого эксплуатационного свойства. Так созданы таблицы групп материалов по коэффициенту трения и износа, электрической прочности и электросопротивлению, диэлектрической проницаемости, коэффициенту светопропускания и преломления и другим признакам.

Пластмассы выбирают исходя из требований к эксплуатационным свойствам и геометрическим параметрам изделия. Поэтому сначала выбирают вид пластмассы на основе требований к ее эксплуатационным свойствам, а затем базовую марку и марку с улучшенными технологическими свойствами, которую можно эффективно переработать выбранным способом.

Существует два метода выбора вида пластмасс:

1 - метод аналогий - качественный;

2 - количественный метод.

Метод аналогий применяют при невозможности точного задания параметров эксплуатационных свойств пластмассы; в этом случае используют для выбора характерные параметры эксплуатационных свойств, назначение, достоинства, ограничения, рекомендации по применению и способам переработки; в этом случае для выбора также могут быть использованы рекомендации по применению пластмасс в других типах изделий, работающих в аналогичных условиях.

Порядок выбора пластмасс количественным методом по комплексу заданных значений эксплуатационных свойств сводится к следующему:

- выявление условий эксплуатации изделия и соответствующих им значений параметров эксплуатационных свойств пластмасс при основных условиях работы изделия;

- подбор пластмассы с требуемыми параметрами эксплуатационных свойств;

- проверка выбранной пластмассы по другим параметрам, не вошедшим в основные.

Наиболее удобной является эвристическая стратегия поиска и выбора пластмасс. В этом случае, отбрасывая заведомо бессмысленные варианты, используют не все множество вариантов, а лишь его наиболее нужную часть. Все множество пластмасс для этого разбивают на подмножества по определенным эксплуатационным свойствам. В таблице 2 приведены некоторые подмножества полимерных материалов.

Характеристики подмножества полимерных материалов.

Подмножество полимерных материалов	Число элементов Ki	Энтропия ряда (Log2 Ki бит)	Число поисковых параметров ряда,	Сокращение поля поиска, Кобщ/Ki раз	Цена параметра, или снижение энтропии (Log2 Kобщ/ Ki, бит)
Все множество(Kобщ)	2710	11.4	11-12	-	-
Конструкционные	949	9.89	10	2.86	1.51
Электро- и радио- технические	864	9.76	10	3.14	1.65
Листовые	501	8.97	9	5.41	2.44
Тропикостойкие	188	7.56	8	14.41	3.85
Прозрачные	156	7.23	7-8	18.07	4.18
Медицинские	123	6.94	7	22.03	4.46
Радиационностойкие	56	5.81	6	48.39	5.60
Герметики	53	5.81	6	48.39	5.60
Компаунды	52	5.73	6	51.13	5.68
Фрикционные	13	3.70	4	208.46	7.70

Поиск в конструкционном ряду сокращает поисковое поле почти в 3 раза, в ряду прозрачных материалов - в 18 раз, фрикционных материалов - в 208 раз (табл.2).

Выбор пластмасс по эксплуатационным параметрам это задача противоречивая:

1 - необходимость учесть наибольшее число параметров с целью повышения точности выбора;

2 - необходимость уменьшить их число с целью сокращения затрат труда и времени на оценку.

Выбор оптимального или минимального числа параметров из всего возможного их числа (30-40 параметров) при выборе и оценке выбранного материала основан на учете всех наиболее ценных эксплуатационных параметров материала путем использования для этой цели нужного (по эксплуатационным параметрам) подмножества пластмасс (электро- и радиотехнические, прозрачные, тропикостойкие - табл.2 и др.), остальные материалы отбрасывают.

Минимальное количество учитываемых параметров определяют по выражению:

n INT(Log2 K) +1;

где K - число элементов в данном подмножестве.

Обычно число поисковых параметров, необходимое для выбора пластмассы с помощью рядов пластмасс не превышает 10. Это наиболее ценные параметры с наибольшей информационной емкостью. За критерий ценности поисковой информации принимают выигрыш, показывающий степень сужения поискового поля; это выражает формула:

Log2 Kобщ/Ki = Log2 Kобщ - Log2 Ki ;

где Kобщ - число элементов всего множества, Кi - число элементов в подмножестве. Иначе эту величину называют цена параметра (в битах).

Определение перечня параметров является наиболее важным этапом при выборе пластмасс.

Для этого удобно представить процесс в виде граф-дерева (рис.8) с его свойствами, расположенными на различных уровнях. Пусть на нулевом уровне находится интегральное свойство, характеризующее объект в целом. Далее дерево постепенно разветвляется, образуя первый, второй, третий и т.д. уровни.

Число таких уровней не ограничено. Однако строя такое разветвление желательно доходить до такого уровня рассмотрения, на котором находятся простые, не разлагаемые на другие, наименее общие свойства. Такое построение логической структуры свойств пластмассы ускоряет выбор перечня свойств.

В перечне параметров для каждого параметра необходимо указать его абсолютное значение или интервал возможного его изменения. Эти данные являются оценочными для выбора пластмассы из ряда. При этом часто используют наиболее часто метод расстановки приоритета. Сравнивая между собой параметры эксперт определяет отношение между ними (больше, меньше, равно) с присвоением коэффициентов, составляет матрицу и определяет параметры.

После выполнения таких действий находят пластмассу, совпадающую по свойствам с установленными теоретическим путем параметрами. Поиск выполняют по соответствующей таблице с главным определяющим признаком (прозрачности, диэлектрической постоянной, электрической прочности и др.).

С учетом этих соображений порядок выбора пластмассы следующий:

I. Составление поискового образа пластмассы:

- составление графа дерева свойств изделия,

- составление параметрического ряда и определение значения параметров,

- определение веса параметров с использованием метода расстановки приоритетов,

- установление порога совпадения поисковых параметров;

II. Порядок выбора:

- выбор материала по поисковым параметрам, начиная с наиболее ценного, методом последовательного приближения,

- при наличии нескольких равноценных марок материала сопоставление и выбор лучшей с помощью обобщенного показателя или по результатам опробования.

Выбор базовой марки полимера. Базовую марку полимера выбирают по вязкости (текучести) в зависимости от предполагаемого способа переработки (рис.9). Далее подбирают базовую марку по вязкости (текучести) в зависимости от конфигурации и размеров детали.

В справочниках (на пластмассы) обычно приведены конкретные рекомендации по применению различных марок пластмасс. Выбор литьевых марок пластмасс для литья под давлением наиболее сложен, поэтому приведем его.

Выбор базовых марок для литья под давлением. Основными параметрами при этом являются толщина детали S и отношение длины детали к толщине L/S.

Типоразмер каждой литьевой машины характеризует: V - объем впрыскиваемого материала, Р - давление литья, Q - скорость впрыска и другие параметры и интервал толщины S получаемых изделий (рис.10). Малые толщины получают на машинах с небольшим V, большие - на машинах с большим V.

Для каждого типоразмера машин выделяют характерный ассортимент деталей по отношению длины к толщине L /S.

Порядок выбора литьевой марки полимера в зависимости от размеров изделия и типоразмера литьевой машины:

1. Определяют по чертежу толщину S. При разнотолщинном изделии определяют эквивалентную равномерную толщину изделия по формуле:

Sэ =

Где Si и Li - толщина и длина отдельных участков изделия.

В зависимости от V изделия определяют типоразмер машины по V и номер группы изделия (марки) по S (Sэ).

2. Определяют отношение L/S (L/Sэ), определяют номер группы изделия и пластмассы по относительной длине (по табл.3).

3. По номерам групп толщины и относительной длины изделия определяют литьевую марку полимера и его ПТР (). Значения ПТР () приведены в таблицах справочника.

Выбор марки с улучшенными технологическими свойствами.

Марки с улучшенными технологическими свойствами выбирают на основе базовых с использованием справочной информации о выпускаемых типах марок с улучшенными технологическими свойствами, их назначения, экономическом эффекте, рекомендациях по применению для различных изделий.

3. ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К КОНСТРУКЦИИ ЗАГОТОВОК

Обычно при конструировании деталей из пластмасс учитываются их физико-механические свойства, особенности процесса изготовления, условия эксплуатации и сборки, простота конструкции пластмассовой детали, стоимость оснастки, производительность труда, качество, габаритные размеры детали, масса и др.

Стенки и технологические уклоны. Уклоны в пластмассовых изделиях необходимы для беспрепятственного их извлечения из пресс- формы. Обычно технологические уклоны назначают при получении деталей из пластмасс методом прессования или литьем под давлением.

Соблюдение равностенности для многих изделий из пластмасс является необходимым условием при конструировании. Однако практически это условие неосуществимо. Поэтому правильно сконструированным изделием считается такое, у которого величина равностенности не превышает 30% от наименьшей толщины стенки.

При этом в изделии должны отсутствовать резкие переходы. Переходы от большого сечения стенки к меньшему должны выполняться при помощи уклонов, а в цилиндрических элементах при помощи конусности, что способствует упрочнению данных элементов (рис. 1).

Утолщение стенок по конструктивным соображениям происходит в следующих случаях: при наличии отверстий и деталей с резьбой (рис. 1.1).

пластмасса полимерный литье



Рис. 1

Рис. 1.1

Ребра жесткости. Ребра жесткости применяются в пластмассовой детали для увеличения жесткости и прочности, усиления особо нагруженных мест или выступающих частей, уменьшения веса детали за счет разгрузки утолщенных мест. Иногда их применяют по чисто декоративным соображениям.

Желательно, чтобы ребра жесткости не доходили до опорной поверхности или края примыкающего к нему элемента детали на величину, равную 0,5 ... 1,0 мм, примыкали к опорной поверхности плавно и имели наибольшее допускаемое значение уклона (рис. 1.2).

Рис. 1.2

Ребра жесткости, если позволяет их конструкция, лучше располагать так, чтобы они работали на сжатие, а не на растяжение. Там, где увеличивают жесткость крышек, днищ крупногабаритных деталей и боковых стенок, обычно применяют мелкие ребра-нервюры. На рис. 1.3 изображены некоторые виды нервюр. Их располагают в продольном направлении либо с наружной, либо с внутренней стороны.

Рис. 1.3

Отверстия. В пластмассовых изделиях применяют отверстия различной конструкции, но желательно, чтобы они имели наиболее простую форму. Самые простые по форме -- цилиндрические отверстия, наиболее трудоемкие -- овальные. Отверстия могут быть сквозными и глухими.

Из всех видов отверстий, наибольшее распространение получили цилиндрические постоянного диаметра, но встречаются и ступенчатые. Они могут быть не только цилиндрическими, но и коническими, а также применяться в сочетании (рис. 1.4).

Если отверстия находятся вблизи края изделия, то желательно, чтобы края соответствовали форме примыкающего к нему отверстия. Это, во-первых, способствует соблюдению равностенности, во-вторых, уменьшает возможную деформацию отверстия в результате неравномерной усадки стенок (рис. 1.5).

Рис. 1.4

Рис. 1.5

Расстояние между соседними отверстиями или отверстием и краем изделия должно быть не менее половины диаметра отверстия.

Диаметры отверстий выбирают по ГОСТ 6636-69, а диаметры сквозных отверстий для болтов, винтов, шпилек и заклепок, устанавливаемых с зазорами в соединяемые детали, регламентированы ГОСТ 11284-75.

Поднутрения. Узкие полости между отдельными частями отливки, различного рода пазы и выемки, затрудняющие формовку и литье, называются поднутрениями.

Как правило, они ведут к появлению брака. В деталях из пластмасс наличие поднутрений внутреннего контура недопустимо. В противном случае формующий элемент нельзя извлечь.

На рис. 1.6, I дан пример нетехнологичной конструкции изделия из-за поднутрения внутренней полости изделия. На рис. 1.6, II конструкция видоизменена -- она стала более технологичной.

Рис. 1.6

Закругления. Изделия из пластмасс обязательно должны иметь закругления, как с наружной, так и внутренней стороны, особенно на кромках и в углах см. ГОСТ 10948-64. Наличие таких закруглений способствует увеличению механической прочности отдельных элементов и изделия в целом.

Величина радиуса закруглений во многом зависит от материала детали, толщины стенки, конструктивных особенностей, а также от типоразмера инструмента, применяемого при окончательной обработке пластмассовой детали. Важно отметить, что величина радиусов на всей длине закругляемого элемента должна быть одинаковой, а закругления внутренних и наружных контуров согласованы между собой, т.е. толщина изделия b должна быть всюду постоянна (рис. 1.7,I -- неправильно и II -- правильно).



Рис.1.7

Резьбы. Резьбы в пластмассовых изделиях получают в основном тремя способами: прессованием (непосредственно в самом изделии), запрессовкой в пластмассовые изделия металлических деталей с резьбой и резанием.

Пластмассовые изделия могут иметь как наружную, так и внутреннюю резьбу различного профиля.

В практике чаще всего применяют метрическую резьбу с крупным или мелким шагом. Важно отметить, что детали с резьбой любого вида, прессуемые в изделия из пластмасс, обязательно должны иметь фаску на наружном конце резьбы.

В пластмассовых изделиях обычно избегают делать сквозные внутренние резьбы. Но если резьба все же необходима в каком-либо сквозном отверстии, то она выполняется лишь на некоторой его части.

Сварка применяется для соединения деталей из термопластов. Процесс сварки довольно сложный. Типы сварных соединений деталей из пластмасс аналогичны соединениям деталей из металла, т. е. они, бывают стыковые, угловые, тавровые.

Сущность процесса сварки пластмасс сварочной горелкой (рис. 1.8) состоит в том, что кромки свариваемых деталей 1 и присадочный пруток 2 нагревают до размягчения и перехода в вязко-текучее состояние, после чего присадочный пруток при небольшом давлении укладывают в шов.

В данном случае, в отличие от сварки металлов, жидкая масса не образуется. Пластмассы, находясь в вязко-текучем состоянии, приобретают липкость, в результате чего в соединяемых деталях под давлением образуется неразъемное соединение.

Рис. 1.8

Сварку пластмасс производят различными способами. Одним из наиболее распространенных является сварка газовыми теплоносителями (нагретыми газами).

В качестве теплоносителей применяют подогретые газы (воздух, азот, аргон и др.) либо непосредственно продукты сгорания горячего газа (пропан-бутоновые смеси и др.) в смеси с воздухом.

Газ-теплоноситель нагревают до необходимой температуры в специальных устройствах -- нагревателях, условно называемых горелками.

Горелки бывают двух типов: с электроподогревом (II) и газоподогревом (I) (рис. 1.9).

Они состоят из рукоятки 3, горелки 7 или греющей спирали 8, сопла 6, шлангов подачи сжатого воздуха 2 и газа 1, змеевика 4 и электрического шнура 9. Выход горячего воздуха обозначен цифрой 5.



Рис. 1.9

Варку нагретым газом выполняют одним из двух способов: с применением присадочного материала или без него.

При сварке без присадочного материала разогретые газом-теплоносителем кромки пластмасс сдавливают прижимными роликами.

Склеивание. Склеиванием соединяют как пластмассы между собой, так и пластмассы с металлами. Для этой цели применяют клей БФ-2, БФ-4, карбонильный клей, а также клей марок ПУ-2, ПК-5, ВК-32-200 др.

Для склеивания слоистых пластиков и пенопластов применяют смоляные клеи ВИАМ-Б-3, КБ-3 и др. К органическому стеклу приклеивают другой материал посредством клея марок ВК-32-70, В-31-Ф9 и др.

4. СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВОК

Существует несколько способов изготовления заготовок из пластмасс. Так как все они требуют дорогостоящей, специальной оснастки (пресс-форм), то областью их применения является серийное и массовое производство.

Рассмотрим краткую характеристику этих способов.

Литье под давлением является наиболее производительным способом получения деталей из пластмасс. используется в массовом производстве заготовок простои и сложной конфигурации. осуществляется на специальных машинах, предназначенных для расплавления пластмассы и подачи ее поршнем или шнеком под давлением 50…250 Мпа в закрытую и охлажденную пресс-форму, при раскрытии которой изделие автоматически выталкивается.

Прямое (компрессионное) прессование применятся для производства заготовок мелких и средних размеров, и изготовляется на гидравлических прессах с гидравлическим выталкивателем. Прессование может производится в закрытых и открытых пресс-формах.

В качестве материалов при прессовании применяют термопласты без наполнителя, а также реактопласты (порошкообразные, волокнистые и слоистые).

Заготовки, полученные литьем под давлением и прессованием, имеют гладкую поверхность, точные размеры и поверхность, не требуют дальнейшей механической обработки.

Литьевое прессование используется для производства заготовок сложной конфигурации с локальными утолщениями, с более тонкими сечениями и более глубокими отверстиями, чем у заготовок, изготавливаемых прямым прессованием. Исходным материалом при этом способе служат пресс-порошки, волокниты и термореактивные материалы с порошковыми и мелковолокнистыми наполнителями.

Дутьевое (пневматическое) формование используется для производства заготовок открытого типа (крышки, контейнеры, корыта и др.) из листовых термопластов толщиной 1,5…4 мм. В качестве исходных материалов используют, например, оргстекло, винипласт, полиэтилен, полистирол.

Различают негативное и позитивное пневматическое формообразование.

Вакуумное формообразование используется для неглубокой вытяжки крупногабаритных заготовок панельного типа.

Изделие формуется вакуумным всасыванием предварительно размягченного листа в матрицу, а выталкивается сжатым воздухом. Исходный материал - листовой термопласт толщиной 1,5…3 мм.

Комбинированное формование является одновременно негативным и позитивным. Применяется для изделий сложной конфигурации с поднутрениями, а также при глубокой вытяжке. Исходный материал - листовой термопласт толщиной 2…4 мм.

Формование осуществляется на специальных, оснащенных опокой с прижимным кольцом и пуансоном для позитивного формования.

Экструзия (выдавливание) используется для производства профильной заготовки неограниченной длины, а также для нанесения пластмассовой изоляции на проволоку. Осуществляется на различного типа шнековых экструзионных машинах.

5. НАЗНАЧЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ

Конструкция пластмассовой детали должна отвечать требованиям, определяемым свойствами применяемого материала, особенностями процесса изготовления, сборки и эксплуатации и др. Конструкция детали должна быть более простой; чем проще деталь, тем дешевле оснастка, выше производительность труда, точность, ниже ее стоимость.

Габаритные размеры деталей определяются способом изготовления, материалом детали, мощностью оборудования, типом пресс-формы.

Правила конструирования деталей направлены на обеспечение рациональных условий течения материала в форме, повышение точности изготовления, уменьшение внутренних напряжений и коробления. Требования к конструкции детали на основе этих соображений следующие.

1. Форма детали должна обеспечивать возможность применения неразъемных матриц и пуансонов (в разъемных матрицах и пуансонах трудоемкость и стоимость изготовления значительно увеличены). Конфигурация детали не должна препятствовать свободному течению материала.

Ответственные размеры не должны попадать в плоскость разъема, это снижает их точность на толщину облоя. Для легкого отделения облоя линия разъема должна быть на участках простой конфигурации контура изделия.

2. Технологические уклоны необходимы для облегчения удаления деталей из формы и их назначают на стенках параллельных направлению усилия замыкания формы или направлению извлечения детали из подвижных формирующих знаков; в некоторых случаях конструкция детали не требует дополнительных уклонов.

Уклоны на деталях не назначают:

а) на плоских монолитных толщиной 5-6 мм и менее,

б) на тонкостенных (трубчатых) высотой 10-15 мм,

в) на наружных поверхностях полых деталей с дном высотой до 30 мм,

г) на конусных,

д) на сферических.

Величина уклона внутренних поверхностей больше уклона наружных поверхностей.

Величина уклона определяет в значительной мере точность изготовления изделий и назначается в зависимости от высоты детали и находится в пределах от 15 до 1 градусов для наружных поверхностей и от 30 до 2 градусов - для внутренних поверхностей.

3. Толщина стенки и дна должна быть равномерной. Разнотолщинность деталей вызывает неравномерную усадку, приводящую к образованию трещин, вздутий и короблению из-за неравномерности отверждения материала в форме и охлаждения вне формы.

Толщина стенки зависит от текучести материала, высоты детали и с увеличением текучести материала можно уменьшить толщину, а с увеличением высоты детали толщина стенки детали должна быть больше. Не следует назначать толщину стенки более 10-12 мм; минимальную толщину определяют по эмпирической формуле:

а) для реактопластов - S=2h/(Z-20)+1/Lg(a) (мм);

б) для термопластов - S=0.8(-2.1) (мм);

где h - высота стенки в мм, Z - величина текучести по Рашигу в мм, a - ударная вязкость в кгс/см в кв.

При невозможности обеспечения по конструктивным соображениям равностенности, допускаемая разностенность должна составлять: при прессовании не более 2:1, при литье под давлением деталей простой конфигурации не более 2,5:1.

В этом случае должны соблюдать плавность перехода от одного к другому сечению. Переходы от большего сечения к меньшему рекомендуется выполнять с помощью уклонов, радиусов закруглений, а в цилиндрических деталях с помощью конусности.

4. Ребра жесткости применяют для увеличения жесткости и прочности, усиления особо нагруженных мест по технологическим соображениям (предохранение от коробления, уменьшения времени выдержки и др.). Ребра жесткости не должны доходить до опорной поверхности на 0,5-0,8 мм. Оптимальная толщина ребра жесткости 0,6-0,8 толщины стенки.

Рекомендуемые соотношения элементов ребер жесткости. Нужно стремиться к диагональному или диаметральному расположению ребер жесткости. Форма ребра не должна препятствовать усадке.

5. Торцы для упрочнения деталей выполняют в виде буртиков различных конструкций. Толщина буртиков не должна превышать 1,5-2 толщины стенки. Примеры оформления торцев.

6. Радиусы закруглений назначают на внутренних и наружных сторонах детали, они способствуют устранению или уменьшению внутренних напряжений, уменьшению величины колебания усадки.

Величина радиуса зависит от материала, толщины стенки и регламентируется ГОСТ 10948-84. Минимальная величина радиуса для реактопластов и термопластов - 0,5 мм.

7. Отверстия. Расположение на поверхности, разновидности (сквозные, глухие, ступенчатые и др.), конфигурация (круглые, овальные, прямоугольные и дрю) отверстий определят в значительной мере величину внутренних напряжений, усадку, точность отверстий и межосевых расстояний.

Конфигурация отверстий должна быть наиболее простой формы: поперечные сечения, применяемые в производстве, представлены (более простые круглые, овальные - наиболее трудоемки), продольное сечение.

Расстояние между соседними сквозными отверстиями и краем детали рекомендуется не менее одного диаметра отверстия.

Минимальное расстояние между отверстиями b1=(S/D+1)*D, а минимальное расстояние от края отверстия до края детали b2 выбирается в зависимости от диаметра отверстия в пределах от 0,5 до 1 диаметра отверстия.

Размеры отверстий. Диаметр D отверстия назначается от 1,2 мм по ГОСТ 11289-85. Длина отверстия L зависит от метода формования и вида отверстия (сквозное, глухое): прямое прессование L(1,5-8)D, пресслитье и литье под давлением L10D - для сквозных отверстий; прямое прессование L 25D, пресслитье и литье под давлением L4D- для глухих отверстий.

8. Опорные поверхности применяют для обеспечения хорошего прилегания сопрягаемых поверхностей. Их оформляют в виде выступов, буртиков, бобышек.

9. Резьба может быть получена прессованием и литьем под давлением. Минимальный диаметр резьбы из термопластов - 2,5 мм, из реактопластов (пресспорошков и волокнистых материалов) - 3 мм. Геометрические параметры метрической резьбы определяют по ГОСТ 11709-86.

Не рекомендуется изготовлять прессованием прямоугольную резьбу и резьбы с шагом менее 0,7 мм.

При наличие разных диаметров резьбы в детали рекомендуют брать одинаковый шаг у всех резьб с целью одновременного удаления резьбовых знаков.

Особенности конструкции резьбы. Из-за меньшей, чем у металлов, прочности для всех видов резьбы обязательно наличие у конца резьбы кольцевой канавки или фаски длиной около одного шага резьбы.

10. Армирование применяют для увеличения прочности детали, облегчения сборки. В качестве арматуры применяют детали из металлов, керамики, стекла.

Для металлической арматуры используют: сталь, латунь, бронзу. С целью надежного закрепления в деталях к конструкции арматуры предъявляют требования: 1) невозможность поворота вокруг оси, 2) невозможность сдвига вдоль оси.

Различные виды арматуры: втулочная, штифтовая, плоская, проволочная.

Надежное крепление втулочной арматуры осуществляется выполнением канавки и накатки на наружной поверхности, плоской - вырезками или отверстием, проволочной - изгибом или расплющиванием. Геометрические параметры этих элементов определяют по справочнику.

При установке массивной арматуры (втулочной, штифтовой, плоской и др.) следует иметь ввиду, что возможно вспучивание материала при недостаточном расстоянии от арматуры до поверхности детали; минимальное расстояние 2 мм (при диаметре арматуры 5 мм), то есть 0,4 диаметра или ширины арматуры.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Лахтин, Ю.М. Материаловедение: учеб. для втузов. - изд-е 5-е. стереотип. / Ю.М. Лахтин, В.П. Леонтьева. - М.: Издательский дом Альянс, 2009. - 527 с.

2. Материаловедение: учебник для вузов / Б.Н. Арзамасов, В.И. Макарова, Г.Г. Мухин и др.; под общей редакцией Б.Н. Арзамасова, Г.Г. Мухина. - 5-е изд. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. - 648 с.

3. Солнцев, Ю.П. Материаловедение: учеб. для вузов по металлург., машиностроит. и общетехн. специальностям / Ю.П. Солнцев, Е.И. Пряхин. - СПб.: Химиздат , 2004. - 734 с.

4. Сильман, Г.И. Материаловедение: учебное пособие / Г.И. Сильман. - М.: Академия, 2008. - 336 с.

5. Солнцев, Ю.П. Специальные материалы в машиностроении / Ю.П. Солнцев, Е.И. Пряхин, В.Ю. Пирайнен. - СПб.: Химиздат, 2004. - 640 с.

6. Бобович, Б.Б. Неметаллические конструкционные материалы: учебное пособие для вузов / Б.Б. Бобович. - М.: МГИУ, 2009. - 383 с.

7. Ржевская, С.В. Материаловедение / С.В. Ржевская. - М.: Изд-во МГГУ, 2000. - 303 с.

8. Справочник по технологии изделий из пластмасс [Текст] / Г.В. Сага-лаев, В.В. Абрамов, В.Н. Кулезнев, С.В. Власов [и др.]. М.: Химия, 2000. 424 с.

9. Основы конструирования и расчета деталей из пластмасс и технологической оснастки для их изготовления [Текст] / под ред. Р.Г. Мир-зоева [и др.]. Л.: Машиностроение, 1972. 415 с.

10. Альшиц, И.Я. Проектирование деталей из пластмасс [Текст]: справочник / И.Я. Альшиц, Н.Ф. Анисимов, Б.Н. Благов. М.: Машино-строение, 1969. 248 с.

11.Бокин, М.Н. Расчет и конструирование деталей из пластмасс [Текст] / М.Н. Бокин, О.Р. Циплаков. М.: Машиностроение, 1966. 175 с.

12.Основы конструирования изделий из пластмасс [Текст] / под ред. Э. Бэра; пер. с англ. М.: Машиностроение, 1970.

13.Основы конструирования изделий из пластмасс. Учебное пособие - Москва: РХТУ, 2006.- 124 с. ...

Размещено на Allbest.ru

...