книги из ГПНТБ / Степнов И.Е. Конструирование форм для стеклянных изделий

шарниров 2. В третьем переднем шарнире смыкание частей матриц выполняется эксцентриковым запорным ключом 3 с ручкой 4. Фор­ мующая полость матрицы и ее верхний торец выполняются анало­ гично нераскрывным матрицам.

Конструкции поддонов для раскрывных форм обычно изготов­ ляют в двух вариантах: с опорным фланцем 5 и без фланца.

Фланец обеспечивает более точную координацию частей рас­ крывных матриц и более стабильный тепловой режим поддона. Этому способствует увеличенная поверхность контакта поддона со столом машины. Обычно диаметр фланца на 30—50% больше внешнего диаметра матрицы формы.

Размеры отдельных элементов поддона имеют следующие пре­

являются к поверхностям dx и h. При равных температурах мат­

ности можно выполнить по ходовой посадке третьего-четвертого классов точности в системе отверстия. В других случаях необхо­ димо вносить поправки на тепловое расширение.

Шарнирные сочленения матриц или их формодержателей обычно выполняются массивными, чтобы обеспечить высокую жесткость конструкции.

При теоретических расчетах величины деформаций и напря­

иформодержателях из серого чугуна СЧ 21-40, а осей шарниров

иэксцентриковых ключей из углеродистых сталей марок 40, 45 и

50 можно ориентироваться на размеры, приведенные в табл. 8 и на рис. 67. Общая высота шарниров Ні берется в зависимости от высоты матрицы:

#! = (0,54-0,8) Н,

а радиус

Ri = D.

140

Для больших размеров диаметра полости формы берется и

/ = /Л + (104-25).

Эксплуатационные качества пресс-форм зависят от чистоты обработки поверхностей их деталей. Чистота обработки формую­ щей полости матрицы обусловливается требованиями к качеству

Рис. 67. Схема основных размеров шарнирных сочлене­ ний раскрывных матриц

поверхности изделия и техническими средствами для ее обеспече­ ния. В большинстве случаев требуется высокая чистота формую­ щих поверхностей, обычно не ниже V 8 по ГОСТ 2789—59.

Поверхности контакта по стыкам отдельных частей матрицы для сохранения стабильности их посадок, а следовательно, и наи­ меньшего износа, обрабатываются не ниже V 7.

С помощью матрицы, изображенной на рис. 68, можно механи­ зировать прессование стеклянных изделий сложного профиля.

Матрица состоит из обоймы. 1 с вкладышами 2 выталкивателя 3, поддона 4, низка 5. Точное взаимное расположение вкладышей обеспечивается с помощью пазов в обойме и торце выталкивателя, в которые входят соответствующие выступы на внешних боковых

141

и торцовых поверхностях вкладышей. В момент прессования вкла­ дыши плотно сомкнуты. При выталкивании вкладыши матрицы, поднимаясь вверх, одновременно расходятся в стороны, освобож­ дая отпрессованное изделие.

После удаления изделия, при обратном ходе выталкивателя, вкладыши матрицы становятся на свое место в обойму.

Такая конструкция позволяет производить весь цикл прессова­ ния, не нарушая связи пресс-формы со стеклоформующей маши­ ной. Изменением количества вкладышей и конусности по их внеш­

по характеру сопряжения с матрицей является деталью охватывае­ мой. Изделия, полученные при прессовании пуансоном со сплош­ ными формующими элементами, имеют более чистую поверхность, без следов от сопряженных деталей. Однако наличие переходов, уступов, канавок на поверхности изделия позволяет осуществить соединение отдельных частей пуансона по этим поверхностям, не ухудшая их внешнего вида.

В этом случае применение сборных конструкций целесообразно, так как они позволяют упростить процесс обработки, повысить стойкость пуансонов.

Основными элементами поверхностей пуансона любой конструк­ ции обычно являются: формующие поверхности 1 (рис. 69), при­ мыкающая к ним рабочая поверхность 2, бурт 3, крепежная по­

142

верхность 4, каналы для охлаждения 5. При большом уклоне бо­ ковой формующей поверхности на участке, который прилегает к рабочей поверхности, сопрягающейся с кольцом, предусматри­ вается поясок б с небольшим уклоном (0,02). Высота пояска дол­ жна быть равной или несколько больше допуска на толщину дна стеклянного изделия.

Форма и размеры формующих поверхностей пуансона опреде­ ляются, исходя из формы и размеров полости прессуемого изде­ лия с учетом усадки и деформаций.

Обязательным условием прессования является наличие укло­ нов по формующим поверхностям пуансона для его обратного хода по окончании прессования.

Минимальная величина прессового уклона по формующим по­ верхностям пуансона определяется условиями обеспечения его обратного хода без поврежде­ ния отпрессованного изделия.

Значения величин прессо­ вых уклонов по формующим поверхностям пуансонов из се­

формующих поверхностей про­ изводится в направлении, па­ раллельном вертикальной оси пуансона.

Различные канавки или рисунки на формующих по­ верхностях пуансона ухудша­

ют возможность удаления пуансона из внутренней полости изде­ лия при прессовании. В этом случае следует брать большие значе­ ния величин прессового уклона, обеспечивая необходимый прессо­ вый уклон и на самом рисунке. При тщательной обработке фор­ мующей поверхности пуансона простой формы прессовые уклоны можно уменьшать.

Более подробно вопросы определения размеров формующих поверхностей и величин прессовых уклонов рассмотрены в от­ дельной главе.

Сопряжение боковых формующих поверхностей пуансона с нижними торцовыми оформляются скруглениями. Если дно из­ делия плоское, на пуансоне целесообразно предусматривать сферу малой кривизны, обеспечивающую выпуклость примерно 0,01 D. Это облегчает прессование.

Высота формующей поверхности пуансона должна обеспечи­ вать получение наибольшей глубины полости в изделии, преду­ смотренной чертежом. Общая высота пуансона делается больше глубины полости на сумму размеров толщины кольца и высоты буртика.

143

Буртик ограничивает ход пуансона по минимальной толщине дна изделия и предохраняет формующие поверхности матрицы и пуансона при их транспортировке. Особенно такая необходимость возникает в тяжелых пресс-формах при ручной работе.

Буртики, как правило, на механическую прочность не рассчи­ тывают, а выбираются конструктивно по чисто практическим со­ ображениям. Ширина бурта в большинстве случаев берется от 3 до 8 мм, а высота — от 5 до 25 мм. Иногда увеличенную высоту бурта предусматривают при ремонте пуансона.

Рабочая поверхность пуансона в поперечном сечении является негативным изображением полости стеклянного изделия. Размер этой поверхности по высоте определяется соответствующим раз­ мером в кольце.

Конфигурация верхнего торца обусловливается размерами пуансона и способом его крепления.

Во многих случаях крепление пуансона к хвостовику осущест­ вляется по внутренней резьбе. При небольших диаметрах пуан­ сонов соединение с хвостовиком ведется по наружной резьбе.

Для более точной центровки хвостовика относительно формую­ щих поверхностей пуансона может быть посадка по коническим поверхностям.

Для изделий с глубокой полостью в пуансонах предусматри­ ваются каналы охлаждения. Площадь поверхностей каналов опре­ деляют на основании теплового расчета. Во избежание резкого охлаждения формующих поверхностей по отдельным зонам тол­ щина стенок пуансона должна быть не менее 25 мм. Обычно в пуансонах с отношением его длины к диаметру более единицы температура в верхних точках значительно ниже. В этом случае целесообразно принимать меры к уменьшению теплоотдачи верх­ них элементов пуансона. Так, например, в зоне рабочей поверх­ ности пуансона эффективна установка утеплительных втулок в центральном канале для охлаждения. При большой торцовой поверхности предусматривают ее утепление, окрашивание в свет­ лый цвет и т. д. Следует отметить, что перепад температуры осо­ бенно большой в начале работы, а после 10—12 циклов прессова­ ния температура по высоте несколько выравнивается.

При прессовании больших по размерам плоских изделий или изделий с небольшой глубиной тепловой режим обеспечивается конструктивно оребрением верхней торцовой поверхности и ее интенсивным принудительным охлаждением. Весьма эффективно охлаждение распыленной водой.

5. Конструирование прессовых колец

Прессовое кольцо представляет собой замкнутый контур, имею­ щий отверстие в соответствии с профилем поперечного сечения пуансона.

Назначение кольца в пресс-формах закрытого типы двоякое: обеспечить формование верхнего торца стеклянного изделия и

144

взаимное расположение пуансона относительно матрицы. Послед­ нее необходимо лишь в том случае, когда пуансон не соединен жестко со штоком стеклоформующей машины. Конструктивно прес­ совые кольца выполняются аналогично для прессовых машин руч­ ной и механизированной выработки.

Наиболее ответственными элементами прессовых колец явля­ ются стеклоформующая часть и поверхности, контактирующие с матрицей и пуансоном.

Размеры формующей поверхности кольца выполняются по со­ ответствующим размерам матрицы.

Отверстие в кольце по своим размерам отличается от соответ­ ствующих размеров пуансона на величину зазора, необходимого

^-1-10кругам

Рис. 70. Основные конструктивные размеры прессо­ вого кольца

для обеспечения ходовой посадки сопрягаемых деталей с учетом их термического расширения при эксплуатации.

Для облегчения центрирования пуансона относительно кольца верхняя часть отверстия в последнем на участке размером 0,3— 0,4 высоты кольца выполняется с уклоном от верхнего края и оформляется снятием фаски или скруглением.

Наружные размеры кольца по диаметру или длине и ширине устанавливаются конструктивно из расчета обеспечения необходи­ мой площади по верхнему торцу для прижима кольца к матрице опорным кольцом прессовой стеклоформующей машины.

В автоматизированных стеклоформующих машинах связь их с кольцом остается постоянной на весь период работы и обычно осуществляется с помощью болтов или шпилек.

При ручной выработке изделий для снятия кольца использу­ ется бобышка с резьбой, в которую ввертывают стержень ручки. Во многих случаях по верхнему торцу кольца предусматривается 3—4 (а иногда 2 и 6) прилива (шашки) для упора в опорное кольцо прессовой машины.

Высота кольца определяется условиями обеспечения необхо­ димой жесткости, износостойкости, тепловых режимов при дейст­ вующих внешних нагрузках.

Определяющим фактором при установлении высоты кольца является его жесткость.

Величина усилия, действующего на кольцо, возрастает с уве­ личением площади его формующей поверхности и в этом случае высота кольца должна быть больше.

Ориентировочные конструктивные размеры прессовых колец приведены в табл. 9 и на рис. 70.

Т а б л и ц а 9

6. Расчеты запорных устройств для раскрывных матриц

Для скрепления замыкающих частей раскрывных матриц при­ меняют несколько типов замковых устройств. По конструктив­ ным признакам их можно разделить на три вида: эксцентриковые, клиновые и винтовые.

Расчет всех конструкций в основном сводится к выполнению требования обеспечения самоторможения.

Наиболее распространенными при ручной выработке изделий являются эксцентриковые зажимы. При правильном выборе пара­ метров они обеспечивают надежное смыкание и удержание в сомк­ нутом состоянии замыкающих звеньев раскрывных матриц.

Обычно применяют зажимы с круговым эксцентриком в виде валика с двумя опорами. Угол подъема кругового эксцентрика из­ меняется с изменением угла поворота, возрастая от нуля до макси­ мального значения, а затем вновь убывая до нуля. Наибольшее значение угол подъема имеет в перпендикулярной плоскости, про­ ходящей через оси опор и эксцентрика.

Характеристикой эксцентрика принято называть отношение его диаметра к эксцентриситету. В рекомендованных выше парамет­ рах эксцентриковых зажимов самоторможение обеспечивается при

146

форм для различных машин оказалось, что изменение температуры во времени практически одинаково. При попадании в черновую форму набора (капли) стекломассы температура формы быстро поднимается, достигая максимальной величины. Пока стекло на­ ходится в форме, эта температура остается практически неизмен­ ной. Почти такое же явление наблюдается и в чистовых формах. Однако повышение температуры чистовой формы более плавно и величина ее во время нахождения стекла в форме ниже. По дан­ ным исследований диапазон колебаний температур в черновых

фактором, обусловливающим получение высококачественных из­

черновой формы и конфигурации пульки осложняется тем, что при определении размеров и контура пульки необходимо учитывать влияние многих особенностей производства изделий. До сих пор еще не разработан единый теоретический метод проектирования черновых форм. Существуют отдельные, в основном эмпирические, способы определения соотношений между контурами пульки и го­ тового изделия. Эти эмпирические данные в большинстве прове­ рены на практике и позволяют спроектировать оптимальную кон­ струкцию черновой формы. Рассмотрим некоторые из них.

Первый способ основан на определении отношения объема конфигурации черновой формы к объему вырабатываемого изде­ лия, а следовательно, отношения размеров внутреннего контура черновой формы к размерам формующей части чистовой формы. При этом способе весь объем изделия разбивают поперечными сечениями на несколько участков, для каждого участка рассчи­ тывают отношения площадей сечения чернового контура к чисто­ вому и определяют объемы контура каждого участка черновой формы.

По заданной массе изделия определяют величину заполнения черновой формы стеклом в процентах к ее полному объему, кото­ рую определяют экспериментально.

В качестве примера рассмотрим способ расчета конфигурации черновой формы для выработки бутылок с отлогими плечиками емкостью 0,5 л. Практически установлено, что наилучшие резуль­ таты при выработке таких бутылок механизированным способом обеспечивает конфигурация черновой формы, показанной на рис. 71, вписанной в контур чистовой формы. Весь контур разбит на 13 участков. Для каждого участка экспериментально опреде­ лены оптимальные значения поперечных сечений черновой и чисто­

148

вой форм (табл. 10). Например, для участка 12 формы отноше­ ние площадей находится в пределах 40—45%, для участка 11 — 25% и т. д.

Емкость формы до горлового кольца 530 см3, масса 410 г. Полный объем конфигурации черновой формы 234,5 см2, масса 586,25 г. Заполнение черно­ вой формы составляет 410 : 586,25 — 69,5%.

Приведенные в табл. 10 отношения площадей поперечных се­ чений черновой и чистовой форм применимы также при проекти­ ровании черновых форм для выработки бутылок с отлогими пле­ чиками емкостью от 0,25 до 0,75 л.

Для примера приведем расчет размеров контура черновой формы для производства бутылки емкостью 0,25 л, все размеры которой известны. Для этого вычерчивают внутреннюю конфигура­ цию чистовой формы до горлового оформления, разбив ее на участки с соответствующими известными размерами по диаметру и высоте, как показано на рис. 71. Затем вписывают в нее конфи­ гурацию черновой формы, также разбив ее соответственно на участки, и приступают к ее расчету. Размер диаметра цилиндри­ ческой части бутылки внизу нам известен, он составляет 60 мм. Определим площадь поперечного сечения в нижней части чистовой формы:

149