Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основные подходы к расчету и конструированию РТИ и пресс-форм. Учебное пособие
.pdf
В любом случае вдоль контура изделия, на расстоянии
0,5-3,0 мм от его кромки, должна быть выполнена канавка для
отвода излишков резины (выпрессовки, облоя). Перпендикулярно облойным канавкам к краю плит пресс-формы должны быть
сделаны канавки для выхода воздуха и излишков резины размером по сечению 5х2 мм с интервалом в 50 мм.
В
В
Рис. 6.1. Закрытая (а), полузакрытая (б) и открытая (в) прессформы
* компрессионно-литьевые формы, в которых под давлением пресса плунжер продавливает резиновую смесь из загрузочной камеры в закрытую формообразующую полость через литниковую систему. Распространены меньше, чем пресс-формы
прямого прессования. Характерно, что замыкание оформляющей
полости происходит до поступления материала, что позволяет
изготавливать изделия повышенной точности со сложной многочисленной арматурой;
* литьевые формы, в которых резиновая смесь под давлением впрыскивается в закрытую формообразующую полость из
литьевой машины через литниковую систему. Такие формы
обычно стационарные и снабжены индивидуальным выталкивающим устройством. Принцип их действия отличается от компрессионно-литьевых форм только отсутствием загрузочной
камеры.
Тип конструкции пресс-формы выбирают с учетом различных факторов: размеров имеющихся вулканизационных
111
прессов, их механизации, максимального использования площади пресс-формы, необходимого качества и точности изготовления РТИ, его резиноемкости и габаритов, наличия арматуры,
ткани, допустимого количества отходов, возможностей повышения производительности труда. Например, прецизионные
уплотнители, выпускаемые в небольших количествах, целесообразно изготавливать в компрессионных пресс-формах закрытого
типа, а резиноемкие детали массового производства - на литьевых формах. РТИ сложной по сечению конфигурации, заготовка
которых состоит из нескольких частей, в том числе и с арматурой, и закладка которых в пресс-форму трудоемка, целесообразно изготавливать в компрессионных пресс-формах.
. По числу формообразующих полостей:
2
* одноместные (с одной) и многоместные (с несколькими
формообразующими полостями) пресс-формы,
* этажерные пресс-формы, в которых формообразующие
полости выполнены на разных вертикальных уровнях,
* кассетные формы, в которых в многогнездной плите -
кассете установлены пакеты - плавающие вкладыши с формообразующей полостью, и направляющие детали.
Одноместные пресс-формы применяют для крупных изделий и опытных разработок, при этом пресс-форма должна
иметь диаметр не менее 150 мм, чтобы исключить продавливание плит пресса. Для партии крупных по периметру изделий и
небольших по сечению могут быть использованы этажные
пресс-формы. Многоместные пресс-формы целесообразно использовать для изготовления мелких РТИ в больших количествах. При периодической смене номенклатуры изготавливаемых
изделий применяют кассетные пресс-формы. С применением
кассетированных пресс-форм резко возрастает съем изделий
благодаря увеличению гнездности и сокращению времени на
перезарядку пресс-форм. Коэффициент использования площади
плиты пресса увеличивается с 0,63 до 0,92. Уменьшаются потери
112
тепла во время перезарядки (до 12 %) и сокращается время вулканизации. Кроме того, снижается износ плит пресса, а срок
службы кассетной пресс-формы в 2,5 раза выше срока службы
съемных пресс-форм.
Многоместные пресс-формы могут быть (в плане) как
прямоугольной, так и круглой формы и по сумме размеров одновременно устанавливаемых на плиту пресса пресс-форм
должны быть не менее чем на 5 % меньше размеров плит пресса.
Число формообразующих полостей в пресс-форме ограничено габаритами, массой и конструкцией пресс-форм, а также
экономической целесообразностью и зависит от условий смыкания плит пресса:
F
≥ F
c
p
(6.1)
где Fc - усилие смыкания, Fp - усилие размыкания формообразующих полостей по разъему,
или Pr Sc ≥ P
(6.2)
max So
где Pr - гидравлическое давление в системе пресса, Sc площадь, передающая усилие смыкания пресс-форме, P
max
- дав-
ление на резиновую смесь, необходимое для ее растекания, формирования изделия и отвода газов (для мягких резин 2,3-3,0
МПа, для твердых резин 7,0 - 8,0 МПа).
Для компрессионной формы
n ≤ P
r Sc
/ (P
max Sфп
) - Sп / S
(6.3)
фп
где Sфп , Sо , Sп - площади проекций поверхностей одной
формообразующей полости, всех формообразующих полостей и
поверхностей, образующих отпрессовку за пределами формообразующей полости, на плоскость, перпендикулярную направлению усилия смыкания.
В компрессионно-литьевой пресс-форме усилие смыкания оборудования F
передается плунжеру литьевого питателя
c
113
пресс-формы. При этом должно выполняться условие смыкания
плит пресса:
S
≥ n S
пл.
+ Sп (6.4)
пф
откуда n ≤ (S
- S п) / S фп, (6-5)
пл
где Sпл - площадь плунжера литьевого питателя прессформы.
Для литьевой формы число гнезд определяется из условий смыкания и полного заполнения пресс-формы:
где V
Vp ≥ V
- объем дозы впрыска литьевого питателя, Vo - объ-
p
(6.6)
o
ем готового изделия.
n ≤ Vp / (1,15 Vфп ) - Vп / V
(6.7)
фп
где Vп - объем отливки за пределами формообразующей
полости, Vфп - объем одной формообразующей полости, 1,15 коэффициент, учитывающий сжимаемость резиновой смеси.
3. По числу разъемов пресс-формы подразделяются на
одно - и многоразъемные. Плоскостью разъема называют поверхность, по которой производится разъем оформляющих изделие частей формы. При простой конфигурации сечения РТИ
применяют пресс-формы с одним разъемом, при сложной конфигурации - многоразъемные, так как в противном случае невозможно раскрыть пресс-форму с изделием.
4. По форме поверхности разъема: сферическая, коническая, эллиптическая, винтовая и др. Несмотря на разнообразие
конфигураций поверхности разъема, расчленение формующего
элемента обычно производится либо по одному, либо по двум
направлениям, одно из которых лежит в горизонтальной, а другое - в вертикальной плоскости. Формы, имеющие более двух
114
взаимно параллельных плоскостей разъема, называются галетными.
5. По характеру эксплуатации:
* стационарные пресс-формы, в которых все детали посто-
янно закреплены на прессе. Стационарные пресс-формы используют при массовом производстве РТИ, однако их перезарядка
производится под прессом. Извлечение изделия осуществляется
с помощью выталкивающего устройства самой формы или специальных съемных приспособлений.
* полустационарные пресс-формы, в которых часть деталей постоянно закреплена на прессе, а часть снимается для перезарядки (извлечения готовых изделий и закладки новой резиновой смеси и арматуры). В этих пресс-формах для извлечения
готовых изделий применяют механические перезарядчики, на
которых сердечники выдвигаются из-под пресса.
* съемные пресс-формы снимают с пресса после каждой
запрессовки и применяют для изготовления РТИ в большом ассортименте при малом объеме производства и опытных работ.
Расчет компрессионной пресс-формы
Расчет высоты полости загрузочной камеры
Диаметр полости загрузочной камеры задается конструктивно в зависимости от конфигурации формообразующих полостей и их количества. Следовательно, увеличение объема полости загрузочной камеры можно осуществить только за счет
увеличения ее высоты Н. Высота Н зависит от конструктивных
признаков пресс-формы (открытая, закрытая или полузакрытая),
от числа формообразующих полостей, от удельного объема резиновой смеси, от состояния загружаемого материала, от объема
формообразующей полости [18].
Объем пресс - материала, требуемый на одно изделие:
115
V = Vo ⋅ ρ ⋅ g ⋅ V
(6.8)
уд
где Vo - объем прессуемого изделия с учетом выпрессовки
(рассчитывается исходя из геометрических размеров изделия; в
случае закрытой пресс-формы объемом выпрессовок можно пренебречь); ρ - плотность резиновой смеси; g – ускорение свободного падения; Vуд - удельный объем прессуемого материала (зависит от типа подготовительного оборудования).
В случае многогнездных форм (число гнезд n) необходимый объем пресс материала необходимо умножить на n.
Тогда высоту полости загрузочной камеры можно определить из следующих соотношений, соответственно для закрытой, полузакрытой и открытой пресс-форм:
= V/F + (0,5÷1,0) см (6.9)
H
H=(V-Vп)/F+(0,5÷1,0) см (6.10)
H=(V-Vп+Va)/F+(0,5÷1,0) см (6.11)
где F - площадь горизонтальной проекции прессуемого
изделия, Vп - объем камеры ниже линии В-В (рис. 6.1), Vа - объем изделия выше линии В-В, (0,5÷1,0) см - прибавляется для
создания необходимого запаса высоты загрузочной камеры
пресс-формы для направления пуансона до соприкосновения его
с прессуемым материалом.
Пуансоном называется часть пресса, которая создает усилие прессования. Матрицей называется часть пресс-формы, в
которой располагаются оформляющие гнезда.
Для пресс-форм литьевого прессования расчет ведется
аналогично с учетом обязательных потерь материала в загрузочной камере и литниковой системе.
116
Расчет толщины стенок матриц
Для предотвращения возможности разрыва матриц вследствие больших усилий, развиваемых прессом, толщина их стенок должна обеспечивать и прочность, и жесткость, т.е. отсутствие деформации стенок [19].
1. Считая матрицу обоймой круглой формы (рис.6.2),
толщину стенки можно рассчитать по формуле:
δ
=r[(
σ
+0,4Po)/(
d
σ
+1,3Po)]
d
0,5
-1 (6.12)
где r - радиус
Р
оформляющего гнезда;
σ
- допустимое напря-
d
жение материала стен-
d
δ
h
H
ки матрицы на растяжение (для стали 80100 МПа), с учетом запаса прочности, P
o
-
удельное давление
прессования.
Рисунок 6.2. К расчету матриц круглой формы
вочных подсчетах
При ориентиро-
пользуются формулой:
δ
= d Po h / (2
σ
H) (6.13)
d
где d - внутренний диаметр матрицы, h - высота оформляющей камеры, H - высота матрицы.
Если внутренний r и наружный R радиусы матрицы заданы конструктивно, то необходимо проверить матрицу на прочность по соотношению:
σ
≥ Po (R2 + r2) / (R2 - r2) (6.14)
d
В случае если неравенство не выполняется, необходимо
увеличивать наружный радиус, т.е. толщину стенки матрицы.
117
2. Стенки матрицы прямоугольной формы проверяют в
опасных сечениях А-А и В-В (рис.6.3) с помощью соотношения:
A L
B B
L2
1
σд ≥
0,5 P2 / S +
M/W, (6.15)
где P2 - растяги-
вающее усилие по малой
стороне:
A
P2 = Po h L2; (6.16)
Рисунок 6.3. К расчету матриц прямоугольной формы
= δ h; (6.17)
S
ния стенки матрицы:
S - площадь сече-
M - изгибающий момент:
M = P1 L1 / 12; (6.18)
P1 - растягивающее усилие по большей стороне
P1 = Po h L1; (6.19)
W - момент сопротивления сечения стенки матрицы
W = h
δ
- толщина стенки матрицы.
2
δ
/ 6; (6.20)
Обычно в расчете определяют необходимую толщину
стенки матрицы. Для этого задаются геометрическими
размерами пресс-формы L1 , L2 и h и допустимой прочностью
материала стенок матрицы
σ
(как правило, 3-40 МПа), и,
д
совместив уравнения (6.15) – (6.20), причем в первом ставят
знак равенства, определяют величину
δ
.
118
Учет усадки резин
После вулканизации в металлической пресс-форме размер резинового изделия, измеренный при комнатной температуре, всегда отличается от размера гнезда пресс-формы, в которой
изделие вулканизуют, т.е. происходит его усадка. При двухстадийной вулканизации усадка происходит на обеих стадиях. Основная причина усадки - различие коэффициентов термического
расширения резины и материала пресс-формы. Поэтому усадка
зависит от температуры вулканизации и состава резиновых смесей; влияние продолжительности и степени вулканизации невелико. Кроме того, усадка резин зависит от конструкции, технологии и геометрии изделий [20].
Для расчета усадки используют формулу:
- Л
) /
У = 100 (Л
ф
изд
(6.21)
Лф
где Лф и Л
- любой линейный контролируемый размер
изд
пресс-формы и соответствующий размер изделия при нормальных условиях (25оС, 0,1 МПа).
Усадку (уплотнение упаковки каучука с ростом плотности резиновой смеси в процессе вулканизации) рассчитывают по
правилу аддитивности, принимая, что она складывается из
усадки составляющих компонентов смеси и пресс-формы:
S = ∆T ( ∆A . K + ∆F + ∆H ), (6.22)
где ∆Т - разность между температурой вулканизации и
комнатной; ∆А - разность между коэффициентами теплового
расширения каучука и материала пресс-формы; К - объемная
доля в резиновой смеси каучука и растворимых в ацетоне
∆
веществ;
F - разность между коэффициентами теплового
расширения наполнителей и материала пресс-формы; ∆Н разность между коэффициентами теплового расширения
119
растворимых в ацетоне вспомогательных веществ (в основном
мягчителей) и каучука.
Пренебрегая очень малыми величинами ∆F (ввиду малой
разности коэффициентов расширения твердых веществ) и ∆Н
(ввиду небольшого содержания в каучуке ацетонового
экстракта и малого различия в коэффициентах расширения
каучука и мягчителей), получают приближенное уравнение
S = ∆T . ∆A . K (6.23)
Коэффициенты теплового расширения (А.106) составляют:
Натуральный каучук (НК) - 216
Бутадиен-стирольный каучук (БСК) - 216
Бутилкаучук (БК) - 194
Бутадиен-нитрильный каучук (БНК) - 196
Хлоропреновый каучук (ХК) - 200
Диметилсилоксановый каучук (СКТН)- 300
Наполнители - 5-10
Сталь - 11
Легкие сплавы - 22
Полная усадка при переходе от одной температуры вулканизации к другой изменяется не пропорционально температуре. Чтобы определить величину усадки при какой-либо температуре, отличающейся от температуры вулканизации, для изделий,
у которых масса значительно превышает массу выпрессовок,
можно использовать известное соотношение:
= Уп (Тв - Тк) / (Тп - Тк ) (6.24)
У
в
где Ув - усадка по размеру изделия в плоскости течения, в
данном случае в горизонтальной плоскости, при температуре Тп,
отличающейся от температуры вулканизации Т
, Уп - усадка по
в
диаметру при выбранной температуре вулканизации, Тк - комнатная температура.
120
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]