Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Проблемы выявления и устранения возможных дефектов в процессе получения изделий из термопластов. Учебное пособие
.pdf
ра выполнены пустотелыми, т.е. в них расположены цилиндрические отверстия.
а б
Рис. 2.1. Разнотолщинность изделий, обусловленная геометрией по-
верхности: а – технологично; б – нетехнологично
Таким образом, увеличенные размеры пустотелых рифлений
предусмотрены заранее для автоматизации извлечения резьбового знака в процессе получения детали. В данном случае не
гайка делается под стандартный ключ, а, должно быть, наоборот, для гайки из пластмасс нужен специальный гаечный ключ.
Разнотолщинность в некоторых случаях можно ликвидировать, если изделие изготовить сборным из двух или нескольких
деталей, которые конструктивно могут быть выполнены технологическими. Наиболее часто разнотолщинность может возникнуть в том случае, когда наружная поверхность изделия коническая, а внутренняя имеет цилиндрическое отверстие с выступом
для крепления механизма. Для того чтобы обеспечить равнотолщинность, внутреннюю часть корпуса можно выполнить за
счет ребер (рис. 2.2б), при этом толщина стенки изделия будет
одинаковой по всей поверхности. Местные утолщения в данном
случае будут устранены за счет выполнения продольных пазов
между ребрами. При этом толщина ребер не должна быть больше толщины стенки.
21
Разнотолщинность стенок может возникнуть в местах крепления изделия, особенно если отверстие на фланце ступенчатое.
Чтобы не ослабить прочность фланца, по кромке его выполняют
ребро жесткости, а остальную толщину его уменьшают, чем и
обеспечивают равнотолщинность (рис 2.2б).
а б
Рис. 2.2. Появление разнотолщинности из-за неправильного согласования формы внутренней и наружной поверхности изделия: а – неправильно спроектированное изделие; б – правильно спроктированное
изделие
Разнотолщинность при проектировании не должна превышать 30% от наименьшей толщины стенки, в противном случае
время охлаждения расплава в различных участках при формовании будет сильно различаться, что приведет к появлению неоднородности структуры полимера или различной степени ориентации макромолекул. Из-за различной степени ориентации после охлаждения детали в полимере возникают остаточные напряжения, вызывающие коробление стенок или появление трещин. Сильное влияние разнотолщинности на дефекты изделий
обусловлено тем, что время охлаждения расплава меняется пропорционально квадрату толщины стенки, поэтому даже незначительная разнотолщинность вызывает неоднородность структуры.
)Технологические уклоны. Необходимы для беспрепятст-
2
венного удаления изделия из пресс-формы и облегчения течения
расплава в процессе ее заполнения. Отказ от технологических
уклонов нежелателен, так как это влечет за собой увеличение
22
брака, снижение качества деталей и требует дополнительных
усилий для извлечения детали из пресс-формы.
Технологические уклоны конкретизируют большей частью
при конструировании формы. На чертежах задаются технологические уклоны не в абсолютных величинах, а лишь их допуск.
Технологические уклоны назначают на вертикальных внешних и
внутренних поверхностях параллельно усилию замыкания
пресс-формы или совпадающими с направлением извлечения из
детали подвижных формующих элементов сложных пресс-форм.
Технологический уклон внутренних поверхностей изделий и
отверстий деталей должен быть больше уклонов наружных поверхностей. Этим учитывают различный характер усадки поверхности. При выборе оптимального угла технологического
уклона следует принимать во внимание характер поверхности
детали; степень механической прочности элемента или детали в
целом; степень чистоты формующих поверхностей.
Элементам деталей, имеющим только конструктивное значение (ребра жесткости, перемычки, выступы, углубления), можно
давать сколь угодно большие уклоны, величина которых определяется обычно внешним видом детали.
Рекомендуются следующие углы уклона:
наружные поверхности 15', 30', 1º;
-
- внутренние поверхности 30', 1º, 2º;
- отверстия глубиной до 1,5d 15', 30', 45’;
- ребра жесткости, выступы 2º, 3º, 5º, 10º, 15º.
Минимально допустимые значения технологических уклонов
для деталей из полистирола 15' и 30', а для деталей из полиэтилена – 30' и 1º соответственно на внутренних и наружных поверхностях.
3)Допуски. Должны быть технически обоснованными, при
выборе их следует руководствоваться особенностями эксплуатации детали, величинами колебаний усадки полимерного материала в зависимости от технологических параметров процесса
получения изделия, а также высотой детали, от которой зависит
величина уклона.
23
Обоснованный допуск на размеры изделия ST в значительной
степени определяет выбор полимерной композиции, так как
численно зависит от колебания усадки, погрешности изготовления элементов пресс-формы, износа ее в процессе эксплуатации
σИЗ, а также от изменения усадки изделия в процессе эксплуатации σЭ:
σσσL)УУ(S +++−= ,
ЭИЗФНОМMINMAXT
где У
полимера; L
MAX
, У
– максимальная и минимальная расчетная усадка
MIN
- номинальный размер изделия; σФ – допуск на
НОМ
изготовление формы; σИЗ – колебания размеров пресс-формы в
процессе эксплуатации (износ); σЭ – изменение размеров изделия в процессе эксплуатации. σЭ зависит от условий эксплуатации и составляет
Lσ ⋅∆= ,
НОМУЭЭ
где ∆
– изменение усадки изделия в процессе эксплуатации.
УЭ
Колебания усадки при литье термопластичных полимеров зависят от температуры расплава и формы, давления, времени выдержки под давлением и конструкции литниковой системы формы. При пневмовакуумном формовании усадка изделия зависит
от температуры нагрева листовой заготовки, скорости деформации и степени вытяжки листовой заготовки, а также скорости
охлаждения.
Таким образом, изменение размеров изделия в процессе его
изготовления зависит от колебаний усадки:
,
L)УУ(LL −=∆⋅=∆
НОМMINMAXЭНОМ
Усадка, в свою очередь, изменяется от марки полимерной композиции и вида наполнителя.
Неправильно заданный допуск на размеры изделия затрудняет процесс его изготовления, так как требуется либо очень точное регулирование технологических параметров, либо материал
с малым колебанием усадки, который может быть нетехнологичным или более дорогим, чем мог быть применен для изделий
с большим допуском. Неправильно выбранный допуск усложняет технологический процесс и повышает стоимость изделия.
24
4)Отсутствие поднутрений. Основным признаком пра-
вильности выбранной конструкции изделия является его технологичность. Технологичность изделия – это правильно выбранная геометрическая форма, не требующая при изготовлении
сложной технологической оснастки или каких-либо специальных режимов формования. Наличие на внутренней боковой поверхности поднутрений или выступов не позволяет извлечь из
изделия формующие знаки (пуансон), а при наличии выступов
на внешней поверхности – затрудняет извлечение изделия из
матрицы, поэтому варианты изображенные на рис.2.3а и 2.3б
недопустимы.
Рис. 2.3. Примеры появления нетехнологичности за счет боковых вы-
ступов: а, б – нетехнологичные конструкции; в, г – технологичные
варианты
При изменении конструкции (рис.2.3в) пуансон может свободно извлекаться из изделия, а изделие – из матрицы, поэтому
в форме не потребуется дополнительных плоскостей разъема
или боковых вкладышей. Для малонагруженных осей отверстие
можно формовать без бокового знака, за счет вставок, оформляющих полуцилиндры отверстий в матрице и пуансоне
(рис.2.3г).
)Деталь должна иметь закругления. Это необходимо для
5
увеличения механической прочности, облегчения процесса
формообразования и улучшения внешнего вида изделия. На изделиях из пластмасс с наружной и внутренней сторон предусматривают закругления, что способствует:
25
− увеличению механической прочности детали в целом или
ее отдельных элементов;
− устранению или уменьшению внутренних напряжений,
следствием которых являются коробления и другие виды отклонения от правильной геометрической формы;
− уменьшению величины и колебаний усадки детали, а
следовательно, повышению точности.
Кроме того, благодаря закруглениям облегчается течение
массы в пресс-форме во время процесса формообразования, упрощается процесс изготовления пресс-формы и уменьшается ее
износ; упрощается процесс извлечения детали и улучшается ее
внешний вид.
Острые кромки на детали, необходимые по чисто конструктивным соображениям, также должны быть закруглены; радиус
закругления (технологический) в этом случае берут минимальным (0,5 мм). Радиусы закруглений зависят от материала детали
(табл. 2.1.), толщины стенки, инструмента, применяемого при
обработке пластмассовой детали. Минимальный радиус наружного закругления для деталей из термопластов типа полистирола
и полиметилметакрилата 1 – 1,5 мм.
Таблица 2.1
Рекомендуемые наименьшие допускаемые радиусы
Материал
Порошок полиметилметакрилатный, полистирол
Полиамидные смолы, поликапролактам 0,5-1,0
Радиус закругле-
ния, мм
1,0-1,6
При выполнении радиусов закруглений на деталях рекомендуется величину их по всей длине закруглений сохранять одинаковой, на одной детали принимать наименьшее количество значений радиусов закруглений. Нарушение этих требований может привести к усложнению процесса изготовления прессформы, ухудшению внешнего вида детали, нежелательному
утолщению мест стыка отдельных элементов.
26
Кроме перечисленных признаков технологичности конструкции деталей из пластмасс, учитываются также особенности выполнения отдельных элементов изделия: ребер жесткости, отверстий и т.д.
6)Ребра жесткости. Для увеличения жесткости и прочно-
сти пластмассовых деталей, усиления особо нагруженных мест и
выступающих частей, а иногда и по технологическим причинам
рекомендуется предусматривать в конструкции детали ребра
жесткости.
Ребра жесткости позволяют уменьшить сечение отдельных
элементов в местах сопряжения стенок различного сечения, а
также способствуют предотвращению коробления или брака по
трещинам. В зависимости от назначения ребра жесткости подразделяют следующим образом:
− усиливающие – служат для увеличения прочности детали
в определенных сечениях, уменьшению напряжений, особенно в
тонкостенных деталях;
− разводящие – воспринимают сосредоточенные нагрузки и
распределяют их на большую площадь поверхности изделия;
− обеспечивающие равностенность детали;
− конструктивные – имеют целевое назначение;
− технологические – применяются в зависимости от техно-
логического процесса изготовления детали для облегчения извлечения ее из формы, уменьшения времени выдержки.
При конструировании пластмассовых изделий с ребрами жесткости необходимо по возможности следовать следующим рекомендациям. Ребра жесткости не должны быть толще стенки
детали или ее элементов, к которым примыкают. Оптимальная
толщина ребра жесткости составляет 0,6−0
ки. При большой толщине ребер жесткости возможно появление
трещин в местах скопления массы ребра жесткости со стенкой.
При конструировании пластмассовых изделий, получаемых
методом литья под давлением, толщину ребер жесткости принимают 0,8−1
между ребрами жесткости приведены в табл. 2.2.
,0 от толщины стенок. Рекомендуемые расстояния
,8 от толщины стен-
27
Таблица 2.2
Рекомендуемые расстояния между ребрами жесткости
для изделий, получаемых методом ЛПД
Длина изделия, мм До 600
Расстояние между
ребрами, мм
150 200 250 300
600-
1200
1200-
1800
Более
1800
Ребра жесткости не должны доходить до опорной поверхности или до края примыкающего к нему элемента на 0,5−1,0 мм.
Это гарантирует невозможность выхода ребер за пределы опорной поверхности при формообразовании, при этом допускаются
незначительные деформации поверхности детали, которая усилена этими ребрами. Кроме того, желательно, чтобы ребра жесткости примыкали к опорной поверхности плавно и располагались на прямых участках элементов детали (рис.2.4).
а б
Рис. 2.4. Примеры расположения ребер жесткости: а –правильное
расположение; б – неправильное расположение
При конструировании ребристых плит, днищ и крышек с плоской поверхностью необходимо выбирать рациональное расположение ребер для обеспечения необходимой жесткости плиты
и избежания скопления массы в местах сопряжений (рис.2.5).
28
Увеличение массы в узле сопряжения ребер по сравнению с
массой в ребре может быть незначительным.
В ребристых деталях следует избегать замкнутых контуров и
стремиться к уменьшению периметра таких контуров. В противном случае масса, находящаяся внутри контура, лишена возможности свободной усадки, что обычно приводит к трещинам,
а б
Рис. 2.5. Расположение ребер жесткости на деталях типа плит
(L≥1,6S): а – правильно; б – неправильно
особенно при малой толщине стенок.
Для уменьшения опасности возникновения напряжений в самом ребре жесткости форму его сечения сохраняют постоянной
по всей длине.
Ребрам жесткости придают наибольший допустимый технологический уклон и располагают их в плоскости разъема прессформы или перпендикулярно ей (рис 2.6). Исходя из конструкционных свойств пластмасс, ребра жесткости, если позволяет их
конструкция, желательно располагать так, чтобы они работали
на сжатие, а не на растяжение (рис. 2.7).
29
а б
Рис. 2.6. Расположение ребер жесткости с учетом плоскости
разъема пресс-формы: а – правильное; б – неправильное
а б
Рис. 2.7. Расположения ребер жесткости с учетом приложения на-
грузки: а – правильное; б – неправильное
Если деталь из формы выталкивают по ребру жесткости
(обычно используют ребра с внутренней поверхности), то на
ребрах жесткости предусматривают небольшие местные утолщения с плоской вершиной в точках выталкивания.
7)Отверстия. При выборе положения отверстий в детали
можно руководствоваться следующими рекомендациями:
− расстояние между соседними отверстиями или отверсти-
ем и краем изделия должно быть не меньше диаметра отверстия;
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]