Проектирование технологического процесса изготовления изделия "Кольцо"

26

Размещено на http://www.allbest.ru

26

Размещено на http://www.allbest.ru

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ

2.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТИПА ПРОИЗВОДСТВА

2.3 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВАРИАНТОВ МЕТОДА ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ

2.4 ВЫБОР КОМПОНЕНТОВ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ МАТЕРИАЛА

2.4.1 ПОЛИМЕРНОЕ СВЯЗУЮЩЕЕ ДЛЯ ИЗДЕЛИЯ «КОЛЬЦО»

2.4.2 ВОЛОКНИСТЫЕ НАПОЛНИТЕЛИ ДЛЯ ИЗДЕЛИЯ «КОЛЬЦО»

2.4.3 ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

2.4.4 ХАРАКТЕРИСТИКА ГОТОВОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ ВЫБРАННЫХ КОМПОНЕНТОВ

2.5 ВЫБОР ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

2.5.1 ВЫБОР ТИПА ПРЕСС - ФОРМЫ

2.5.2.РАСЧЕТ ГНЕЗДНОСТИ ПРЕСС-ФОРМЫ

2.5.3 РАСЧЕТ УСИЛИЯ ПРЕССА

2.5.4 ВЫБОР МАТЕРИАЛА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРЕСС - ФОРМЫ

2.5.5 ВЫБОР ПРЕССА

2.6 РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРЕСС-ФОРМЫ

2.7 РАСЧЕТ ОБОГРЕВА ПРЕСС- ФОРМЫ

2.8 РАСЧЕТ РЕЖИМОВ ПРЕССОВАНИЯ

2.9 РАСЧЕТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ПРОЦЕССА

2.10 МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ

2.11 БРАК ПРИ ПРЕССОВАНИИ И ЕГО ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ42

3.ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

3.1ОПЕРАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ДЛЯ ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЯ «КОЛЬЦО» МЕТОДОМ ПРЕССОВАНИЯ

3.2 МАРШРУТНО- ОПЕРАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ДЛЯ ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЕ «КОЛЬЦО» МЕТОДОМ ПРЕССОВАНИЯ

4.ПРОЕКТИРОВАНИЕ УЧАСТКА

4.1 РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

4.2 ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОЧИХ МЕСТ И РАСЧЕТ ЧИСЛЕННОСТИ РАБОТАЮЩИХ

4.3 РАЗМЕЩЕНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ

4.4 ОСВЕЩЕНИЕ, ОТОПЛЕНИЕ, ВЕНТИЛЯЦИЯ, ВОДОСНАБЖЕНИЕ И КАНАЛИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

технологический кольцо композитный

ВВЕДЕНИЕ

Эффективность эксплуатации обрабатывающего и сборочного оборудования определяется качеством технологического процесса (ТП), которое закладывается в процессе его проектирования. По мере развития автоматизации понятие ТП изменялось. При использовании оборудования с ручным управлением под ТП понимали ту часть производственного процесса, которая включала в себя последовательное изменение размеров, формы, внешнего вида или внутренних свойств предмета труда. Затем в это понятие добавили действия по определению состояния (контролю) предмета труда. С внедрением поточного производства в состав ТП стали включать вспомогательные операции (транспортные, складские, маркировочные, по уборке стружки и т. п.) и управляющие операции всем производственным комплексом (линией, участком, цехом, заводом), состоящим из автоматического оборудования. Вспомогательные и управляющие операции не изменяют размеров, формы, внешнего вида и свойств обрабатываемого изделия, но являются необходимыми для осуществления обработки, сборки и контроля изделий. Как показывает опыт, отделение их от основных операций мешает выполнению проектных работ по ТПП, наладке оборудования и осуществлению процесса изготовления и контроля изделия. Поэтому в дальнейшем под ТП мы будем понимать все действия по изменению геометрических формы и размеров, внешнего вида, внутренних свойств, контролю, транспортированию, складированию, маркировке, удалению стружки, замене инструмента и силовых головок.

Целью данного дипломного проекта является проектирование технологического процесса изготовления изделия «Кольцо» из ВАКМ (волокнисто армированный композитный материал) с годовым выпуском 35 000 штук в год. Исходными данными для изготовления изделия являются: чертеж изделия «Кольцо», годовой выпуск 35000 штук в год, материал ВАКМ,

предел прочности при сжатии усж=104МПа, предел прочности при изгибе уизг=92МПа.

При выполнении дипломного проекта решались следующие задачи:

Выбор материала для изделия «Кольцо».

Выбор и обоснование метода переработки.

Выбор основного оборудования.

Проектирование СТО (средства технического оснащения) для прессования.

Проектирование участка.

Разработка ТП (технологический процесс).

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

Кольцо - данная деталь относится к группе упругих элементов деталей машин, которые смягчают вибрацию и удары, накапливают энергию и обеспечивают постоянное сжатие деталей. Также кольцо может использоваться как уплотнительное устройство или шайба. Уплотнительное устройство служит для предотвращения или уменьшения утечки жидкости, газа путём создания преграды в местах соединения между деталями машин (механизма). Шайба является крепёжным изделием, подкладываемое под другое крепёжное изделие для создания большей площади опорной поверхности, уменьшения повреждения поверхности детали, предотвращения самоотвинчивания крепёжной детали, а также для уплотнения соединения с прокладкой. В основном используется в машиностроении, приборостроении и прочих промышленных и производственных областях.

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ

Разработка технологического процесса производства из ВАКМ начинается с оценки чертежа изделия, установления возможности его изготовления в зависимости от массы, габаритных размеров, серийности и назначения.

Выданный чертеж содержит одну проекцию детали с указанием габаритных размеров, внутренние радиусы, допустимые отклонения габаритных размеров. В чертеже детали задана шероховатость на двух поверхностях Rz20,которая обозначает высоту неровностей профиля по десяти точкам. Так же в правом верхнем углу чертежа вынесен знак (),который предполагает, что все остальные поверхности на чертеже не обрабатываются, то есть шероховатость для них не нормируется, либо обрабатываются без удаления слоя материала. Допустимое отклонение внешнего диаметра больше отклонения внутреннего диаметра, следовательно, внутренняя часть детали является наиболее важной и требования к обработки данного отверстия должны быть выше.

По заданию проекта материал, из которого изготавливается деталь, должен быть волокнисто армированным композитом. Связующим является термореактивная смола - эпоксидная, фенолформальдегидная, кремнийорганическая, полиуретановая, и т.п. Наполнителем могут быть стекловолокна, порошки различного происхождения.

Материал для связующего и наполнителя выбираем исходя из заданных механических свойств. Но так как целью данного проекта является проектирование технологического процесса изготовления детали, а не разработка нового материала, то можно воспользоваться готовыми, удовлетворяющими нашим требованиям, материалами - премиксами и препрегами.

2.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТИПА ПРОИЗВОДСТВА

Изделия из волокнистых композитов на основе полимеров и других матриц в зависимости от массы делят на четыре класса: мелкие, средние, крупные и очень крупные, представленные в таблице 2.2.[15].

Зависимость типа производства от объема выпуска изделий

Таблица 2.2.

	Номер группы	Масса, кг
1	Мелкие	0,01-2
2	Средние	2,1-50
3	Крупные	51-100
4	Очень крупные	Более 100

При помощи программы КОМПАС-3D-V11 была получена трехмерная модель данной детали со следующими значениями: Площадь S=36888мм2=368,9см2 ,Объем V=203642,231276мм3=203,6см3 = 0,0002036 м3

По данной плотности выбранного материала с?1740 кг/м3 рассчитаем массу изделия m=V•с=1740 · 0,0002036 =0,36 кг и определим тип производства по таблице 2.2.1[15].

Типы производства в зависимости от годового выпуска

Таблица 2.2.1.

Группы изделий по массе	Годовой выпуск изделий одного назначения при различных типах производства
	единичное	мелкосерийное	среднесерийное	крупносерийное	массовое
1 2 3 4	500 250 200 150	501-5000 251-4000 201-3000 151-2000	5001-50000 4001-40000 3001-35000 2001-30000	50001-250000 40001-200000 35001-100000 30001-50000	250000 200000 100000 50000

Данная деталь относится к первой группе по массе, то есть деталь является мелкой. Учитывая группу детали по массе и годовой выпуск изделия, выбираем серийность производства изделия. Так как годовой выпуск детали равен 35тыс штук в год и является мелкой, то исходя из норм определения серийности производство является среднесерийным .

2.3 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВАРИАНТОВ МЕТОДА ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ

Основным факторами, обеспечивающими выбор метода производства из волокнисто-армированных материалов является характер производства, заложенный при проектировании с учетом массы, габаритов, класса точности и назначения, а также масштаба изделия в год. Масштаб определяет также и выбор материала для производства оснастки, по которой будет изготавливаться изделие.

Известно несколько методов формования изделий из ВАКМ:

1. Автоклавное формование.

2. Ручная укладка

3. Прессование.

4.Намотка пропитанного смолой волокна на форму.

5.Пултрузия, или формование профильных изделий путем протяжки волокна через ванну с полимером и калибрующую фильеру.

Процесс автоклавного формования состоит из следующих основных этапов:

1. На форму накладывают необходимое число слоев препрега;

2. При повышенных давлении и температуре в автоклаве проводят отверждение;

3. Осуществляют отделку (зачистку) отвержденных изделий.

Чаще всего при отверждении в автоклаве используют и вакуумный мешок. Рассмотренный метод формования является периодическим; на свойства изделий решающее влияние оказывают технология выкладки препрега на форму, тип и свойства вакуумного мешка и т. д.

Можно отметить следующие характерные особенности метода автоклавного формования:

Возможность получения изделий равномерной толщины;

Возможность формования крупногабаритных изделий;

Высокое качество поверхности изделий;

При использовании вакуумного мешка получаются высококачественные изделия с низкой пористостью.

Недостаток метода автоклавного формования заключается в том, что он довольно дорог, требует затрат ручного труда и поэтому малопригоден для серийного и массового производства изделий. Тем не менее, он весьма эффективен для изготовления изделий из таких высококачественных и легких материалов, как стеклопластики. Перспектива снижения стоимости процесса (соответственно и изделий) связана с механизацией и автоматизацией ряда операций, сокращением благодаря этому трудовых затрат и подбором лучших материалов для вакуумных мешков. Исследуется возможность применения для этого метода термостойких и долговечных мешков из силиконового каучука, которые можно использовать многократно. В частности, важно выбирать температуру и давление с учетом характеристик процесса отверждения, так как эти параметры оказывают значительное влияние на свойства формуемого изделия. Надо отметить пожароопасность использования вакуумных мешков в методе автоклавного формования. Поэтому необходимо применять инертную газовую среду (например, азот) и принимать другие меры безопасности при автоклавном формовании [1].

Наиболее простым по аппаратурно-технологическому оформлению способом получения полимерных композиционных материалов продолжает оставаться контактное формование, которое применяется для изготовления крупногабаритных малонагруженных деталей сложной конфигурации: коробчатых кожухов механизмов, баков, корпусов и других элементов лодок, катеров и пр. Контактное формование изделий в открытых формах осуществляют в основном двумя методами -- ручной укладкой и напылением.

Технология ручной укладки включает следующие основные операции:  -- нанесение разделительных покрытий на формы;  -- раскрой тканых или нетканых армирующих материалов;  -- приготовление связующего;  -- укладка армирующего материала на форму;  -- нанесение на армирующий материал связующего и пропитка им арматуры;  -- отверждение связующего при комнатной температуре или при нагревании до 70-95°С;  -- извлечение изделия из формы и его механическая обработка согласно требованиям чертежа;  -- контроль качества изделия. 

Основные преимущества:

Широко используется в течение многих лет.

Простота процесса.

Недорогие используемые инструменты, если используются смолы, отверждаемые при комнатной температуре.

Широкий выбор поставщиков и материалов.

Более высокое содержание стеклянного наполнителя и более длинные волокна по сравнению с методом напыления рубленного роввинга.

Основные недостатки:

Качество смеси смолы и катализатора, качество ламината, содержание стеклообразующего в ламинате очень зависят от квалификации рабочих.

Высокая вероятность воздушных включений в ламинате.

Малая производительность метода.

Вредные условия труда [1].

Метод формования напылением отличается от описанного тем, что волокнистая арматура (стекловолокно, базальтовое волокно, углеволокно) в виде бесконечного ровинга рубится на короткие отрезки -- штапельки -- и доставляется в форму одновременно со смесью соответствующей смолы и катализатора. Варьирование соотношения смолы и наполнителя, вида армирующего материала и системы его укладки, типа смолы и ее наполнителей позволяет в широких пределах изменять свойства получаемых композиционных пластиков, поскольку структура и свойства композита, да и само изделие формообразуется в процессе его получения [1]. 

Различают следующие технологические схемы прессования: прямое (компрессионное), литьевое, пакетное (многоярусное) и профильное прессование.

Прямое (компрессионное) прессование заключается в непосредственном приложении к пресс-материалу, находящемуся в нагретой пресс-форме, внешнего давления (рис.2.3)

Рисунок 2.3.Схема прямого(компрессионного) прессования:

а - загрузка сырья, б - прессование; в - извлечение детали

1 - пуансон; 2 - сырьё; 3 - матрица пресс-формы;

4 - деталь; 5 - выталкиватель;

При этой схеме прессования сырьё 2 закладывается в полость матрицы пресс-формы 3, при замыкании которой усилие от пресса передается материалу через пуансон 1. Под действием давления и тепла материал переходит в вязкотекучее состояние и заполняет формообразующую полость пресс-формы. В процессе выдержки при температуре отверждения отформованный материал переходит в твердое неплавкое состояние, после чего пресс-форма раскрывается и деталь 4 извлекается из нее с помощью выталкивателя 5.

Время выдержки под прессом зависит от вида сырья и толщины изготовляемого изделия, его выбирают из расчета 100 - 200 с на 1 мм толщины стенки. Это время, идущее в основном на подогрев материала для перехода его в вязкотекучее состояние, может быть на 40 - 60 % сокращено путем предварительного подогрева пресс-материала до 90 - 120°С, например, в термошкафе. Отверждение является результатом реакции поликонденсации реактопласта, сопровождающейся выделением летучих составляющих полимера и паров влаги. Поэтому для удаления газов выполняют операцию подпрессовки, т.е. после определенной выдержки пресс переключают на обратный ход, обеспечивая подъем пуансона на 5 - 10 мм и выдержку его в таком положении в течение 2 - 3 секунд. После этого пресс-форма снова смыкается и процесс формообразования завершается. При изготовлении крупных толстостенных деталей из материалов с повышенной влажностью подпрессовку осуществляют дважды. Технологические параметры прессования (давление, температура нагрева, время выдержки и др.) зависят от вида перерабатываемого материала.

Для переработки реактопластов рекомендуется задавать давление прессования p = 15 - 80 МПа, а температуру пресс-формы t = 135 - 175°С в зависимости от рецептуры перерабатываемого материала и геометрии прессуемого изделия. Схема прямого (компрессионного) прессования применяется для изготовления изделий несложной конфигурации из реактопластов с волокнистым или порошковым наполнителем, а также из некоторых термопластов, дозирование загружаемого в пресс-форму сырья осуществляется по объему, массе или поштучно (числом таблеток).

Для изготовления деталей сложной конфигурации с тонкими стенками, углублениями и глубокими отверстиями, оформляемыми с помощью стержней, вставок и знаков, применяют схему литьевого прессования. Эта схема позволяет устанавливать тонкую и сложную арматуру, остающуюся в теле изделия. В отличие от прямого прессования литьевое имеет более высокую производительность.

Основным отличием схемы литьевого прессования (рисунок 2.3.1.) является то, что сырье загружается не в формообразующую часть пресс-формы, а в отдельную литьевую камеру 2, в которой под действием теплоты становится вязкотекучим и с помощью литьевого плунжера 1 через литниковый канал 3 выдавливается в оформляющую кольцевую полость 4 пресс-формы, образованную стержнем 5 и её цилиндрической поверхностью. По завершении процесса отверждения готовая деталь (не имеющая облоя) извлекается из пресс-формы.

Недостатком литьевого прессования является существенные (до 40 %) отходы материала, неизбежно остающиеся в литьевой камере.

Рисунок 2.3.1 - Схема литьевого прессования

1 - литьевой плунжер; 2 - литьевая камера; 3 - литниковый канал; 4 - деталь в полости (матрице) пресс-формы; 5 - стержень (пуансон)

Режим прессования:

- для фенопластов p = 90 - 100 МПа, tп.ф. = 195 - 225 °С, tл.к = 135 - 155 °С;

- для аминопластов p = 70 - 160 МПа, tп.ф. = 195 - 215 °С, tл.к. = 95 - 120 °С,

где p - давление прессования, tп.ф. и tл.к.- температура соответственно в пресс-форме и литьевой камере.

Таким образом, давление при литьевом прессовании значительно выше, чем при прямом; температура в пресс-форме на 60 - 90°С выше, чем в зоне впрыска полимера в пресс-форму. В качестве оборудования применяют не только прессы, но и одноцилиндровые литьевые машины.

Пресс-формы обогреваются с помощью электрических элементов или пара. В мелкосерийном производстве пресс-формы выполняют съёмными(отсутствуют крепление к прессам и нет собственных нагревателей);в серийном и крупносерийном - полустационарными и стационарными, закрепляемыми на прессах и снабженными собственными нагревателями. Кроме того, различают пресс-формы закрытого и открытого типов, одногнездовые и многогнездовые.

По схеме пакетного (многоярусного) прессования получают листы и плиты из гетинакса, стеклотекстолита и других реактопластов. Заготовки материала (из стеклоткани и др.) пропитывают смолой, укладывают между горячими плитами многоэтажных прессов и подвергают давлению в течение определенного времени.

Профильным прессованием получают трубы, прутки круглого и фасонного сечений из реактопластов. Схема профильного прессования аналогична применяемой на металлургических заводах схеме прямого прессования металла. В последнее время профильное прессование заменяют более прогрессивной схемой непрерывного выдавливания (экструзии) на специальных машинах [16].

Проанализировав некоторые методы переработки, сделаем вывод, что наиболее эффективен метод прямого компрессионного прессования. При данном методе осуществляется полное использование материала, также учитывается простота метода и сравнительно низкая стоимость пресс-форм. Процесс характеризуется тремя основными показателями: давление, температура и время выдержи. Изменяя эти параметры, мы оказываем влияние не только на длительность технологического цикла прессования, но и на качество готовых изделий. Поэтому остановимся на важнейших направлениях воздействия каждого из них на свойство готовых изделий.

1.Температура прессования- это параметр процесса переработки термореактивного полимерного сырья, от изменения которых зависит качество готовых изделий. Как правило, повышение температуры прессования позволяет снизить продолжительность цикла прессования и способствует повышению физико-механических и электрических свойств изделий, однако повышение температуры выше определенного предела ведет к преждевременному отверждению, деструкции материала (полимера и других ингредиентов композиции), повышенному выделению газообразных продуктов. Поэтому выбор температуры прессования изделия (в пределах рекомендованного для каждого типа пресс-материала диапазона температур переработки) зависит от скорости отверждения материала, содержания влаги и летучих, текучести, а также от конфигурации изделия, конструктивных особенностей пресс-формы и выбранной технологии прессования [1].

2. Давление.

С момента соприкосновения опускающегося плунжера с поверхностью материала в форме возникает давление, оно заставляет вязко-пластичный материал растекаться, заполняя полость формы, и достигает наибольшего значения в момент окончательной остановки пуансона после смыкания формы.

Повышение температуры, применение предварительного подогрева позволяет значительно снизить удельное давление прессования (до 40-70%). Важнейшее значение при выборе давления прессования имеет форма изделия,его размеры и конструкция.Прессование при недостаточном давлении ведёт к появлению недопрессовок, увеличению грата, ухудшению внешнего вида и другим видам брака [7].

3. Время выдержки.

Выдержка - это время пребывания прессовочного материала в закрытой пресс-форме, необходимое для его отверждения, то есть для перевода связующего в неплавкое нерастворимое состояние. Чем меньше выдержка, тем меньше время изготовления изделия (цикл прессования), тем выше производительность пресса. Время выдержки под прессом зависит от свойств прессуемого материала, содержания влаги и летучих в прессовочном материале, скорости отверждения материала и толщины прессуемой детали. Для большинства реактопластов время выдержки выбирают из расчета 0,5-2 мин на 1 мм толщины стенки. Технологическое время может быть сокращено за счёт предварительного подогрева материала [1].

2.4 ВЫБОР КОМПОНЕНТОВ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ МАТЕРИАЛА

Выбор компонентов композита или полуфабрикатов для изделия определяется назначением и конструкцией детали, материалом, техническими требованиями, масштабом и серийностью выпуска, а также экономичностью изготовления. Особенностью композитов является то, что материал во многих случаях производится непосредственно в процессе изготовления изделия, но может изготавливаться в виде заготовок (листов, стержней и др.) для последующей обработки и получения изделий механическими и термомеханическими методами. Свойства получаемого композиционного материала зависят от выбора исходных компонентов и их соотношения, взаимодействия между ними, вида и расположения волокон в армирующем наполнителе, метода и технологических условий изготовления изделия (давления, температуры, времени), дополнительной обработки изделия и ряда других факторов. Выбор основных компонентов наполненных и армированных полимерных композитов определяется многими факторами: необходимыми функциональными требованиями к готовым материалам и изделиям, их эксплуатационной надежностью и безопасностью эксплуатации, совместимостью и взаимным влиянием компонентов, технологичностью переработки, доступностью и стоимостью.

Определяющим при создании композитов является взаимодействие и взаимовлияние компонентов в элементарном объеме волокно-матрица (связующее). Чем выше необходимые свойства получаемого композита конструкционного назначения, тем более сложный комплекс требований должен выдерживаться при выборе исходных компонентов, без выполнения которых невозможно получение качественных изделий. Эти требования включают нижеследующие характеристики:

* должно быть определенное соотношение между механическими свойствами армирующих волокон и матрицы (ниже индексы «в» и «м» относятся соответственно к волокнам и матрице);

* модуль упругости при растяжении и сдвиге волокон должен быть больше матрицы EB>EM;GB>GM;

* прочность волокон должна быть больше чем связующего ув* > ум *; удлинение при разрыве волокон должно быть несколько меньше, чем матрицы ув* < ум *; * коэффициенты Пуассона для волокон и матрицы желательно иметь достаточно близкими, чтобы при деформации композита на границе волокно - матрица не возникало напряжений, отрывающих их друг от друга и тем самым снижающих адгезию; * термические характеристики волокон (температуры плавления или разложения) должны быть выше температур переработки термопластов или отверждения реактопластов.

Взаимодействие волокон с матрицей должно обеспечивать высокую реализацию механических свойств волокон в армированном материале и его монолитность. Для этого необходимы:

* хорошая смачиваемость волокон матрицей (связующим);

* высокая адгезия между волокном и матрицей, характеризуемая сдвиговой прочностью на границе раздела волокно-матрица;

* отсутствие или минимальное изменение свойств волокон под влиянием компонентов матрицы;

* релаксация внутренних напряжений в элементарном объеме волокно-матрица при термообработке или под влиянием компонентов связующего и другие факторы.

Выбор компонентов композиционного волокнисто армированного материала осуществляется с учетом индивидуальных свойств волокнистого полуфабриката и полимерного связующего (полимерной матрицы), а также их взаимного влияния, обусловленного рядом факторов [5].

2.4.1 ПОЛИМЕРНОЕ СВЯЗУЮЩЕЕ ДЛЯ ИЗДЕЛИЯ «КОЛЬЦО»

Выбор матричного материала для изготовления изделия является важнейшим этапом проектирования, который определяет метод изготовления изделий из композитов, возможность выполнения конструкций заданных габаритов и формы, а также параметры технологических процессов.

Тип смолы частично или полностью определяет ряд эксплуатационных свойств изделий, таких как химическая стойкость, горючесть, эластичность, погодостойкость, ударную прочность, коробление, прочность и электроизоляционные характеристики.

При выборе смолы предпочтение было дано термореактивной смолы, так как изделия из этих материалов большей прочностью и стойкостью к агрессивным средам. В производстве пластмасс из них широко используются фенолформальдегидные, кремнийорганические, эпоксидные смолы, непредельные полиэфиры и их различные модификации. Более высокой адгезией к наполнителю обладают эпоксидные связующие, которые позволяют получать армированные пластики с высокой механической прочностью[5].

Теплостойкость стеклопластиков на кремнийорганическом связующем при длительном нагреве составляет 260-270°С, на фенолформальдегидном - до 260°С, на эпоксидном - до 200°С, на непредельном полиэфирном - до 200°С и на полиамидном связующем - 280-350°С.

Прочностные требования изготавливаемого «кольца» удовлетворяют множество термореактивных материалов. Среди них фурановая, полиэфирная и эпоксидная, различные пресс - порошки и премиксы. Учитывая экономию материальных средств за счет возможности не приобретать дополнительного оборудования для удаления замасливателя с волокна, его рубки и перемешивания со смолой, решено использовать премикс на основе полиэфирной смолы [7].

Ненасыщенные полиэфирные смолы в неотверждённом состоянии представляют собой растворы ненасыщенных полиэфиров с относительной молекулярной массой 700-3000 в мономерах или олигомерах.Основные свойства полиэфирных смол приведенные в таблице 2.4.1. В связи с хорошей адгезией, они преимущественно используются в качестве связующих при производстве стеклотекстолита, стеклошифера и других стеклопластиков, а также в качестве связующего компонента для заливочных масс, клеев, шпатлёвок, в производстве пенополиуретанов, лаков для мебельной промышленности и т. д. Способность ненасыщенных полиэфиров отверждаться при комнатной температуре без выделения летучих продуктов даёт возможность изготовлять на их основе с применением стекловолокнистых наполнителей крупногабаритные изделия (лодки, катера, обтекатели и т. п.) [14].

Основные свойства полиэфирных смол

Таблица 2.4.1

Плот-ность с, кг/м3	Модуль упругости при сжатии Есж, МПа	Предел прочности на сжатие усж, МПа	Предел проч- ности на изгиб уизг, МПа	Удельная ударная вязкость, Дж/м	Коэф- фициент Пуассона	Теплостой- кость, °С
1100-1400	3000-3500	80-120	70-100	0,2-0,25	0,2-0,24	80-120

Материалы на основе ненасыщенных полиэфиров очень удобны, их использование неуклонно возрастает. Разнообразие полиэфирных композиций обусловлено различной длиной и степенью разветвлённости цепей полиэфира, а также содержанием реакционноспособных ненасыщенных групп, варьируемое выбором соответствующих исходных продуктов, и расстоянием между эфирными связями в них.

В качестве отвердителей полиэфирной смолы выбран гидроперекись изопропилбензола (ГП) 3-4% в сочетании с ускорителем твердения нафтенатом кобальта (НК) 6-8% по массе. Эти вещества при внесении в смесь находятся в жидком состоянии [5].

2.4.2 ВОЛОКНИСТЫЕ НАПОЛНИТЕЛИ ДЛЯ ИЗДЕЛИЯ «КОЛЬЦО»

В волокнисто - армированных композитах волокна (нити, жгуты, проволоки, сетки, ткани) воспринимают основные напряжения, возникающие при действии внешних нагрузок, что и обеспечивает жесткость и прочность в направлении ориентации волокон.

Армирующие волокна, применяемые в конструкционных КМ, должны удовлетворять комплексу эксплуатационных и технологических требований. К первым относятся требования по прочности, жесткости, плотности, стабильности свойств в определенном температурном интервале, химической стойкости и т.д. Этим требованиям отвечают бор, бериллий, углерод, азот, кислород, алюминий и кремний.

Технологичность волокон определяет возможность создания высокопроизводительного процесса изготовления изделий на их основе. Важным требованием является также совместимость волокон с материалом, т.е. возможность достижения прочной связи волокно - матрица при условиях, обеспечивающих сохранение исходных значений механических свойств компонентов[5].

Для данной детали наиболее благоприятно использование коротко рубленных стеклянных волокон. Стеклянные волокна широко применяют при создании неметаллических конструкционных композитов - стеклопластиков. При сравнительно малой плотности с = (2,4-2,6)·103 кг/м 3 они имеют высокую прочность, низкую теплопроводность, теплостойки, стойки к химическому и биологическому действию. Форма сечения стекловолокна - круг, однако выпускаются и полые волокна, и профилированные с формой сечения в виде треугольника, квадрата, шестиугольника, прямоугольника [8].

Стеклянные волокна являются наиболее универсальными и эффективными армирующими наполнителями волокнистых композиционных материалов. Их получают вытягиванием из горячих фильер и используют в виде комплексных непрерывных нитей, либо превращают в короткие штапельные волокна.

Непрерывные волокна получают вытягиванием расплавленной стекломассы через фильеры диаметром 0,8-3,0мм и дальнейшим быстрым вытягиванием до диаметра 3-19 мкм.

Штапельное волокно получают вытягиванием непрерывного стекловолокна и разрывом его на отрезки определенной длины или разделением расплавленного стекла на отдельные части, которые затем растягивают (раздувают) на короткие волокна центробежным или комбинированным способом .

При изготовлении стеклопластиков применяют кварцевые, кремнезёмные, алюмосиликатные, алюмоборосиликатные, высокопрочные и другие виды стеклянных волокон. Поверхность данных волокон обычно покрывают замасливателем, который предотвращает истирание волокон при транспортировке и различных видах переработки. Существует два типа замасливателей:

технологические;

активные (гидрофобно-адгезионные).

Технологические замасливатели (например, парафиновая эмульсия или замасливатели на основе крахмала), применяемые только на стадии переработки волокна, состоят из клеящих и пластифицирующих веществ. Перед изготовлением стеклокомпозита эти замасливатели удаляют с помощью термической обработки при температуре до 1100 К или смывают.

После удаления замасливателей на поверхность волокон в ряде случаев наносят аппреты - вещества, способствующие созданию прочной связи на границе «волокно-связующее». В качестве аппретов применяют обычно кремнийорганические и металлоорганические соединения. Наиболее перспективны активные замасливатели, выполняющие двойную функцию - предохранение волокна от разрушения и улучшение адгезии между стеклом и полимерной матрицей .

По прочности стекловолокна на 1-2 порядка превосходят стёкла в виде блоков. На это свойство стекловолокон определяющее влияние оказывает состояние поверхности волокон, которое зависит от условий формования. Стекловолокна весьма стойки к температуре. При повышении температуры до 1200 К модуль упругости кварцевого волокна возрастает с 74 ГПа (при 300 К) до 83 ГПа. Бесщелочные алюмосиликатные стёкла начинают снижать свою прочность при 600 К, натрийкальцийсиликатные, боратные, свинцовые и фосфатные - при 400-500 К. Модуль упругости стеклянных волокон снижается незначительно вплоть до температуры размягчения. Некоторые свойства стекловолокон, выпускаемых в России и за рубежом, приведены в табл. 2.4.2[5].

Стекловолокна применяются в качестве армирующих элементов композитов в виде жгутов и нитей из элементарных волокон, лент, тканей разнообразного плетения, матов, холстов и других нетканых материалов.

Свойства стекловолокон, выпускаемых в России и за рубежом

Таблица 2. 4.2.

Страна, марка стекла	Плотность с, 103 кг/м3	Модуль упругости Е, ГПа	Предельная деформация е, %
Россия, ВМ-1	2,58	95	4,8
Россия, №7-А	2,56	74	3,6
США, Е-стекло, М-стекло	2,89	110	3,2

2.4.3 ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

1.Растворители и разбавители применяются для придания рабочей вязкости композиции, а также очистки оборудования, приспособления и инструмента. Используют однокомпонентные растворители (уайт - спирит, ксилол, сольвент, ацетон и др.) или многокомпонентные (смеси), называемые растворителями, разбавителями или разжижителями (Р-4, Р-5, №646 и др.). В качестве разбавителей для полиэфирных связующих рекомендуется использовать ацетон, бензол, толуол .

2.Пигменты сообщают пленке цвет, укрывистость, повышают ее прочностные и эксплуатационные свойства. По химическому составу они представляют собой природные или искусственно полученные окислы или соли металлов (охра, железный сурик, цинковые и титановые белила, ультрамарин, крона и др.), металлические порошки (алюминиевая пудра, цинковая пыль), а также элементарный углерод (сажа, графит). Возрастающее значение приобретают органические пигменты (пигмент алый и др.), сообщающие красивые яркие тона покрытиям.

3.Антиадгезионные смазки создает на пресс-форме прочную эластичную полимерную пленку. Могут использоваться на горячей пресс-форме для получения антиадгезионного покрытия при формовании изделий из резины, полиэтилена, полипропилена, стеклопластиков на эпоксидных или полиэфирных связующих, при переработке пластмасс и резин. Антиадгезионная смазка образует на обрабатываемой поверхности сшитый полимерный слой - сверхтонкую, прочную, эластичную пленку, работоспособную до +250°C. Пленка не сдирается при больших сдвиговых усилиях (в том числе при трении сырой резины по вулканизованной), эластична до 400% удлинения подложки. Обладает высокой адгезией к материалам подложки - металлу, гипсу, эластомерам, стеклу. Отвержденное покрытие химически инертно, не вызывает коррозии, обладает минимальным переносом на формуемый материал, атмосферо- и водостойкое.

3.Пластификаторы. Вещества, вводимые в полимерные материал для придания (или повышения) эластичности и (или) пластичности при переработке и эксплуатации. Они облегчают диспергирование в полимерах сыпучих ингредиентов, снижают температуры текучести (переработки), хрупкости (морозостойкости) и стеклования полимерных материалов, обычно снижают теплостойкость, некоторые из них могут повышать огне-, свето- и термостойкость полимеров.

4.Антипирены. Вещества, понижающие горючесть материалов органического происхождения (древесины, пластмасс, тканей и др.). Наиболее распространенные антипирены: Аl (ОН)3, соединения бора, фосфора [фосфаты аммония, три-(2,3-дибром-пропил) фосфат и др.], сурьмы (Sb2O3 и др.), высокохлорированные парафины С20-С25, бромпроизводные ароматических углеводородов (например, гексабромбензол), смеси солей неорганических кислот с меламино- или мочевино-формальдными смолами, карбонаты и сульфаты аммония, соли Мо, V, Се. На практике применяют обычно смеси различных антипиренов. Способ введения антипирена зависит от типа защищаемого материала. Так, древесину пропитывают раствором или наносят на ее поверхность краску, содержащую антипирен. В синтетические полимеры антипирены могут быть введены на стадии их получения, при последующей переработке (напр., при формовании волокна) или в готовое изделие.

5.Стабилизаторы - вещества, затрудняющие процессы деструкции макромолекул для долговечности полимерных материалов. В соответствии с формулировкой причин деструкционных процессов вводимые стабилизаторы называют антиоксидантами, тепловыми стабилизаторами, биостабилизаторами, фотоантиоксидантами, абсорбентами УФ-излучения и другие [19].

6.Прочие материалы - в состав композиций могут также входить добавки изменяющие технологические свойства (загустители, поверхностно - активные вещества и т. д.), эксплуатационные характеристики (морозостойкость, теплопроводность, огнестойкость т. д.).

При производстве изделий из термореактопластов возникает ряд проблем. Одной из таких проблем является то, что детали после прессования прилипают к пресс-форме, и это приводит к выходу из строя формы. Это связано с тем, что смолы имеют большую адгезию.

Подготовка формы перед прессованием тре6ует применения специальных покрытий (антиадгезионных смазок), которые являются достаточно тонкими и предотвращают прилипание изделия к форме. Для обработки поверхности формы выбираем силиконовую смазку Si-06-01 ТУ 6-15-542-83 в аэрозольной упаковке (баллоны ёмкостью 355 мл). Её состав: полиметилсилоксановая жидкость, модифицирующая кремнийорганическая добавка ДВК1100, углеводородный пропилен (ТУ 2257-001-54736950-2001 марки А). Рабочий диапазон температур данной смазки: -60 +300єС.

2.4.4 ХАРАКТЕРИСТИКА ГОТОВОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ ВЫБРАННЫХ КОМПОНЕНТОВ

На сегодняшний день широко используются уже армированные стекловолокнами различные премиксы марки МКП (Б), физико-механические показатели которого приведены в таблице 2.4.4.[20].

Физико-механические показатели премиксов марки МКП (Б)

таблице 2.4.4.

Наименование показателя	МКП(Б)-20В	МКП(Б)-30В	МКП(Б)-20АО	МКП(Б)-30АО
Изгибающее напряжение при разрушении, МПа (кгс/см2), не менее	110(110)	120(1200)	90 (950)	95 (950)
Сжимающее напряжение при разрушении, МПа (кгс/см2), не менее	110(110)	120(1200)	90 (950)	95 (950)
Электрическая прочность при частоте 50 Гц, кВ/мм, не менее	12	12	2,5	2,5
Удельное объемное электрическое сопротивление, Ом * см, не менее	10 13	10 13	105-109	105-109
Удельное поверхностное электрическое сопротивление, Ом, не менее	1010-1013	10 13	1013	105-109
Линейная усадка, %, не более	0,08	0,08	0,08	0,08
Теплостойкость по Мартенсу, К(Со),не менее	473(200)	473 (200)	473 (200)	473 (200)
Трекингостойкость, В, не менее	500	500	500	500
Ударная вязкость, кДж/м2 , не менее	30	35	25	30

Обозначения:

(Б) - изготовлен на основе бесстирольной полиэфирной смолы;

20 - % содержание стекловолокна;

В - повышенной прочности;

А - антистатический;

О - трудногорючий.

Наилучшим образом для производства данной детали по физико-механическим показателям подходит премикс МКП(Б)-20В. Преимущества премикса является то, что он уже армирован стекловолокном и не требует дополнительных технологических затрат.

Премикс МКП (Б)-20В - прессовочный материал, изготовленный на основе ненасыщенной полиэфирной смолы с различными добавками путем смешения с минеральным наполнителем и рубленым стекловолокном. Ненасыщенные полиэфирные смолы могут быть стирол содержащими, так и а бес стирольными. По внешнему виду это тестообразная масса со стекловолокном. Цвет премикса определяется цветом применяемого сырья.

Премикс предназначен для изготовления методом прессования изделий конструкционного, электротехнического и общетехнического назначения. Изделия из премикса масло/бензостойкие. По нагревостойкости относятся к классу «В». Диапазон рабочих температур от минус 213К (минус 60 °С) до плюс 403 К (плюс 130°С).

В состав премикса входят следующие компоненты:

1.ненасыщенная полиэфирная смола около 38%

2.нити стеклянные рубленые, имеющие характеристики, представленные в таблице 2.4.4.1.[20].

3.замасливатель на основе силана.

4.отвердитель гидроперекись изопропилбензола (ГП) 3-4% в сочетании с ускорителем твердения нафтенатом кобальта (НК) 6-8% по массе.

Характеристики стеклянных нитей

Таблица 2.4. 4.1.

Диаметр элементарного волокна, мкм	10±1
Номинальная линейная плотность,	140
Массовая доля веществ, удаляемых при прокаливании, %, не менее	0,3
Массовая доля влаги, %, не более	0,2
Длина отрезков, мм	9,0
Массовая доля отрезков, длиной превышающих номинальную с допустимыми отклонениями (непрорубы), %, не более	5,0

Основные показатели премикса МКП(Б)-20В (ТУ 2253-001-45804463-2007) представленны в таблице 2.4.4.2, а режим переработки в таблице 2.4.4.3.[20].

Премикс МКП(Б)-20В (ТУ 2253-001-45804463-2007)

Таблица 2.4. 4.2.

Плотность с, кг/м3	1740
Предел прочности на сжатие усж, МПа	120
Предел прочности на изгиб уизг, МПа	120
Ударная вязкость, кДж/м2, не менее	30
Температура эксплуатации, °С	-196 - +200
Линейная усадка, %, не более	0,08

Режим переработки премикса МКП(Б)-20В

Таблица2.4.4.3.

Температура, °С	Удельное давление, МПа	Выдержка (на 1мм толщины изделия),с сек
150 ±5	8-10	45-50

Учитывая геометрию изделия, свойства отдельных компонентов материала, а также физико-механические показатели, можно сделать вывод, что выбранный материал оптимально подходит для изготовления изделия «кольцо».

2.5 ВЫБОР ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Выбор оснастки и приспособления зависит от многих факторов, в первую очередь от типа производства. Правильно выбранное приспособление должно способствовать повышению производительности труда и точности обработки, улучшению условий труда, ликвидации предварительной разметки заготовок.

Под словом оснастка в большинстве отраслей промышленности понимают материал, оборудование или формы, на которых (или в которых) изделия изготавливают, собирают или отливают. Оснастка для контактного формования имеет ряд особенностей (или ограничений), зависящих от природы продуктов, входящих в состав перерабатываемой композиции, то есть жидких смол, порошкообразных наполнителей и армирующих волокон или тканей.

2.5.1 ВЫБОР ТИПА ПРЕСС - ФОРМЫ

В формах для прессования (пресс-формах) получают изделия массой от нескольких граммов до 5 - 10 килограммов, простой и сложной конфигурации, с металлической арматурой, мало- и крупногабаритные, плоские и объемные, т.е. очень разнообразные.

Пресс-формы должны обеспечить: перевод массы в вязкотекучее состояние; деформирование массы и придание ей требуемой конфигурации; фиксацию этой конфигурации, т.е. изделия; извлечения; удаление отпрессованного изделия из рабочей зоны [21].

Детали пресс-формы подразделяются на технологические (оформляющие), конструктивные и нагревательные. Технологические детали непосредственно соприкасаются с пресс-материалом. К ним относятся, в основном, матрицы и пуансоны.

Матрица - заглубленная часть пресс-формы, оформляющая наружную поверхность изделия и обычно располагаемая внизу (крепится к столу пресса).

Пуансон -- выступающая часть пресс-формы, оформляющая внутреннюю поверхность изделия. Обычно пуансон располагается сверху (крепится к ползуну пресса) [9].

Конструкции пресс-форм очень разнообразны . Они различаются:

по числу одновременно прессуемых изделий -- одногнёздные и многогнёздные;

по замыканию оформляющей полости -- открытые, закрытые и пресс-формы с перетеканием (полузакрытые) (см. рис2.5.1.);

по характеру крепления - стационарные (креплёные) и съёмные (последние применяются редко) [6].

Рис.2.5.1. Типы пресс-форм для прямого (компрессионного) прессования:

а) открытая; б) закрытая; в) с перетеканием (1 - матрица, 2 - пуансон)

Для изготовления изделия «КОЛЬЦО» выбираем стационарную пресс-форму полузакрытого типа (с перетеканием). В такой пресс-форме оформляющее гнездо является одновременно загрузочной камерой. Формы полузакрытого типа характеризуются наличием минимально необходимого гарантированного зазора по периметру между пуансоном и специально выполненной загрузочной камерой. Этот зазор обеспечивает вытекание избытка матсриала при запрессовке и гарантирует создание необходимого давления прессования. Загрузочная камера имеет несколько большие размеры, чем прессуемое изделие. Это необходимо для создания отжимного пояска, обеспечивающего окончательное запирание оформляющего гнезда. Такая пресс-форма позволяет отпрессовать любые изделия методом прямого прессования, снижает износ пуансона и загрузочной камеры, не требует точной дозировки материала, допускает продпрессовку. Недостаток форм с перетеканием - некоторое увеличение площади прессования из-за наличия отжимного пояска. Благодаря своим преимуществам, такие формы получили наибольшее распространение.По расположению плоскости разъёма деталей выбираем пресс-форму с горизонтальным разъёмом, в которой формующие детали раскрываются в направлении плунжера пресса [11].

2.5.2.РАСЧЕТ ГНЕЗДНОСТИ ПРЕСС-ФОРМЫ

Для того чтобы выполнить норму изготовления изделий в 35000 штук в год, необходимое количество деталей в день рассчитаем по формуле 2.5.2.

n = Г/224 (2.5.2)

где Г=35000 штук в год(годовой выпуск)

224-число рабочих дней в году

n = 35000/224 = 156,25 ? 156 изделий в день

Далее рассчитаем сколько деталей необходимо изготавливать в час при двусменном режиме работы по формуле 2.5.2.1.

m = n/16 (2.5.2.1)

где 16 - продолжительность двусменного режима работы, ч

m = n/16= 156/16 = 10 деталей в час

Учитывая время выдержки на 1 мм толщины изделия tвыд=45 сек/мм и высоту детали h=15мм,рассчитаем примерное время всего процесса прессования по формуле 2.5.2.2.

T = tвыд • h •2 (2.5.2.2)

T = 45• 15 2 = 1350сек = 22,5мин на изготовление одной детали.

С учетом времени прессования мы можем изготовить z=60/22.5=3 детали в час при одногнездной форме,но так как при этом не будет выполнятся годовой выпуск 35 000 штук в год нам необходимо увеличить число гнезд пресс-формы по формуле 2.5.2.3.

N=m/z (2.5.2.3)

где m - количество деталей в час при двусменном режиме работы,

z - количество деталей в час при одногнездной форме.

N=m/z=10/3? 4 гнезда

Следовательно,с учетом формы и размеров детали,а также учитывая годовой выпуск выбираем 4 гнездную пресс-форму.

2.5.3 РАСЧЕТ УСИЛИЯ ПРЕССА

Важнейшая характеристика любого пресса -- его усилие. Номинальное усилие пресса определяется по формуле 2.5.3.[2]

Р = F • q • z • k / 10 , (2. 5.3)

где F - площадь прессуемого изделия в плане (F = 138,9 см2); q = 8 МПа - удельное давление прессования (см. табл. 2.4.3.); z = 4 - число гнёзд в пресс-форме; к = 1,2 - коэффициент, учитывающий неизбежные потери на трение.

Р = 368,9 • 8 • 4• 1,2 / 10 = 533,4 кН.

2.5.4 ВЫБОР МАТЕРИАЛА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРЕСС - ФОРМЫ

Пресс-формы изготавливаются из специальных марок сталей, выдерживающих воздействие высоких температур, механических усилий и химических соединений, выделяющихся при прессовании.

Выбор материала для изготовления пресс-форм имеет не менее важное значение, чем вопросы выбора оборудования, гнездности и другие, оказывающие решающее влияние на экономику процесса производства деталей из пластмасс[11].

При выборе материала следует стремиться обеспечить не максимально возможный, а необходимый срок службы формы, который,как правило, определяется стойкостью формообразующих деталей.

Для изготовления ФОД применяют стали: цементируемые, азотируемые; объемно- закаливаемые(в состоянии закалки или улучшения); коррозионно-стойкие. Цементируемые стали наиболее полно соответствует требованиям, предъявляемым к ФОД. Особое преимущество этих сталей заключается в том, что, имея высокую сердцевину, они обладают высокой стойкостью к изнашиванию и воздействию переменных и ударных нагрузок. Другое важное преимущество цементируемых сталей - пониженная деформация, по сравнению с инструментальными углеродистыми сталями. Вследствие этого, они допускают минимальные припуски (0,05-0,15 мм) на доработку после термообработки, однако предъявляют высокие требования к технологии термической обработки. Во избежание сквозной прокаливаемости и, как следствие, образования сколов, не рекомендуется изготавливать из этих сталей ФОД с рёбрами толщиной менее 4мм. Марки сталей, применяемых для изготовления деталей пресс-форм, и твердость их термической обработки представлены в таблице 2.5.4. ГОСТ 27358-87.

Основные марки сталей, применяемые для изготовления деталей пресс-форм

Таблица 2.5.4

Детали пресс-форм	Марки сталей	Термическая обработка	Твердость HRC
Формующие детали сложной формы	12ХН2А; 12Х2Н4А; 12ХНЗА; ХГ, ХВГ	Цементация и закалка	50--55
	5ХВ2С; Х12	Закалка	50--55
	Х12М	То же	50--55
Формующие детали несложной формы	У8А; У10А	Закалка	55--58 50--55
Пуансонодержатели и опорные плиты	СтЗ; Сталь 15; 20 30; 45	Цементация и закалка	40--45
Выталкиватели Стержни	У7А; У8А; 40Х	Закалка	42--47
Направляющие колонки и втулки	У8А	Закалка	45--50
Ограничители и упоры	Сталь 15; 20	Цементация и закалка	45--50
Плиты, опоры и опорные брусья	Ст3; Сталь 15; 20	--	--
Обоймы для сборных пуансонов и матриц	Сталь 35; 45	--	--

В качестве материала для изготовления формообразующих деталей (ФОД) пресс-формы выбираем широко используемую цементированную сталь марки 12ХНЗА (ГОСТ 4543-71), применяемую для работы при малых давлениях прессования(до 30 МПа). Твердость данной стали по Роквеллу составляет 50-55 единиц. Цементируемые стали наиболее полно соответствуют требованиям, предъявляемым к формообразующим деталям .

Для изготовления пресс-формы, гладких знаков, пуансонодержателей и обоймы выбираем более низкую по стоимости объёмно-закаливаемую сталь марки У8А ГОСТ 1435-74 (СТ СЭВ 2883-81). Твёрдость по Роквеллу составляет 51,5-56,0 единиц. Этот материал обеспечит эксплуатационную стойкость и трудоёмкость изготовления деталей пресс-формы, которые, в свою очередь, в итоге, позволят свести к минимуму себестоимость формуемого изделия .

2.5.5 ВЫБОР ПРЕССА

Гидравлические прессы для переработки пластмасс бывают с одним верхним рабочим цилиндром (верхнего давления), с одним нижним рабочим цилиндром (нижнего давления) и с двумя рабочими цилиндрами (верхним и нижним или верхним и боковым).

В ГОСТе 8200-80 приведенны основные параметры и размеры базовых прессов, серийно выпускаемые гидравлические полуавтоматические прессы с индивидуальным и групповым приводом имеют номинальное усилие 100, 160, 250, 400, 630, 1000, 1600, 2500, 4000 и 6300 кН. Основные характеристики некоторых из них приведены в табл. 2.5.5. Выбор пресса осуществляем по величине рассчитанного номинального усилия прессования Р = 533,3 кН. По этому параметру наиболее оптимально подходит полуавтоматический гидропресс ДБ2428 с номинальным усилием прессования Р = 630 кН = 63000 кгс = 63 тонны.

Таблица 2. 5.5

Параметры	Тип пресса
	ДБ2424	ДБ2426	ДБ2428	ДБ2430
Усилие, кН:
номинальное	250	400	630	1000
возврата	67	105	170	250
выталкивателя	52	60	89	125
Ход подвижной плиты, м	0,25	0,32	0,32	0,40
Скорость подвижной плиты, мм/с
при холостом ходе ползуна	105	83	115	70
при рабочем ходе ползуна	2,5	2	2,5	2
при подъёме ползуна (размыкание)	118	77	115	70
Ход выталкивателя, м	0,125	0,160	0,160	0,200
Скорость выталкивателя, мм/с:
при подъёме	14	13	35	23
при опускании	22	21	45	46
Максимальное расстояние между плитами, м	0,500	0,500	0,800	0,800
Размеры стола, м	0,4x0,4	0,5x0,5	0,5x0,5	0,63x0,63
Высота стола над уровнем пола, м

Подобные документы

• Разработка технологического процесса изготовления изделия

  Проектирование технологического процесса изготовления стола компьютерного из древесины и древесных материалов. Разработка конструкции изделия, расчет производственной программы, выбор потребного оборудования, расчет основных и вспомогательных материалов.
  
  курсовая работа [1,7 M], добавлен 19.03.2012
  

• Разработка энергосберегающего технологического процесса изготовления детали машины

  Разработка энергосберегающего технологического процесса изготовления детали. Методы оценки технологичности изделия. Выбор способа получения заготовки, ее технико-экономический анализ. Технология токарной и фрезовой обработки, контроль качества изделия.
  
  курсовая работа [25,2 K], добавлен 23.06.2009
  

• Разработка рационального технологического процесса изготовления женского демисезонного пальто

  Обоснование выбора моделей изделия и описание их внешнего вида, спецификация деталей кроя. Выбор методов обработки и оборудования для изготовления заданного вида изделия. Разработка структуры технологического процесса, составление справочника операций.
  
  курсовая работа [1,6 M], добавлен 01.04.2015
  

• Проект изготовления карандашницы

  Технологическая карта изготовления карандашницы. Выбор материала, технологического маршрута обработки деталей по минимуму приведенных затрат, оборудования и технологической оснастки. Технико-экономические обоснование процесса изготовления изделия.
  
  презентация [124,1 K], добавлен 06.04.2011
  

• Разработка технологического процесса получения заготовки гаечного ключа

  Виды, формы, назначение и условия работы гаечного ключа. Характеристика материала для изготовления изделия. Описание технологического процесса: термическая обработка, маркировка и изгибание, зачистка и шлифовка. Выбор оборудования для изготовления ключа.
  
  курсовая работа [1,2 M], добавлен 31.03.2015
  

• Технико-экономическое обоснование этапов технологического процесса изготовления, комплектов технологических баз, методов и последовательности обработки поверхностей водила

  Расчет на прочность рабочей лопатки компрессора. Выбор и обоснование метода, оборудования и параметров формообразования заготовки. Разработка, обоснование, оптимизация и оформление предварительного плана технологического процесса изготовления шестерни.
  
  дипломная работа [3,2 M], добавлен 30.06.2012
  

• Усовершенствование технологического процесса изготовления детали и сравнение вариантов изготовления детали – кольца нажимного

  Определение типа производства и анализ технологичности конструкции детали - кольца нажимного. Характеристика используемого оборудования. Назначение и расчет припусков. Описание станочных приспособлений. Технико-экономическое обоснование модернизации.
  
  дипломная работа [259,4 K], добавлен 08.09.2014
  

• Разработка технологического процесса на деталь "Полумуфта" Н17.168.07.12 и изделия "Муфта" Н-235-23-1

  Выбор и технико-экономическое обоснование метода изготовления заготовки. Методы обеспечения технических требований на деталь в процессе обработки. Проектирование станочного приспособления, режущего и мерительного инструмента. Контроль детали на участке.
  
  дипломная работа [447,2 K], добавлен 22.02.2012
  

• Разработка детали типа "вал"

  Проектирование технологического процесса изготовления детали типа "вал", выбор оборудования, приспособлений, режущего и мерительного инструментов. Определение метода получения заготовки и его технико-экономическое обоснование. Расчет режимов резания.
  
  курсовая работа [289,6 K], добавлен 05.02.2015
  

• Разработка технологического процесса изготовления вала и конструкции технологической оснастки

  Оценка технологичности изделия. Обзор методов изготовления деталей. Операции технологического маршрута. Обоснование сортамента заготовки и метода ее изготовления. Расчет режимов резания при токарной обработке. Разработка технологической оснастки.
  
  курсовая работа [812,5 K], добавлен 12.01.2016
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам