Экструзия (или выдавливание)

Отличается от других способов переработки термопластов непрерыностью, высокой производительностью и возможностью получения на одном и том же оборудовании большого разнообразия деталей. Выдавливание осуществляют на специальных машинах.

Перерабатываемый материал в виде порошка или гранул из бункера 1 попадает в рабочий цилиндр 3, где захватывается вращающимся штоком 2. Шток продвигает материал, перемешивает и уплотняет его. В результате передачи теплоты от нагревательного элемента 4 и выделения теплоты при трении частиц материала друг о друга и о стенки цилиндра перерабатываемый материал переходит в мягкое состояние и непрерывно выдавливается через калиброванное отверстие головки 6 расплавленные материал проходит через радиальные канавки оправки 5. Оправку применяют для получения отверстия при выдавливании труб.

Рисунок 32.

Синтез алмазов

Промышленный синтез алмазов в настоящее время осуществляется в специальных камерах (рисунок 33) при давлении (50-100)*10³ кгс/см² и температуре 2500⁰С. Время синтеза колеблется от десятков секунд до нескольких часов. Синтез производят в присутствии металлов-растворителей (например: никеля, марганца, железа и целого ряда других материалов, различных соединений и сплавов) на специальных полуавтоматических установках, создающих усилие прессования 500 –2000 тс и более.

Рисунок 33. Схема камеры высокого давления:

а – разрез камеры до приложения силы; б – то же, после приложения силы;
в – вид сверху на нижнюю матрицу; 1– матрица; 2 – контейнер из
литографического камня; 3 – реакционная смесь; 4 – муфта; 5 – заусенец; 6 – паз

Качественный анализ технологичности
конструкции прессуемых деталей

При конструировании прессуемых изделий необходимо предусматривать такое сочетание формы, размеров и допусков, которое должно способствовать наиболее простому и экономичному изготовлению изделий и пресс-форм. В таблице приведены основные требо­вания, обеспечивающие технологичность прессуемых изделий.

Таблица №1. Технологичность прессуемых изделий

Элементы прессуемых изделий	Нерекомендуемая конструкция	Рекомендуемая конструкция	Требования, обеспечивающие технологичность изделия
Боковые поверхности			Предусматривать конусность боковой поверх­ности, облегчающую условия съема изделия из пресс-формы. Рекомендуемая оптимальная величина конус­ности: 1. для наружных поверхностей 1 : 100; 2. для внутренних поверхностей 1 : 50
Стенки			Толщина стенок должна быть равномерной в целях уменьшения коробления и сокращения вре­мени выдержки изделия при прессовании. Рекомендуемая оптимальная толщина стенок от 1 до 6 мм
Наружные и внутренние углы			Внутренние и наружные углы изделия долж­ны иметь закругления без острых переходов. За­кругления способствуют повышению механической прочности изделия, облегчают течение прессмассы в пресс-форме и увеличивают ее стойкость. Минимальный радиус закругления 1–1,5 мм.
Ребра жесткости			Предусматривать ребра жесткости и профили­рованные поверхности, увеличивающие прочность и жесткость изделия с большой длиной.
Опорные поверхности			Предусматривать у длинных изделий 3 – 4 выступа высотой   0.3 – 0.5 мм выше борта.
Поднутрения			Избегать поднутрений изделия в направлении, перпендикулярном прессованию; поднутрения обу­словливают усложнение конструкции пресс-фор­мы и снижение производительности труда при прессовании.
Отверстия			Максимальная глубина отверстий: Глухих h = 3 D Литьевое прессование Сквозных H = 10 D Глухих h = 1,5 d Прямое прессование Сквозных H = 5 D
Отверстия			Оптимальные размеры длины l, толщины h дна глухого отверстия и рекомендуемое расстоя­ние l1 между отверстием и приливом: D L; h; l1 До 3 1 Св. 3 ˵ 6 2 ˵ 6 ˵ 10 2,.5 ˵ 10 ˵ 18 3   мм
Резьба			Минимальный диаметр резьбы не менее 3 мм. Предусматривать цилиндрические пояски у за­хода и выхода резьбы, упрочняющие профиль прессуемой резьбы. Минимальные размеры верх­него пояска h = 0,2 – 0,5 мм, нижнего пояска Н = 1 – 4 мм.
Арматура			Для предотвращения трещин от усадочных на­пряжений рекомендуется назначать толщину стен­ки S вокруг арматуры не менее: мм. Диаметр арматуры, D Толщина стенки, S До 6 2 – 2,5 Св. 6 ˵ 15 3 ˵ 15 6
Арматура			Арматура должна иметь конструктивные эле­менты (выточку, накатку и т. п.), предотвращаю­щие ее проворот и вырыв из изделия. Рекомен­дуемые оптимальные размеры штифтовой и вту­лочной арматуры: Н = D; h = 0,3H; h1= 0,3H и d = 0,75D.
Арматура			а)  Во избежание выпучивания прессмассы над арматурой, последняя должна отстоять от по­верхности изделия не менее 1,5 – 2 мм (для арматуры диаметром до 5 мм) и не менее D/6 (для арматуры диаметром свыше 5 мм). б)  Для предотвращения осевого смещения штифтовой и втулочной арматуры в изделии ре­комендуется предусматривать технологическое отверстие под опорный знак.
Арматура			В изделиях с арматурой, расположенной пер­пендикулярно направлению прессования, необхо­димо предусматривать технологические отверстия для установки опорных знаков в пресс-форме. Диаметры отверстий и расстояние между ними принимать в соответствии с нижеследующими дан­ными: мм d До 0,8 Св. 0,8 до 1,5 Св. 1,5 до 2 D 3 4 5 l 6 10 15
Арматура			Для беспрепятственной установки плоской сквозной арматуры необходимо предусматривать фаску (0,3 ÷ 0,5) × 45°, образующую на изделии соответствующий выступ.
Арматура			Установка арматуры в изделие должна пре­пятствовать затеканию прессмассы в фиксирую­щие отверстия пресс-формы.
Рифления			Рифления на изделии должны быть вертикальными; перекрестные винтовые рифления не допускаются.
Рифления			С целью предотвращения порчи внешнего ви­да изделия и для облегчения механической обра­ботки облоя рекомендуется выполнять рифления глухими, оставляя цилиндрический поясок у тор­ца изделия
Надписи			Надписи на изделии должны быть выпуклы­ми, а не углубленными, чтобы не усложнять из­готовление пресс-форм. Оптимальная высота букв 0,2 мм.
Надписи			В изделиях, на поверхностях которых имеются надписи, знаки или рисунки, необходимо преду­сматривать буртики, дающие возможность снять облой, не повреждая рисунка, надписи. Минималь­ная высота буртика 0,5 мм.

 

Количественный анализ технологичности
конструкции пластмассовых дета­лей

 

Технологичность деталей из пластмасс количественно оценивают по значению комплексного показателя технологичности , определяемому как совокупность частных показателей технологичности по формуле:

                                                                                              (1)                       где - й частный показатель технологичности;

;
коэффициент, учитывающий необходимость механической обработки после основного формообразования детали способами прямого (компрессионного) или литьевого прессования.

  Номенклатура частных показателей технологичности  и весовых коэффи­циентов их значимости  приведены в таблице №2.

Таблица №2. Частные показатели для количественной
оценки технологичности пластмассовых деталей

Наименование частного показателя технологичности	Обозначение	Весовые коэффициенты
Показатель обрабатываемости		1,0
Показатель соответствия		0,9
Показатель сложности детали		1,0
Показатель равномерности толщины стенок		0,7
Показатель соотношения толщины ребра жесткости и стенки		0,8
Показатель сложности линии разъема		1,0
Показатель использования пластмассы		0,9

Если для данной конструкции пресс-формы требуется последующая механи­ческая обработка детали (включая удаление литниковой системы), то . Если механической обработки нет, то принимают .

Рассчитанное по формуле (1) значение  сравнивается с допустимым [ ], если выполняется условие , то считают, что конструкция данной детали технологична. Значение [ ] зависит от способа формообразования и составляет:

· для прямого (компрессионного) прессования [ ] = 0,7;

· для литьевого прессования [ ] = 0,65.

Показатель обрабатываемости материала

Этот показатель зависит от материала детали, который относится к реакто­пластам или резинам.

Считается, что применение реактопластов менее прогрессив­но, чем резин, поскольку вызывает ухудшение санитарно - гигиенических условий труда при его невысокой производительно­сти. Для реактопластов = 0,85.

Резины на основе натуральных и синтетических каучуков ха­рактеризуются ко­эффициентом обрабатываемости = 1. Для силиконовых и фтористых резин при­нимают = 0,9

 Показатель соответствия

Этот показатель является результатом качественного анализа технологично­сти детали. Если по результатам качественного анализа технологичности делают вывод, что конструкция детали вы­полнена в соответствии с правилами изготовления пластмассовых деталей (квалитеты полей допуска элементов детали; уклоны; тол­щины стенок, радиусы округлении), то принимают = 1. В противном случае счи­тают = 0,9.

Показатель сложности детали

Необходимо учитывать тот факт, что основную часть стоимо­сти пластмассо­вой детали обычно составляет амортизация цены пресс-форм, которая представляет собой весьма дорогостоящее изделие. Очевидно, что цена пресс-формы напрямую зависит от сложности формообразуемой пластмассовой детали, т. е. от тех решений, которые необходимо принять для получения заданной кон­струкции детали.

Показатель сложности пластмассовой детали определяют по формуле

                                                                            (2)

где количество поднутрений на внутренних поверхностях детали;

 количество поднутрений на наружных поверхностях детали;

общее количество отверстий в детали;

количество отверстий, направление которых отличается от перпендику­лярного к плоскости разъема пресс-формы;

, , ,  - эмпирические коэффициенты, которые рекомендуется прини­мать равными:

= 0,1;  = 0,04;  = 0,01;     = 0,03.

В формуле (2) учитываются только те поднутрения, которые по своему относи­тельному размеру превышают допустимые значения (см. таблицу №3).

Таблица №3. Допустимый относительный
размер поднутрения

Материал	Значение
Фенопласты	0,1 – 0,5
Резина	10 – 12
Примечание Допустимыми считают поднутрения, у которых , где допустимый от­носительный размер поднутрения, приведенный для характерных материалов.

 Поскольку количество отверстий в детали соответствует количеству оформ­ляющих их знаков (стержней), то, определяя общее количество отверстий для фор­мулы (2), следует прибавить к их числу количество надписей, рисунков и других элементов детали, оформляемых отдельными знаками.

Показатель равномерности толщин стенок

Показатель разнотолщинности стенок  определяют в за­висимости от зна­чения отношения , где  и  – наибольшая и наименьшая толщины стенок анализируемой детали. При определении не учитываются толщины ребер же­стко­сти, бобышек, приливов вокруг арматуры, рифленых поверхностей пласт­массо­вой детали.

Значения этого показателя представлены в таблице №4.

Таблица №4. Значения показателя
равномерности толщины стенок

Диапазоны отношения	Значение
1,00 <  £1,10	1,0
1,10 <  £1,20	0,9
1,20 <  £1,40	0,8
1,40 <  £ 2,00	0,7
>2,00	0

Показатель соотношения толщин ребер жесткости и стенок

Показатель соотношения толщины ребер жесткости и стенок определяют по от­ношению , где  и  – толщины ребра жесткости и сопрягаемой с ним стенки.

Значения этого показателя приведены в таблице №5.

В случае отсутствия в конструкции детали ребер жесткости данный частный показатель в комплексном показателе технологичности не учитывается.

Таблица №5.
Значения показателя соотношения
толщины ребра жесткости и стенки

Диапазоны отношения	Показатель
£ 0,4	0
0,4 < £ 0,5	0,7
0,5 < £ 0,6	0,8
0,6 < £ 0,7	0,9
0,7 < £ 0,9	1,0
0,9 < £ 1,1	0,9
1,1 < £ 1,3	0,8
>1,3	0

Показатель сложности линии разъема пресс-формы

Показатель сложности линии разъема определяют по формуле:

                                                                                        (3)

где  число плоскостей разъемов в пресс-форме.

Обычно в стационарных пресс-формах принимают . Однако возможны случаи, когда пресс-форма смыкается по поверхности образованной со­четанием плоскостей. В этом, случае за  принимают количество плоскостей, по которым не­обходимо обеспечить смыкание пресс-формы.

Если при изготовлении деталей из реактопласта необходимо произвести раз­борку пресс-формы по нескольким плоскостям, то за  принимают количество плоскостей, по которым осуществляют разборку пресс-формы для извлечения де­тали.

Показатель использования пластмассы

Показатель использования пластмассы определяют по отношению , где  и  - масса пластмассы в детали, и масса пластмассы, расходуемой на одну деталь. Численное значение этого показателя представлено в таблице №6.

Таблица №6.
Значения показателя использования пластмассы

Диапазон изменения величины	Значение
£0,4	0
0,4 <   £ 0,55	0,6
0,55 <   £ 0,65	0,7
0,65 <   £ 0,75	0,8
0,75 <  £ 0,85	0,9
> 0,85	1.0

Отношение  определяют после разработки рабочей полости пресс-формы, включая литниковую систему, т.е. можно записать, что

                                                                                                                    (4)

где п – количество деталей, получаемых в пресс-форме за одну операцию литья под давлением или прессования;  – объем де­тали;  – объем литниковой системы.

Объем детали  определяют по ее чертежу.
Объем литниковой системы скла­дывается из объемов литниковых отверстий в пресс-форме и объемов питателей, подводящих пластмассу к формообразующим полостям в пресс-форме.

Пример качественного анализа технологичности конструкции детали

В качестве анализа приведем качественный анализ техноло­гичности детали, представленной на рисунке 34.

Рисунок 34. Деталь типа «Плата» из реактопласта

1. Однородность сечения и толщины стенки

Деталь представляет собой изделие плоской формы, и состоят из одной стенки, т. е. деталь недорогая. Толщина этой стенки (6 мм) велика (рекомендуемая толщина стенки 3 – 4 мм). Это плохо, по­скольку снижает­ся ударная прочность детали, возрастают склонность к растрес­киванию и время прессования.

2. Радиусы закруглений

На углах детали предусмотрены радиусы закругления, это хорошо. Однако, радиус закругления принят равным 6,5 мм, что неправильно, поскольку не рекомендуется по стандарту. Судя по расположению знака, оформ­ляющего шестигранник в пресс-форме (см. рисунок 12), на левом торце сечения А – А дета­ли (см. рисунок 11) должны быть представлены радиусы закругления , а на правом торце радиусов закруглений быть не должно.

3. Ребра жесткости

Конструкция детали ребер жесткости не предусматривает, однако, было бы правильно, уменьшив толщину детали до 3 – 4 мм, обеспечить за счет применения ребер жестко­сти требуемую прочность конструкции.

4. Технологические уклоны

Расположение формообразуемой детали в полости пресс-формы (рисунок 12) таково, что для облегчения ее выталкивания размер левого торца сеченая А – А (см. рисунок 11) должен быть меньше правого (см. рисунок 11). В этом же направлении должна быть проставлена конусность на шести сложных отвер­стиях диаметром 6 мм с расширениями диаметром 8 мм. Обратные данному направления конусности должны иметь три отверстия диа­метром 3,5 мм с шес­тигранными расширениями, а также четыре от­верстия диаметром 6 мм, располо­женные в углах детали. Если принять, что неуказанные предельные откло­нения раз­меров должны выполняться в пределах IT 12, то расчет показывает, что до­пускаются уклоны наружного контура детали 2⁰, а от­верстий – 30⁰. Это хо­рошо, постольку данные значения обеспечивают легкое выталкивание деталей из по­лости пресс-формы.

5. Армирование

Деталь арматуры не содержит. Применение арматуры для формо­образования трех шестигранных углублений повысила бы стойкость детали. До­пустимость конструктивного реше­ния, принятого на рисунке 11, может быть уста­новлена лишь при эксплуатации этой детали.

6.  Отверстия

Все отверстия на рассматриваемой детали сквозные. Соотношения между их диаметрами и глубинами правильные. По критериям «торцы полых де­талей», «рифления», «поднутрения», «надписи и рисунки», «опорные поверхно­сти», «резьба» данная деталь не оценивается.

Рисунок 35. Пресс-форма для изготовления детали (см. рисунок 34)

Пример расчета комплексного показателя технологичности

Приведем количественный расчет технологичности по предла­гаемой методике для детали, показанной на рисунок 34.

1. Поскольку деталь изготовлена из фенопласта, то принимаем .

2. Конструкция детали выполнена в соответствии с требова­ниями изготовления пластмассовых деталей. Принимаем .

3. После определения показателя сложности детали располагаем плоскость разъема пресс-формы перпендикулярно осям имею­щихся на детали отвер­стий. Тогда получаем:
;
 (в случае отсутствия поднутрений на де­тали);
 – общее ко­личество отверстий;
 – отверстий, ось которых не перпендикулярна плоскости разъема пресс-формы. По формуле (2) имеем
.

4. Показатель равномерности толщины стенок определяем после установления наименьшей и наибольшей  толщины стенок. При      по табл. 3 находим .

5. Так как ребра жесткости отсутствуют, то

6. Поскольку в предполагаемой конструкции пресс-формы (рисунок 35) имеется только одна плоскость разъема, то по формуле (3) имеем.                                                            

7. Определим показатель использования пластмассы . Из рисунка пресс-формы видно, что поскольку применяется прямое прессование, то литниковая система отсутствует и коэффициент .

8. По формуле (1) определим значение   

9. Сравним полученное значение  с допустимым значением для реактопластов.  (условие выполняется), следовательно деталь можно считать технологичной. Даже если использовать последующую меха­ническую обработку

условие будет выполняться.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

⇐ Предыдущая123456

Поделиться: