загрузочной камерой

Дутьевое (пневматическое) формование используется для производства заготовок открытого типа (крышки, контейнеры, корыта и др.) из листовых термопластов толщиной 1,5–4 мм. В качестве исходных материалов используют, например, оргстекло, винипласт, полиэтилен, полистирол. Различают негативное и позитивное пневматическое формование. Негативное формование осуществляется давлением сжатого воздуха на предварительно разогретый до размягчения листовой материал, уложенный на форму-матрицу (рис. 4.23, а). Заготовка приобретает форму матрицы с помощью сжатого воздуха. Для заготовок типа сфер формовка может осуществляться без матрицы. Процесс осуществляется на столе, оборудованном устройством для обогрева.

1 – матрица; 2 – заготовка в процессе формования; 3 – прижимная плита; 4 – пуансон

Рис. 4.23. Схема дутьевого формования:

а – негативного; б – позитивного

Позитивное формование применяется для глубокой вытяжки, которая осуществляется пуансоном с последующей раздувкой сжатым воздухом, подаваемым через пуансон. Осуществляется на столе с поворотной плитой обогрева и пневматическим прессом. В качестве оснастки здесь применяется форма-матрица с прижимным пуансо­ном (рис. 4.23, б).

Вакуумное формование используется для неглубокой вытяжки крупногабаритных заготовок панельного типа. Изделие форму­ется вакуумным всасыванием предварительно размягченного листа в матрицу, а выталкивается сжатым воздухом. Исходный матери­ал – листовой термопласт толщиной 1,5–3 мм. Формование осуществляется на вакуум-формовочных маши­нах в комплексе с компрессором, вакуум-насосом, термоэкраном для подогрева исходной заготовки и специальной вакуумной фор­мой (рис. 4.24).

 

1 – матрица; 2 – заготовка; 3 – плита разогрева; 4 – прижимная плита; 5 – деталь

Рис. 4.24. Схема вакуумного формования:

а – разогрев материала; б – отсос воздуха; в – выталкивание изделия сжатым воздухом;

 

Комбинированное формование является одновременно негатив­ным и позитивным. Применяется для изделий сложной конфигура­ции с поднутрениями, а также при глубокой вытяжке. Исходный материал — листовой термопласт толщиной 2–4 мм. Формование осуществляется на специальных машинах, оснащенных опокой с прижимным кольцом и пуансоном для позитивного формования.

Экструзия (выдавливание) используется для производства про­фильной заготовки неограниченной длины, а также для нанесения пластмассовой изоляции на проволоку. Осуществляется на различ­ного типа шнековых экструзионных машинах.

Помимо перечисленных специфических операций заготовки из реактопласта и термопласта толщиной до 6,5 мм можно получать штамповкой (вырубка, гибка, отбортовка, пробивка отверстий и др.). Штамповка пластмасс требует предварительного подогрева исходной заготовки и осуществляется на гидравлических и механи­ческих прессах, оборудованных штампами, приспособлениями для нагрева, гибки и отбортовки.

Иногда для создания весьма сложных, пластмассовых загото­вок (например, корпусных деталей) прибегают к поэлементному созданию заготовки одним из вышеперечисленных способов с по­следующей сваркой составных частей, осуществляемой с помощью специальных нагревательных устройств.

Проектирование заготовок из пластмасс

Проектирование заготовок из пластмасс и отработка на техноло­гичность обусловлены способностью последних заполнять полости прессформы и извлекаться из них после затвердевания. Поэтому конструктор должен знать основные рекомендации, выработанные практикой, по оформлению толщин стенок, радиусов закруглений, наружных и внутренних поверхностей, мелких конструктивных эле­ментов типа утолщений, облегчений, отверстий, резьб и пр., кото­рые, как правило, вытекают из возможностей технологии.

Толщина стенок. При проектировании пластмассовых заготовок необходимо обеспечить их равностенность. На рис. 4.25 приведены примеры созда­ния равностенных заготовок за счет ликвидации локальных утолщений и снижения толщины стенок. С увеличением толщины сиенок возрастает продолжительность выдержки и опас­ность коробления в процессе прессования. При литье под давлением в толстых сечениях образуется воздушная и усадочная пористость. Рекомендуемые толщины стенок приведены в табл. 4.5. При прес­совании – малогабаритных заготовок из стекловолокнистых мате­риалов и литье под давлением полиамидов, толщину стенок можно уменьшить до 0,3 мм, так как эти материалы имеют повышенные механические свойства.

Прочность и жесткость деталей рекомендуется повышать путем применения ребер жесткости (рис. 4.26, а, б), толщина которых в наибольшем сечении не должна превышать толщину δ стенки (рис. 4.26, в). Для круглых деталей не рекомендуются концентричные и сплошные радиальные реб­ра жесткости, так как они препятствуют усадке.

Рис. 4.25. Примеры устранения локальных утолщений на технологичных (а) и нетехнологичных (б) конструкциях

Рис. 4.26. Повышение прочности дета- лей с помощью ребер жесткости: а и б – нетехнологичные и технологичные конструкции; в – рекомендуемая конфигурация сечения ребер жесткости

Таблица 4. 5. Толщина стенок пластмассовых заготовок

 

Радиусы закруглений в местах сопряжения поверх­ностей улучшают заполняемость пресс-форм и внешний вид деталей. Острые кромки допускаются только на по­верхностях, по которым про­ходит плоскость разъема пресс-формы. После зачист­ки заусенца на этих кромках образуются фаски величи­ной 0,2–0,3 мм.

Прочность корпусных де­талей повышается при плавном утолщении стенок в местах закругления (рис. 4.27), которое достигается сопряжением наружных и вну­тренних поверхностей рав­ными радиусами R со смещенным центром. Ра­диус R должен быть боль­ше половины толщины стенки δ. Для термореак­тивных материалов мини­мально допустимое зна­чение радиуса закругле­ния 0,5 мм, для термопла­стических материалов с повышенной вязкостью типа полистирола или полиметилметакрилата допустимо 0,8 мм.

 

Рис. 4.27. Примеры оформления радиусов закруглений:

а ­ – нетехнологично; б – технологично

 

На наружных и внутренних боковых поверхностях стенок сле­дует предусматривать технологические уклоны в направлении плос­кости разъема (рис. 4.28), облегчающие удаление деталей из пресс- формы. Величина уклона (табл. 4.6) влияет на размерную точность элементов заготовки, лежащих в плоскости разъема или перпенди­кулярных направлению перемещения подвижных частей пресс-формы.

Рис. 4.28. Расположение технологических уклонов в зависимости от направления разъема пресс-формы

Таблица 4.6. Рекомендуемые уклоны для различных поверхностей пластмассовых заготовок

Оформление поверхностей. На боковых поверхностях пластмас­совых деталей недопустимы поднутрения, препятствующие разъе­му пресс-формы и извлечению изделия (рис. 4.29, а). Бобышки на наружных боковых поверхностях (рис. 4.29, б)допустимы только при дополнительном вертикальном разъеме, что значительно ус­ложняет конструкцию пресс-формы. Примеры устранения поднут­рений и выступов показаны на рис. 4.29, в.

Опорные поверхности рекомендуется заменять опорными пло­щадками, буртиками, выступами по периметру (рис. 4.30), что по­вышает жесткость деталей, снижает их коробление и способствует плотному прилеганию сопрягаемых поверхностей.

 

Рис. 4.29. Примеры ликвидации внешних и внутренних поднутрений: а, б – нетехнологичные конструкции; в – технологичные конструкции

Рис. 4.30. Оформление опорных поверхностей нетехнологичных (а) и технологичных (б) конструкций

С целью облегчения удаления заусенца следует уменьшать число плоскостей разъема и располагать линию образования заусенца на участках простой конфигурации.

Отверстия. Размеры отверстий в пластмассовых заготовках на­значают так же, как и для металлических изделий. При этом необ­ходимо учитывать возможность появления напряжений вследствие затрудненной усадки. Допустимая глубина отверстия зависит от ме­тода изготовления деталей. Рекомендуемые минималь­ные значения диаметра отверстия d_min при глубине h≤2d: для по­лиамидов – 0,5 мм; прочих термопластов – 0,8 мм; стекловолокнитов – 1,0 мм; пресс-порошков – 1,5 мм; текстолитов – 2,5 мм.

Резьба. Прессованием и литьем можно изготовить резьбовые элементы деталей, не требующие последующей механической обра­ботки. Не рекомендуется для пластмассовых деталей прямоуголь­ные резьбы и резьбы с шагом менее 0,4 мм вследствие их недоста­точной прочности. Минимально допустимый диаметр резьбы для заготовок из термопластов и волокнистых пресс-материалов 2 мм, а для деталей из пресс-порошков – 3 мм. Желательно, чтобы дли­на резьбы не превышала двух ее диаметров.

Армирование пластмасс металлическими элементами значи­тельно повышает область применения пластмассовых изделий. Наиболее распространенная арматура: штифтовая (гладкие и резьбовые шпильки, винты), втулочная (гладкие и резьбовые втул­ки), плоская (лепестки, контакты) и проволочная. Для предупреждения проворачивания или вырыва из изделия на штифтовой арматуре делают накатку и кольцевые выточки, на плоской – отверстия или вырезы, на проволочной – расплющивание или изгиб арматуры.

Чтобы предупредить возникновение трещин, сечение металли­ческой арматуры должно быть небольшим по сравнению с сечени­ем пластмассы и располагаться симметрично относительно послед­него. Арматура не должна находиться близко к краю или к по­верхности заготовки во избежание появления вздутий пласт­массы.

Надписи и рисунки на пластмассовых заготовках следует де­лать выпуклыми, что упрощает изготовление пресс-формы. С целью устранения выкрашивания высота шрифта или рисунка не должна превышать 0,2 мм. Если требуется увеличить высоту шрифта, над­пись утапливается ниже поверхности заготовки.

Точность, шероховатость и припуски на обработкузаготовок из пластмасс

Точность размеров заготовок из пластмасс зависит от усадоч­ной деформации и размерной стабильности материала. При оценке точности размеров заготовок из пластмасс необходимо учитывать дополнительно влияние технологических уклонов, которые могут назначаться на поверхности заготовки, параллельные направле­нию замыкания формы.

Точность для размеров элементов заготовок, оформляемых в одной части формы, может находиться в пределах 7–.17 квалитетов. При этом наиболее высокая точность достигается у мелких за­готовок (1–50 мм), изготовленных из материалов с минимальным колебанием усадки (до 0,1 %) и нулевым технологическим уклоном. Точность изготовления заготовок из различных материалов при­ведена в табл. 4.7.

 

Таблица 4.7. Точность изготовления заготовок из пластмасс

 

Допуски и посадки на гладкие детали из пластмасс размерами 1–500 мм, сопрягаемые с металлическими или пластмассовыми де­талями, регламентированы стандартами. При этом следует пом­нить, что предельные отклонения и допуски установлены для дета­лей, работающих при температуре 20°С и относительной влажности воздуха 65 %. Пластмассы по сравнению с металлами отличают­ся большей размерной чувствительностью. Поэтому эксплуатация пластмассовых сопряжений в условиях значительных перепадов тем­ператур нежелательна.

Шероховатость поверхности пластмассовых заготовок зависит от качества обработки пресс-форм, вида наполнителя и технологи­ческих режимов формования. Параметр шероховатости поверхности заготовок, изготовляемых литьем под давлением и прессованием, соответствует R_a= 0,32–1,25 мкм, а в отдельных случаях достига­ет R_a =0,08–0,32 мкм. На шероховатость поверхности в значитель­ной мере влияет износ оформляющих элементов пресс-формы.

При механической обработке качество поверхности пластмассо­вых изделий ухудшается. Параметр шероховатости поверхностей, обработанных режущим инструментом, обычно соответствуют R _z =40–20 мкм и определяется чертежом.

Если на рабочих поверхностях детали требуемую точность по­лучить невозможно или экономически нецелесообразно, то на такие поверхности должны быть оставлены припуски, которые зависят от обрабатываемого материала, формы и размеров заготовки. Ори­ентировочные границы значений припусков для различных мате­риалов колеблются в пределах: при точении – 0,1–2,5, при фрезе­ровании – 1–4, при шлифовании – 0,5–0,4 мм.

 

Контрольные вопросы

1. Каковы особенности и технологические возможности основных способов сварки?

2. Каков порядок проектирования сварных заготовок?

3. Какие факторы учитывают при проектировании сварных заготовок?

4. От чего зависит свариваемость металлов и сплавов?

5. Перечислите рекомендации по обеспечению технологичности конструкций свар­ных заготовок.

6. Какие факторы определяют целесообразность применения комбинированных заготовок?

Контрольные вопросы

1. Какими преимуществами обладает производство заготовок методами порош­ковой- металлургии?

2. На какие виды подразделяют порошковые конструкционные материалы в за­висимости от условий эксплуатации?

3. Какие требования необходимо выдержать при конструировании заготовок из порошковых материалов?

4. Какие факторы влияют на точность заготовок и деталей, получаемых методами порошковой металлургии?

5. Какие факторы определяют целесообразность применения заготовок из порош­ковых конструкционных материалов?

Контрольные вопросы

1. Перечислите достоинства, недостатки и область применения пластмасс.

2. Дайте характеристику реактопластов и термопластов. В чем их принципиальное отличие?

3. Перечислите и охарактеризуйте способы изготовления заготовок из пласт­масс.

4. Какие требования предъявляются к конструктивному оформлению поверхностей стенок, радиусов закруглений, отверстий, резьб и чем обусловлены эти требова­ния?

5. Назовите факторы, влияющие на размерную точность и шероховатость по­верхностей заготовок из пластмасс.

6. В каких случаях и в каких пределах назначают припуски на механическую обработку заготовок из пластмасс?