книги из ГПНТБ / Степнов И.Е. Конструирование форм для стеклянных изделий

полям допусков. При этом размеры цилиндрических формующих поверхностей должны обеспечивать получение стеклянных изде­ лий с минимальной толщиной стенки, допустимой по .чертежу.

Толщина стенки в плоских изделиях и дна в цилиндрических обусловливается дозировкой стекломассы.

Размеры формующих поверхностей матриц в направлении, пер­ пендикулярном перемещению пуансона, определяют по формулам

А , А . m| n + У р . max -f- Ддефі

или

А-Пи. шах 4 Ур. min (Лдзг4 Лизн 4 Лдеф).

Исполнительный размер формующей поверхности будет

А 4 Лизг.

Соответствующие исполнительные размеры формующих поверх­ ностей охватываемой детали (пуансона) без учета усадки по тол­ щине стенок изделия определяют по формуле

4 = [Ям—(2Ь.min + Лем)ГЛизг,

чину охватываемого элемента формы (пуансона) можно опреде­ лить по формуле

4 = 4 . min 4 Ур. max 4 Лизг4 Лизн -(- Лдеф.

Размеры при расчете формующих поверхностей можно опре­ делить также по следующим формулам:

оформляющих наружные контуры изделия (матриц)

Я м == (D jj-j-S D ,, — К А и— Д м) +Л« ;

оформляющих внутренние контуры изделия (пуансонов)

4 = (4 + 5 4 + К і Ли + Лп) Лп,

где DK, du — соответственно наружные и внутренние номиналь­ ные размеры изделия, мм;

S — средняя относительная усадка;

Ли — допуск на изготовление изделия, мм; К, Кі — коэффициенты (в пределах 0,2—0,6).

Во всех случаях размеры формующих поверхностей матриц и пуансонов должны быть согласованы с оптимальными значениями толщин стенок изделия по условиям технологии прессования и расхода стекломассы.

180

3. Расчет припусков на износ

Величину допустимого износа формующих поверхностей дета­ лей пресс-форм обычно регламентируют размерами и качеством поверхности прессуемого изделия.

Характер износа формующих поверхностей обусловливается свойствами материала основных деталей пресс-форм, конструктив­ ным исполнением, конфигурацией, видом гравюры, температур­

с кольцом и кольца с пуансоном. Непрерывно протекает корро­ зийный износ. При прессовании термостойких стекол главным фактором износа оказывается сетка трещин по формующим по­ верхностям. Увеличенный припуск на износ при этом не имеет значения, так как сетка трещин проникает на большую глубину.

Общий износ формующих поверхностей регламентируют по из­ делию размерами, весом и трудоемкостью дополнительной меха­ нической обработки.

Допуски на размеры изделия обычно даются двусторонние (±0,01L-f- + 0,02L). Однако в большинстве случаев они не исполь­ зуются из-за ухудшения качества поверхности изделия.

Снятие дефектного слоя с формующих поверхностей прессформы при чистке и текущем ремонте приводит к увеличению толщин стенок изделия, а следовательно, и их веса.

Увеличенный расход стекломассы допускают только в случае выполнения условия:

пз хрусталя ХС-18-17.

Масса изделия 1 кг, стоимость стекломассы 0,34 руб./кг, стой­ кость формы 30 тыс. шт., стоимость пресс-формы 250 руб., стои­

Из уравнений видно, что увеличение толщины стенки свыше 0,21 мм вызывает перерасход материала, превышающий затраты

181

на изготовление новой формы, а изготовление изделий с мини­ мальными толщинами стенок, допустимыми по чертежу на стек­ лянное изделие, является одним из резервов снижения себестои­ мости изделий. Так, например, в конфетнице арт. 2215 толщина стенок по чертежу 5—8 мм, фактическая толщина соответствует верхнему пределу, т. е. 8 мм. Изготовление пресс-формы по ниж­ нему пределу обеспечит снижение веса более чем на 25%, т. е. на 250 г. При стойкости пресс-формы 30 тыс. шт. экономия лишь на материале составит 0,08-30• ІО3=2400 руб. Кроме того, умень­ шатся расходы на топливо, энергию, зарплату основным произ­ водственным рабочим.

Допустимый износ поверхности матрицы при толщине стенок стеклянных изделий 24-3; 34-5; 54-8; 84-12; 124-20 мм соответст­ венно составляет 0,3; 0,5; 0,8; 1; 1,5 мм.

Для использования допустимого износа матриц рекомендуется применять пуансоны и кольца с двумя-тремя ремонтными разме­ рами из условия обеспечения оптимальных толщин стенок по тех­ ническим параметрам.

4. Допуски и посадки деталей пресс-форм

Определение оптимальных посадок в сопряжениях деталей и элементов пресс-форм имеет важное значение в обеспечении их 'длительной и надежной работы.

Характер посадок обычно подбирают опытным путем с учетом температурных режимов работы пресс-форм. Из-за нестабильно­ сти свойств материалов для пресс-форм в производстве часто на­ блюдаются случаи подгонок в период опробования форм.

Для некоторых сопряжений, например кольца с пуансоном, поддона с корпусом формы (матрицей), посадки, предусмотрен­ ные ГОСТ, оказываются неприемлемыми. Необходима специаль­ ная система допусков, учитывающая температурный фактор.

Допуск на точность изготовления деталей пресс-форм обус­ ловливается, с одной стороны, эксплуатационными требованиями, а с другой, — среднеэкономической точностью, достигаемой при механической обработке.

С учетом изложенного, формула для определения допусков на размеры формующих поверхностей может быть представлена в виде

бф= КАи,

где Ал— допуск на размер стеклянного изделия; бф—допуск на размер формующих поверхностей;

К — коэффициент, определяемый на основании технико-эко­ номических расчетов (ориентировочно /( —0,2—0,6).

Наименьшее значение коэффициента К ограничивается техни­ чески и экономически целесообразной их величиной, наиболь­ шее— припуском на износ формующих поверхностей.

При большой величине допуска на изготовление припуск на износ может оказаться весьма незначительным. При этом стой­

182

кость пресс-формы окажется небольшой из-за нарушения разме­ ров.

Допуски на размеры формующих поверхностей для участков изделия, подвергавшихся в дальнейшем механической обработке, устанавливаются из условий минимальной трудоемкости, но не менее допуска Дф.

При установлении коэффициента учитываются также конструк­ тивные и технологические факторы. При сложном профиле и до­ водке вручную берутся большие значения коэффициента из рас­ чета допуска на изготовление не менее 3 кл. точности. В случае несложного профиля и механической обработки на станках бе­ рутся меньшие значения коэффициента обычно из расчета до­ пуска по 3 кл. точности, ОСТ—1013.

5. Зазоры в сопряжении кольца с пуансоном

Нормальная работа пресс-формы обеспечивается лишь в том случае, когда сопряжения отдельных частей при нагреве их до

где to— температура в холодном состоянии, ° С. Так как отношение

Начальный диаметр пуансона

М і ~Ь ße (tc~~ <„)]

П. Н —

14~ ßn (^П--t0)

183

Размер кольца при нормальной температуре:

1.В период формообразования стеклянного изделия при рабо­ чем ходе пуансона воздух должен уходить из формующей поло­ сти через зазор, не препятствуя ее заполнению стекломассой и не вызывая заклинивания пуансона в кольце.

2.В начальный момент поднятия пуансона стекломасса не

должна тянуться за ним из-за образования вакуума.

3. При полном смыкании пресс-формы стекломасса не должна проникать в зазор между кольцом и пуансоном.

Если два первых условия обусловливают необходимость наи­ большей величины зазора, то третье, наоборот, требует ограниче­ ния его минимальным значением, исключающим возникновение облоя.

Для примера определим зазоры в сопряжении и исполнитель­ ные размеры формующих элементов деталей пресс-формы, если

184

6. Прессовые уклоны

После окончания этапа фиксации формы стеклянное изделие в результате охлаждения и усадки плотно охватывает формую­ щие поверхности пуансона, образующие внутренние полости. Од­ новременно наружные поверхности изделия несколько отходят от формующих поверхностей матрицы, образуя с ними зазор.

Для осуществления обратного хода пуансона без повреждения отпрессованного изделия, а также удаления его из матрицы боко­ вые формующие поверхности деталей пресс-форм должны иметь некоторый уклон к направлению разъема.

Минимальная величина прессовых уклонов зависит от ряда факторов:

коэффициентов линейного расширения стекломассы и матери­ ала деталей пресс-форм;

температурного поля системы пресс-форма — стеклянное из­ делие;

качества формующих поверхностей деталей пресс-форм — точ­ ности их геометрических форм, волнистости и шероховатости;

размеров формующих поверхностей; физико-механических и химических свойств материала деталей

пресс-форм и стекломассы; состояния пресса; режимов прессования.

Если учесть, что все перечисленные выше факторы так или иначе взаимосвязаны со скоростью нарастания и величиной за­ зора, образующегося между формующими поверхностями деталей пресс-форм и сопрягающимися с ними поверхностями изделия, то представляется возможность установления теоретической зави­ симости прессовых уклонов от основных факторов.

В период обратного хода пуансона пространство между его формующей поверхностью и поверхностью изделия заполняется воздухом. При недостаточной величине зазора, образующегося между контактирующими боковыми поверхностями изделия и пу­ ансона, воздух не успевает заполнить пространство между тор­ цом пуансона и дном изделия. При этом происходит деформация донной части изделия, а при большой толщине — ее вздутие.

При нормальной величине прессового уклона с поднятием пу­ ансона на высоту S, не вызывающую заметной деформации изде­

ранства между торцом и дном изделия. Объем пространства

185

Считая процесс изотермическим и пренебрегая скоростью об­ ратного хода пуансона, объемный расход воздуха можно опреде­

лить по приближенному уравнению течения жидкости через коль­ цевую щель:

у — п еВре

в12ц h

Из приведенных выше формул и данных рис. 76 найдем

Так как динамический коэффициент вязкости воздуха ц и дав­ ление в процессе прессования изменяются весьма незначительно, то их можно представить в виде коэффициента

Кг =

Приняв т| = 26-10—6 Нс/м2; р=105 Н/м2, получим Кі — 9,2-ІО-4.

В свою очередь величина деформации S зависит от высоты и диаметра изделия и может быть представлена в виде

S = К2сІН.

Формула примет вид

sin Ф > К г V K ldH •

Для пресс-форм из серого чугуна СЧ 21-40 и стали 4X13 при чистоте обработки по 8—9 кл. на основании практических дан­

186

ных можно принять Кг^О.ОЗ. Подставив значение коэффициентов Кі и /Сг для рассматриваемого частного случая, величину прессо­ вого уклона в радианах можно найти из зависимости

9,5

Ф>

10»Y~dH

Значения минимальных прессовых уклонов, вычисленные для некоторых стеклянных изделий по последней формуле, приведены в табл. 15.

На рис. 77 кривой 1 представлена расчетная зависимость прес­ сового уклона на пуансоне от величины dH и кривой 2 — факти­ ческая для некоторых стеклоизделий.

Г ла в а X

ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОРМ

1. Особенности технологии изготовления форм

Технология изготовления форм базируется на общих законах технологии машиностроения. Однако при этом имеются специфи­ ческие особенности, определяемые назначением форм. К таким особенностям технологии их изготовления относятся: сложность геометрических формообразующих поверхностей деталей, ограни­ ченная взаимозаменяемость, высокие требования к точности сопря­ жений, необходимость корректировки формы и взаимного положе­ ния поверхностей с учетом температурных деформаций, высокие требования к чистоте формующих поверхностей и стабильности свойств материала заготовок для деталей форм.

187

Процесс изготовления формового комплекта обычно имеет еди­ ничный или мелкосерийный характер производства. Поэтому про­ цессы получения заготовок, их механической обработки, сборки и отладки форм разрабатываются в самых общих чертах. Все слож­ ные задачи, связанные с изготовлением форм, приходится решать непосредственно на рабочих местах. Однако такая практика их из­ готовления не удовлетворяет возрастающих требований в отноше­ нии качества и себестоимости форм.

Наличие фасонных поверхностей со сложной гравюрой формую­ щих элементов деталей форм значительно усложняет их изготовле­ ние. Большой объем слесарных, весьма сложных и трудоемких ра­ бот в настоящее время является специфичным при изготовлении формовых комплектов. Разработка и внедрение групповых прогрес­ сивных технологических процессов на типовые формы — необходи­ мое условие повышения технологического уровня производства форм.

В этом случае предоставляется возможность повысить серий­ ность производства и соответственно в большей степени использо­ вать современное прогрессивное оборудование, технологическую ос­ настку, режущие и измерительные инструменты.

Проектирование технологического процесса изготовления форм включает следующие этапы.

1. Подготовка и изучение исходных данных для проектирова­ ния— рабочих чертежей форм, ТУ на их изготовление, производ­ ственной программы и плана выпуска.

2.Выбор вида заготовок, способа их получения, определение размеров.

3.Установление плана (маршрута) и методов механической об­ работки поверхностей деталей с указанием последовательности тех­ нологических операций.

4.Выбор типов и определение технических характеристик ста­ ночного оборудования, приспособлений, режущего и измеритель­ ного инструмента, а также определение их количества.

5.Определение квалификации работы и норм времени по каж­ дой операции.

6.Расчет технико-экономической эффективности спроектирован­

ного технологического процесса.

7. Оформление документации технологического процесса.

2. Технологический контроль рабочих чертежей и ТУ

Технологический контроль рабочих чертежей и ТУ включают в себя проверку комплектности конструкторских документов, их соответствие требованиям к рабочим чертежам, выяснение техноло­ гичности конструкции.

Виды и комплектность конструкторских документов регламенти­ рованы ГОСТ 2.102—68.

188

Для изготовления форм обязательными рабочими документами являются: рабочие чертежи деталей, чертеж общего вида, специфи­ кация, ТУ.

Рабочие чертежи должны удовлетворять требованиям, установ­ ленным ГОСТ 2107—68. В рабочих чертежах деталей форм указы­ ваются: материал, его марка, структура, предельные значения твер­ дости, вид заготовки, конструктивные зазоры, допуски на размеры, величины поправок на температурные деформации. Технологич­ ность деталей форм, подвергаемых механической обработке, опре­ деляют следующие факторы:

обрабатываемость резанием материалов, используемых для из­ готовления деталей форм;

наличие базовых поверхностей для установки и крепления детали;

конструктивные формы деталей; характер простановки размеров и допусков на размеры;

шероховатость обрабатываемых поверхностей; степень унификации и нормализации применяемых деталей,

а также их отдельных элементов.

Проверка технологичности должна подтвердить возможность изготовления деталей и формового комплекта в целом прогрессив­ ными методами с максимальной производительностью и минималь­ ными затратами.

Обрабатываемость обычно оценивают стойкостью режущего ин­ струмента, при этом лимитирующей является стойкость режущего инструмента — чеканов для слесарной обработки.

Базовые поверхности для установки и крепления должны обес­ печивать наиболее простое и надежное закрепление заготовки на станке или приспособлении.

При анализе конструктивных форм заготовок руководствуются следующими положениями:

толщины стенок должны быть примерно одинаковыми по всем сечениям, без резких переходов;

конструкция отливки должна обеспечивать минимальное коли­ чество разъемов модели, отъемных частей и стержней;

стенки деталей, перпендикулярные плоскости разъема модели, должны иметь конструктивные уклоны;

внутренние полости, образуемые металлическим стержнем, дол­ жны иметь уклон не менее 6° к плоскости разъема кокиля;

наружные и внутренние углы детали должны иметь радиусы за­ круглений не менее 3 мм.

3.Выбор вида заготовок

Вмашиностроении заготовкой детали называют полуфабрикат,

поступающий на механическую обработку, где он превращается в готовую деталь, предусмотренную чертежом и ТУ.

Для изготовления деталей форм можно использовать следующие виды заготовок:

189