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

Метод для свободного выдувания с внесением соответствующих изменений в конструкцию формы может найти широкое примене­ ние при механизированном производстве сложных изделий.

Значительным усовершенствованием конструкций форм яв­ ляется применение постоянных формодержателей, в которых мо­ гут закрепляться сменные вкладыши для целой группы изделий.

Рис. 25. Пресс-форма вазы для цветов при свободном выдувании

На рис. 26 показана схема формодержателя с вкладышами. Не­ сколько типоразмеров формодержателей позволяют охватить весь интервал размеров форм-вкладышей.

Формы для выработки способом двойного выдувания. В отли­ чие от выработки прессованных изделий при механизированной выработке выдувных изделий применяют комплект, состоя­ щий из черновых и чистовых форм. Основными деталями чи­ стовой формы являются корпус формы 1 (рис. 27), поддон 2, плита 3, формодержатели 4 и 5, втулки 6 и 7, ось шарниров 8, замок 9, ручка с рукояткой

10, винт И.

Правильную посадку вкла­ дышей формы обеспечивают кольцевые пазы в верхней ча­ сти вкладышей и стопорные болты. . Стопорный болт не имеет резьбы на конце и пред­ назначен для предотвращения большого поворота вкладышей.

Принципиально черновая форма отличается по конструк-

Рис. 26.' Схемы формодержателя с вкладышами

30

ции от чистовой лишь наличием в донной части горлового кольца 1 (рис. 28), вкладыша 2 и плунжера 3. Плиты форм, замковое уст­ ройство и ряд других деталей могут быть унифицированы.

Рассмотренную конструкцию форм применяют на машинах ВВ-2 и ВШМ с полуавтоматическим циклом выработки.

В настоящее время во многих случаях при изготовлении не­ больших изделий с узким горлом применяют двухместные черно­ вые и чистовые формы, конструктивно мало отличающиеся от од­ номестных.

Рис. 27. Схема чистовой формы с постоянными формо­ держателями

Применение машин ВВ-2 и ВШМ может быть экономически оп­ равдано при изготовлении сравнительно небольшого количества узкогорлых изделий, а также отработки технологического про­ цесса на новые изделия. В данном случае расходы на изготовле­ ние форм будут значительно меньше, так как в комплекте необ­ ходимы лишь одна черновая и одна чистовая формы.

При массовом производстве изделий двойным выдуванием при­ меняются стеклоформующие машины с автоматическим циклом изготовления с фидерным или вакуумным питанием.

При автоматизированной выработке в конструкции формы вно­ сятся изменения в соответствии с особенностями способа выра­ ботки, размерами и конфигурацией изделий. Эти изменения от­ носят к способу смыкания и размыкания формы, выполнения со­ пряжений с контактирующими деталями и пр.

31

Выдувные формы к машинам с фидерным питанием. В каче­ стве примера на рис. 29 дана схема черновой формы к машине АВ-4 совместно с прессующей дутьевой головкой и механизмом горлового кольца.

В представленной конструкции формы в корпусе I закреплены сменные вставки 2. Центрирование вставок зафиксировано уста­ новкой штифтов 3. Для дезаэрации при оформлении венчика горла и интенсификации процесса раздувания пульки в плунжере 4,.

Рис. 28. Схема черновой формы с постоянными фор­ модержателями

кроме обычно предусматриваемых четырех отверстий, сделано еще центральное отверстие диаметром до 1 мм.

Схема чистовой формы в собранном виде с поддоном в период контакта с дутьевой головкой изображена на рис. 30. В этой кон­ струкции сопряжение формы с поддоном выполнено по конусной поверхности. Работа форм осуществляется следующим образом. Черновая форма в сомкнутом состоянии подводится под питатель основанием конической полости вверх. После подачи капли в форму к ней сверху подводится дутьевая головка и под воздей­ ствием воздуха формообразуется горло изделия.

Вначале дутьевая головка контактирует с формой через прием­ ную воронку. После оформления горла изделия приемная воронка убирается и дутьевая головка опускается непосредственно на форму. Плунжер опускается, и в углубление, сделанное им, по­

32

дается сжатый воздух, раздувая пульку. Затем прессующая го­ ловка отходит в сторону, черновая форма раскрывается, горло­ вое кольцо с пулькой поворачивается и передается в чистовую форму.

После этого чистовая форма закрывается, а горловое кольцо раскрывается, пулька оказывается висящей на выступах венчика

пресс-форм и у других выдувных стеклоформующих машин с фи­ дерным питанием (2ЛАМ,Л-10 и др.).

Конструкции черновой и чистовой форм, имеющих по две по­ лости, выполненные в отдельных вкладышах, изображены на рис. 31 и 32. Такие формы можно применять на машинах ЛАМ, Л -10, AB, ИС «Хартфорд-Импайр» и других типов с автоматизиро­ ванным циклом производства. Требования к этим формам анало­ гичны требованиям к одноместным формам для автоматизирован­ ного производства.

33

Вакуум-выдувные формы. Конструктивные особенности вакуумвыдувных форм обусловлены способом питания, габаритами и ус­ тройством вакуумных машин. Как и при выработке полых изде­ лий с фидерным питанием, процесс формования состоит из двух последовательных операций, выполняемых в черновых и чистовых формах.

Формовой комплект вакуумных стеклоформующих машин со­ стоит из черновой формы 1 (рис 33), плунжера 2, горлового кольца 3, держателя 4, чистовой формы 5, поддона чистовой формы 6, ко­ нической оси шарнирного соеди­ нения 7. В большинстве случаев

y t 0,25

черновые формы, так же как и чистовые, устанавливаются в по­ стоянных формодержателях.

Формы работают в следующем порядке. Перед изготовлением очередного изделия детали /, 2 и 3 закрывают верхний торец чер­ новой формы, устанавливая связь с вакуумом. Черновая форма опускается в стекломассу. Воздух отсасывается из формы, а стек­ ломасса заполняет ее полость и полость горлового кольца, оформ­ ляя горло изделия.

При выходе черновой формы из стекломассы нож, скользящий по ее нижней плоскости, перерезает тянущийся за формой стек­ лянный жгут, отделяя пульку от остальной стекломассы.

34

Затем плунжер поднимается вверх, а на его место подходит дутьевая головка с пневматическим клапаном. Короткими выду­ ваниями сжатого воздуха стекломасса в черновой форме уплот­ няется.

Нож, который до этого находился в плотном контакте с ниж­ ним торцом черновой формы, опускается и отходит в сторону. С нижней части формы щеткой удаляются стеклянные заусенцы. Черновая форма раскрывается, а пулька остается висеть в горло­ вом кольце, при этом в нее толчками поддувается сжатый воздух. Внешняя поверхность пульки немного отогревается и под дейст­ вием собственной массы несколько оттягивается. В этот момент снизу поднимается раскрытая чистовая форма и замыкается во­ круг пульки. Сжатый воздух, поступающий в' пульку через дутье-

Рис. 33. Схема формового комплекта вакуумных стеклоформующих машин

вую головку, окончательно выдувает изделие. Затем горловые кольца раскрываются, освобождая горло изделия, а чистовая форма с изделием опускается вниз, проходит под питателем. После окончания фиксации формы изделия, которая обычно происходит на двух-трех позициях машины, чистовая форма раскрывается. Го­ товое изделие поступает на конвейер или лоток с помощью авто­ матического съемника.

Применение машин с вакуумным питанием (ВВ-6, КС-6, ВВМ- 10 и др.) позволяет увеличить производительность и качество вы­ рабатываемых изделий по сравнению с машинами фидерного пи­ тания.

На машине ВВМ-6 вырабатывают до 40 тыс. шт. изделий в сутки, а на ВВМ-10 в двухместных формах — до 120 тыс. шт. при массе одного изделия до 125 г.

7. Прессо-выдувные формы

Разделение цикла формообразования на две операции — прес­ сование и выдувание — позволяет обеспечить лучшее распределе­ ние стекломассы в изготовляемых изделиях по толщине их стенок и донной части. Поэтому способ изготовления прессо-выдуванием находит широкое применение при выработке различных стеклян­ ных изделий с широким горлом.

35

t ■-

Представление о формовом комплекте для выработки изделий прессо-выдувным способом дает конструкция, изображенная на рис. 34.

Черновая форма для формования пульки состоит из корпуса 1, поддона 2, установленного на опоре машины 3, горлового кольца 4, держателя 5, плунжерного кольца 6, плунжера 7, трубки для охлаждения плунжера 8, клапана для дезаэрации 9.

Горловое кольцо 4 состоит из двух половинок и центрируется по верхнему торцу корпуса формы. В зависимости от размеров

Рис. 34. Схема формового комплекта для выработки изделий прессо-выдув­ ным способом

горла изделия и формы его края горловые кольца выполняются в конструктивных разновидностях.

После опускания черновой формы вниз пулька передается в чи­ стовую форму 10. Чистовая форма удерживается держателем 11, в котором имеются каналы для охлаждения. Поддон 12 закрывает и центрирует обе половинки чистовой формы. Из чистовой формы поддон выдвигается плитой 13.

На рис. 34 указаны ориентировочно максимальные размеры форм применительно к машинам ПВМ-12. Максимальный диа­ метр форм устанавливают, исходя из конструкции машины.

Имеется целый ряд других конструкций форм, отличающихся от описанной габаритами и устройством отдельных сборочных единиц.

36

Гла ва III

ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ ФОРМ

1.Основные задачи конструирования форм

Вувеличении выпуска стеклянных изделий, улучшении их каче­ ства и расширении номенклатуры существенное значение имеют формы.

Условия, в которых протекает процесс выработки изделия, пред­ ставляют собой сложную физическую систему: стекломасса — де­ тали форм — окружающая среда. Изменение хотя бы одного пара­ метра системы неизбежно влечет за собой изменение ряда других параметров. Так, например, замена в форме ее материала на дру­ гой или отклонение в теплофизических свойствах материала одной

итой же марки влекут за собой изменение в тепловом взаимодей­ ствии стекломассы с формующими поверхностями деталей форм, уровня установившейся температуры по отдельным элементам формы, характера сопряжения по контактирующим поверхностям деталей форм и др.

Чисто механическое перенесение геометрических размеров с действующих форм на вновь проектируемые, как правило, сопро­ вождается трудоемкой работой по доводке их в процессе освоения.

Не дает также должного эффекта учет лишь отдельных фак­ торов. Так, при конструировании обычно не принимаются во внима­ ние температурные поля деталей форм и обусловленные ими де­ формации, что во многих случаях является одной из причин на­ рушения нормальных условий выработки изделий.

Практика эксплуатации форм подтверждает безусловную необ­ ходимость рассмотрения основных вопросов деформации, темпе­ ратурных и внешних нагрузочных напряжений в них.

Из изложенного следует, что разработка конструкций, наиболее полно удовлетворяющих предъявляемым к ним требованиям, вы­ зывает необходимость глубокого и всестороннего исследования всех факторов, влияющих на основные параметры форм.

К основным явлениям, которые требуется учитывать при проек­ тировании форм, относятся:

1 ) тепловые явления в стекломассе, изделии и взаимодействую­ щих с ними деталях форм;

2 ) физико-механические явления в деформируемой стекломассе и деталях форм.

На основании анализа конструкций форм и условий их эксплуа­ тации установлено, что к параметрам, которые необходимо подвер­ гать конструктивной отработке, следует относить следующие: ма­ териал основных деталей, их конструктивное исполнение, форму и размеры формующих поверхностей, поле припусков по ним, до­ пуски на точность обработки формующих и рабочих поверхностей, гарантированные зазоры в сопряжениях подвижных частей, шеро­ ховатость формующих поверхностей, толщину стенок деталей

37

форм, форму и размеры вспомогательных («холодных») поверх­ ностей, допуски на размеры вспомогательных поверхностей.

Задача конструирования состоит в том, чтобы установить коли­ чественные соотношения между параметрами, характеризующими систему, при которых обеспечиваются высокие показатели по про­ изводительности процесса, выходу годных и качеству изделий при минимальных затратах на их изготовление. С целью определения оптимальных параметров пресс-формы при их конструировании возникает необходимость выполнения:

тепловых и прочностных расчетов; расчета исполнительных размеров формующих поверхностей;

сопряжений отдельных элементов деталей формы, обеспечиваю­ щих ее оаботоспособность во всем интервале эксплуатационных температур и удельных давлений прессования;

исследований эксплуатационных свойств материалов, предназ­ наченных для изготовления основных деталей форм.

2 . Исходные данные для конструирования форм

Исходными данными для разработки конструкций форм являются:

чертеж и ТУ на изделие; теплофизические и технологические свойства стекла, предназ­

наченного для выработки изделий; программа и план производства;

технологический процесс изготовления изделия; технические характеристики стеклоформующих машин, приме­

няемых в стекольной промышленности и, в частности, на заводах, где предполагается использовать формы;

температурные, временные, силовые режимы процесса выра­ ботки.

На основании исходных данных проектирование выполняют по следующей схеме.

1.Определяют способ выработки изделия и выбирают тип стеклоформующей машины.

2.Производят конструктивную и технологическую отработку чертежа изделия. Чертеж изделия выполняют применительно к из­

готовлению его выбранным способом. На чертеже указывают все технологические требования, необходимые для проектирования формы: плоскости разъема, припуски на механическую обработку, места выталкивания изделия из формы.

3.Выбирают исходные положения изделия по отдельным эта­ пам выработки.

4.Уточняют плоскости разъема и намечают предварительно конструктивное исполнение формы.

5.Выбирают тип стеклоформующей машины с учетом массы, габарита, технических условий на изделие.

6. Выбирают материал для основных деталей форм.

7. Определяют размеры формующих поверхностей с учетом усадки, деформации стекла и свойства материала формы.

38

8. Уточняют поверхности сопряжения отдельных деталей формы.

9.Устанавливают посадки сопрягаемых деталей.

10.Определяют толщины стенок отдельных деталей формы и

их габаритные размеры.

деталей с указанием размеров и допусков на размеры. Приведенная последовательность проектирования может не­

сколько видоизменяться, например, выполняться параллельно по нескольким пунктам.

Такая схема приведена главным образом для того, чтобы обра­ тить внимание конструкторов на те узловые вопросы, которые сле­ дует решать при проектировании. Наиболее актуальными из них являются: вопросы определения толщин стенок деталей прессформы, выбор материала основных деталей, определение сопря­ жений между деталями, определение размеров и допусков на раз­ меры.

Решение этих вопросов требует выполнения тепловых и проч­ ностных расчетов, которые даны в отдельных главах.

3. Выбор способа изготовления изделия

Способ изготовления предопределяется конфигурацией и раз­ мерами изделия, программой выпуска, технологическими возмож­ ностями, производственной и экономической целесообразностью.

Применение способов выдувания, прессо-выдувания или прес­ сования обусловлено конфигурацией изделия. Труднее установить тип машины, степень механизации и рациональные особенности выбранного метода.

В настоящее время многие изделия изготовляют на стеклофор­ мующих машинах с автоматическим циклом выработки. Однако некоторые виды сортовой посуды, светотехнического стекла и дру­ гих изделий часто изготовляют с применением ручных работ. Это относится к выдувным и прессовым способам изготовления из­ делий.

Принципиально процессы выработки можно полностью механи­ зировать по всем операциям, однако экономически это будет ра­ ционально лишь при массовом и крупносерийном выпуске изделий, без переналадки стеклоформующих машин.

Программа выпуска изделий оказывает решающее влияние на выбор оборудования, а также на конструктивное исполнение форм, выбор материала для изготовления основных деталей форм, уста­ новление допусков на изготовление и пр.

Рассмотрим характерные особенности проектирования форм для различных типов производства — единичного, серийного и мас­ сового.

Из-за сложности механической обработки стекла формы изго­ товляют почти во всех случаях независимо от количества выпус­

39