Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ
Запорізький державний технічний університет
«Деталі з пластмас»
з дисциплiни «Технологiя деталей конструкцiй радiоелектронних
засобiв»
для студентів усіх форм навчання за професійним спрямуванням 6.09.10
« ЕЛЕКТРОННІ АПАРАТИ »
Затверджено
на засіданні кафедри
КВР протокол №
від 2000 р.
2000
Укладачі:
В.О. Височин доцент, к. т. н.
О.С. Пономаренко - асистент
І.Є. Поспеєва - асистент
Рецензент:
Хуповка Ю.Г доцент, к. т. н.
Відповідальний за випуск:
В.М. Крищук, доцент, к.т.н., зав. каф. КВР
Мета роботи: вивчити методи виготовлення деталей із пластмас, одержати практичні навички з опрацювання деталей із пластмас на технологічність.
1 ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ
1.1 Загальні положення
Пластичні маси (пластмаси, пластики) - матеріали на основі природних або синтетичних полімерів, що спроможні під впливом нагрівання і тиску формуватися у вироби складної конфігурації і потім стійко зберігти надану форму.
Пластмаси відрізняються малою густиною, високими діелектричніми властивостями, гарними теплоізоляційними характеристиками, стійкістю до атмосферних впливів, агресивних середовищ і різких змін температур.
Недоліки пластмас: низька теплостійкість, (80...140 за Мартенсом), мала твердість (НВ 10 ... 30), низькі стійкісні характеристики, низьке значення пругкості, що обумовлює малу жорсткість виробів ( модуль пругкості складає близько (1...3)103 МПА), низька стійкість на розтяг, мала стабільність форми, високе значення ТКЛР.
У виробництві РЕЗ деталі з пластмас знаходять широке застосування як конструкційні, а також деталі спеціального призначення.
1.2 Класифікація й основні властивості матеріалів
Пластмаси можна підрозділити на дві основні групи: термопластичні і термореактивні.
Термопластичні пластмаси (термопласти) при нагріванні набувають пластичності, при охолодженні повертаються у твердий склоподібний або кристалічний стан. Процес переходу з пластичного стану у твердий і з твердого в пластичний можна багаторазово викликати зміною температури без зміни властивостей матеріалу.
Матеріали цієї групи, як правило, мають такі влістивості, як легкість, стійкість в агресивних середовищах, відмінні антифрикціні та демпфуючі властивості, високий електроопір, мала теплопровідність, але характеризуються зниженою механічною стійкістю, початковою текучістю під навантаженням і низькою теплостійкістю. Термопласти мають гарні ливарні властивості, добре деформуються при нагрітому стані, зварюються і, за деяким вийнятком, добре обробляються різанням.
Термореактивні пластмаси (реактопласти) при нагріванні і тиску легко на короткий проміжок часу переходять у в’язкотекучий стан, а потім, у результаті теплового впливу і хімічних реакцій необоротньо перетворюються у твердий нерозчинний і неплавкий стан. Відходи виробництва деталей із термореактивних пластмас повторній переробці не піддаються.
Конструкційні матеріали цієї групи мають підвищену в порівнянні з іншими полімерами твердість і жорсткість, підвищену теплостійкість, менші в порівнянні з термопластами значення ТКЛР і меншу текучість під навантаженням.
Як конструкційні матеріали найчастіше застосовуються пластмаси марок:
Термопласти:
поліетилен низького тиску ПЭНД 203 - 05 ГОСТ 16338 - 77 (деталі несучих конструкцій, що не потребують високої тривкості, ручки, шайби, маховики);
поліетилен низького тиску МОПЭНД 222 - 03 ТУ 6 - 05 1721 - 75 (деталі несучих конструкцій при вимогах тривкості, зносостійкості; зубчасті колеса);
полістирол блоковий ПСМ - 115 ГОСТ 20282 - 86 (статично навантажені деталі: корпуса, кришки, армовані деталі);
сополімер стирола УПС - 0704Л ОСТ 6 - 05 - 406 - 80 (динамічно навантажені деталі, у тому числі великогабаритні: панелі, корпуса, кришки переносних приладів);
фторопласт 42 - ЛД - 1 ГОСТ 25428 - 82 (антифрикційні деталі, деталі підвищеної ізносо- і маслостійкості);
полікарбонат склонаповненний ПК - НКС ТУ6 - 05 - 1938 - 83 (деталі, що працюють під навантаженням; кронштейни, зубчасті колеса, важелі);
полікарбонат ливарний ПК4 - ОМ ТУ6 - 05 - 1762 - 81 (деталі складної конфігурації);
поліамід ПА 610 - 1 - 101 ГОСТ 10589 - 73 (навантажені деталі, деталі, що потребують тертя зі змазкою);
Реактопласти:
фенопласт 75 - 301- 41 ГОСТ 5889 - 79 (навантажені корпусні деталі, деталі фрикційних пар, деталі тропічного виконання);
фенопласт Э6 - 01У -30 ГОСТ 5889 - 79 (деталі РЕЗ, що працюють у вологій атмосфері; армовані, розніми, планки, деталі перемикачів);
амінопласт КФА2 сорт 1 ГОСТ 9359 - 80 (корпусні деталі при підвищених вимогах технічної естетики, декоративні деталі).
1.3 Основні технологічні методи формоутворення деталей РЕА з пластмас
Основні параметри режиму: температура розплаву в циліндрі машини, питомий тиск розплаву, температура форми, час витримки під тиском, час охолодження деталі у формі.
Температуру розплаву вибирають з урахуванням термостійкості полімеру, товщини стінок деталі, площі поверхні деталі, вимог до фізичних властивостей матеріалу деталі, температури форми, а також у залежності від розмірів литнікових каналів.
Питомий тиск у формі помітно впливає на розміри деталі через зміну усадки матеріалу при охолодженні.
Час витримки під тиском залежить від товщини стінок, призначається з умови того, що температура розплаву в центральній частині литніка знижується до температури текучості.
Час витримки при охолодженні повинен бути достатнім для того, щоб деталь досягла визначеної тривкості, що виключає необоротну деформацію деталі при витягу.
Важливим параметром ливарної машини є зусилля зімкненя Р зм форми. Щоб запобігти розкриття форми в момент заповнення її розплавом, воно повинно бути:
Р зм Р ф (F вир. n + F л)
де: Р ф - тиск у формі;
F вир. і F л - площі виробів і литніків у площині рознімання форми.
Рисунок 1.1 - Блок-схема операції лиття під тиском
Рисунок 1.2 - Блок-схема операції формування деталей з листових термопластів
Параметри режиму формування: температура формування; зусилля формования (або ступінь вакууму, або тиск стиснутого повітря).
1.3.3. Операція компресійного (прямого) і ливарного пресування термопластів. При компресійному (прямому) пресуванні попередньо нагрітий прес-матеріал завантажується в матрицю форми, що має робочу температуру пресування, потім частини форми стуляються і прес-матеріал витримується під тиском. Затвердіння прес-матеріалів у формі відбувається без охолодження.
Операція компресійного пресування складається з переходів, що наведені на рисунку 1.3.
Рисунок 1.3 - Блок-схема операції компресійного (прямого) пресування термопластів
Ливарне пресування відрізняється від компресійного тем, що прес-матеріал завантажується не в порожнину форми, а в спеціальну завантажувальну камеру, сполучену з порожниною , що оформляє , литніковими каналами, якими надходить розм'якшений прес-матеріал під тиском.
При ливарному пресуванні процес затвердіння прес-матеріалу займає менше часу, ніж при компресійному пресуванні, тому що в порожнину , що оформляє , прес-матеріал надходить рівномірно нагрітим до робочої температури, з нього повніше виділяються пари води і летучі з'єднання. Завдяки більш рівномірному нагріванню прес-матеріалу зменшується коробління, тому що затвердення в різноманітних прошарках деталей відбувається з однаковою швидкістю і залишкові напруги знижуються, тому можна одержувати якісні вироби з великою різнотовщинністю стінок.
Ливарне пресування, крім переваг, має і хиби: необхідність використання більш високого питомого тиску пресування; складність форм; збільшена витрата прес-матеріалу, оскільки частина його твердіє в литнікових каналах і завантажувальній камері.
Незважаючи на ці хиби, метод незамінний при пресуванні з реактопластів деталей складної форми або з отворами невеличкого діаметра.
Основними параметрами режимів компресійного і ливарного пресування є: температура попереднього нагрівання прес-матеріала; робоча температура пресування, питомий тиск пресування; час витримки при робочій температурі і тиску пресування.
Операції пресування виконують на пресах, типорозміри яких вибирають за необхідним зусиллям пресування Р пр :
Для компресійного пресування:
Р пр = р пит Fвир n
Для ливарного пресування:
Р пр = р пит Fз. к,
де: р пит - питомий тиск, необхідний для переробки пластмаси;
F вир. - площа виробу в площині рознімання;
Fз. к. - площі завантажувальної камери;
n - кількість гнізд форми.
При використанні для ливарного пресування форм із верхньою завантажувальною камерою необхідно виконання умови:
F з. к. 1,25 (F вир n + F л)
де Fл - площа литніків у площині рознімання.
У противному випадку відбудеться розкриття форми при пресуванні.
Як розглядалося вище, основними методами формоутворення деталей із пластмас є лиття під тиском і пресування, Це визначає основні вимоги технологічності.
1.4.1 Форми деталі і її елементів.
Конфігурація деталі повинна забезпечувати легкий її витяг із форми. Неприпустимі «підрізки» - місцеві виступи і поглиблення на зовнішніх і внутрішніх бічних поверхнях, що змушують вводити зайві розніми, застосовувати розсувні форми (що розчиняються в напрямку, перпендикулярному до напрямку витягу деталі ), вводити допоміжні елементи, що ускладнює конструкцію прес-форм і перешкоджає застосуванню продуктивних блокових форм. Особливо небажані ( а в дрібних деталях цілком неприпустимі) підрізки на внутрішніх поверхнях.
а) б)
Рисунок 1.4 - Неправильна (а) і правильна (б) конструкції (бурт в варіанті а) вимагає підрізки)
а) б)
Рисунок 1.5 - Неправильна (а) і правильна (б) конструкції (виступ в варіанті а) вимагає підрізки)
а) б)
Рисунок 1.6 - Неправильна (а) і правильна (б) конструкції (бобишка в варіанті а) вимагає підрізки)
Приклади нераціональних конструкцій, що вимагають застосування складних прес-форм, наведені на рисунках 1.4 - 1.6. Там же показані правильні конструкції, що можна виготовити в однораз’ємних формах.
Зовнішні і внутрішні поверхні стінок повинні бути виконані з ухилом ( рис.1.7 ), що забезпечує легке виштовхування деталі з форми.
Мінімальні значення ухилів стінок деталі рядового призначення залежать від висоти h стінки
Таблиця 1.1 - Залежність ухилів від висоти стінки
|
Висота стінки, мм |
менш 10 |
10 - 50 |
50 - 100 |
100 - 200 |
більш 200 |
|
Ухил |
1 : 10 |
1 : 20 |
1 : 50 |
1 : 100 |
1 : 200 |
а) б)
Рисунок 1.7 - Формувальні ухили . Неправильна (а) та привильна (б) конструкції ( в варіанті а) відсутні ухили)
1.4.2 Отвори
Отвори в пластмасових деталях оформляються стержнями, що закріплені у формі.
При конструюванні отворів необхідно дотримувати наступні правила.
Варто уникати розташування отворів перпендикулярно або під кутом до напрямку рознімання прес-форми, тому що у цьому випадку ускладнюється конструкція прес-форми ( стержні доводиться видаляти до витягу деталі з форми). В окремих випадках вигідно виконувати поперечні отвори механічними методами.
Довжина отворів (наскрізних і глухих) не повинна перевищувати трьох - п'ятьох діаметрів отвору. Мінімально припустимий діаметр отворів 0,8 - 1,0 мм.
Стінки бобишок з отворами варто виконувати досить масивними, щоб уникнути розриву стінок при усадці
1.4.3 Різьбові отвори
Варто уникати формування різьбових отворів безпосередньо в деталі. Такі різьблення вимагають застосування стержнів, що викручуються, а це ускладнює конструкцію форми і сповільнює операцію розкриття форми. Крім того, різьблення, виконані в деталі, неміцні, швидко зношуються і зминаються в експлуатації при багатократному відкручуванні - загортанні. Довжину нарізних отворів варто робити рівної не менше 2,5 - 3 діаметрам різьблення.
Взагалі ж доцільно виконувати різьблення під кріпильні гвинти в металевих втулках, що заформовують у виріб.
1.4.4 Товщина стінок
Головна умова одержання однакової структури і фізико - хімічних властивостей пластмаси в різних частинах деталі - це рівномірність заповнення форми й одночасність отвердіння всіх часток деталі. Варто уникати місцевих масивів і стовщень. Стінкам деталі необхідно додати, за можливістю, однакову товщину. Практично встановлено, що разностінність деталі не повинна перевищувати 1:3. Переходи між стінками різної товщини повинні бути плавними.
а) б)
в)
Рисунок 1.8 - Приклад усунення місцевого стовщення (варіант а) - неправильно, б) та в) - правильно)
Збільшення стійкості і жорсткості деталей варто домагатися не стовщенням стінок, а доцільним оребренням деталі. При конструюванні ребер необхідно притримуватися наступних правил.
Товщина ребер повинна бути дорівнює 0,6 - 0,8 товщини стінок, однак (у дрібних деталях) не менше 0.8 - 1 мм.
Висота ребер не повинна перевищувати трьох - п'ятьох товщин ребра.
Поверхню ребер варто виконувати з ухилом убік рознімання форми.
Ребра повинні бути з'єднані зі стінками плавними галтелями. Верхівка ребер повинна бути закруглена.
Конструктивні співвідношення для ребер наведено на рисунку 1.9.
S
R= 0,5b h (3...5)b
R= 0,5b
b=(0,6...0,8) S
Рисунок 1.9 - До визначення розмірів ребер.
1.4.6 Галтелі
Зовнішні і внутрішні кути виробів повинні бути виконані за радіусом. Зовнішні кути виробу, що формуються вхідними кутами гнізда матриці, варто виконувати за радіусом R, який погоджено з діаметром пальцьових фрез, застосовуваних для фрезерування гнізда в матриці. Мінімальний радіус скругління R=2...3 мм. Радіус скругління повинний бути тим більший, чим глибше гніздо, інакше пальцьові фрези будуть недостатньо жорсткими, що змушує застосовувати при фрезерувані малі швидкості різання і малі подачі.
Для зменшення номенклатури обробного інструмента доцільно застосовувати єдиний радіус для всіх переходів подібного типу або, у всякому разі, зводити до мінімуму число різних радіусів.
Сполучення зовнішніх горизонтальних поверхонь виробу з вертикальними повинні бути також виконані за радіусом. Варто пам'ятати, що цей радіус визначає радіус заправки торця пальцьової фрези, що обробє торцеві і бічні поверхні гнізда матриці.
Мінімальний радіус ( для дрібних виробів ) R=0,5 мм ; для середніх і великих виробів варто застосовувати радіуси R=1...3 мм.
1.4.7 Написи і знаки
Написи, знаки, марки та ін. на зовнішніх поверхнях виробів варто робити опуклими. Поглиблені поверхні, що формують під опуклі знаки виготовляються в матриці порівняно просто, тоді як виготовити в матриці опуклі поверхні під поглиблені знаки дуже важко.
Знаки варто розташовувати на поверхнях, рівнобіжних площини рознімання форми. Опуклі знаки на бічних поверхнях деталі вимагають підрізки, що перешкоджує витягу деталі з форми.
1.4.8 Армування деталей
Пластмасові деталі нерідко доводитися армувати втулками, нарізними футорками, стержнями, штифтами та ін. Металева арматура, заздалегідь встановлена у формі, при пресуванні й отвердінні пластмаси міцно з'єднується з деталлю.
При установці арматури необхідно дотримувати ряду правил. Арматура повинна бути зафіксована в прес-формі в поперечному і подовжньому напрямках. Деталі типу стержнів і штифтів центрують у гніздах форми. Фіксація коротких стержнів в осьовому напрямку здійснюється упором вільного кінця стержня в днище гнізда. Довгі стержні, що виходять за межі форми, варто фіксувати буртиками. .
Рисунок 1.10 - Засоби кріплення армуючих стержнів
Арматура повинна бути надійно закріплена в деталі в осьовому напрямку і застрахована від повороту навколо своєї осі. Поширені способи кріплення стрижнів показані на рисунку 1.10.
2 ЗАВДАННЯ НА ПІДГОТОВКУ ДО РОБОТИ
2.1. Ознайомитися з методичними вказівками до лабораторної роботи.
2.2 Проробити зазначену літературу.
2.3 Дати короткі відповіді на контрольні питання.
3 КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ
3.1. Назвіть властивості деталей із пластмас?
3.2 Недоліки деталей із пластмас.
3.3 На які основні групи підрозділяються пластмаси? Особливості кожної групи.
3.4 Назвіть основні марки термопластів, що застосовуються для виготовлення конструкційних деталей.
3.5 Назвіть основні марки реактопластів, що застосовуються для виготовлення конструкційних деталей.
3.6 Приведіть основні методи формоутворення деталей із пластмас.
3.7 Особливості формоутворення деталей із пластмас методом прямого пресування.
3.8 Особливості формоутворення деталей із пластмас методом лиття під тиском.
3.9 Особливості формоутворення деталей із пластмас методом прес - лиття.
3.10 Вимоги технологічності до форми і розмірів деталей із пластмас.
3.11 Армування деталей із пластмас.
4 ТЕХНІЧНЕ ОСНАЩЕННЯ РОБОТИ І ВИХІДНІ ДАНІ
4.1 Набір пластмасових деталей механізмів РЕЗ.
4.2 Наочні приладдя і стенди.
4.3 Роздавальний матеріал (ескізи деталей, приклади виконання технологічних процесів).
4.4 Довідкова література, НТД.
5 ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ
5.1 Виконати ескіз заданої деталі з простановкою розмірів, квалитетів точності, шорсткості; вибрати матеріал; сформулювати технічні вимоги; привласнити децимальний номер.
5.2 Зробити аналіз технологічності деталі.
5.3 Запропонувати метод виготовлення деталі. Привести блок - схему техпроцеса.
6 ЗМІСТ ЗВІТУ
6.1 Назва і ціль роботи.
6.2 Відповіді на контрольні питання з посиланнями на літературу.
6.3 Вихідні дані до роботи (найменування деталі, її призначення, тип виробництва).
6.4 Робочий ескіз деталі.
6.5 Обгрунтування вибору матеріалу.
6.6 Оцінка технологічності деталі.
6.7 Блок-схема техпроцеса виготовлення деталі з обгрунтуванням.
6.8 Висновки.
7 ЛІТЕРАТУРА
7.1 Технология деталей радиоэлектронной аппаратуры. Учеб. пособие для вузов. / С.Е.Ушакова, В.С.Сергеев и др.; Под ред. С.Е.Ушаковой. - М.: Радио и связь 1986.-256 с.
7.2 Орлов П.И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие. В 2-х кн. Кн.1 / Под ред. П.Н. Учаева. -Изд. 3-е, испр. -М: Машиностроение,1988.-560 с.
7.3 Справочник конструктора - приборостоителя. Приектирование. Основные нормы. / В.Л. Соломахо, Р.И. Томилин, Б.В. Цитович, Л.Г. Юдовин. -Мн: Выш.шк.,1988.-272с.
дозування через бункер
плавлення і гомогенізація (досягнення однорідності)
пдвід вузла вприску із соплом та шнеком до литнікового каналу форми
вприск розплаву в порожнину форми при робочому ході поршня вузла вприску
витримка під тиском
відвід вузла вприску від форми
охолодження деталі у формі
розкриття форми та витяг деталі
закріплення листової заготівлі в затискній рамі
нагрівання заготівлі інфрачервоним нагрівачем або в сушильних шафах, або в електричному полі високої частоти
опередня витяжка (тільки для витяжки глибоких деталей)
формування (формування здійснюється вакуумом на пуансоні, встановленому на плиті)
охолодження
вирубування за контуром
витяг
завантаження попередньо нагрітого прес-матеріалу в порожнину форми
підпресовка
витримка під тиском
розмикання форми
витяг відпресованої деталі з форми виштовкувачами
очищення форми.