IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Прессование — процесс обработки материалов давлением, производимый с целью увеличения плотности, изменения формы, разделения фаз материала, для изменения механических или иных его свойств.

Как правило, для прессования применяют прессы высокого давления. Прессование используют в различных отраслях промышленности.

Прессование применяют для изготовления фасонных изделий из реактопластов и отверждаемых термопластов. Исходным материалом служат таблетки, гранулы, крошка; для изделий с порошковыми наполнителями — пресс-порошки.

В зависимости от схемы приложения усилий различают следующие виды прессования:

• компрессионное (прямое) прессование;

• литьевое (трансфертное) прессование.

Прямое (компрессионное) прессование заключается в том, что пресс-материал в виде порошка или таблеток загружается в пресс-форму и подвергается воздействию температуры и давления. При этом материал размягчается и растекается по внутренней полости пресс-формы, принимая её конфигурацию.

Литьевое (трансфертное) прессование заключается в том, что пресс-материал в необходимом для литья количестве загружают в загрузочную камеру пресс-формы, где он нагревается до вязкотекучего состояния. Из этой камеры пресс-материал выдавливают через один или несколько литниковых каналов в оформляющую полость, где материал отверждается.

Основные отличительные особенности форм для прессования реактопластов определяются технологической особенностью процесса прессования, заключающийся в том, что, в отличие от литья, в открытую форму подается непластифицированный материал в виде порошка или таблеток, а смыкание формы происходит после загрузки материала.

Материал загружают в матрицу формы с помощью приспособлений и механизмов или в ручную. Дозирование таблетированного пресс - материала выполняют по числу таблеток, порошкообразного – весовым или объемным способом, волокнистого – по числу таблеток или весовым способом.

Для прессования наиболее часто используются гидравлические прессы. Прессы – машины статического действия, предназначенные для формования изделий из пресс - материала путем приложения усилия к пуансону пресс – формы.

Аминопласты — это материалы на основе смол, получаемых поликонденсацией мочевины и меламина с формальдегидом, а также смешанных мочевино-, меламиноформальдегидных смол. Мочевина (карбамид) представляет собой бесцветное кристаллическое вещество с температурой плавления 133°С, плотностью 1,36 г/см³, получаемое синтезом из аммиака и диоксида углерода. Меламин является бесцветным кристаллическим веществом с температурой плавления около 250°С и плотностью 1,57 г/см³.

Аминопласты выпускаются в виде пресс-порошков, волокнистых и слоистых пластиков и по своим свойствам близки к фенопластам. Сырьем для получения мочевиноформальдегидных, меламиноформальдегидных прессовых порошков являются различные композиции, состоящие из мочевины, формальдегида, уротропина, стеарата цинка и красителей. Процесс производства пресс-порошков состоит из операций приготовления конденсационного раствора, смешения раствора с компонентами, сушки влажной композиции, измельчения высушенного продукта, просеивания и стандартизации продукта. В качестве наполнителей применяют древесную и хлопковую целлюлозу, слюду, кварцевую и древесную муку и др. Основным методом получения изделий из пресс-порошков является горячее прессование.

Аминопласты — бесцветные и светостойкие материалы, легко окрашиваются в любые цвета, не имеют запаха и не выделяют токсичных веществ под действием тепла, обладают хорошими декоративными свойствами и широко применяются для изготовления изделий бытового назначения: посуды, предметов хозяйственного назначения, парфюмерной тары, мыльниц, галантереи и др. По водо- и теплостойкости аминопласты уступают фенопластам, но высокие диэлектрические свойства и тугостойкость к разрядам, ударная прочность позволяют использовать их для изготовления выключателей высокого напряжения, электро-, радио- и теледеталей, телефонных аппаратов, корпусов электроприборов, электроосветительной и автомобильной арматуры.

ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ФОРМЫ

Положение изделия в форме

На основании эскиза детали выберем расположение изделия в форме, с учетом основных требований и для достижения максимальной простоты конструкции и изготовления пресс – формы.

Данное изделие имеет три отверстия, для получения которых необходимы оформляющие знаки в формующих полостях (гнездах). Таким образом, изделие необходимо расположить так, чтобы оси отверстий и знаков были перпендикулярны линии разъема пресс – формы.

Такое расположение изделия в форме обеспечивает минимальную высоту гнезда, так как сторона изделия с большей площадью проекции будет находиться параллельно плоскости разъема пресс – формы.

Следует отметить, что при прессовании в момент раскрытия формы изделие должно оставаться в неподвижной полуформе для обеспечения выталкивания.

Расположение гнезд в форме

При проектировании пресс – формы для данного изделия, была выбрана пресс – формы полузакрытого типа с индивидуальными загрузочными камерами.

Пресс-форма с индивидуальной загрузочной камерой имеет наибольшее применение. Их преимущества: большая точность изготовления оформляющего гнезда и, соответственно, изделия, более высокая ремонтоспособность, уменьшенный расход сырья. Недостатки: большие размеры и металлоемкость.

Гнезда в пресс – форме располагаются с учетом пропорций и размеров рабочего стола пресса. Наиболее выгодное расположение гнезд в форме будет выглядеть следующим образом:

Проектируемая пресс – форма в данной работе имеет 4 гнезда, и такое расположение гнезд имеет наиболее выгодно, так как будет занимать меньшую площадь рабочего стола пресса.

Обоснование использования пресс-формы полузакрытого типа и характер работы пресс-формы

Используемый тип пресс – формы является - полузакрытый. Выбранный тип пресс – формы является наиболее, применяемый для прессования большинства термореактивных материалов. В них обеспечивается хорошее уплотнение и достаточная точность изделий по высоте. Загрузочную камеру конструируют возможно простой формы — круглую или прямоугольную, что снижает ее трудоемкость в изготовлении по сравнению с пресс-формой закрытого типа. Излишки пресс - материала вытекают при прессовании по каналам, предусмотренным на сопрягаемых поверхностях обеих частей пресс-формы.

По характеру эксплуатации пресс-форма является стационарной, так как такая пресс – форма наиболее совершенна. Стационарные пресс-формы жестко соединены с плитами пресса, готовое изделие из них удаляется без снятия пресс-формы с пресса. Стационарные пресс-формы оснащены устройством для нагрева или охлаждения в зависимости от типа перерабатываемого материала.

Выбор выталкивающей системы

Во избежание деформации изделия, помимо соблюдения технологического режима прессования, необходимо применять наиболее подходящий к данному изделию способ извлечения его из формы. При выборе способа выталкивания руководствуются конструктивными особенностями изделия: количеством и расположением отверстий в изделии, конфигурацией контуров, толщиной стенок, наличием арматуры, а также типом применяемой пресс – формы. Применение стационарных пресс – форм даем возможность более широкого по сравнению со съемными формами использования различных способов извлечения изделия, при которых почти полностью исключается возможность его деформирования или поломки.

В стационарных пресс – формах отпрессованное изделие удаляется из матрицы одним или несколькими нижними выталкивателями (в нашем случае выталкивателями будут служить формующие знаки). Все выталкиватели укрепляются на специальной плите, которая через хвостовик получает движение от выталкивающего плунжера пресса. Выталкивающая плита может быть состоять из одной плиты, либо из пакета нескольких плит, соединенных между собой.

РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ ФОРМЫ

Расчет загрузочных камер пресс-формы

Исходя из технологических и конструкционных соображений, размер загрузочной камеры можно изменять за счет высоты. Высоту полости загрузочной камеры определяем исходя из объема загружаемого материала и типа пресс – формы.

Размеры загрузочной камеры рассчитываем в следующей последовательности:

1. Объем загружаемого пресс – материала, см³

m – масса прессуемого изделия (30г);

k – коэффициент уплотнения пресс – материала (для порошкообразных материалов k = 1,4…..1,5);

n – число одновременно прессуемых изделий;

– плотность отпрессованного изделия (плотность для аминопласт – 1400 кг/м³ = 1,400 г/см³

= = 120 см³

1. Площадь F сечения загрузочной камеры матрицы в формах прямого прессования определяется типом оформляющего гнезда, а также числом одновременно прессуемых изделий

F_{изделия} = 15 см², с учетом гнездности (4) площадь сечения загрузочной камеры матрицы будет составлять 15 см² *4 = 60 см²

1. Для пресс – форм полузакрытого типа, высота загрузочной камеры равна:

объем прессуемого изделия (43 см³)

= + 0,8 = 1,6 см = 16 мм

Расчет выталкивающей системы

Выталкивающая система должна обеспечивать полное, без разрушения и деформации, извлечение изделия из формы, то есть выталкиватели должны иметь возможность перемещаться на определенное расстояние и оказывать на изделие усилие, не превышающее предел прочности полимера.

Для расчета хода выталкивателей используется формула:

L_выт = h_изд + 3 мм,

L _выт- длина хода выталкивателя, мм;

h _изд- высота изделия, мм

L_выт = h_изд + 3 мм = 30мм+3мм = 33мм

Для пресс – форм усилия, препятствующие извлечению изделия, связаны с удельным усилием сцепления между материалом изделия и формой (А), которое зависит от вида связующего и наполнителя, качества обработки полости.

В качестве связующего аминопласт содержит мочевино – формальдегидную смолу, а наполнителем является сульфитная целлюлоза (А = 3500 н/м²).

Усилие, мешающее выталкиванию изделия из формы, составляет:

Q_тр = А*S

S – суммарная площадь поверхности контакта изделия с формой (47,6 см² = 0,00476 м²)

Q_тр = А*S = 3500 н/м² *0,00476 м² = 16,66 н.

В пресс – форме с симметричным расположением выталкивателей относительно оси хвостовика для предупреждения перекоса выталкивающей плиты при ее движении хвостовик укрепляется на резьбе диаметром 16 – 18 мм.

Расчет центрирующих элементов

В отличие от литьевых форм прессовые формы не имеют на опорных плитах центрирующих фланцев, поскольку не требуется высокая точность установки на плиты пресса.

В небольших формах устанавливают две направляющие колонки, в больших - три или четыре. Ориентировочно диаметры колонок определяют по эмпирической формуле:

d= 4 + 0,06,

где а и b- длина и ширина формы, мм, 265х210

d= 18 мм

В проектируемой форме необходимо применение четырех, расположенных по углам, направляющих колонок.

Направляющие колонки прессовых форм всегда устанавливаются в подвижной полуформе, что обеспечивает удобство загрузки формы пресс – материалом, установки арматуры, извлечение отпрессованного изделия. Длина направляющей цилиндрической части колонки должна превышать высоту пуансона на 8-10 мм, чтобы при смыкании формы вначале входили направляющие колонки в направляющие втулки, а затем пуансон в матрицу.

Также при проектировании формы используем опорные брусья, которые служат для размещения плит выталкивающей системы стационарных форм и предотвращения прогиба плит обогрева, которые одновременно являются опорными плитами. Опорные брусья, как правило, устанавливаются по четырем сторонам плиты.

ВЫБОР ПРЕССА ДЛЯ УСТАНОВКИ СПРОЕКТИРОВАННОЙ ФОРМЫ

Гидравлический пресс выбираем исходя из необходимого усилия прессования, рассчитанного по формуле:

удельное давление материала ( для аминопласта = 3000 н/см)

- площадь прессования. С учетом количества гнезд равно:

= S * n

S – площадь прессования одного изделия;

n – количество гнезд

= S * n = 15 см² *4 = 60 см²

= = 180 кН

Из справочника по табличным значения, нашли более подходящее значение усилия прессования, и приняли 250 кН.

По рассчитанным усилию прессования выбираем гидравлический пресс марки ДБ 2424 со следующими характеристиками:

Модель ДБ 2424Номинальное усилие пресса, 250 кН

Номинальное усилие возвратного хода, 25 кНХод ползуна, 450 ммРасстояние между столом и ползуном, 710 ммМощность двигателя главного движения 1, 5 кВт

Размеры стола, 560500Габариты станка Длинна Ширина Высота (мм) 1460_1065_3050Масса 2300 кг

Заключение

В результате выполнения курсовой работы была рассчитана и сконструирована пресс – форма на четыре гнезда для прессования заданного изделия, а также выбран гидравлический пресс марки ДБ 2424 для установки этой пресс – формы.

Спроектирована форма, классифицируется следующими характеристиками:

1. Полузакрытый тип пресс – формы;

2. Форма имеет индивидуальные загрузочные камеры;

3. По характеру работы форма является стационарной;

4. Многогнездная форма;

5. Пресс – форма для прямого прессования;

6. Форма с нижней выталкивающей системой.

Конструктивное и технологическое решения при проектировании отличаются простотой, а вследствие этого, экономичностью данной прессовой формы при изготовлении.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Пантелеев А.П., Шевцов Ю.М., Горячев И А. Справочник по проектированию оснастки для переработки пластмасс. М.: Машиностроение, 1986. 400 с.

2. Панов Ю.Т., Уткин А.В. Проектирование литьевых и прессовых форм: метод, указания. Владимир.: Владим. Гос. Ун-т, 1998. 28 с.

3. Панов Ю.Т., Чухланов В.Ю., Синявин А.В. Альбом пресс-форм. Владимир 2005.

4. Бортников В.Г. Производство изделий из пластических масс: Учебное пособие. Том 3. Проектирование и расчет технологической оснастки. Казань: Из-во «Дом печати». – 2004. 311 с.

5. Демин Е.Н. Справочник по пресс – формам. Л.: Лениздат, 1967. 367 с.

Приложения

Эскиз детали

Пресс-форма для прессования изделий из аминопласта

Спецификация для сборочного чертежа пресс-формы

 

Код для цитирования: Скопировать