Файл: Степнов И.Е. Конструирование форм для стеклянных изделий.pdf

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

каемых изделий. Однако при единичном изготовлении изделий воп­ росы стойкости формы исключаются.

Качество поверхности изделия при единичном изготовлении не имеет большого значения, так как затраты на дополнительную об­ работку нескольких изделий обычно значительно меньше, чем на обработку формы, особенно в случае сложной гравюры ее фор­ мующих поверхностей.

При единичном производстве изделий формовой комплект со­ стоит из минимального количества деталей простейшей формы. С увеличением количества изготовляемых изделий требования к ос­ нащению технологического процесса выработки возрастают.

Вопросы качества поверхностей, точности изготовления, сни­ жения или полного исключения последующей механической обра­ ботки, ускорения процесса и повышения стойкости форм стано­ вятся важными уже при серийном производстве.

Целесообразность применения нового технологического про­ цесса устанавливают на основании расчетов из условия сопостав­ ления себестоимости изделий при различных способах изготов­ ления

С% Сі,

где Сі и Сг — себестоимость одного изделия при первом и втором вариантах технологического процесса производства, установлен­ ная расчетным путем.

В соответствии с выбранным способом выработки, оборудова­ нием и технологической оснасткой производится технологическая отработка чертежа изделия.

4. Технические требования к формам

Явления, происходящие при взаимодействии формующих по­ верхностей формы с прессуемой стекломассой, определяют условия ее работы, а следовательно, и требования к ней.

Довольно высокие температуры и большие перепады темпера­ тур между формующими и вспомогательными поверхностями, цик­ лические изменения температур и давлений по рабочим поверх­ ностям создают сложное напряженное состояние в деталях форм.

Циклическое изменение напряжений будет повторяться много­ кратно, вызывая термическую усталость металла.

Воздействие высоких температур от контакта со стекломассой приводит к снижению прочности материала формы, понижает твер­ дость, коррозиостойкость, а следовательно, и износостойкость дета­ лей форм. Наряду с этим формующие поверхности деталей форм после обработки и в условиях эксплуатации должны иметь мини­ мальную шероховатость, не ниже девятого класса по ГОСТ 2789— 59, без трещин, сколов, царапин и других дефектов, что обуслов­ ливается требованиями к качеству изделий по чистоте поверх­ ности.

Для получения изделий нужной формы и заданных размеров без дефектов необходимо также, чтобы деформация формы во

40