автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.09, диссертация на тему:Разработка конструкций и метода расчета пресс-форм с отжимными кромками для изготовления безоблойных резинотехнических изделий методом компрессионного формования

РГ6 Ой

? 3 |«Г.;< г-Г*

• МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

ХИМИЧЕСКОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ

На правах рукописи

КАЛЕР ИЛЬЯ МИХАЙЛОВИЧ

РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИЙ И МЕТОДА РАСЧЕТА ПРЕСС-ФОРМ

С ОТЖИМНЫМИ КРОМКАМИ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БЕЗОБЛОЙНЫХ РЕЗИНОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ МЕТОДОМ КОМПРЕССИОННОГО ФОРМОВАНИЯ

05.04.09 — Машины и агрегаты нефтеперерабатывающих и химических производств

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1994

Работа выполнена в МОСКОВСКОЙ. ГОСУДАРСТВЕННО? АКАДЕМИИ ХИМИЧЕСКОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ на кафедр« «ПОЛИМЕРСЕРВИС»

Научный руководитель — доктор технических наук, профессор КАЗАНКОВ Ю. В., научный консультант — кандидат технически) наук, доцент ВОДЯ КОВ В. Н.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор ШЕРЫШЕВ М. А., кандидат технических наук КОШЕЛЕВ Г. Г.

Ведущее предприятие — ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕ ДОВАТЕЛЬСКИЙ И КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИР ИНСТИТУТ РЕЗИНОВОГО ПРОИЗВОДСТВА (г. Волжский)

Защита состоится ■» М&-Я 1994 г. в /V час. ОО мин

на заседании специализированного совета по присуждению учено! степени кандидата технических наук (К 063.44.01) в МОСКОВСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННОЙ АКАДЕМИИ ХИМИЧЕСКОГО МАШИНО СТРОЕНИЯ по адресу: 107884, г. Москва, Б-66, ул. Старая Басманная дом 21/4, МГАХМ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке АКАДЕМИИ Автореферат разослан « ^ ^» Сг^^Л^ } 994 г

Ученый секретарь специализированного совета А. А. ПАХОМОВ

кандидат технических наук

>

- 1 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. При производстве формовых резинотехнических изделий (РТИ) на операцию удаления облоя (выпрессовки) в среднем приходится 38 % трудовых затрат, для ряда деталей затраты составляют до 70 %. Масса облоя может, доходить до (30-100) % от массы готового изделия.

Используемые в резинотехнической промышленности станки для удаления облоя предназначены для обработки отдельных типоразмеров и видов изделий. Получивший распространение в последнее время метод замораживания имеет высокую себестоимость и не позволяет оорабатывать тонкостенные изделия с толщиной стенки, соизмеримой с толщиной облоя. Отечественный и зарубежный опыт показывает, что более высокое качество и низкая себестоимость достигаются при изготовлении РТИ в компрессионных пресс-формах с отжим-ними кромками, позволяющих получать безоблойные изделия. В то же время в пресс-формах известных конструкций далеко не всегда можно получать безоблойные изделия, удовлетворяющие требованиям нормативно-технической документации. Это связано с тем, что до настоящего времени практически отсутствуют детальные исследования, посвященные механизму образования облоя при компрессионном формовании, связывающие величину облоя с особенностями геометрии и объемом изделия, конструкцией пресс-формы и технологическими параметрами формования. Отсутствуют сведения о методах расчета необходимой величины контактного усилия на отжимных кромках, связанным с этим ресурсом работы пресс-формы, и выборе материалов, обеспечивающих наилучшие показатели работы.

Б связи с этим разработка и создание высокоэффективных с большим ресурсом работы компрессионных пресс-форм с отжимными кромками, позволяющих существенно уменьшить трудоемкость и улучшить качество безоблойных РТИ, является весьма актуальной задачей.

Цель работы. На основе теоретических и экспериментальных исследований процесса компрессионного формования РТИ г. пресс-формах с отжимными кромками разработать методы расчета и конструирования пресс-форм, ныбора технологических параметров формования в условиях нестационарности и неоднородности температурного ноля по массе изделия, обеспечивающие в комплексе получение безоблойных изделий, высокие ресурс работы пресс-форм и ироизво дителъность изготовления РТИ.

Научную новизну диссертационной работы представляют:

- результата теоретического исследования напрякенно-дефор-мированного состояния формущих блоков пресс-форм в упругом приближении;

- математическая модель и результаты анализа напряженно-деформированного состояния отжимных кромок пресс-форм, учитывающие пластическое формоизменение и разрушение зош взаимодействия кромок;

- математическая модель и результаты анализа механизма образования оОлоя при компрессионном формовании РТМ, учитывающие силовые параметры оборудования, нестационарность и неоднородность температурного поля по массе изделия, протекание реакции вулканизации и истечете избытка резиновой смеси из формующей полости;

- методика расчета и конструирования компрессионных пресс-форм с отжимными кромками и выбора технологических параметров формования Сезоблойных РТИ.

Практическая ценность. Практическую ценность имеет разработанная на основе отмеченных выше результатов методика расчета и конструирования компрессионных пресс-форм с отжимными кромками и выбора технологических параметров формования безоблойных РТИ. На основании результатов теоретических исследований разработан ряд конструкций пресс-форм, которые наряду с методикой их расчета внедрены в серийное производство в АО "Саранский завод "Резино-гехяика". Экономический эффект от внедрения в 1990 году составил 620 тыс. рублей, в 1991 году - 400 тыс. рублей, в 1992 году -9,2 млн. рублей, в 1993 году - 42 млн. рублей в текущих ценах на период внедрения.

Автор защищает:

- математическую модель и результаты анализа напряженно-деформированного состояния отжимных кромок пресс-форм, учитывающие пластическое формоизменение и разрушение зош взаимодействия кромок;

- математическую модель и результаты анализа механизма образования облоя при компрессионном формовании РТИ, учитывающие силовые параметры оборудования, нестационарность и неоднородность температурного поля по массе изделия, протекание реакции вулканизации и истечение избытка резиновой смеси из формующей полости;

- методику расчета и конструирования компрессионных пресс-форм с отжимными кромками и выбора технологических параметров формования безоблойных РТИ;

- конструкции высокоэффективных компрессионных пресс-форм с отжимными кромками для изготовления безоблойных РТМ.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были доложены на научной конференции МГУ им. Н.П. Огарева "!9-е Огаревские чтения", секция "Прикладная механика" (г.Саранск, 1990 г.), на республиканской научно-технической конференции "Обеспечение надежности сельскохозяйственной техники" (г.Саранск, 1990 г.), на 8-ой Всероссийской научно-технической конференции "Математические методы в химии" (г.Тула, 1993г.), на научной конференции МГУ им. Н.П. Огарева "22-е Огаревские чтения", секция "Прикладная механика" (г.Саранск, 1993 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ и получено 7 авторских свидетельств на изобретения.

Структура и объем работы. Содержание диссертации изложено на 230 страницах, включающих 161 страницу машинописного текста, ь'1 рисунков, 1 таблицу. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов по работе, списка литературы, включающего 134 наименования работ отечественных и зарубежных авторов, и приложения, содержащего акты о внедрении результатов работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность работы, изложены ее содержание и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен анализ научно-технической и патентной литературы по современным технологиям и конструктивному оформлению процессов изготовления безоблойных РТИ, методам прочностного расчета элементов конструкций в условиях контактного гзаимодействия.

В результате анализа литературных данных показано, что компрессионное формование остается основным способом изготовления РгМ. Для изготовления безоблойных изделий наиболее перспективным является использование пресс-форм с отжимными кромками, которые представляют собой острие клиновидные выступы, выполненные по периметру формующей полости и примыкающие к ней. Однако, РТИ, полученные в таких пресс-формах, имеют по плоскости разъема кольцевые треугольные выступы, искажающие геометрическую форму изделий, в то же время сведения о причине их появления отсутст-

зуют. Нет данных о влиянии механических свойств сталей, примени емых для изготовления формующих блоков пресс-форм, на величину формоизменения отжимных кромок в процессе эксплуатации и, как следствие, на искажение формы получаемых РТИ. Отсутствуют сведения о методах расчета допускаемой величины контактного усилия на отжимных кромках, при которой упругопластические деформации или разрушение зоны взаимодействия не сказываются заметным образом на искажении формующей полости пресс-формы, и в то же время обеспечивается получение- безоблойных изделий- Имеющиеся литературные источники описывают механизм образования облоя при получении безоблойных изделий методом литья под давлением. Однако, нет сведений о детальном исследовании механизма образования облоя при компрессионном формовании, которое бы учитывало влияние геометрии и объема формуемого изделия, конструкции пресс-формы и технологических параметров процесса формования, а также силовых характеристик прессового оборудования на величину облоя. Изучение этих вопросов и составляет основное содержание диссертации.

Вторая глава посвящена теоретическому исследованию методом конечных элементов (МКЭ) контактного взаимодействия отжимных кромок пресс-форм для изготовления безоблойных РТИ. Было проанализировано методом конечных элементов на ЭВМ в упругом приближении напряженно-деформированное состояние формующего блока пресс-формы с отжимными кромками и кольцевой формующей полостью. Рассматривались случаи монтажа формующего блока в плиты пресс-формы с зазором и без зазора. В качестве основных геометрических параметров модели, определяющих распределение напряжений, были выбраны угол скоса отжимной кромки, ширина отжимной кромки и глубина формующей полости.

В процессе расчета глубину формующей полости варьировали в диапазоне от I мм до 20 мм. Влияние угла скоса и ширины отжимной кромки было исследовано, соответственно, для диапазонов (0-4Ь)° и (0,2-2,6) мм.

Установлено, что полученная зависимость эквивалентных напряжений по третьей гипотезе прочности в конечном элементе на острие кромки с размерами 0,0125 мм по горизонтальной и 0,023 мм ло вертикальной осям является инвариантной по отношению к размерам полости и ширине кромки в исследованных диапазонах изменения их значений. При этом с точки зрения напряженного состояния

целесообразно выбирать угол скоса кромки из диапазона (2Ь-30)°. Получено распределение напряжений по горизонтальной оси в поверхностном слое контактной зоны формующих вкладышей и в вертикальной плоскости, проходящей через вершину отжимной кромки при угле скоса 25°. Установлено, что кривые распределения напряжений инвариантны относительно вышеуказанных геометрических параметров модели, причем вид монтажа значения не имеет. Анализ показал, что на расстоянии 0,75 мм от острия кромки по горизонтальной оси эквивалентные напряжения имеют значения на порядок меньше предела текучести, поэтому не имеет смысла назначать ширину кромки более 0,75 мм. В областях, прилегающих к вершинам отжимных кромок, величина эквивалентных напряжений значительно превышает предел текучести металла формующих блоков, что обуславливает изменение геометрии зоны взаимодействия кромок.

В связи с вышесказанным были разработаны математическая модель и программа расчета на ЭВМ, учитывающие формоизменение зоны взаимодействия отжимных кромок в окрестностях ее вершины. При построении модели принято, что механические свойства материала формующих вкладышей могут быть описаны модифицированной средой Прандтля со способностями к пластическому деформированию при достижении предела текучести от и разрушению при превышении предельной величины деформации е^ . В зоне взаимодействия реализуется плоско-деформированное состояние с линейно-упругой работой в соответствии с обобщенным законом Гука в границах предельной поверхности Треска - Сен-Венана и пластическим течением в границах предельной поверхности, описываемой деформационным критерием, который принят в виде:

Для получения упругопластического решения был использован алгоритм начальных напряжений. С целью моделирования формоизменения зоны взаимодействия в расчетной схеме предусмотрено размещение в зазоре между отжимными кромками формующих вкладышей контакт-элементов, аналогичных элементам Гудмана, с модулем упругости на пять порядков меньше модуля упругости материала формующих вкладышей, который при накоплении в контакт-элементе вертикальной деформации 99 % становится ршшым модулю упругости материала формующих вкладышей. Разрушение конечного элемента модели-

(1 )

- b -

ровалось путем задания ему малого модуля упругости при накоплении в нем интенсивности деформаций, равной предельной, с выключением его тем самым из работы.

Для получения зависимостей параметров изменения геометрии зоны взаимодействия от величины контактного усилия q, характеристики пластичности ф и предела текучести от был проведен на ЭВМ полный трехфакторный эксперимент, в котором q изменялось от 20 Н/мм до 150 Н/мм, ф ~ в пределах (10-65)%, от - в пределах (1200-2228)Ша. Диапазоны факторов охватывают механические свойства практически всех металлов, из которых изготавливают формующие блоки, и контактные усилия, при которых их эксплуатируют. Было установлено, что в зоне взаимодействия кромок после приложения q, можно выделить две зоны: йр - зону разрушения и Дк -зону контакта, которые влияют на величину облоя в радиальном направлении. Зона формоизменения Дф равна сумме указанных зон. В результате обработки данных расчета получены регрессионные уравнения, описывающие изменение величин зон др, ¿к, Дф от q, ф, от. Так, например, зависимость Дф от q, ф, от при ф = (10-48)% имеет вид:

= 0,123425 - 0,0'Г47фо+ 0,1071 qo- 0,01605от<>-- 0,07087&)>oqo+ 0,003325фоОТо- 0,012375q<aTo+ + 0,00215qo«J)ooTo (2)

ф - ф ф - 29 где фо= --= —-—, ф - (10-48,)%;

ф - ф 19

q - q q - 85

ч = -= -, ч = (20-150)Н/мм;

° а - о 65

пор пмин

а = °т ~ °тср _ °т~ 1714 от-- (1200-2228)МПа Отор-°тмин" 514

индексы "ср" и "мин" обозначают среднее и минимальное значение варьируемых факторов, соответственно.

Было установлено, что при ф > 48 % зона разрушения Др от-отсутствует, при этом ^ф = &к и зависимость ее от q, ф, от имеет

вил:

где

Лф - Дк - 0,0489125 4 0.0001875фо+ 0,0351625чо-

- 0,012137оТо- 0,0010625ф^о+ 0,005875фоОТо-

- 0,009&УГ5чоОТо- 0,0003375ЧофоОТо ф - 56,7

ф ^

иЬ

Ч - 85

6э

То

от- 1714 514

ф =• (48-65)%; q = (20-150)Н/мм;

от= (1200-2228)МПа

Полученные уравнения регрессии пригодны для описания формоизменения зоны взаимодействия формующих вкладышей с любой конфигурацией формующей полости.

Анализ уравнений показал, что с целью получения при эксплуатации пресс-форм минимальных размеров зон Др и Дк целесообразно использовать металлы с ф г 48 % и о? > 1200 МПа, при этом величина ч должна лежать в диапазоне (50-100)Н/мм.

Б третьей главе разработана математическая модель процесса компрессионного формования осесимметричного изделия с произвольной формой сечения в пресс-форме с отжимными кромками (рис. 1) при следующих допущениях:

1. Градиенты давлений отсутствуют в полости пресс-формы на всем протяжении процесса.

2. Избыток резиновой смеси, истекающий через кольцевой щелевой канал переменной высоты 211(1;) длиной Ь =Дк и периметром Л, имеет температуру стенки пресс-формы Т и реологическое поведение, характеризующееся совокупностью следующих выражений:

1 = Го7 - ш

Г с1и _г

"Ч 7"

•ехр

пК

Т

У¥ О"

(4)

(Ь)

А<т<4*Ш.

Ко Ац

Ло »о

Рис. 1 Расчетная схема (а) и стадии процесса компрессионного формования РТИ в пресс-форме с отжимными кромками (б, в, г, д- 1-4 стадии, соответственно )

I = I(r,z,t) =

г

exp

U

RT(r,z,t)

dt

(6)

•3. Распределение температуры по объему формуемого изделия описывается известным уравнением теплопроводности Фурье.

4. Среднеинтегральная температура по объему изделия Т выражается как:

T(t) = ■ fT(r,z,t)dV

v J

(7)

о V

Ь. Изменение давления p(t) в формующей полости описывается уравнением Ван-дер-Ваальса.

6. Усилие смыкания полуформ может быть представлено в виде: Р = nq + 2С h(t)

(8)

7. В момент времени I при толщине пристенного слоя полимера 5* с прочностью а^р при 1=1* происходит закупорка канала высотой 211 . При этом условие закупорки имеет вид:

8*

К

nq+2CBh3 А т* '

о Пр

(9)

Анализ показывает, что в общем случае процесс компрессионного формования можно разделить на 4-ре стадии (рис. 1,0-д).

Первая стадия процесса (рис. 1,0) происходит в течение О^ I <г от момента соприкосновения с заготовкой при изменении температуры композиции Тн < Т(1;) < Т1. Принимая, что процесс смыкания происходит с постоянной скоростью.и , пренебрегая на этой стадии сжимаемостью смеси и изменением степени вулканизации, получаем зависимость:

p(t)

Г А 1 о п ■ 1 +2п"

. 2П . . п .

- (1+2n ) п

•Ш1 -и

(10)

Длительность этой стадии, давление и температура смеси в ее конце выражаются:

V

— (Ф - 1) - 211.

U

(11 )

p(t)

=h = * ■

h=h

f(t)

t=t.

(! 2)

о

Величина конечного давления р^.в полости в зависимости от и находится в диапазоне 0 < р.5 По/А -

о т о

Если р на первой стадии не достигает величины ГЩ/Ао, то наступает 2-я стадия формования (рис. 1,в), характеризующаяся следующими начальными и конечными условиями:

г, < г < х2, р., < рсг) <'псз/Ао) < Ти> < т2, ьт^^сопэг

Используя уравнение Ван-дер-Ваальса, при условии, что полость сомкнута, можно найти, что

P(t) = (р,+ а] - а (13)

*1

Время завершения 2-ой стадии определяется достижением температуры Т2, которая равна:

По/А + а

Т = °— Т (14)

■"•г р,+ а А1

Из уравнения (14) вытекает, что изделие Судет полностью ОезоОлойным (без учета толщины облоя по завершении 1-ой стадии) только при выполнении условия:

Tw nq/Ao+ а

<

Т. " Pi+ а

(15)

При несоблюдении условия (15) наступает 3-я стадия процесса (рис. 1,г), на которой происходят раскрытие полости с образованием кольцевого щелевого канала высотой 2h(t), определяющей толщину облоя, истечение избытка смеси и закупорка канала, вследствие протекания реакции вулканизации. После закупорки истечение прекращается. Для этой стадии справедливы следующие граничные условия:

nq nq + 2С h t„ < t < t,, — < p(t) s -5-2- , h < h(t) < h,

3 A A 1 3

о о

тг < T(t) i T3 V2 < v(X) s u,

Изменение давления p(t) и величины раскрытия полости 2h(t)

- 11 -

на этой стадии описываются выражениями:

А2 и„М

1' W {т+ т-тгИН'МИН-^-

— Во

WK

И 2п

1+2п

1/п v R 1+2п

Jj о

_£.p(t)_ Ж

2СВ 2СВ

п

1 л

Jp(t)+aJ"p(t)n-m"I (16)

2h(t) =

p(t)A - riq

(17)

Если по завершении 3-ей стадии выполняется условие 1ц < 1 , то реализуется 4-я стадия процесса формования (рис. 1,д), на которой происходит дальнейшее раскрытие полости без истечения полимера. Стадия заканчивается достижением в центре изделия оптимальной степени вулканизации I**, при этом:

t,<tst4 пд+2Св*ъ < (t). nq+2GBh4 h3 < h(t) sh4>

A A

о о

Т. < T(t) < T, и. < u(t) S v., I., = I I = I

3 w 3 4 ц |t=t4,r=-0,z=0

**

Величина раскрытия полости:

f V

2h(t) =

+ 2h.

v(t)

(18)

где

•u3= b +

RT3Ao

!(Hq+2CBh3+aAo]

(19)

v(t) = b +

RT(t) l[p(t)+a]

(20)

0

Из совместною рассмотрения выражений (17) - (20) вытекает, что функция давления на этой стадии может быть выражена из урэв-

нения:

[Рт] X р1Р(1) - р2= о,

(21 )

где

В о

В

А

+ а 4 4

к V о 3

гьс^

А V„ о з

Ща у0аСЕ

А А«=

о о

+ 4

А V,

о 3

2ЬаСвЬ3

А и, о 3

Си 2№(Х)СаК

_° О + _О 3

А>3

А Мь. о 3

Для решения системы вышеприведенных уравнений, описывающих процесс формования на (1-4) стадиях, в течение которых изменяется как температура, так и степень вулканизации в разных точках изделия, составлена программа расчета на ЭВМ, в которой осе-симметричная задача расчета нестационарного и неоднородного температурного поля по объему формуемого изделия в соответствии с уравнением Фурье решалась МКЭ.

С помощью программы получены теоретические зависимости величины давления и раскрытия формующей полости для кольцевого и цилиндрического изделий от Тн, ч, А , V , Св. Программа расчета и полученные зависимости позволяют для изделий практически любой конфигурации с учетом результатов второй главы разрабатывать пресс-формы, выбирать технологические параметры процесса и силовые параметры прессового оборудования, обеспечивающие в комплексе получение безоблойных изделий.

В четвертой главе изложены результаты экспериментальной проверки математических моделей и теоретических результатов, полученных во второй и третьей главах.

Для проведения эксперимента была изготовлена экспериментальная установка в виде вулканизационного колонного пресса с устройством для создания усилия смыкания пресс-формы и измерения величины раскрытия формующей полости, устройством для измерения давления в полости, приспособлением для измерения толщины облоя после смыкания пресс-формы на 1-ой стадии формования.

Величина раскрытия формующей полости и давление в ней реги-

о

етрировались тензометрами и фиксировались на диаграммной ленто тензомотрической станции. Эксперименты проводились с использованием двух компрессионных пресс-форм с отжимными кромками для изготовления кольцевого изделия с внутренним диаметром »65 мм и диаметром сечения иЗ,6 мм и цилиндрического изделия с диаметром «30 мм и высотой мм. В процессе эксперимента при различных ц в пресс-форме для кольцевого изделия определялись др, ¿к и Дф, а в пресс-форме для цилиндрического изделия - величины раскрытия иолоетя и давления в ной яри различных Св, Сравнение экспериментальных и теоретических данных показало их хорошее согласование. Эксперимент подтвердил вывод о том, что, используя результаты второй и третьей глав, можно изготавливать безоблойные изделия любой геометрической формы и объема.

В пятой главе приведена разработанная методика расчета и конструирования компрессионных пресс-форм с отжимными кромками и выбора технологических параметров формования безоблойных РТМ. В методике отражены вопросы расчета и конструирования пресс-форм с замыканием усилия пресса на формующие блоки и пресс-форм с замыканием усилия пресса на плиты пресс-форм.

вывода И ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТУ РАБОТЫ.

1. Установлено, что образование облоя при компрессионном формовании РТИ в пресс-формах с отжимными кромками обусловлено в общем случае, формоизменением острия отжимной кромки, происходящим при первых циклах нагружения формующих блоков, и раскрытием формующей полости вследствие теплового расширения резиновой смеси.

'¿. Разработанная математическая модель контактного взаимодействия формующих блоков пресс-форм, учитывающая пластическое формоизменение и разрушение острия отжимных кромок, и соответствующая ей программа для ЭВМ, позволяют рассчитывать усилие смыкания формующих блоков пресс-форм при известных механических характеристиках материала блоков и допускаемых нормативно-технической документацией конфигурации и размерах облоя.

3. Выявлено, что процесс компрессионного формования реализуется, а общем случае, в четыре стадии, при этом образование оолоя связано с раскрытием формующей полости на третьей и четвертой стадиях. С учетом этого разработана математическая модель и соответствующая программа для ЭВМ, позволяющие прогнозировать условия получения безоблойных изделий, а также величины раскри-

тия формующей лолости и давления в ней от усилия смыкания формующих блоков, начальной температуры заготовки, геометрических размеров и формы изделия, жесткости системы "пресс - пресс-форма". Адекватность математической модели подтверждена экспериментальными исследованиями на резиновой смеси на основе каучука СКН--18.

4. Установлено, что определяющее влияние на изготовление безоблойных изделий оказывают жесткость системы "пресс - пресс-форма", форма и размеры изделия, причем кольцевая форма изделия способствует безоблойному формованию. Целесообразно в связи с этим в паспорте на прессовое оборудование наряду с усилием смыкания указывать величину жесткости рамы.

5. На базе отмеченных программ для ЭВМ разработана методика расчета и конструирования компрессионных пресс-форм с отжимными кромками и выбора технологических параметров формования, обеспечивающие решение задачи изготовления безоблойных изделий.

6. Разработан ряд конструкций многоместных с высоким ресурсом работы и низкой себестоимостью изготовления компрессионных пресс-форм с отжимными кромками, позволяющих получать безоблой-ные высококачественные изделия яри низкой трудоемкости изготовления.

Основное содержание диссертации отражено в следующих работах:

1. Водяков В.Н., Калер М.М. Изготовление резиновых изделий, не требующих дополнительной обработки. Производство шин, РТМ и АТИ, N 1, 1982, с.24-26.

2. Водяков В.Н., Калер И.М., Оськин В.М. Компрессионно-литьевая пресс-форма для изготовления резинотехнических изделий. A.C. СССР N 1100121, 1984.

3. Водяков В.Н., Калер И.М., Оськин В.М. Компрессионно-литьевы'е пресс-формы с промежуточными теплоизоляционными плитами. Промышленность GK, шин и РТИ, N 9, 1985, с.24-26.

4. Водяков В.Н., Калер М.М., Вед^шкин В.А., Оськин В.М. Многоместная пресс-форма для изготовления резинотехнических изделий. A.C. СССР N 1211067, 198b.

5. Водяков В.Н., Калер М.М., Оськин В.М., Ведяшкин В.Л. Способ изготовления многогнездных пресс-форм для резиновых изделий. A.C. СССР N 1260232, 1986.

G. Бодяков B.H., Калер И.М. Расчет и конструирование безоб-лойных пресс-форм с кошенеяруадими элементами из объемно-сжатых термостойких резин. Каучук и резина, N 10, 1987, с.26-29.

?. Водяков В.Н., Калер М.М., Ведяшкин В.А. Многоместная пресс-форма для изготовления резинотехнических изделий. A.C. СССР N 1326430, 1987.

8. Водяков В.Н., Калер И.М., Евсеев В.А. Многоместная пресс-форма для изготовления кольцевых резиновых изделий-. A.C. СССР N 1435458, 1988.

9. Водяков В.Н., Калер И.М., Евсеев В.А. Устройство для литьевого прессования. A.C. СССР N 1452685, 1988.

10. Водяков В.Н., Калер И.М. Многоместная многофункциональная пресс-форма. Промышленность CK, шин и РТИ, N 7, 1989, с.22-24.

11. Калер И.М., Водяков В.Н., Меркулов И.И., Казанков Ю.В. Исследование методом конечных элементов напряженно- деформированного состояния формующей оснастки и вырубных штампов для полимерных изделий. Тезисы доклада Мордовской республиканской научно-технической конференции "Обеспечение надежности сельскохозяйственной техники", Саранск, 1990, с.51-52.

12. Калер И.М., Водяков В.Н. и др. В кн.: Ярмарка идей. Каталог научно-технических достижений. М., ЦНИИТЭнефтехим, 1990, с.102-105.

13. Калер И.М., Водяков В.Н., Меркулов И.И., Казанков Ю.В. Пресс-форма для изготовления резинотехнических изделий. A.C. СССР N 1685726, 1991.

14. Калер И.М., Водяков В.Н., Меркулов И.И., Казанков Ю.В. Исследование напряженно-деформированного состояния безоблойшх пресс-форм. Каучук и резина, N 4, 1991, с.22-23.

1Ь. Калер И.М., Водяков В.Н., Казанков Ю.В. Математическое моделирование контактного формоизменения отжимных кромок пресс-форм. Тезисы докл. 8-й Всероссийской научно-технической конференции "Математические метода в химии", Тула, 1993, с.141.

16. Калер И.М., Водяков В.Н., Казанков Ю.В. Математическое моделирование процесса компрессионного формования безоблойных резинотехнических изделий. Тезисы докл. 8-й Всероссийской научно-технической конференции "Математические методы в химии", Тула. 1993, с.142.

17. Калер И.М., Водяков В.Н., Парамонов В.Н., Казанков Ю.В.

Математическая модель процесса компрессионного формования РТИ в пресс-формах с отжимными кромками. Каучук и резина, N 4, 1994, (в печати).

18. Калер И.М., Водяков В.Н., Парамонов В.Н., Казанков Ю.В. Исследование зоны контакта пресс-форм для изготовления изделий не требующих дополнительной обработки. Качук и резина, N 3, 1994, (в печати).

si - интенсивность деформаций; s и s2 - главные деформации; Ве - коэффициент снижения предельных пластических деформаций в условиях сложного напряженного состояния; q - контактное усилие; ф - характеристика пластичности; af- предел текучести; Ар, Дк и лф - величины зон разрушения, контакта и формоизменения, соответственно; % - напряжение сдвига; у - скорость сдвига; п - индекс течения; v - радиальная компонента линейной скорости потока; tj - эффективная вязкость; К - коэффициент, характеризующий скорость реакции вулканизации; I - текущая степень вулканизации; I - степень вулканизации, при которой начинается рост вязкости; I*- степень вулканизации, при которой резиновая смесь теряет способность к вязкому течению; I**- оптимальная степень вулканизации; 1ц- степень вулканизации в центре изделия; Е^ -энергия активации вязкого течения при 7 = const; R - универсальная газовая постоянная; 1' - температура стенки пресс-формы; Т - температура приведения; t - время; U - энергия активации реакции вулканизации; гиг- оси цилиндрической системы координат; V - объем формующей полости сомкнутой пресс-формы; F - усилие смыкания полуформ; V - переменная интегрирования;■Св - жесткость системы "пресс - пресс-форма"; 2h(t) - величина раскрытия формующей полости; А - площадь сечения формующей полости в плоскости разъема; p(t) - давление в полости пресс-формы; v(t) -удель!шй объем формуемой заготовки; a, b, M - константы уравнения состояния; L и II - длина и ширина (периметр формующей полости) кольцевого щелевого канала, соответственно; 2h - толщина не-свулканизованной плеши облоя по окончании 1-ой стадии формования, по экспериментальным данным составляет (2-5)мкм; U - скорость смыкания полуформ; ï - начальная температура заготовки; m - коэффициент консмстонтности; индексы "1, 2, 3, 4" у величин указывают номер стадии формования; <р - коэффициент избытка заго-

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

товки.