автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.09, диссертация на тему:Совершенствование конструкции и расчет системы "узел смыкания-форма" литьевой машины при формировании безоблойных резиновых технических изделий

Введение

Глава I. Анализ научно-технических разработок по безоблой-ному формованию.®

1. Процессы, определяющие поле давления в литьевой форме

2. Технологические приемы, направленные на уменьшение и ликвидацию облоя. ^

3. Конструкции безоблойного формующего инструмента

4. Роль упругих деформаций узла смыкания и формы в процессе образования облоя.

5. Цел£ И' задачи работы.

Глава 2. Теоретическое исследование упругих деформаций литьевой формы и узла смыкания, вызывающих образование облоя при литье резиновых изделий.

1. Напряжения и упругие деформации литьевой формы.

1.1. Анализ напряженного состояния в окрестности оформляющей полости.

1.2. Расчет локальных упругих деформаций-литьевой формы.

2. Упругие деформации узла смыкания литьевой машины.

2.1. Анализ нагрузок, действующих на плиты узла смыкания.

2.2. Расчет упругих деформаций и жесткости плит узла смыкания.

2.3. Расчет подвижной плиты узла смыкания, обладающей пере-, менной жесткостью.??

Глава 3. Экспериментальное исследование упругих деформаций. . формы и узла смыкания.

I. Экспериментальное исследование упругих деформаций литье- . вой формы.

I.I. Экспериментальная установка.

1.1.1. Литьевая машина.

1.1.2. Опытная форма

1.2. Методика измерений.

1.2.1. Зазоры между плитами формы.

1.2.2. Давление в полости формы.

1.2.3. Усилие смыкания.

1.3. Методика проведения экспериментов.

2. Экспериментальное исследование поля контактных напряжений между плитами узла смыкания.

2.1. Методика измерения контактных напряжений.^Я

2.2. Исследование поля контактных напряжений на модели.

Глава 4. Анализ результатов исследования упругих деформаций литьевой формы и плит узла смыкания.хг

1. Упругие деформации литьевой формы.

2. Определение высоты зазора, достаточного для образования облоя.^

3. Упругие деформации плит узла смыкания.

Глава 5. Практическое использование результатов работы.

1. Расчет технологических параметров, обеспечивающих без-облойное формование резиновых изделий.

2. Рекомендации по расчету и конструированию узла смыкания литьевой машины для формования безоблойных резиновых изделий.

3. Внедрение результатов работы в промышленность.

Формовые резиновые технические изделия (РТИ) находят широкое применение во всех отраслях народного хозяйства СССР. Рост продукции машиностроения требует непрерывного увеличения производства комплектующих РТИ, Расширение объемов производства при переходе экономики на интенсивный путь развития требует не только увеличения производительности оборудований, но и всемерной экономии всех видов материальных и трудовых затрат.

В решениях ШТ съезда КПСС указано , что для повышения эффективности общественного производства необходимо "неуклонно сокращать во всех отраслях численность работников, занятых ручным трудом, особенно на вспомогательных и подсобных работах". Трудоемкой вспомогательной операцией при производстве формовых РТИ является удаление облоя. Трудовые затраты на удаление об лая составляют от 30 * 70 % от общих трудовых затрат [i] • Кроме того, образование облоя сопровождается дополнительным расходом дорогостоящих резиновых смесей. Масса облоя может составлять 20 -50 % от массы готовых изделий,

В резиновой промышленности нашли широкое применение установки для механизированного удаления облоя с использованием глубокого охлаждения обрабатываемых изделий. Однако механизированное удаление облоя связано с большими затратами электроэнергии на получение холода или жидкого азота, применяемого в качестве хладагента.

Задача производства формовых РТИ, не требующих последующей механической обработки, весьма актуальна. Этой проблеме посвящен ряд работ в СССР и за рубежом. Предложен ряд технических решений, направленных на предотвращение образования облоя или на удаление облоя в цроцессе формования. Некоторые из этих решений работоспособны, и есть сведения об их успешном использовании при производстве отдельных видов РТИ. Однако производство подавляющего большинства формовых изделий по-прежнему сопровождается образованием облоя и требует механической обработки отформованных изделий.

Наиболее прогрессивным методом цроизводства формовых резиновых изделий является литье под давлением, применение которого обеспечивает высокую производительность труда и создает предпосылки для цроизводства безоблойных изделий. Многие воцросы, связанные с переработкой резиновых смесей литьевым методом, глубоко исследованы. Разработаны методы математического описания процессов, происходящих в литьевой форме на стадиях впрыска;, выдержки под давлением и выдержки на вулканизацию.

Результаты этих исследований позволяют рассчитывать технологические параметры литья под давлением резиновых изделий, технические характеристики узла впрыска литьевой машины, обеспечивающие высокую производительность и требуемое качество резиновых изделий. Вместе с тем, взаимодействие резиновой смеси с формой и вытекающие из этого требования к конструкции узла смыкания изучены недостаточно. Конструкция узла смыкания литьевой машины и формующего инструмента во многом определяют качество готовых изделий и возможность формования изделий без облоя. Недостаточно изучены упругие деформации в системе "форма-узел смыкания", являющиеся одной из главных причин возникновения зазоров между плитами формы и образования облоя. При формовании резиновых изделий имеет большое значение не только величина усилия смыкания, но и жесткость системы "форма-узел смыкания".

Недостаточно изучены особенности затекания резиновых смесей в узкие зазоры. Имеющиеся в литературе сведения по этому вопросу неполны и противоречивы.

Актуальность настоящей работы заклинается в том, что решае- мые в ней задачи направлены на уменьшение трудоемкости, снижение отходов и улучшение качества резиновых изделий, получаемых литьем под давлением, путем устранения или минимизации облоя. Работа выполнялась в соответствии с планом новой техники Миннефтехимпрома и с тематическим планом ВНИКТИРП (тема JS 20.458-82, Гос.$ 01820047557).

Целью диссертации является разработка методов расчета и совершенствование конструкции узла смыкания литьевой машины и формующего инструмента, обеспечивающих возможность безоблойного производства резиновых изделий.

Б настоящей работе произведено теоретическое и экспериментальное исследование упругих деформаций системы "форма-узел смыкания литьевой машины", возникающее в результате воздействия усилия смыкания и давления резиновой смеси, определены условия, при которых происходит образование облоя. На основании этих исследований усовершенствована конструкция плит узла смыкания и разработаны методы их расчета, обеспечивающие качественное смыкание и уменьшение упругих деформаций литьевой формы, что позволяет избежать образования облоя при производстве РТИ литьевым методом.

Научная новизна. Впервые разработан метод расчета локальных упругих деформаций литьевой форды в окрестности оформляющей полости, позволяющий рассчитать величину зазора между плитами формы при совместном воздействии на форму усилия смыкания и давления резиновой смеси. Разработан метод расчета плит узла смыкания на жесткость, который, в отличие от существующих методов расчета, учитывает взаимную связь упругих деформаций подвижной и неподвижной плит узла смыкания и обеспечивает улучшение равномерности поля контактных напряжений в плоскости разъема формы.

Практическая ценность. Разработанный метод расчета величины зазора между плитами формы, позволяет прогнозировать образование облоя, определять величины допустимого давления в форме и усилия смыкания, необходимого для формования резиновых изделий без облоя. Разработанные метод расчета плит узла смыкания литьевой машины и усовершенствованная конструкция подвижной плиты узла смыкания, обеспечивают улучшение равномерности поля контактных напряжений в плоскости разъема формы и возможность производства резиновых изделий без облоя.

Содержание диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, библиографического списка и приложения.

6. Результаты работы были использованы при разработке и эксплуатации литьевых форм к прессам 4520-III. При изготовлении прокладочных колец прямоугольного сеченжя получен экономичес -кий эффект в размере 28 тысяч рублей в год за счет снижения трудоёмкости обработки изделий и уменьшения отходов резиновой смеси.

1. Зябкин В.И., Крылов Н.Г., Свинухов В.А. Безоблойные методы цроизводства формовых РТИ. - М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1979. - 25 с.

2. Леонов А.И., Басов Н.И., Казанков Ю.В. Основы переработки ре-актодластов и резин методом литья под давлением. М.: Химия, 1977. - 216 с.

3. Ахрамеев А.Ф., Дикова P.M., Крылов Н.Г., Конгаров Г.С. Технико-экономические основы перевода формовых РТИ на литьевой способ производства. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1982. - 53 с.

4. Крылов Н.Г., Ерохина З.А., Черняева Г.П., Затеев B.C., Ищенко В.Г., Черткова В.Ф. Анализ ассортимента формовых РТИ для перевода их изготовления на литьевой метод. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1976. - 60 с.5. Патент США № 3840312.6. Патент ФРГ № 26I2I76.

5. Басов Н.И., Галле А.Р., Казанков Ю.В. Интенсификация литья под давлением реактоплаотов и резиновых смесей. Л.: Химия, 1980. - 128 с.

6. Басов Н.И., Любартович В.А., Любартович С.А. Виброформование полимеров. Л.: Химия, 1979. - 160 с.

7. Водяков В.Н., Калер И.М. Авторское свидетельство СССР № 840176.10. Патент ГДР & 19400.11. Патент США $ 39574II.

8. Латыпов К.Г., Веселовскии В.В. Авторское свидетельство СССР Я 546480.13. Патент США & 3679345.

9. Зюбенко И.С. Авторское свидетельство СССР Л 36I09I.15* Зюбенко И.С. Авторское свидетельство СССР № 420469.

10. Кадачигов А.С. и др. Авторское свидетельство СССР № 233889.

11. Шапиро Е.С., Кузьмин Н.Н. Авторское свидетельство СССР № 137765.

12. Соловьев С.С. и др. Авторское свидетельство СССР № II2002.19. Патент США В 3768945.

13. Кирьянов Б.В. Авторское свидетельство СССР № 544559.21. Патент США Ш 3829264.22. Патент США & 3972668.23. Патент США & 4014974.24. Патент ФРГ & 2724056.

14. Грелл Л. Кандидатская диссертация. М., МИШ, 1972.

15. Калинчев Э.Л., Ковлер A.M. Влияние жесткости на работу автоматических машин для литья пластмасс под давлением. Механизация и автоматизация производства, 1972, В 2, с. 28-30.

16. Межуев В.В. Кандидатская диссертация. М., МИМ, 1972.

17. Басов Н.И. Докторская диссертация. Л., ЛТИ им. Ленсовета, 1974.

18. Ахрамеев А.Ф. Кандидатская диссертация. М., МИШ, 1972.

19. Казанков Ю.В. Докторская диссертация. М., МИЖ, 1980.

20. Галле А.Р. Кандидатская диссертация. М., МИЖ, 1971.

21. Миронов В.А. Кандидатская диссертация. М., МИЖ, 1971.

22. Лурье А.И. Теория упругости. М.: Наука, 1970. - 940 с.

23. Тимошенко С.П., ЗДьер Де. Теория упругости. М.: Наука, 1979. - 560 с.

24. Демидов С.П. Теория упругости. М.: Высшая школа, 1979. -432 с.

25. Седов Л.И. Механика оплошной среды, Т. 2. М.: Наука, 1976.- 576 о.

26. Амензаде Ю.А. Теория упругости. М.: Высшая школа, 1976. -272 с.

27. Рындин Н.И. Краткий курс теории упругости и пластичности. -Изд. Ленингр. унив., 1974. 136 с.

28. Колтунов М.А., Васильев Ю.Н., Черных В.А. Упругость и прочность цилиндрических тел. М.: Высшая школа, 1975. - 526 с.

29. Безухов Н.И. Основы теории упругости, пластичности и ползучести. М.: Высшая школа, 1968. - 512 с.

30. Саму ль В.И. Основы теории упругости и пластичности. М.: Высшая школа, 1970. - 288 с.

31. Партон В.З., Перлин Н.И. Интегральные уравнения теории упругости. М.: Наука, 1977. - 312 с.

32. Уфлянд Я.С. Интегральные преобразования в задачах теории упругости. Изд. АН СССР, М.-Л., 1963. - 367 с.

33. Новацкий В. Теория упругости. М.: Мир, 1975. - 782 с.

34. Каминский А.А. Хрупкое разрушение вблизи отверстий. Киев: Наукова думка, 1982.- 160 с.

35. Черепанов Г.П. Механика хрупкого разрушения. М.: Наука, 1974.- 640 с.

36. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике. М.: Наука, 1964. - 608 с.

37. Двайт Г.Б. Таблицы интегралов и другие математические формулы.- М.: Наука, 1977. 228 с.

38. Маркушевич А.И. Краткий курс теории аналитических функций. -М.: Наука, 1966. 38Э с.

39. Соколовский А.П. Жесткость в технологии машиностроения. М.--Л.:Машгиз,1946.- 207 с.

40. Левина З.М., Решетов Д.Н. Основы расчета машин на контактную жесткость Вестник машиностроения, 1965, Л 12, с. 16-23.

41. Тимошенко С.П., Войновский-Кригер С. Пластинки и оболочки. -М.: Физматгиз, 1963. 635 о.

42. Маркус Г. Теория упругсй сетки и ее приложение к расчету плит и безбалочных перекрытий. Харьков; Киев, Гостехиздат Украины, 1936. - 438 с.

43. Смирнов В.А. Расчет пластин сложного очертания. М.: Строй-издат, 1978. - 300 о.

44. Керопян К.К., Кандаков Г.В., Музыченко Ю.Н. Электрическое моделирование и численные методы в теории упругости. М.: Строй-издат, 1973. - 384 с.

45. Беляев Н.М. Сопротивление материалов. М.: Наука: 1976. -608 с.

46. Бауманы Э. Измерение сил электрическими методами. М.: Мир, 1978. - 432 с.

47. Финк К., Рорбах X. Измерение напряжений и деформаций. М.: Машгиз, 1961. - 536 о.

48. Розанов Б.В. и др. Авторское свидетельство СССР Л 3III54.

49. Menges G. Buschhaus F. Spritzgiessen von Elastomeren:Herstellung gratfreien Forteile aus Elastomeren. Kautschukund Gummi, Kunststoffe, 1979. Jg 32, N11, s.869-874.

50. Douglas B. Bett. Molding rubber parts.Metalworking production, July 28, 1965, p.56-58.

51. Jurgeleit H.F. Flashless Infection Molding. Rubber Age, vol. 90, N5. February, 1962, p.763-774.Ы. Ikuhiko Takada. Product Quality and Mold Construction. Japan Plastics Age, July-Aug., 1977, p.32-37.

52. Zane E.G. New Economies in Production Of Rubber Partsthrough Injeotion Molding. Rubber Age, vol.93, N6, 1963, p.915-920.