Армированное изделие неоднородно по материалу, изготовлено с применением неразъемного соединения методом опрессовки или другими способами, обеспечивающими монолитную связь. Армированное изделие состоит из арматуры и оформившегося в форме материала заполнителя. Арматура может быть выполнена в виде втулок, стержней, шпилек, а материалом заполнителя используют: пластмассы, стекло, фарфор, керамику, металлы.

Армированные изделия широко применяются в машиностроении, приборостроении, автомобилестроении, электротехнике, радиотехнике и других отраслях производства.

Армированными изделиями могут быть шкивы плоско- и клиноременных передач, звездочки цепных передач, зубчатые колеса в зубчатых передачах, всевозможные изделия, изготовленные из пластмассы с втулками, футорками, стержнями, штифтами и контактами, широко применяемые в электро- и радиотехнике, в печатных платах.

Бытовые изделия, такие как отвертки, плоскогубцы, ножовки, ключи к замкам, штопоры, всевозможные ручки, ножницы и кнопки, часто являются армированными соединениями.

Технология изготовления армированных изделий

Пластмассы при прессовании, литье или формовке под давлением дают возможность легкой интеграции в себя металлической арматуры. На (рис. 1) описана схема получения армированного изделия методом прессования. Процесс прессования происходит в пресс-форме, состоящей из матрицы 2 и пуансона 1. В матрицу, находящуюся на столе пресса, устанавливают арматуру 4 и засыпают определённое количество заведомо нагретого пресс-материала 3, который может быть в виде гранул, крошки или пресс-порошка. Затем к пуансону прикладывают механическое или гидравлическое усилие и подвергают засыпанный материал с арматурой кратковременной выдержке под постоянным давлением, что позволяет опрессовать арматуру. После этого пуансон отводят, а затвердевшее изделие из матрицы удаляют с помощью выталкивателя 5.

Рис. 1. Схема получения армированного изделия методом прессования

Формовка производится при повышенной температуре, для чего пресс- форму нагревают. Режимы прессования (температура предварительного нагрева, температура и давление прессования, продолжительность выдержки) зависят от технического процесса пресс-материала, от размеров и конфигурации изделия и определяются опытным путем. Температура предварительного нагрева составляет 130…180℃, температура прессования 200…220℃, давление прессования 10…30 МПа, продолжительность выдержки 15…30с.

После опрессовки или заформовки у детали, извлеченного из пресс-формы, остаётся грат, который должен быть снят на последующих технологических операциях.

В промышленности тотально применяют автоматизированные многопозиционные роторные прессовые агрегаты с автоматическим высокочастотным подогревом, производительность которых очень высокая.

Точность размеров изделия зависит от точности изготовления матрицы и пуансона, точности дозирования пресс-материала и от соблюдения режимов прессования. При высокой чистоте формующих поверхностей матрицы и пуансона получают поверхность изделия с такой же высокой частотой, как и у инструмента. Литье под давлением более эффективное и обеспечивает более высокое и равномерное качество изделий, чем прессование.

Методом прессования из пластмассы можно легко получать в массовом производстве изделия с хорошими параметрами шероховатости. Стоимость получения поверхностей с такими параметрами механической обработки была бы очень высокой.

Пластмассовые детали армируют втулками, нарезными футорками, стержнями, штифтами. При установке арматуры следует соблюдать ряд пунктов. Арматура должна быть зафиксирована в пресс-форме в поперечном и продольном направлениях. Детали типа стержней и штифтов центрируют в гнездах формы. Фиксация коротких стержней в осевом направлении осуществляется упором свободного конца стержня в днище гнезда (рис. 2). Длинные стержни, выходящие за пределы формы, следует фиксировать буртиками, которые должны упираться в центрирующую выточку на входе в гнездо.

Рис. 2. Способы фиксации в форме армирующих стержней

Детали типа втулок фиксируют на закрепленных в форме штырях, входящих в отверстие втулки. Нарезные втулки фиксируют штырями по внутреннему диаметру резьбы. Втулки, выступающие за пределы детали, можно фиксировать введением выступающих концов в гнезда формы.

При армировании деталей стержнями диаметр свободной части стержня должен быть меньше диаметра центрирующей части гнезда. Применение изогнутых стержней недопустимо. Нежелательна формовка очень длинных стержней, их лучше присоединять к детали, методом ввертывания в резьбовую втулку, заформованную в деталь.

Арматура должна быть надежно закреплена в детали в осевом направлении и застрахована от поворота вокруг своей оси. Распространенные способы крепления стержней показаны на рис. 3. Распространено крепление с помощью рифленых поясков, разделенных кольцевой выточкой (рис. 3, IX).

Рис. 3. Способы крепления армирующих стержней в деталях

На рис. 4 даны способы крепления арматуры, основанные на пластической деформации заформовываемого конца стержня.

Рис. 4. Способы крепления прутковой арматуры в детали

Арматуру типа втулок чаще всего крепят способами, изображенными на рис. 5.

Рис. 5. Способы крепления втулок в изделии

На рис. 6 показаны способы заделки втулок в сферические рукоятки.

Рис. 6. Заделка нарезных втулок в сферические рукоятки

Следует избегать установки втулок и футорок торцом заподлицо с поверхностью изделия (рис. 7), так как при прессовании под торец детали затекает пластмасса, образуя пленку, которую затем приходится удалять. Лучше утапливать арматуру на 2-3 мм в изделие или выпускать на столько же из изделия.

Рис. 7. Установка футорок в изделии I-нерекомендуемая II, III рекомендуемая

Правила конструирования армированных изделий

Правила конструирования армированных изделий основаны на общих правилах конструирования изделий из пластмассы, получаемых методами опрессовки, заформовки, литья под давлением или другими способами, обеспечивающими монолитную связь.

Пластмассовые изделия

Изделие из пластмассы должно иметь такую конфигурацию, которая обеспечивала бы ее легкое извлечение из пресс-формы после процесса прессования. Местные выступы и углубления на наружных и внутренних боковых поверхностях изделий не рекомендуется использовать для армированных изделий, так как это приводит к усложнению конструкции пресс-формы.

Выступы, расположенные с внутренней стороны в верхней части детали, усложняют пресс-форму (рис. 8, а), поэтому по возможности они должны быть вынесены наружу.

На рис. 8, б приведена более технологичная, чем на рис. 8, а, конструкция детали, выступы находятся с внешней стороны в верхней части детали и не усложняют извлечение детали из пресс-формы.

Наружные и внутренние поверхности стенок изделия должны быть выполнены с уклоном, обеспечивающим легкое выталкивание изделия из формы. На рис. 8, в показана деталь без уклонов поверхностей, что не рекомендуется, а на рис. 8, г – с уклонами, за исключением стенок отверстия А.

В этом случае конструкция детали позволяет легко извлечь деталь из пресс формы, несмотря на то что стенки одного из отверстий не имеют уклона. Рекомендуемые значения уклонов стенок изделия приведены в табл. 1.

Если протяженность одних поверхностей по сравнению с другими является минимальной, то может возникнуть необходимость обеспечения их строгой прямолинейности. Направление зубьев или других прямолинейных поверхностей должно быть параллельным направлению извлечения детали из пресс-формы.

Если в зубчатом колесе предусмотрены ребра жесткости, то надо учитывать, что при охлаждении они дают усадку, и это приведет к искажению формы зубьев. Поэтому они должны быть невысокими и переменного профиля. На рис. 9, а ребра (h) в зубчатом колесе высокие, а на рис. 9, б – низкие (h1).

Конструкция колеса с низкими ребрами предпочтительнее.

Рис. 9. Зубчатое колесо

Отверстия в деталях из пластмасс располагать перпендикулярно или под углом к направлению разъема пресс-формы нежелательно. Расположение отверстий Б и В в стенках детали, как показано на рис. 10, приведет к усложнению конструкции пресс-формы. При необходимости изготовления таких отверстий их следует выполнять механическим способом после извлечения детали из пресс-формы. Ось отверстия А параллельна направлению разъема, что является удобным при извлечении детали из формы.

Рис. 10. Расположение отверстий Б и В в стенках детали

Стенки деталей утолщаются в местах установки крепежных изделий, чтобы избежать возникновения разрывов. На рис. 11 показан корпус, в котором выполнены приливы с утолщенными стенками для отверстий, предназначенных для соединения данной детали с сопрягаемыми с помощью крепежных изделий.

Рис. 11. Деталь с утолщенными стенками для отверстий

Стенки детали должны быть по возможности одинаковой толщины. Представленная на рис. 12 модель имеет одинаковую толщину днища и стенок, для расположения отверстий в верхней части детали предусмотрено утолщение стенок в пределах 1:3. Рифления на поверхностях изделий должны быть прямыми и расположенными параллельно направлению извлечения их из пресс-формы. Рифления на поверхности (рис. 13) предназначены для ручного управления на деталях типа ручка и кнопка, а также на пробках с резьбой и различных колпачках. Профиль рифлений нужно делать закругленным для облегчения изготовления формующих поверхностей матрицы.

Рис. 12. Деталь с одинаковой толщиной стенок

Рис. 13. Рифление на поверхности изделия

Арматура

При конструировании арматуры следует стремиться к ее рациональности и надежности фиксации в заполнителе. На рис. 14, а показана ручка, арматура которой зафиксирована от сдвига вдоль оси двумя кольцевыми канавками, а от прокручивания – рифлениями. На рис 14, б показана такая же ручка, только арматура её имеет другую конструкцию: вместо канавок и рифления на ней сделаны две лыски.

Рис.14. Ручка

Они препятствует сдвигу и прокручиванию арматуры относительно заполнителя. Выбор той или иной конструкции арматуры определяется в зависимости от конструктивной целесообразности и технологичности для конкретного производства.

Понравилась статья? Задавайте вопросы или ваши пожелания в этот раздел? Хотел вам порекомендовать заглянуть на наш YouTube канал, где выходят обучающие ролики по чертежам.