Расчет Нр листовых ПМ в производстве изделий пневмо- и вакуум-формованием

Этими методами формования изготавливают широкую номенклатуру тонкостенных крупногабаритных изделий коробчатого типа – короба, ящики, ванны, элементы корпуса холодильников, детали остекления некоторых видов транспорта и т.п. При этом применяют различные варианты формования – свободное, позитивное, негативное и комбинированное.

Основная специфика определения Нр во всех этих случаях обусловлена использованием листовых заготовок из термопластичных пластмасс – полистирола и сополимеров стирола, винипласта, полиметилметакрилата, полиэтилена, полипропилена, поликарбоната и др. Следовательно, задача нормирования расхода используемого листового материала сводится, прежде всего, к определению оптимального размера площади заготовки для производства заданного изделия.

Нормативы размеров листовых заготовок определяют либо расчетным, либо графо-аналитическим (номограммным) способом. При этом порядок выполнения необходимых действий остается общим:

- используя рабочий чертеж изделия, устанавливают его габаритные размеры;

- составляют эскиз раскроя (см. рис. 1.23);

- определяют соответствующие размеры заготовки (длину, ширину, площадь);

- определяют Нр листового материала в массовом измерении;

- рассчитывают потери при механической обработке и технологические отходы.

Рис. 1.23. Схема раскроя листовой заготовки (б) для формования изделия (а):

ι1, ι2 - длина и ширина изделия (а);

L31, L32 - рабочая поверхность листа заготовки (площадь изделия в плане);

S з.р. – площадь под зажимной рамой формующей установки;

S н.п. – площадь неиспользуемой поверхности заготовки, исходя из условия,

что общая площадь листовой заготовки Ss рассчитывается по формуле:

Ss = Sраб + Ss.p. + Sн.п. (18)

или S = L31 · L32 (19)

При расчетном способе определения оптимальной площади прямоугольной листовой заготовки выбор формулы для определения размера заготовки L3 (соответственно размеру изделия ι) зависит от гнездностиформующего инструмента /1/. Так, при одногнездном формовании расчетная формула имеет вид:

L3 = (ι + 2z) (ι + η / 100), (20)

где z – припуск на зажимную раму, мм; η – усадка материала, %.

При многогнездном формовании расчет аналогичных размеров листовой заготовки осуществляется по формуле:

L3 = [n ι + 2z + (n – 1)z1] 1 + η / 100), (21)

где z1 – расстояние между гнездами, мм; η – число изделий, расположенных по рассчитываемой стороне заготовки.

Примечания:

1) Распространенные припуски (z) под зажимную раму равны 20,25,30,36,40,50 мм;

2) При пневмо- и вакуум-формовании рекомендуется принимать следующие размеры усадок η в %: ударопрочный полистирол - 1,0

пластик АБС - 0,8

пластик СНП - 0,9

винипласт - 0,8

оргстекло - 0,8.

При графо-аналитическом способе определения тех же размеров L3 используют заранее построенные номограммы. Удобство и простота этого способа особенно очевидна для инженерной практики, позволяя оперативно определять размеры заготовок при любых размерах стороны изделия и при всех величинах усадки материала /1/.

Переход от нормирования расхода ПМ в единицах площади листовых заготовок (м²) к нормированию в стандартном массовом измерении (кг) осуществляется дальнейшим перерасчетом:

Нр = Мл = S3 · δ · γ, (22)

где Мл – масса листа, кг; δ – толщина листовой заготовки, м; γ – плотность ПМ, кг/м³.

При формовании изделий в многогнездных формующих инструментах то же производится по формуле:

Нр = Мл / m, (23)

где m – число гнезд в формующем инструменте.

Если при раскрое листов на заготовки образуются отходы, пригодные для формования каких-либо иных изделий, то применяют комбинированный раскрой и Нр определяют на набор изделий, выкраиваемых из одного листа.

Механическая обработка, помимо вырубки готового изделия из листовой заготовки, может включать зачистку изделия, шлифование и полирование его поверхности, пробивку и сверление в нем отверстий. При этом количество отходов от каждой заготовки Ротх рассчитывают по формуле:

Ротх = Sрас · δγ + Рмех, (24)

где Sрас – площадь отходов при раскрое листа, см²; Рмех – количество отходов, образующихся при получении необходимых вырезов, пазов, отверстий.

Формула (24) не учитывает отходы в виде изделий, бракуемых из-за наличия морщин и складок, трещин и разрывов, пузырей и раковин, изменения цвета и оттенков ПМ, наличия на поверхности пятен, отпечатков и т.д. Причинами образования дефектов являются обычно качество листового ПМ, нарушения режима нагрева заготовки и условий последующего формования.

Все виды перечисленных отходов после измельчения и подсушки могут быть использованы в качестве вторичного сырья при переработке ПМ другими технологическими способами, например, литьем под давлением и экструзией.