Разработка детали каркас катушки индуктивности

В ходе проведенного сопоставительного анализа был выбран материал – АБС-пластик, так как он имеет все необходимые характеристики, требуемые условиями эксплуатации изделия.

 

Таблица 2.3 - . Способы изготовления  пластмассовых деталей.

Название способа	Описание
Прессование	Прессование применяют для изготовления фасонных изделий из реактопластов  и отверждаемых термопластов. Исходным материалом служат таблетки, гранулы, крошка; для изделий с порошковыми  наполнителями -- пресс-порошки. Процесс  осуществляют в пресс-формах, состоящих из матрицы и пуансона. Формовка производится при повышенной температуре (пресс-формы нагревают), обеспечивающей отверждение материала. В матрицу засыпают мерное количество предварительно подогретого пресс-материала, после чего к пуансону прикладывают механическое или гидравлическое усилие и подвергают изделие кратковременной выдержке в форме под постоянным давлением, в результате чего происходит отверждение материала. Затем пуансон отводят; а затвердевшее изделие из матрицы удаляется выталкивателями.
Литье под давлением	Литье под давлением применяют  для формования термопластов. Исходный материал (гранулы, таблетки) подвергают нагреву до полного размягчения. Литьевая масса жидкотекучей консистенции подается в обогреваемый цилиндр, откуда выдавливается поршнем через литниковые каналы в охлаждаемые металлические формы. После охлаждения и затвердевания пресс-форма раскрывается, и отливки удаляются выталкивателями. Литники и заусенцы, образующиеся в полости разъема формы, обрубают и зачищают. Температура размягчения литьевой массы зависит от ее состава. Давление прессования 100 - 150 МПа. Температура формы 20 - 40 °С.

 

Продолжение таблицы 2.3

 

Экструзия	Экструзионное формование применяют  для изготовления из термопластов прутков, труб, шлангов, плит, пленок, фасонных профилей (поручней, плинтусов и т. д.). Процесс осуществляется на шнековых прессах непрерывного действия (экструдерах). Литьевая масса подается через загрузочный бункер в обогреваемый цилиндр шнека, подхватывается витками шнека (в свою очередь подогреваемого) и перемещается вдоль цилиндра, подвергаясь перемешиванию и уплотнению. Уплотнение массы достигается уменьшением шага или высоты витков шнека. На выходном конце цилиндра устанавливают фильеру с отверстием, соответствующим форме поперечного сечения изделия. Отформованное изделие, выходящее непрерывным жгутом из фильеры, охлаждается. После затвердевания его режут на куски необходимой длины.
Формование стеклопластов	Малогабаритные изделия из стеклопластов  получают горячим прессованием в металлических формах. Для изготовления крупногабаритных изделий этот способ неприменим, так как требует мощного прессового оборудования и изготовления дорогостоящих и громоздких пресс-форм.
Сварка пластмасс	Термопласты всех видов хорошо поддаются  сварке. Высокоэластичные пластмассы (полиолефины, полиамиды, полиметилметакрилаты) сваривают контактной сваркой без применения присадочного материала. Тонкие листы и пленки сваривают внахлестку пропусканием пленок между роликами, подогреваемыми электрическим током. Плиты, бруски и другие подобные изделия сваривают встык.

 

Анализируя основные способы изготовления пластмассовых  деталей, был выбран способ – литье  под давлением, так как он  наиболее производителен и обеспечивает более  высокое и равномерное качество изделий.

 

 

 

 

3. Конструкторские расчеты

В данном курсовом проекте  в качестве конструкторского расчета  необходимо вычислить следующие  значения:

массу детали

коэффициент использования материала детали.

Масса детали:

,

где -  плотность материала,

       V – объем детали

,

где h – высота полого цилиндра,

       r₁ – радиус большой окружности,

       r₂ – радиус малой окружности,

       - толщина стенок полого цилиндра.

Коэффициент использования материала детали:

К_И.М.Д. =

,

где   V_д – объем детали,

         V_з – объем заготовки.

Подставив значения, получим:

1. r₁ = 8 мм

r₂=6 мм

h=50 мм

δ=2 мм

V=3.14*50*2*(6+8)=4390 мм³

2. r₁ = 17.5 мм

r₂=9.5 мм

h=2 мм

δ=10 мм

V=3.14*2*10*(17.5+9.5)=1695.6 мм³

1695.6*2=3391 мм³

V_детали=4396+3391=7787мм³

Масса детали:

_{m=1040*7787=80984800мг=80гр=0,08кг;}

7787мм³- 100%

   Х мм - 5% 

Х мм =(7787   ∙ 5)/100=389,35

Vза г  =7787+389,35=8176,35 (мм )

К и.м.д. =( 7787/8176,35)   ∙ 100%=95%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Технологический процесс

Технологический процесс— последовательность технологических  операций, необходимых для выполнения определенного вида работ. Технологический процесс состоят из технологических (рабочих) операций, которые, в свою очередь, складываются из рабочих движений (приёмов).

Основными операциями технологического процесса являются: подготовка материала, дозирование исходного материала, при некоторых условиях таблетирование и предварительный подогрев, затем формование и, наконец, отделочные операции механической обработки.

 Горячее формование изделий

При переработке пластмасс  важнейшими задачами являются обеспечение высокого качества изделий при наибольшей производительности. Наиболее надежным показателем качества изделия являются (структурные) надмолекулярные показатели.

Надкристаллическая структура  полимеризующихся материалов разнообразна. Даже изделия с одинаковой степенью кристалличности, но полученные в различных условиях, различаются по свойствам. Материал при формовании под воздействием охлаждения расплава и действием напряжения сдвига в каналах течет слоями, что способствует созданию слоевой структуры - разновидности надмолекулярной структуры. Такие структуры характерны для литьевых процессов. Толщина слоев и их структура зависят от способа и режима формования, свойств материала.                                                 

Стабильность свойств  изделий из полимеров обеспечивается правильным выбором и точностью выполнения режимов формования переработки.                 

Подготовка полимеров к переработке      

Понятие подготовки сырья  включает в себя все технологические  операции, необходимые для того, чтобы из полимерного сырья получить способный к переработке материал. Изготовители полимерного сырья, предназначенного для переработки в готовое изделие, как правило, поставляют свою продукцию в виде гранулята, легко поддающегося переработке. В таком случае, сырье уже подготовлено на предприятии-производителе. Из-за большого количества рецептур, а также многообразия добавок, подготовку полимера может взять на себя переработчик.

Смешение - процесс механического  распределения различных веществ (гранулята с дробленкой, красителей и добавок) за счет взаимного перемещения частиц, осуществляемого до получения заданного соотношения компонентов в любой точке перемешиваемого объема. В зависимости от свойств материалов и требуемого размера зерен используют различные смесительные установки.

Измельчение - это процесс  уменьшения размеров частиц твердых  тел, преимущественно, за счет механического  воздействия. В зависимости от типа вещества при измельчении могут  быть использованы различные технологические  установки: валковая дробилка, молотковая дробилка, бегуны, дисковая ударно-отражательная мельница, ножевая дробилка, стержневая мельница или вальковая мельница.

Технологические свойства, процессы переработки и качество готовой продукции существенно зависят от влажности и температуры полимера. Придание материалу требуемой влажности сушкой или увлажнением осуществляют на стадии подготовки к формованию.

Влажность полимеров. Молекулы воды полярны и поэтому легко образуют водородные связи с полярными группами полимеров, следствием чего и является возможность поглощать (сорбировать) влагу из атмосферного воздуха. Свойство полимеров поглощать влагу  увеличивается с увеличением полярности, уменьшением плотности и степени кристалличности, увеличением дисперсности полимера; некоторые полимеры поглощают до 10% воды (% по отношению к массе материала). Неполярные полимеры имеют низкую гигроскопичность.

Влияние влажности на свойства и  переработку. Увеличение влажности полимера способствует уменьшению текучести и высокоэластичности расплава. Вызывая гидролитическую диструкцию при температурах переработки, влажность влияет на стабильность свойств готовых изделий. Избыток влаги ослабляет внутри - и межмолекулярное взаимодействие; в результате увеличения количества влаги выше необходимого уменьшаются предел текучести, предел прочности, относительноеудлинение при  разрыве, диэлектрическая прочность и проницаемость, ухудшается прозрачность, затрудняется переработка, на поверхности деталей появляются серебристые полосы, разводы, волнистость, вздутие, пористость, пузыри, раковины, трещины, отслоение поверхности, коробление и размерный брак возникают при литье под давлением и прессовании. Повышение влажности ухудшает сыпучесть материала.                                                  

При низком содержании влаги  происходит структурирование (разновидность деструкции), сопровождающееся ухудшением текучести полимера.                   

При эксплуатации изделий из полимеров  может измениться их влагосодержание. Это приведет к изменению размеров, физико - механических и диэлектрических свойств, твердости и износостойкости деталей из полимеров.                              

Из сказанного вытекает необходимость  строгого нормирования содержания влаги в полимерах перед переработкой.

Сушка полимеров. Полимеры, склонные к термоокислительной деструкции, сушат только в вакуумных устройствах, что способствует уменьшению термоокислительной диструкции, позволяет повысить температуру и сократить время сушки.            

Для сушки полимеров перед переработкой используют вакуум-сушилки, барабанные, турбинные, ленточные и другие типы сушилок.                        

Для подсушки и подогрева гранулированных  и порошкообразных термопластов на литьевых машинах применяют специальные  бункеры, оснащенные нагревательной  системой.

Иногда влагу и летучие вещества удаляют непосредственно из расплава. В этом случае при пластикации в одном из участков шнека снимают давление и здесь происходит расширение сжатых и нагретых газов. Затем их удаляют вакуум-отсосом.

Подготовка  полимеров к переработке.

 Основной задачей  в этом случае является обеспечение требуемой влажности путем сушки или увлажнения, таблетирования, предварительного подогрева.

Обычно влажность полимера после  сушки должна быть ниже рекомендуемой перед загрузкой в нагревательный цилиндр перерабатывающего оборудования или прессформу. Сушку полимера следует заканчивать непосредственно перед переработкой. А в случае хранения высушенного материала необходимо хранить такой материал в герметичной таре, а время хранения должно быть минимальное.

Полимеры с низкой гигроскопичностью  обычно не сушат. Если такие материалы содержат летучие вещества, то их короткое время подсушивают и подогревают для увеличения производительности при формовании изделий.                          

Если влажность понижена, то ее повышают путем выдерживания тонкого  слоя материала на воздухе; иногда с  целью ускорения увлажнения материал опрыскивают водой, спиртом, ацетоном или другими жидкостями.                               

Таблетирование пластмасс. Таблетирование - это формование под действием сжимающего усилия порошкообразных пластмасс для получения таблеток определенной конфигурации, размеров и плотности. Таблетирование позволяет более точно дозировать материал, в значительной мере удалять из него воздух (что повышает теплопроводность), уменьшить размеры загрузочной камеры прессформы, снизить потери материала.     

Предварительный нагрев. Предварительному подогреву подвергают только реактопласты (порошки и волокниты).                              

Предварительный нагрев производится в генераторах токов  высокой частоты (ТВЧ) или в контактных нагревателях перед загрузкой его в прессформу с целью интенсификации процесса прессования.

Нагрев ТВЧ уменьшает время  выдержки в прессформе, понижает давление прессования, значительно увеличивает срок службы прессформ. Это способствует улучшению качества изделий, увеличению производительности труда и снижению себестоимости изделий. Материал нагревается быстро, равномерно и одновременно по всему объему.

Полупроводники и диэлектрики, к которым относят пластмассы, нагреваются в электрическом  поле высокой частоты вследствие поляризации элементарных зарядов. Небольшое количество имеющихся в диэлектрике свободных зарядов дополнительно приводит к возникновению тока проводимости. При этом электрическое поле смещается с той же частотой, но с некоторым запаздыванием из-за преодоления сил внутримолекулярного трения, препятствующих смещению зарядов, на что затрачивается определенная энергия, выделяемая в нагреваемом пластике. Нагреву ТВЧ подвергаются пластмассы, у которых тангенс угла диэлектрических потерь не менее сотых долей единицы.