Для неответственных размеров δ ≥ Δт
Технологическая погрешность также является суммарной и включает в себя погрешность изготовления оформляющих пластмассовую деталь элементов пресс-формы, погрешность за счет колебания усадки и т.п.
Для ограничения технологической погрешности введено понятие технологического допуска δт. При этом δт ≥ Δт, а δ ≥ δт .
Технологические допуски предназначаются:
1) для оценки точности изготовления деталей из пластмасс методами литья под давлением и прессования;
2) для установления допусков на межоперационные размеры и расчета припусков на отдельные элементы заготовок, подвергающихся механической обработке;
3) для расчета оформляющих пластмассовую деталь элементов пресс-форм.
2. Оценка точности пластмассовых изделий
В настоящее время действует Единая система допусков и посадок (ЕСДП). Она характеризуется большим диапазоном и равномерной градацией численных значений допусков, зазоров и натягов. В ЕСДП предусмотрены допуски в 19 квалитетах (рядах точности) – 01; 0; 1; 2; …; 17 для размеров до 3150 мм, которые могут быть использованы при нормировании точности, начиная от самых точных концевых мер до самых неответственных размеров. Квалитет обозначается буквами IT и порядковым номером, например, IT14. ЕСДП включает квалитет 18, специально введенный для оценки точности изделий из пластмасс, изготовленных литьем под давлением. В общем, точность пластмассовых изделий находится в пределах от IT8 до IT18.
В ЕСДП поле допуска образуется различным сочетанием основного отклонения, т.е. верхнего или нижнего отклонения, ближайшего к номинальному размеру, и допуска любого квалитета.
Величина допуска (величина поля) зависит только от квалитета и номинального размера, а положение поля допуска определяется основным отклонением, зависящим только от номинального размера.
Положение поля допуска обозначается буквами латинского алфавита – строчными для валов и прописными для отверстий. Основное отверстие в системе отверстия обозначается Н, а основной вал в системе вала – h.
Для наиболее важного диапазона от 1 до 500 мм ЕСДП выделяет рекомендуемые посадки, из числа которых выделены посадки предпочтительного применения.
Точность размеров изделий, и в особенности, деталей из пластмасс, изготовленных литьем под давлением и прессованием, зависит от усадки материала, габаритных размеров и конфигурации изделия, точности и конструкции пресс-формы, величины технологических уклонов и технологических режимов процесса изготовления.
Основным параметром, принятым для оценки норм точности в соответствии со стандартом "Допуски и посадки деталей из пластмасс", является колебание усадки ΔS.
Все размеры пластмассового изделия или детали подразделяются на 3 категории. Категория А1 включает размеры, которые определяются формующими элементами, категории А2 и А3 относятся к взаимному расположению размеров (категория А2 – размеры межосевые и размеры, оформляемые различными частями пресс-формы, категория А3 – размеры в направлении смыкания формы). Такое разделение объясняется различием в точности формования соответствующих элементов изделия. Размеры категорий А2 и А3 по сравнению с размерами категории А1 являются более грубыми из-за влияния других источников погрешностей, например, зазоров между перемещающимися частями формы.
Усложнение конфигурации изделия при прочих равных условиях приводит к понижению точности условно на один квалитет по сравнению с простым изделием.
Достижимые квалитеты в зависимости от колебания усадки приводятся в специальных таблицах.
Таблица Квалитеты точности для размеров изделий из пластмасс
| Интервалы размеров, мм | Квалитеты IT при ΔS, % | |||||||
| До 0,06 | Св.0,06 до 0,10 | Св.0,10 до 0,16 | Св.0,16 до 0,25 | Св.0,25 до 0,40 | Св.0,40 до 0,60 | Св.0,6 до 1,0 | Св.1,0 | |
| Размеры категории А1 | ||||||||
| До 3 мм | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 |
| Св.3 до 30 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 |
| Св.30 до 120 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 |
| Св.120 до 250 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 |
| Св.250 до 500 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
| Размеры категории А2 и А3 | ||||||||
| До 3 мм | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 |
| Св.3 до 30 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 |
| Св.30 до 120 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 |
| Св.120 до 250 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
| Св.250 до 500 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | - |
Очень важным для оценки суммарной общей погрешности изготовления (δобщ) изделия из пластмасс является вопрос о технологических уклонах, которые назначаются в необходимых случаях на наружные и внутренние поверхности и вызывают значительную дополнительную погрешность (δук) размеров.
Для сопрягаемых ответственных размеров изделий из пластмасс, точность которых оценивают квалитетами 8 – 13 включительно в зависимость от угла технологического уклона (α) предусматривается два варианта учета погрешности от уклона:
1) при α ≤ 10 погрешность от уклона должна располагаться в заданном поле допуска размера (как и другие погрешности формы, если они особо не оговариваются в чертеже изделия), т.е. δобщ = Тт + δук ≤ Т,
где Тт - технологический допуск;
Т – допуск размера изделия (конструктивный допуск).
2) при α ≥ 10 погрешность от уклона не располагается в поле допуска размера, а сопряжение рассматривается как коническое. Расчет посадок такого типа осуществляется по специальным методикам.
Точность несопрягаемых размеров находится в пределах 14 – 17 квалитетов. Для таких размеров погрешность от уклона определяется по формуле: δук = 2H·tgα, где Н – высота элемента изделия, имеющего уклон.
Меньшие значения уклонов следует назначать для материалов с малым колебанием усадки (до 0,4 %), большие – для материалов с большим колебанием ΔS (свыше 0,4 %).
Во многих случаях требуется более высокая точность пластмассовых изделий, особенно конструкционных деталей. Ужесточение допусков на изготовление оформляющих частей пресс-формы и выбор прессовочных материалов, обладающих малой усадкой, позволяют выполнить это требование.
При изготовлении деталей, оформляемых в одной части формы, можно получить размеры с более жесткими допусками. Размеры, зависящие от подвижных частей пресс-формы, в том числе межосевые и расположенные в двух частях формы перпендикулярно направлению ее замыкания, получаются с менее жесткими допусками. Размеры, оформленные в двух и более частях формы вдоль направления замыкания формы, должны иметь еще более расширенные допуски.
3. Точность пластмассовых изделий в зависимости от метода изготовления
Точность изделий, получаемых экструзией, зависит от следующих основных групп факторов:
1) неоднородности сырья;
2) нестабильности технологических параметров экструзии;
3) изменения условий калибрования и охлаждения экструдата;
4) отклонений в нормальной работе основного оборудования, вспомогательных и тянущих устройств;
5) погрешностей методов и средств контроля.
Точность изготовления пластмассовых деталей методом объемного формования определяется технологическими особенностями, вызывающими анизотропию свойств, в том числе плотности и усадки, влияющих на точность размеров. Для деталей, изготавливаемых объемным формованием из листа, суммарная размерная погрешность складывается из технологической погрешности, погрешности первоначальной толщины листа-заготовки и погрешности при хранении. В свою очередь технологическая погрешность складывается из:
1) погрешности, возникающей за счет неточности изготовления оформляющих пластмассовую деталь элементов формы;
2) погрешности, возникающей за счет неточности эксплуатации формы (неплотного прилегания и т.п.);
3) погрешности, возникающей в процессе охлаждения пластмассового изделия;
4) погрешности методов измерения.
К общим рекомендациям по повышению точности пластмассовых изделий, которые изготавливаются объемным формованием из листа, можно отнести:
1) повышение стабильности и равномерности разогрева листа с учетом расположения мест его утонения при формовании;
2) выбор рационального значения вытяжки в зависимости от конструкции формы и условий формования;
3) максимальный учет требований технологии при проектировании изделия и формы для его изготовления (наличие углов уклона, скруглений, достаточной опорной поверхности при закреплении листа и т.д.);
4) подбор листовых заготовок с минимальным колебанием размеров по толщине.
Точность изготовления изделий из стеклопластиков зависит от метода формования. Например, при контактном формовании технологически совмещены два процесса – получение определенной стеклопластиковой структуры, т.е. получение конструкционного материала, и получение самого изделия с заданными точностью и качеством поверхности. Каждый их этих процессов является самостоятельным источником производственных погрешностей, которые соответственно можно разделить на две категории:
1) геометрические погрешности;
2) структурные погрешности и дефекты.
Геометрические погрешности включают:
1) погрешности геометрической формы (плоскостности, овальности и их взаимного расположения; непараллельности, несоосности, эксцентричности и т.д.;
2) погрешности размеров и шероховатости.
Структурные погрешности состоят из:
1) погрешностей армирования, выражающихся, например, в анизотропии геометрических параметров;
2) погрешностей текстуры, примером которых может быть монослойность, т.е. отсутствие прослоек связующего;
3) погрешностей микроструктуры, связанной с однородностью и дисперсностью распределения арматуры, наличием расслоений, газовых включений, пор и т.д.;
Точность геометрических форм и размеров после извлечения изделия из формы изменяется под действием структурных напряжений в стеклопластиковых стенках, которые обусловлены неоднородностью натяжения стеклоарматуры при формовании изделия.
Литература
1. Альшиц И.Я. и др. Проектирование изделий их пластмасс. – М.: Машиностроение, 1979. – 248с.
2. Зенкин А.с. и др. Допуски и посадки в машиностроении. К.: Техніка, 1990. –320 с.
3. Штейнберг Б.И. и др. Справочник молодого инженера-конструктора. – К.: Техніка, 1979. – 150 с.
4. Лепетов В.А., Юрцев Л.И. Расчет и конструирование резиновых изделий. М.: Химия, 1987. – 408 с.