Інформаційні матеріали теми 01-1

ТЕМА_01

Проектування прес-форм для формування деталей взуття стискуванням

ПИТАННЯ ТЕМИ ТА ОСНОВНІ ТЕРМІНИ

Тема_01.1

Проектування прес-форм для формування устілок та підошов

1. Вступ. Задача, зміст і структура дисципліни.

2. Проектування прес-форм для формування устілок та підошов: фактори, які впливають на формування деталей стискуванням.

3. Варіанти формування деталей стискуванням.

4. Основні геометричні елементи прес-форм для формування устілок і підошов.

5. Проектування профілів прес-форм для формування устілок і підошов на середньому та високому каблуці.

6. Проектування профілів прес-форм для формування устілок та підошов для взуття на низькому каблуці.

Тема_01.2

Проектування прес-форм для формування задників та набірних каблуків

1. Структура прес-форм для формування каблуків.

2. Розрахунок параметрів формуючої порожнини прес-форм.

3. Визначення габаритних розмірів прес-форм.

4. Проектування профілів прес-форм для формування задників: структура прес-форм; проектування робочих кривих сліду пуансона, поздовжнього профілю, поперечних перерізів; розрахунок габаритних розмірів.

Основні терміни теми: прес-форма, формування устілок, профілі прес-форм для формування устілок та каблуків, геометричні елементи прес-форм для формування устілок, формування деталей стискуванням, проектування робочих кривих сліду пуансона, прес-форми для формування каблуків.

ІНФОРМАЦІЙНІ МАТЕРІАЛИ ТЕМИ 01-1

1. Вступ. Задача, зміст і структура дисципліни.

Дисципліна “Проектування технологічної оснастки” є однією із спеціальних дисциплін і займає провідне місце у підготовці спеціаліста за спеціальністю “Взуття, шкіргалантерейні та лимарні вироби”.

В зв'язку з широким застосуванням в взуттєвій промисловості фор­мованих деталей і вузлів із полімерних матеріалів, застосування хімічних методів кріплення низу взуття необхідно знати і вміти проектувати техно­логічну оснастку взуттєвого виробництва.

Основною метою дисципліни " ПТО" являється теоретична і практична підготовка студентів по питанням кла­сифікації і проектування технологічної оснастки для виготовлення формованих деталей і вузлів для низу взуття, а також проектування і розробка технологічної оснастки для виготовлення взуття методом гарячої вулканізації та методом лиття.

Дисципліна " Проектування технологічної оснастки" ставить перед со­бою завдання дати студентам комплексний підхід в плані ознайомлення з технологічною оснасткою, яка застосовується у взуттєвому виробництві, методами її проектування та виготовлення, а також розробки і про­ектування прес-форм для виготовлення технологічної оснастки для виготовлення, проектування, оздоблення взуття і деталей.

В результаті вивчення дисципліни студент повинен:

знати:

§ класифікацію технологічної оснастки;

§ методи проектування технологічної оснастки;

§ матеріали, що застосовуються для виготовлення технологічної оснастки;

§ організацію процесу розробки технічної документації на виготовлення технологічної оснастки;

§ матеріали та методи проектування формованих деталей;

вміти:

§ проектувати колодки;

§ проводити розрахунки і проектувати прес-форми для виготовлення формованих деталей низу взуття;

§ вибирати матеріали для виготовлення формованих деталей;

§ визначати методи і режими формування деталей низу;

§ працювати з нормативними документами, які регламентують методи;

§ виготовлення і проектування формованих деталей і оснастки.

2. Проектування прес-форм для формування устілок та підошов: фактори, які впливають на формування деталей стискуванням.

Деталі взуття зі шкіри формують у дві стадії; 1) ущільнення конструкції, 2) ущільнення з одночасним формуванням для одержання заданої форми.

Найбільш поширене формування виробів у прес-формі шляхом деформування їх стискуванням по товщині з одночасним невеликим згинанням і поздовжнім розтяганням. Основне зусилля при формуванні спрямовано на стиск матеріалу по товщині.

Формування стиском, як правило, поліпшує фізико-механічні властивості матеріалів (наприклад, стійкість до стирання), подовжує термін експлуатації деталей, сприяє одержанню виробу з розмірами, що відповідають кресленню. Шкіра має пружні властивості, тому деформація матеріалу залежить від зусилля і часу його впливу. У деформованому зразку накопичується пружна енергія, що після усунення дії зовнішніх сил прагне повернути матеріал у первісний стан (ефект післядії). Унаслідок цього основною метою формування є одержання необхідної залишкової деформації в матеріалі, що залежить від його фізико-механічних властивостей і режиму формування. При стиску матеріалу виникає повна відносна деформація , що складається з двох частин: пружної , яка зникає при розвантаженні, і залишкової (пластичної) , що залишається після розвантаження, тобто = + .

Для формування шкір характерні такі ознаки, як велика петля гістерезису і значні залишкові деформації.

3. Варіанти формування деталей стискуванням.

Деталі і взуття можна формувати по одному з варіантів:

1) без витримки під тиском чи з дуже короткочасною витримкою: формування підошов, устілок і каблуків;

2) з витримкою під тиском: формування сліду взуття і гаряче формування п’яткової частини;

3) з накладенням зв'язків і наступним розвантаженням (наприклад, швейні операції, формування заготовки верху взуття перед забиванням цвяхів і т.д.);

4) багаторазово.

Варіант 1. Стиск деталі до деформації проходить під дією напруги (рис. 1). Якщо потім розвантажити зразок, то крива AA₁ буде проходити нижче кривої АО (явище гістерезису). Залишкова деформація після повного розвантаження деталі буде зображувати відрізком ОА₁. Якщо після розвантаження деталь знаходиться в стані відпочинку, то в результаті пружної післядії її товщина збільшиться, а залишкова деформація зменшиться до – відрізок ОА₂. Для повітряно-сухої шкіри зменшення залишкової деформації складає 10-15%. Цю величину необхідно враховувати при розрахунку розмірів прес-форм і режимів формування.

Якщо при формуванні збільшити напругу до , то деформація буде вимірятися відрізком ОС₁, і крива розвантаження CC₁ піде нижче ОС, а залишкова деформація буде більше, тому що OC₁ > OA₁. Після розвантаження залишкова деформація зменшиться до величини ОС₂. Відносне зменшення залишкової деформації при напрузі, рівне C₁C₂ / OC₂, буде меншим, чим при напрузі ОА. Отже, щоб одержати велику залишкову деформацію, варто створити більшу напругу.

Рис. 1. Діаграми залежності напруги стиску від деформації формування

Варіант 2. У цьому випадку діаграма = f() зображується лінією ОСВВ₁В₂. При витримці під напругою деформація росте (ділянка СВ). Формування з витримкою під тиском забезпечує краще збереження форми деталі, але при цьому збільшуються витрати часу і знижується продуктивність праці.

Варіант 3. Деталь стискають до напруги , потім накладають зв'язки, тобто знімають навантаження до визначеної межі, витримують деталь у цьому положенні і потім її цілком звільняють. Діаграма = f() зобразиться лінією ОСС'С''С₃С₄, де ділянка СС ' характеризує часткове розвантаження деталі до накладення зв'язків. Ділянка С'С", паралельна осі ординат, характеризує спадання напруги за час витримки (явище релаксації). Крива С''С₃ характеризує процес розвантаження деталі після зняття зв'язків. Відновлення розмірів деталі відбувається на меншій ділянці С₃С₄.. Стійка залишкова деформація при даному варіанті більше. Якщо зв'язки не знімати, наприклад при зістрочуванні деталей верху взуття, то залишкова пластична деформація буде більше, ніж при ліквідації зв'язків.

Варіант 4. Передбачається додаткове формування виробу після зняття навантаження до початкової напруги (крива DD₁). У результаті залишкова деформація OD₂ отримується більше, ніж у варіанті 3. Процес багаторазового стиску описується кривою OCDD₁D₂D₃.

Дослідженнями встановлено, що найбільше значення для формування мають час впливу, питомий тиск, температура і кривизна прес-форми, вологість і фізико-механічні властивості матеріалу. З дослідних даних видно, що тривалість витримки деталі в прес-формі під тиском неоднаково впливає на залишкову деформацію. Найбільший ріст деформації відбувається в перші секунди витримки, потім він сповільнюється і після 3 хв. істотно не змінюється.

Зі збільшенням питомого тиску до 5 МПа деформація підошовної шкіри збільшується до 60%, при подальшому збільшенні тиску деформація змінюється незначно.

При виборі потужності преса варто враховувати межу міцності матеріалу деталі при стиску. Наприклад, для підошовної шкіри танідного дублення він дорівнює 200-350 МПа, для опойка і шевро хромового дублення – 300-475 МПа.

Нагрівання прес-форми змінює умови формування і сприяє зниженню витримки і тиску при тих самих залишкових деформаціях. При підвищенні температури прес-форми з 20 до 60°С при формуванні залишкова деформація підошовної шкіри збільшується з 60 до 90%, але при виборі температури варто пам'ятати про максимально припустиму для обраного матеріалу температурі.

Ефект формування залежить від радіуса кривизни прес-форми. При зменшенні зазначеного радіуса можна значно збільшити залишкову деформацію деталі, що формується. Відношення радіуса R кривизни прес-форми до радіуса кривизни відформованої деталі називають коефіцієнтом . Коефіцієнт для різних умов формування шкіряних підошов і устілок приводиться у табл. 17 [1, ст.42] при часі впливу навантаження 30 с.

4. Основні геометричні елементи прес-форм для формування устілок і підошов.

Конструкції прес-форм для формування устілок і підошов різноманітні. Праву і ліву напівпари формують у відповідних прес-формах, причому ліва прес-форма є дзеркальним відображенням правої. Формуємі вироби центрують по осі сліду і лінії пучків. Для цього служать підпружинені фіксатори, обмежники, упори, що переставляються в залежності від розміру виробу.

Завантаження виробів у матрицю і вивантаження з неї можуть бути автоматичними, напівавтоматичними чи за участю робітника.

Основними частинами прес-форми для формування устілок (рис. 2) є матриця 1, пуансон 2, електронагрівник 4, система відсосу з присоском 3 для транспортування відформованого виробу в зону нагромаджувача. У п'ятковій частині матриці передбачений паз 5, у який установлюється підпружинений упор.

Прес-форми виготовляють з сталі чи силуміну. Стальну матрицю можна покривати шаром шкіри чи гуми. Матриця також може бути виконана полою у виді подушки з сталі, закритою мембраною. Порожнину матриці заповнюють маслом чи повітрям.

Підошви клейового методу кріплення формуються одночасно з їх приклеюванням до сліду взуття. Операцію виконують на пресах з використанням різних подушок з полімерних матеріалів.

Робоча поверхня подушок під тиском приймає форму сліду колодки.

Основними геометричними елементами прес-форм для формування устілок чи підошов є: проекція сліду колодки, поздовжній профіль, профілі зовнішнього і внутрішньо ребер, поперечні перерізи.

Рис. 2. Прес-форма для формування устілок

5. Проектування профілів прес-форм для формування устілок і підошов на середньому та високому каблуці.

Через пружні властивості матеріалу профілі відформованих деталей не збігаються з робочими профілями прес-форм. Для цього необхідно провести коректування, використовуючи коефіцієнт (див. табл. 17 [1, ст.42]).

Методика проектування профілів матриці прес-форми включає побудову подовжнього профілю, поперечних переріз, профілів внутрішнього і зовнішнього ребра.

Побудова поздовжнього профілю матриці. На аркуш паперу наносять лінію ОО (рис. 3, а), відкладають довжину проекції сліду колодки L_п і будують поздовжній профіль 1 її сліду.

Рис. 3. Побудова профілів матриці прес-форми для формування устілок взуття на високому і середньому каблуці

До опуклих місць профілю сліду колодки проводять дотичні. У точках Б, В і Г відновлюють перпендикуляри І-І, II—II, III—III і заміряють радіуси , R₂ і .

Вибравши коефіцієнт , обчислюють радіуси кривизни профілю матриці по формулі

,

де R'_n – радіус кривизни прес-форми в п -ому перетині: – радіус кривизни устілки в п- ому перетині до формування.

На перпендикулярах /—/, //—//, ///—/// від точок Б, В і Г відкладають радіуси , R'₂ і R'₃ і проводять дуги окружностей. Плавними кривими з'єднують побудовані дуги. На повздовжньому профілі сліду колодки визначають точку А переходу окружності радіуса у пряму АС носково-пучкового профілю колодки. Заміряють відрізок від точки А до перпендикуляру І–І і позначають його довжину буквою Г. З точки А проводять пряму, паралельну /—/, до перетинання з дугою окружністю радіуса . Точку перетинання позначають А₁. Через точку А₁ проводять дотичну А₁п до дуги окружності радіуса .

З точки С (точки носка) проводять пряму, перпендикулярну 00, до перетинання з прямою А₁П. Точку перетинання ліній позначають С'. Профіль п'яткової частини матриці будують аналогічно. Лінія С'БВГК' є поздовжнім профілем матриці 2.

Вигин устілки на величини СС' і КК' характеризує пружні властивості матеріалу.

Побудова поперечних перетинів матриці. Профілі сліду поперечних перерізів колодки будують від лінії основної горизонтальної площини 00. Число поперечних переріз п залежить від роду взуття і дорівнює для чоловічого 12, для жіночого, дівочого і хлопчачого – 10.

Обчислюють радіуси кривизни профілів сліду поперечних перерізів матриці по формулі

де – радіус кривизни поперечного переріза матриці прес-форми в п -му перетині; — радіус кривизни устілки в п- му перетині до формування.

На рис. 3, б приведена побудова профілю ЕЖИ сліду поперечного переріза колодки (устілки) з довжиною проекції сліду в даному перетині з зовнішньої сторони, довжиною проекції сліду в тім же перетині з внутрішньої сторони. Радіусом із точки 0₁, що відстоїть від осі сліду колодки на відстані е', проводять дугу через точку Ж. Після обчислення цим же радіусом проводять дугу, центр якої лежить на прямій 0₁Ж. Перетинання прямих, проведених із точок Е і И, з дугою радіуса утворить точки Е' і И'. Лінія Е'ЖИ' є поперечним профілем матриці в перетині D—D. Вигин устілки на величини ЕЕ' і ИИ' характеризує пружні властивості матеріалу.

Побудова профілю зовнішнього ребра матриці. На лінії 00 горизонтальної площини відкладають довжину проекції сліду колодки L_п, наносять сітку перетинів із кроком l, рівним L_n/n у залежності від роду взуття (мал. 3, в). На перетинах від лінії 00 відкладають відрізки СС' у носковій частині, КК' – в п'ятковій частині. Інші відрізки беруть з побудованих раніше поперечних перерізів, наприклад ЕЕ' (див. рис. 3, б). Отримані точки плавно з'єднують і одержують профіль зовнішнього ребра матриці.

Побудова профілю внутрішнього ребра матриці. Побудову виконують аналогічно побудові профілю зовнішнього ребра матриці.

Побудова робочих поверхонь пуансона. Якщо устілка має одну товщину по всій довжині сліду, то профілі і перетини пуансона проектують аналогічно профілям і перетинам матриці. Для устілок збірної конструкції (устілка з геленком і напівустілкою) необхідно скорегувати профілі і перетини пуансона з урахуванням товщини всіх деталей взуття

Профілі прес-форм для формування устілок варто проектувати за даними колодки вихідного номера, причому в одній прес-формі формують устілки трьох розмірів. Розміри робочої зони змінюють обмежником. При цьому габарит прес-форми повинний бути розрахований на формування виробів найбільших можливих розмірів.

6. Проектування профілів прес-форм для формування устілок та підошов для взуття на низькому каблуці.

Профілі матриці і пуансона будують по припусках, отриманим експериментальним шляхом. Ці припуски враховують залишкову деформацію матеріалу.

Профілі прес-форми проектують з використанням шаблона проекції сліду колодки, поздовжнього профілю, профілів зовнішнього і внутрішнього ребер, поперечних перерізів колодки. Число поперечних переріз п залежить від роду взуття.

Побудова поздовжнього профілю матриці. По лінії з ОО (мал. 4, а) горизонтальної площини відкладають довжину проекції сліду колодки L_п, наносять сітку перетинів з кроком l, рівним L_n/n, і будують поздовжній профіль колодки 1. Крайні точки носкової і п'яткової ділянок відповідно позначають точками А і Б. Від точки А відкладають корекцію по осі сліду в носковій частині й одержують точку а₁. Від точки Б відкладають корекцію по осі сліду в п'ятковій частині Н_п, одержують точку Б₁.

, Н_п = 0, 67 Н, де Н — корекція по осі сліду, мм;

Н= а{п—1),

де а — абсолютне збільшення по довжині сліду (за ГОСТ 3927—75 дорівнює 5 чи 7, 5 мм); 0, 33 і 0, 67 – коефіцієнти; п— число номерів устілок чи підошов, що входять у ростовочний асортимент.

З точок А і Б проводять прямі, перпендикулярні лінії 00, на них відкладають по 3 мм (вигин устілки чи підошви на довжині і Н_п характеризує пружні властивості матеріалів: (шкір чи тексону). Одержують точки А₂ і Б₂. Точки А₁ і А₂, Б₁ i Б₂ плавно з'єднують, одержують поздовжній профіль матриці А₂А₁Б₁Б₂ (крива 2).

Побудова поперечних перетинів матриці. Поперечні перетини матриці на будь-якому відрізку l будують аналогічно в такій послідовності: від лінії горизонтальної площини ОО проводять поперечний переріз колодки – лінію СО₁С, причому точка O₁ розташована на вісі сліду (рис. 4, б). Від точок С зовнішнього і внутрішнього ребер колодки по осі відкладають по 15 мм, одержують на кривій поперечного переріза колодки точки C₁. З точок С проводять лінії, перпендикулярні осі 00, і на них відкладають по 3 мм, одержують точки С₂. Точки СС₁О₁С₁С₂ плавно з'єднують, одержують поперечний профіль матриці.

Рис. 4. Побудова профілів матриці прес форми для формування устілок взуття на низькому каблуці

Побудова профілів зовнішнього і внутрішнього ребер матриці. Відносно прямої 00 будують профілі внутрішнього чи зовнішнього ребер колодки 1 (рис. 4, б). Зовнішній і внутрішній профілі матриці 2 одержують аналогічно. Для цього від побудованого профілю колодки 1 відкладають корекцію, рівну 3 мм, у кожнім перетині п по довжині проекції сліду колодки L_n на відрізках l.

Зона корекції матриці – крива 4 — побудована на проекції сліду колодки 3 (рис. 4, г) з урахуванням корекції в носковій і п'ятковій частинах Н_н і Н_п і 15 мм у поперечних перерізах.

Побудова робочої поверхні пуансона. При цьому враховують товщину устілки, побудова аналогічна поздовжньому профілю матриці. Якщо устілки центрують на колодці, наприклад на лініях типу ПЛК, то для прибивання отворів в устілках у пуансоні необхідно встановити пробійники, а в матриці передбачити отвори для виходу висічки.