Требования к созданию конструкций

При создании конструкции детали из КМ необходимо пра­вильно выбрать материал с учетом особенностей его поведения в условиях переработки и оценить его работоспособность в эксплуатационных условиях. Конструкция должна позволять достаточно точно и быстро выбирать технологически осущест­вимый и наиболее экономически целесообразный вариант из­готовления детали. Процесс конструирования детали связан с анализом различных вариантов технологии ее изготовления, тем более, что оформление конструкции детали чаще всего происходит в процессе формования материала. Конструктор выбором материала в значительной степени предопределяет технологию изготовления детали, поэтому он обязан знать ос­новные методы переработки материалов, особенности офор­мления различных элементов конструкции, производственные возможности предприятия, на котором планируется изготовле­ние деталей.

Для создания технологичной конструкции детали необхо­димо знать условия работы и эксплуатации детали в изделии; механические, теплофизические, электроизоляционные и дру­гие свойства применяемых материалов; технологические осо­бенности переработки материалов.

 

120

121

2.2. Общая характеристика технологических процессов

Кроме того, требуется учитывать серийность изготовления, поскольку конструкция массового выпуска может существенно отличаться от конструкции детали, предназначенной для вы­пуска в незначительном количестве. В первом случае может быть оправдана и сложная оснастка и специальное оборудова­ние, во втором случае выгоднее изготавливать детали на уни­версальном оборудовании с применением простой оснастки.

2.2. Общая характеристика технологических процессов

Отличительная особенность изготовления деталей из ПКМ, как уже отмечалось, состоит в том, что материал и изделие в большинстве случаев создаются одновременно. При этом из­делию сразу придают заданные геометрические размеры и форму, что позволяет существенно снизить его стоимость и повысить конкурентоспособность по сравнению с изделиями из традиционных материалов, несмотря на то что полимерные связующие и волокнистые наполнители имеют сравнительно высокую стоимость.

Для широкого использования КМ требуется создавать новые высокопроизводительные технологические процессы, обеспечивающие наивысшее качество изделий при минималь­ной трудоемкости их изготовления.

В отличие от металлообрабатывающих технологий процессы производства изделий из композитов позволяют существенно повысить коэффициент использования материала и довести его до значений 0,8...0,95. Кроме того, по сравнению с металли­ческими конструкциями удается сократить количество техно­логических разъемов в изделиях сложной формы, устранить целый ряд сборочных операций, таких как клепка, сварка, заменив их клеевыми и клеемеханическими соединениями, образуемыми непосредственно при формовании. В связи с этим может быть достигнуто снижение трудоемкости изготовления изделий по сравнения с металлическими аналогами в 1,5 — 2,5 раза.

В силу конструктивного исполнения изделия из КМ еди­ничны, однако их можно классифицировать в соответствии с

2. ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ

типовыми технологическими процессами производства и при­меняемыми материалами.

Элементами типизации технологического процесса являют­ся: используемое унифицированное оборудование, типовая ре­цептура связующих, клеев, растворов, расплавов, типовые на­полнители, технологические режимы изготовления композит­ных конструкций. В остальном технологии изготовления кон­струкций из композитов так же неповторимы, как и сами конструкции.

К элементам индивидуализации технологического процесса можно отнести оснастку, программы намотки, выкладки, ис­пользуемые методы контроля и приемосдаточных испытаний.

Процесс производства конструкций из КМ представляет собой сложную многоуровневую систему взаимосвязанных и взаимообусловленных технологических приемов и операций, обеспечивающих в конечном счете весь комплекс проектно-конструкторских и функциональных качеств изделия, физико-механических, теплофизических и специальных свойств мате­риалов в этом изделии.

Каждое качество обретается объектом производства в ре­зультате выполнения соответствующей технологической опера­ции, направленной на придание ему того или иного свойства. Такая операция представляет собой автономную систему (или подсистему) взаимосвязанных технологических приемов и переходов, объединенных единым технологическим методом и решаемой с его помощью задачей. Иными словами, каждая операция организуется из приемов, реализующих определен­ный технологический метод производства для достижения част­ной технологической задачи (например, приготовление связу­ющего, изготовление непрерывной однонаправленной ленты, формирование корпуса намоткой однонаправленной ленты, операция отверждения намотанной заготовки, операция меха­нической обработки и т.п.). Процесс производства конструкции из композитов — это набор самых разнообразных технологи­ческих процессов. Объект производства при этом, проходя по определенному технологическому маршруту от операции к опе­рации, претерпевает количественные и качественные измене­ния до тех пор, пока по всем показателям не будет соответст­вовать уровню требований технического задания. Обычно

 

122

123

2.2. Общая характеристика технологических процессов

объект производства на промежуточных этапах технологичес­кого процесса называют полуфабрикатом. Полуфабрикат, по­ступающий на операцию, принято называть заготовкой (для данной операции), а выходящий с этой операции — ее полу­фабрикатом (рис. 2.2).

Рис.2.2. Модель операционной системы технологического процесса

Качественные и количественные показатели заготовки, по­ступающей на операцию, характеризуются массивом величин [Х\, Х₂, Х^,...,Х_п], называемых "входами" [Xj\. Соответствующие показатели полуфабриката на выходе с данной операции на­зывают "выходами" [Yj].

Операция (ее технология, приемы, действия) реализуется с помощью технических средств (оборудования, приспособле­ний, другой технологической оснастки, приборов контроля режимов и качества, средств управления), объединенных в операционные технологические системы, которые характери­зуются "составом", т.е. набором элементов, обладающих опре­деленными свойствами. Очевидно, что для решения задач тех­нологического проектирования и постановки изделия на про­изводство следует для каждой операции технологического про­цесса S иметь модель функциональной взаимосвязи ψi_i = f (Xi)

(см. рис. 2.2).

Для каждой операции технологического процесса, необхо­димо проанализировать, а при проектировании обосновать:

заготовку, ее технологические свойства и показатели качества;

полуфабрикат и его характеристики качества;

2. ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ технологическую систему, ее элементы, их технические ха­рактеристики, а также структуру системы;

технологические приемы, действия и последовательность их

выполнения;

математические модели операции и ее элементов; режимы функционирования технологической системы при выполнении конкретной операции.

Технология изготовления деталей из ПКМ включает в себя следующие основные операции: подготовку армирующего напол­нителя и приготовление связующего; совмещение арматуры с мат­рицей; формообразование детали; отверждение связующего в КМ; механическую доработку детали; контроль качества. Подготовка исходных компонентов заключается в проверке их свойств на со­ответствие техническим условиям, а также в обработке поверхности волокон для улучшения их смачиваемости и увеличения прочности сцепления между наполнителем и матрицей в готовом ПКМ (уда­ление замасливателя, аппретирование материала, активирование и химическая очистка поверхности, удаление влаги и т.п.).

Армирующие волокна совмещают со связующим прямыми или непрямыми способами (см. гл. 1).

К прямым способам можно отнести такие, при которых изделие формуется непосредственно из исходных компонентов КМ, минуя операцию изготовления из них полуфабрикатов.

Непрямыми способами изготовления называют такие, при которых элементы конструкции образуются из полуфабрикатов. В этом случае пропитка армирующих волокон связующим — это самостоятельная операция получения предварительно пропитан­ных материалов (препрегов) — нитей, жгутов, лент и тканей, которые после подсушивания частично отверждаются.

---

Дата добавления: 2018-05-02; просмотров: 526; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!