Оборудование для изготовления гнутоклееных деталей

Общие данные

Гнутоклееные детали широко применяются в производстве мебели, спортивного инвентаря, музыкальных инструментов. Это, в частности, сиденья и спинки стульев и кресел, ножки, проножки, боковины и царги стульев, кресел и табуретов, опоры корпусной мебели, ножки столов, подлокотники кресел, ящики, спинкодержатели и др. Они значительно дешевле криволинейных деталей из массивной древесины. Для изготовления их требуется меньший расход сырья, они легче и удобны при сборке.

При конструировании гнутоклееных деталей надо учитывать следующие рекомендации:

– заготовки толщиной до 12 мм следует склеивать с перекрестной, а свыше 12 мм – с параллельной ориентацией волокон в смежных слоях;

– толщину шпона надо выбирать с учетом наименьшего радиуса изгиба;

– надо учитывать, что после прессования углы изгиба изменяются в течение времени:

во-первых – после снятия давления (размыкания пресс-формы) под воздействием сил упругого восстановления согнутого шпона,

во-вторых– во время производственной выдержки деталей (относительная влажность воздуха 60 - 70%, температура 20 - 24°С, в течение 1 - 2 суток) в результате усушки шпона и усадки клея;

в-третьих- при дальнейшей выдержке деталей происходит постепенное уменьшение исходных углов на 1 - 2° для однослойных заготовок и до 2,5° для заготовок, полученных склеиванием и распиловкой блоков. Полностью форма стабилизируется через 20 - 40 суток после склеивания.

При изготовлении гнутоклееных деталей используют тонкие слои древесины с влажностью 6...8% и толщиной 1...10 мм. Толщина h склеиваемых слоев древесины при одновременном их изгибе радиусом R связана следующим соотношением: h/R = 1/30. Таким образом, при изготовлении клееной детали из шпона толщиной 1 мм минимальный радиус изгиба криволинейного профиля может быть равным 30 мм.

Наиболее часто криволинейные детали делают из лущеного шпона с одновременной их облицовкой строганным или синтетическим шпоном.

По форме все детали можно разделить на два класса: с незамкнутым и замкнутым криволинейным профилем.

Детали первого класса имеют криволинейный профиль уголковый, П-образный, U-образный, Л-образный, Z-образный.

Примером деталей, имеющих замкнутый профиль, могут быть клееные трубы, царги стула, стола, футляры теле- и радиоаппаратуры и т.д.

Придание деталям необходимого профиля возможно различными способами. Из них широко применяются навивка материала на вращающийся сердечник, крепление склеиваемого пакета струбцинами к фасонному шаблону, затяжка гибкой лентой, обжим упругими пневмокамерами.

На предприятиях для производства гнутоклееных деталей используют пресс-формы различной конструкции.

По способу прессования различают пресс-формы двух видов. В пресс-формах первого вида изгиб склеиваемых заготовок и их прессование осуществляются за один прием, когда усилие прессования одновременно прилагается по всей склеиваемой поверхности. В пресс-формах второго вида изгиб и прессование заготовок производятся последовательно в несколько приемов, когда давление на склеиваемую поверхность передается последовательно, обычно от середины пакета к его краям.

Для изготовления пресс-форм можно использовать различные материалы: конструкционную сталь, чугун, сплавы алюминия, фанерные плиты и древесные слоистые пластики. Металлические пресс-формы наиболее трудоемки в изготовлении и имеют высокую стоимость. Более выгодными в этом отношении являются пресс-формы из фанерных плит. Они менее трудоемки, дешевле и по сроку службы полностью оправдывают издержки производства. Они особенно удобны при освоении производства новых видов изделий. При крупносерийном и массовом производстве предпочтительно применять металлические пресс-формы.

Для ускорения процесса склеивания пресс-формы обогревают. Нагревают пресс-формы водяным паром, жидким теплоносителем, электрическим током промышленной и высокой частоты. Для снижения инерционности пресс-форм для нагрева используют гибкие электрические нагреватели.

При склеивании деталей толщиной менее 8 мм можно использовать односторонний нагрев пуансона или матрицы. При толщине деталей до 20…25 мм применяют двусторонний контактный нагрев со стороны матрицы и пуансона, а при склеивании более толстых деталей возможен только высокочастотный нагрев.

Температура на поверхности пресс-форм при контактном нагреве должна составлять 130…180°С. Удельное давление на поверхности деталей при прессовании принимается в пределах 1…1,6 МПа. Длительность выдержки склеиваемой детали под давлением в пресс-форме с контактным обогревом при удельной мощности электронагревателей 6 кВт/м² по данным ЦНИИФ

Т = 2 + 0,295 h, (46)

где Т – длительность выдержки под давлением в пресс-форме, мин;

h – толщина склеиваемого пакета, мм.

Пресс-формы

Пресс-формы для получения гнутоклееных заготовок можно классифицировать:

– по материалу, из которого они сделаны (из стали, чугуна, сплавов алюминия, фанерных плит или древеснослоистых пластиков);

– по конструкции прессующих элементов (с цельными или разъемными пуансоном и матрицей, с эластичными элементами);

– по способу обогрева (с ТЭНами, с гибкими лентами для электроконтактного нагрева, с нагревом ТВЧ);

– по количеству рабочих промежутков (от одного до четырех).

Прессование выполняется в специальных одноэтажных прессах.

Пресс-формы с цельными пуансоном и матрицей. Жесткие пресс-формы просты по конструкции и нашли широкое применение на предприятиях для склеивания деталей простого профиля с небольшой кривизной. Однако при изготовлении деталей глубокого П-образного и других сложных профилей такие пресс-формы дают до 10…15 % брака.

Схемы прессования деталей в жестких пресс-формах показаны на рис. 60. При прессовании деталей неглубокого профиля склеиваемый пакет 3 (рис. 60, а) равномерно обжат пуансоном 2 в матрице 1.

При склеивании детали глубокого профиля (рис. 60, б) толщина пакета 3 может оказаться меньше расчетной. В этом случае пуансон 2 прогибает пакет, заводит его в матрицу 1 и сжимает только среднюю часть, основание профиля. Между боковыми стенками пакета и пуансоном будет зазор, в результате чего на края пакета давление передаваться не будет. При таком прессовании качественное склеивание произойдет только по основанию профиля, а по боковым стенкам будет непроклей.

 

Рис. 60. Пресс-формы с цельными пуансоном и матрицей:

а – для деталей с неглубоким профилем;

б – для деталей с глубоким профилем

 

При толщине пакета шпона больше расчетной все усилие пресса будет передаваться только наклонным участкам, которые значительно упрессовываются. Пуансон зависает на наклонных участках и не передает давление горизонтальному основанию. Средняя часть пакета оказывается непроклеенной. С увеличением усилия прессования пуансон, упрессовывая боковые участки, опускается вниз и при наличии большого зазора между пакетом и дном матрицы может разорвать пакет в углах сгиба.

В жестких пресс-формах достичь высококачественного склеивания по всей поверхности детали сложного профиля почти не удается. Объясняется это тем, что сформировать пакет расчетной толщины трудно из-за разнотолщинности шпона. Кроме того, из-за неизбежных погрешностей в профиле пуансона и матрицы, точности их монтажа, а также различного положения участков профиля к направлению усилия прессования невозможно выровнять давление по всей поверхности склеивания.

Пресс-формы с разъемными матрицами. Матрицы в этих пресс-формах выполнены из нескольких элементов. При изгибе и прессовании пакета эти элементы действуют отдельно от индивидуальных приводов.

Процесс прессования в пресс-формах осуществляется в несколько приемов. Сначала прессуется средний участок пакета, а затем крайние. Такая последовательность создает возможность свободного смещения листов шпона в пакете при его изгибе. Давление прессования на различных участках выравнивается.

Схема пресс-формы с разъемной матрицей приведена на рис. 61.

Пресс-форма состоит из пуансона 2, смонтированного на верхней плите пресса 1, обжимных элементов 4 матрицы, соединенных с гидроцилиндрами 5, и основания матрицы 7, установленной на нижней плите пресса 6.

Сформированный пакет 3 укладывается на подвижные обжимные элементы 4 матрицы пресс-формы. Положение пакета показано в периоды до прессования и в момент прессования. При подъеме нижней плиты пресса пуансон изгибает пакет, придавая ему приближенную форму детали, и прессует нижнюю его часть. Затем включаются в работу боковые обжимные элементы, которые создают на боковых участках пакета заданное давление. После склеивания пресс-форма разгружается.

 

Рис. 61. Пресс-форма с

разъемной матрицей

 

 

На рис. 62 приведена схема пресса ЛыП-22 для склеивания многослойных лыж длиной до 2200 мм. Матрица пресс-формы выполнена составной.

 

Рис. 62. Схема пресса для склейки лыж модели ЛыП-22

 

На станине пресса смонтирована подвижная матрица. Она представляет собой герметичный полый сварной корпус 3, внутри которого вварены трубки для прохода штоков гидроцилиндров 4, 5. Корпус соединен гибким шлангом с паропроводом. На верхней поверхности корпуса расположены два параллельно установленных шаблона 6 с передвижными клиньями 7 для формирования пяточной части лыж.

Пуансон тоже выполнен полым и подсоединен к паропроводу. Пуансон взаимодействует с башмаками 8, которые шарнирно закреплены на штоках гидроцилиндров.

Для прессования носка лыж матрица имеет шарнирно закрепленный башмак 2, а пуансон соединен со штоком гидроцилиндра 1.

Поршни крайних цилиндров 6 имеют двусторонние штоки, которые связаны со станиной и служат опорами пуансона.

Масло в гидроцилиндры нагнетается сдвоенным лопастным насосом с аккумулятором высокого давления производительностью 5 л/мин и низкого давления производительностью 35 л/мин. Максимальное давление в сети равно 6,4 МПа. Так как выдержка склеиваемых лыж в прессе составляет около 12 мин, то одну гидростанцию ставят на три пресса.