На первом чертеже была изображена простая прокладка. На втором же были показаны два установочных штифта, предохранительный выступ, три уплотнения портов, гибкий шарнир и захватный выступ, которые робот мог использовать одновременно. Каждая из этих особенностей позволяла сэкономить как минимум один элемент или операцию. В совокупности они создавали проблемы при изготовлении пресс-форм и контроле качества, которые не были учтены в первоначальном предложении.

Сложные конструкции из резины используются все чаще, поскольку инженеры хотят, чтобы резиновые детали выполняли все функции — герметизацию, перемещение, удержание, амортизацию, передачу жидкости и поддержку узла — в одном изделии. Новые технологии литья позволяют создавать такие детали, но технологичность и функциональные возможности детали должны постоянно совершенствоваться в соответствии с вашими чертежами.

Функции приводят к появлению первых кривых.

В некоторых случаях фасонный вал равномерно распределяет давление по всей области отверстия, не создавая нагрузки на весь фланец. Полая часть детали может уменьшить приложенную силу. Перемещение давления может осуществляться с помощью диафрагменного элемента. При литье даже не нужно ждать крепежных элементов — деталь можно изготовить с фиксацией непосредственно на месте с помощью штифта.

Использование деталей со встроенными функциями позволяет сократить количество незакрепленных элементов и упростить некоторые этапы сборки, но может привести к нескольким причинам отказа. Поломка установочного штифта поначалу может не повлиять на герметичность, тогда как небольшая погрешность в толщине диафрагмы может быстро привести к неправильной работе.

Упаковка обеспечивает последние характеристики.

Из-за ограниченности пространства уплотнения должны вмещать множество портов и уплотнителей максимально узких размеров. Электронные компоненты необходимо окружить барьером, охладителями и вентиляционными отверстиями.

Часть машины, которая удерживает масло для охлаждения дизельного топлива двигателя Паркера, является примером, где эти изменения привели к появлению различных типов алмазного уплотнения, от простого резинового кольца до сложных, окружающих множество отверстий. Состав был подобран соответствующим образом для части, в которой находилась охлаждающая жидкость, и для другой части, в которой находились масляные каналы. По словам Паркера, испытания, проведенные путем установки компонента на двигатель и на циклический стенд с изменением температуры в течение 3000 часов, были завершены. [2]

Малый масштаб увеличивает вариативность.

Корпус носимого устройства для мониторинга уровня глюкозы от SIMTEC включал детали весом 0,03, 0,11 и 0,33 грамма, в том числе два компонента из LSR плюс поликарбонат. Жесткие допуски, малый размер и обработка, связанная со статическим электричеством, привели к необходимости использования специализированных инструментов, разделения полостей и специальной чистой камеры. [1]

Этот случай демонстрирует, как сложность конструкции резиновых деталей выходит за рамки полости. Крошечную, изготовленную на заказ резиновую деталь может быть легко заполнить, но трудно извлечь из формы, подсчитать или сориентировать. Необходимо пересмотреть поверхности для работы с деталями и упаковку, пока геометрия еще может меняться.

Форма должна извлечь нужную форму.

Подрезы, тонкие перемычки и глубокие ребра влияют на то, где деталь растягивается при извлечении из формы. Элемент может работать в сборке, но порваться по линии разъема или остаться на неправильной половине формы. Стратегию регулировки уклона, перекрытия потока, вентиляции и выталкивателя следует обсудить с литейщиком.

Точность формования резины также зависит от текучести. Тонкие участки могут застыть или затвердеть до того, как заполнятся отдаленные области. Переходы от толстого к тонкому слою могут задерживать воздух. Положение литникового канала может оставлять линию склейки в наиболее напряженной области. Моделирование подтверждает вышесказанное, но не заменяет испытания инструмента.

Потребности в измерениях: локальные вопросы

Общий допуск профиля может скрывать важную деталь. Для многопортового уплотнения может потребоваться локальная высота и положение валика относительно отверстий для болтов. Для диафрагмы могут потребоваться карты толщины, а не одно центральное измерение. Для шарнира может потребоваться зависимость силы от смещения.

Изготовленные на заказ резиновые детали деформируются под давлением зонда, и их свободная форма может отличаться от формы после установки. В плане контроля следует указать опору, условия обработки, базовую точку и силу контакта. Оптические методы могут быть полезны, когда контролируются контрастность и отражение от поверхности.

Моделирование предсказывает направление

В руководстве Паркера по интегральным уплотнениям отмечается, что анализ методом конечных элементов может прогнозировать деформацию и концентрацию напряжений с использованием геометрии поперечного сечения и данных о материале. В нем также говорится, что прогнозирование следует сочетать с историческими знаниями о материалах и конкретными испытаниями на эксплуатационные характеристики. [3]

Этот предел важен для цельной детали. Необходимы гиперупругие данные для соответствующего компаунда и температуры, а предположения о трении или контакте могут изменить прогнозируемое сжатие. Цветной график напряжений — это не проверка на герметичность.

Для понимания сложности необходима карта ошибок.

Отметьте на чертеже каждый элемент, указав его функцию, нагрузку и последствия изменения. Затем свяжите его с элементом процесса, который его создает, и методом, который его проверяет. Эта схема выявляет элементы, которые увеличивают стоимость, не обеспечивая при этом соблюдение требований.

Для сложных геометрических форм резины прототипные детали должны максимально точно воспроизводить критическую толщину, поверхность и материал. Напечатанный на печатном носителе мягкий полимер может пройти проверку на прочность упаковки, но мало что скажет о упругости, прочности сцепления или усталости.

Выпуск по функциям

Проверьте точность формования резины в полости и после всех вторичных операций. Измерьте критически важные локальные геометрические параметры, осмотрите литники и вентиляционные отверстия, а также протестируйте каждую предполагаемую функцию на репрезентативном оборудовании. Добавьте термические, гидравлические, гидравлические и двигательные циклы в той последовательности, в которой будет работать оборудование.

После тестирования сопоставьте повреждения с исходной картой характеристик. Утечка вблизи отверстия, разрыв у основания шарнира или след от обработки на бортике указывают на необходимость другого способа устранения неисправности. Это позволяет диагностировать сложность конструкции резиновых деталей, а не разгадывать загадки.

Второе применение формованных резиновых деталей оправдано, когда интеграция устраняет проверенную конструкцию или риск утечки. Если же форма лишь скрывает несколько неконтролируемых допусков внутри одного компонента, упрощение может быть более обоснованным инженерным решением.

Проверка допусков должна также включать техническое обслуживание инструмента. Тонкие перегородки и небольшие вентиляционные отверстия могут изменяться по мере износа или очистки пресс-формы. Определите, какие размеры и элементы поверхности проверяются после технического обслуживания, и обеспечьте возможность сравнения с первым образцом перед возвращением инструмента в серийное производство.

Компания Yida может проводить экспертизу многофункциональных резиновых деталей, если заказчик предоставит 3D-модель, функциональные особенности, крепежные элементы, материалы, нагрузки, метод сборки и пределы испытаний. Это позволяет разделить сложную форму на поддающиеся моделированию и измерению инженерные задачи.