Cодержание
Введение
1. Характеристика изделия и анализ условий эксплуатации
2. Разработка состава фрикционного термоустойчивого материала для изготовления тормозных накладок
2.1 Общие сведения о фрикционных полимерных материалах (ПМ)
2.2 Выбор матрицы для фрикционных ПМс повышенной термоустойчивостью
2.3 Характеристика амидных связующих АПИ и материалов на их основе
2.4 Выбор и характеристика основного наполнителя для фрикционных ПМ
2.5 Разработка состава термоустойчивого ПМ на основе базальтового наполнителя
2.6 Получение полуфабриката ДБВ-ФИ в лабораторных условиях и исследование технологических свойств
3. Разработка технологии получения термоустойчивого фрикционного ПМ
3.1 Разработка технологии получения полуфабрикатов фрикционного ПМ
3.2 Технологическая схема и технология получения ДБВФИ
4. Разработка технологии прессования фрикционных накладок
4.1 Обоснование выбора метода формования
4.2 Разработка технологии прессования
4.3 Расчет времени технологической операции прессования
Выводы
5. Разработка бизнес-плана по производству фрикционной накладки для дисковых тормозов автомобиля
6. Анализ технологии производства и условий труда
Заключение
Список использованной литературы
Введение
Развитие техники, возрастание скоростей всех видов транспорта, изменение масс и габаритов многих машин связаны с резким увеличением мощности, поглощаемой тормозными и фрикционными устройствами, передаваемой сцепными муфтами и т.д. В связи с этим к фрикционным материалам предъявляются все более высокие требования относительно: термоустойчивости в условиях длительного нагружения, стабильного коэффициента трения, а также износостойкости.
Применение фрикционных полимерных материалов позволяет во многих случаях повысить сроки службы машин и механизмов и, как следствие этого, увеличить межремонтные сроки и снизить затраты на ремонтные работы, значительно снизить трудоемкость изготовления узлов и деталей трения благодаря более высокой эффективности переработки пластмасс в изделия по сравнению с механической обработкой металлов.
Использование полимерных материалов дает возможность уменьшить массу и габаритные размеры машин. Расширение сферы применения полимерных материалов в узлах трения позволяет упростить конструкцию узлов трения, повысить надежность и долговечность их работы, а также высвободить большое количество цветных металлов и легированных сталей.
Для теплонагруженных изделий и конструкций (к которым относятся такие детали как автомобильные тормозные колодки) традиционные типы полимерных материалов не пригодны, так как они как правило утрачивают деформационную устойчивость при температурах выше 200°С.
Однако, известно, что для теплонагруженных деталей и конструкций, работоспособных при температурах выше 300 °С, наиболее пригодны полимерные материалы на основе сетчатых жескоцепных имидных матриц – имидопласты.
Поэтому целью данного проекта является:
1. Разработка состава фрикционного полимерного материала для тормозных колодок автомобиля на основе термоустойчивой полиимидной матрицы и фрикционного наполнителя
2. Разработка технологии формования тормозных колодок из данного материала.
Разработка технологии получения термоустойчевого фрикционного ПМ
Технологическая блок схема и получение ДБВ-ФИ
Блок схема.
 |
1. Хранение исходных материалов.
 |
Хранение препрега ДБВ-ФИ.
Контроль качества
Контролируемые параметры: прессматериал должен быть не липким и содержать связующего 30±3% размер гранул 15 -20 мм.
Липкость определяется отслаиванием целлофановой пленки, которое должно проходить без прилипания, характерного липкого расслаивания.
Визуально прессматериал контролируется на отсутствие непропитанных участков и односторонней пропитки.
Содержание связующего определяется взвешиванием по разности масс отмеренного отрезка препрега и сухой углеродной ленты.
Содержание связующего определяется по формуле:
С = Мп – Мн · 100, (%)
Мн
где: С – содержание связующего, % масс;
Мп – масса препрега после сушки, г;
Мн – масса непропитанного наполнителя, г.
Хранение прессматериала
Хранение герметично упакованного в пленочный мешок прессматериала может осуществляться в течение 12 месяцев при температуре не выше 20 0С и относительной влажности 50–60%.
Обоснование выбора метода
Выбор метода формования изделия из ПМ определяется конфигурацией и размерами изделия, техническими требованиями к нему, типом и технологическими свойствами полимерного материала, возможностями существующего оборудования и его доступностью, техническим оснащением производства и экономической целесообразностью производства.
Производство тормозных колодок для тормозных систем автомобилей можно отнести к категории крупносерийных производств, т. к. потребность в масштабах государства и отрасли высока. В год планируется изготовление 150000 шт. изделий данного типоразмера.
· крупносерийное производство;
· изделие имеет конфигурацию пластины с размерами 125*40 мм и толщиной 6 мм.
· материал изделия – изотропный, (матрица армированная короткими волокнами).
· в качестве армирующих наполнителей использовано базальтовое волокно.
· полуфабрикаты – прессматериал ДБВ-ФИ.
· формообразование и термообработка изделия происходит в одну стадию производственного процесса;
· изделие ответственное, повышенные требования к качеству материала;
Стадия уплотнения пакета и фиксация формы должна производиться в оснастке, к которой предъявляются особые требования по материалу оснастки (повышенная температура формования 300 оС требует специальных марок стали), по конструктивному решению оформляющей полости оснастки, т. к. формование тормозной накладки осуществляется на поверхности металлической пластины тормозной колодки. В данном случае можно рекомендовать принцип полусъемных форм. Плоскость разъема в форме должна совпадать с пласкостью вставного элемента. При этом необходимо, чтобы в процессе формования распределение давления было равномерным по всей поверхности изделия.
Величина давления формования в данном случае ограничивается свойствами армирующего наполнителя. С учетом требований по нормальному распределению давлений по площади изделия и ограничений по прочности и текстуре наполнителя пригодными для стадии уплотнения и фиксации формы могут быть следующие методы:
Прямое прессование
Метод прямого прессования осуществляется на достаточно сложном прессовом оборудовании, но в России имеется достаточно большой парк разнообразного прессового оборудования (от простых прессов до автоматизированных прессовых линий), существуют налаженные прессовые производства. Так, как изготовляемая деталь имеет форму пластины, то давление при прямом прессовании будет распределятся равномерно, поэтому для данного изделия самым рациональным методом формования является метод прямого прессования.
Таким образом для изготовления фрикционных накладок выбран метод
прямого прессования .
Выводы
Таким образом, анализ конструкции и технических требований к изделию – тормозная автомобильная колодка – показал, что изделие характеризуется простой конфигурацией и сравнительно небольшими размерами; особые требования предявляются материалу изделия который обеспечивает высокий и постоянный коэффициент трения в области рабочих температур (до 300°С).
В результате анализа технической литературы показана целессообразность и эффективность использования для изготовления такого типа изделий из термоустойчивых полимерных композиционных материалов на основе имидных сетчатых матриц типа PMR (отечественные аналоги АПИ), которые обеспечивают необходимый уровень уровень рабочих температур при высоких механических показателях. Проведен обоснованный выбор состава материала для изготовления изделия, в результате которого наиболее подходящим можно считать полимерный материал на основе имидной матрицы АПИ-3 и армирующего наполнителя базальтовой нити РКБ-600, степень наполнения прессматериала ДБВ-ФИ – 63% масс.
Разработана модель и рассмотрены технологические особенности получения прессматериала ДБВ-ФИ методом окунания. Разработана технология изготовления прессматериала ДБВ-ФИ пригодного для прессования изделия методом прямого прессования. Обоснован выбор метода формования изделия и представлена технология метода прессования. Определены особые требования к формующей оснастке.
В соответствии с ЕСТД разработан технологический процесс изготовления прессматериала ДБВ-ФИ.
5. Разработка бизнес-плана по производству тормозной колодки для дисковых тормозов автомобиля
Проект: Разработка ТП изготовления тормозной колодки для дисковых тормозов автомобиля из ПКМ.
Рынок : Автомобильная промышленность
Особенности выпускаемого продукта : Фрикционная накладка тормозной колодки для дисковых тормозов автомобиля изготавливается из термоустойчивого полимерного композиционного материала.
Финансовое резюме
Суть и эффективность проекта заключается в рациональной разработке ряда организационных мероприятий и правильном решении инженерных и экономических задач, при выполнении которых будет обеспечена максимальная производительность, наилучшее качество изделий, при минимальных экономических и энергетических затратах.
Разработка и производство тормозной колодки для дисковых тормозов автомобиля окупит себя в течение 1 – 2 лет.
Описание продукции
Выпускаемое нами изделие является важной деталью тормозной системы автомобиля. Данное изделие разработано на базе аналогичных изделий, но из более улучшенного по техническим параметрам материала. Этот материал существенно превосходит аналогичные материалы за счет своей термоустойчивости, а также высокой надежности и долговечности. Конструкция прошла комплекс физико-механических, термических и других испытаний по материалу конструкции и конструкции в целом, как методом неразрушающего контроля, так и прямым испытанием изделия и была одобрена для производства.
Для изготовления тормозной колодки необходимо наличие оборудования для термообработки и прессования, а также наличие пропиточной машины для получения препрега.
Основные трудности, возникающие при изготовлении тормозной колодки для дисковых тормозов автомобиля – это высокие требования к качеству перерабатываемого материала и его особые технологические свойства. Для гарантии соответствия продукции заданным характеристикам каждое изделие проходит контроль
План маркетинга
Маркетинг – это функция управления разработкой, производством и сбытом продукции с целью получения прибыли на основе комплексного учета процессов, происходящих на рынке.
Целевая рыночная позиция
Целевые рынки: проведя маркетинговые исследования, было выявлен один основной сегмент – автомобилестроение. В связи с широкой спецификацией возможно применение и в других областях машиностроения.
В данный момент наша продукция является крупносерийной, в связи с большим числом заказов.
Конкуренция: в связи с высоким уровнем конкуренции наша продукция должна обладать рядом преимуществ по сравнению с другими аналогами.
Стратегия маркетинга
– специализация, то есть концентрация усилий на решение проблем избранных групп заказчиков;
– выдвижение концепции нового товара;
– применение новейших, особенно гибких технологий;
– интенсификация НИР.
Ценовая политика
Цена изделия назначается так, чтобы она покрывала все издержки по его производству, разработке, испытаниям, а также давала прибыль за приложенные усилия (как минимум перекрывала все валовые издержки), при этом не превышая цены на уже существующие разработки аналогичного назначения.
Организация сбыта
На нашем производстве организация сбыта осуществляется таким образом, чтобы как можно больше повысить портфель заказов, предлагая как можно больший перечень услуг. Производится изготовление изделий по предварительным заказам. Каждое изделие имеет сертификат соответствия.
Производственная стратегия
Описание технологического процесса производства: см пункт 4. данной работы.
Машины и оборудование
Производственное оборудование: пропиточная машина, пресс с электронагревом, механизированные нажницы.
Вспомогательное оборудование: токарный и фрезерный станок для механической обработки, оборудование для контроля качества изделия.
Материалы
Основные: базальтовая нить, полиимидное связующее марки
АПИ-3К;
Вспомогательные: ацетон, пленка полиэтиленовая, смазка К-21, циклопентадиен, фуриловый спирт.
Земля и инфраструктура
Описание расположения предприятия: наш завод находится в пределах города Москвы и занимает сравнительно небольшую территорию.
Транспортная сеть: вблизи с территорией завода проходит шоссе Энтузиастов. Рядом расположены железнодорожные пути казанского направления. На территории предприятия все цеха и лаборатории имеют асфальтированные подъезды.
Система связи: у завода есть прямой выход на московскую АТС, а также есть внутренняя АТС.
Техническое обслуживание и текущий ремонт: непосредственный мелкий ремонт ведется на месте в цеху. В случае крупных неполадок ремонтируется специалистами либо на месте, либо в ремонтном цеху на территории завода.
Финансовый план
Финансовый план представлен в таблицах, сделанных на ПК с помощью Excel и представленных ниже.
Заключение
Таким образом в дипломном проекте разработана технология изготовления тормозной колодки для дисковых тормозов автомобиля из термоустойчивого ПМ на основе отечественного связующего АПИ – 3 и базальтовой нити РКБ-600. При разработке технологии учтены исходные требования изделию и условия эксплуатации, определены требования к материалу изделия и методу формования, обеспечивающие работоспособность изделия; учтены требования ЕСТД. Разработан проект технологической инструкции на получение препрегов ДБВ-ФИ, представленный в приложении.
Разработан бизнес-план на производство изделия – тормозной колодки для дисковых тормозов автомобиля. Оценка технико-экономической эффективности тормозной колодки из имидобазольтопласта предполагает, что достигается существенная экономия затрат при эксплуатации связанных с ремонтом и заменой изделия за счет увеличения срока эксплуатации данного изделия.
В разделе «Анализ технологического процесса и условий труда» были выявлены; опасные и вредные производственные факторы, разработаны меры защиты человека от ОВПФ ТП. Были выявлены факторы, способствующие возникновению чрезвычайных ситуаций (ЧС) и указаны меры по выходу из возможных ЧС. Проведена экологическая экспертиза ТП и разработаны меры экологической защиты в разработанном технологическом процессе изготовления тормозной колодки для дисковых тормозов автомобиля.
Список использованной литературы
1. Чичинадзе А.В. Полимеры в узлах трения машин и приборов: Справочник – М.: Машиностроение, 1988–328 с.
2. Промышленные полимерные композиционные материалы / Под ред. М. Ричардсона: пер. с англ. / Под ред. П.Г. Бабаевского. – М.: Химия, 1980. – 472 с.
3. Бартенев Г.М., Лаврентьев В.В. Трение и износ полимеров – Л.: Химия, 1972–240 с.
4. Полиимиды – класс термостойких полимеров / Бессонов М.И., Котон М.М., Кудрявцев В.В., Лайус Л.А. – Л.: Наука, 1983. – 328 с.
5. Михайлин Ю.А., Мийченко И.П., Земскова Е.В. Технологические свойства жесткоцепных связующих // Пластические массы. – 1990. – №12. – С. 20–24.
6. Базальтоволокнистые материалы: Сборник статей/ под ред. Костикова В.И., Смирнова Л.Н. – М.: Информконверсия, 2001–307 с.
7. Композиционные материалы на основе базальтовых волокон: Сборник научных трудов – Киев.:ИПМ, 1989–164 с.
8. Технология производства препрегов для полимерных композиционных материалов: Учебное пособие / В.М. Виноградов, Г.С. Головкин, А.И. Горохович и др. – Уфа: УГАТУ, 1995. – 92 с.
9. Воюцкий С.С. Физико-химические основы пропитывания и импрегнирования волокнистых систем водными дисперсиями полимеров. – М.: Химия, 1969. – 336 с.
10. Мийченко И.П. Полиимидные композиционные материалы, формуемые прямым и литьевым прессованием. Канд. дисс. – М.: МАТИ, 1986. -202 с.
Cодержание
Введение
1. Характеристика изделия и анализ условий эксплуатации
2. Разработка состава фрикционного термоустойчивого материала для изготовления тормозных накладок
2.1 Общие сведения о фрикционных полимерных материалах (ПМ)
2.2 Выбор матрицы для фрикционных ПМс повышенной термоустойчивостью
2.3 Характеристика амидных связующих АПИ и материалов на их основе
2.4 Выбор и характеристика основного наполнителя для фрикционных ПМ
2.5 Разработка состава термоустойчивого ПМ на основе базальтового наполнителя
2.6 Получение полуфабриката ДБВ-ФИ в лабораторных условиях и исследование технологических свойств
3. Разработка технологии получения термоустойчивого фрикционного ПМ
3.1 Разработка технологии получения полуфабрикатов фрикционного ПМ
3.2 Технологическая схема и технология получения ДБВФИ
4. Разработка технологии прессования фрикционных накладок
4.1 Обоснование выбора метода формования
4.2 Разработка технологии прессования
4.3 Расчет времени технологической операции прессования
Выводы
5. Разработка бизнес-плана по производству фрикционной накладки для дисковых тормозов автомобиля
6. Анализ технологии производства и условий труда
Заключение
Список использованной литературы
Введение
Развитие техники, возрастание скоростей всех видов транспорта, изменение масс и габаритов многих машин связаны с резким увеличением мощности, поглощаемой тормозными и фрикционными устройствами, передаваемой сцепными муфтами и т.д. В связи с этим к фрикционным материалам предъявляются все более высокие требования относительно: термоустойчивости в условиях длительного нагружения, стабильного коэффициента трения, а также износостойкости.
Применение фрикционных полимерных материалов позволяет во многих случаях повысить сроки службы машин и механизмов и, как следствие этого, увеличить межремонтные сроки и снизить затраты на ремонтные работы, значительно снизить трудоемкость изготовления узлов и деталей трения благодаря более высокой эффективности переработки пластмасс в изделия по сравнению с механической обработкой металлов.
Использование полимерных материалов дает возможность уменьшить массу и габаритные размеры машин. Расширение сферы применения полимерных материалов в узлах трения позволяет упростить конструкцию узлов трения, повысить надежность и долговечность их работы, а также высвободить большое количество цветных металлов и легированных сталей.
Для теплонагруженных изделий и конструкций (к которым относятся такие детали как автомобильные тормозные колодки) традиционные типы полимерных материалов не пригодны, так как они как правило утрачивают деформационную устойчивость при температурах выше 200°С.
Однако, известно, что для теплонагруженных деталей и конструкций, работоспособных при температурах выше 300 °С, наиболее пригодны полимерные материалы на основе сетчатых жескоцепных имидных матриц – имидопласты.
Поэтому целью данного проекта является:
1. Разработка состава фрикционного полимерного материала для тормозных колодок автомобиля на основе термоустойчивой полиимидной матрицы и фрикционного наполнителя
2. Разработка технологии формования тормозных колодок из данного материала.
Характеристика изделия и условия эксплуатации
Объектом производства является изделие: тормозная колодка для дисковых тормозов автомобиля, эскиз которой представлен на рисунке 1.
Тормозная колодка представляет собой изделие состоящие из двух частей, это фрикционная накладка изготовленная из полимерного композиционного материала конструкционного назначения, которая запрессовывается в металлическую пластину. Толщина такой накладки порядка 6–7 мм, а ее геометрическая форма определяется условиями работы тормозной системы.
При работе тормозной системы, под действием давления жидкости в гидравлическом приводе поршни перемещают тормозную колодку и прижимают ее к тормозному диску. В результате в тормозной колодке возникают напряжения сжатия и сдвига при трении колодки о диск. Также, из–за неоднородности материала и неравномерного нагрева в условиях эксплуатации в материале возникают термические напряжения.
Со временем эксплуатации фрикционные накладки изнашиваются и в дальнейшем необходимо производить их замену. Минимально допустимая толщина фрикционной накладки – 1,5 мм./1/
Таблица 1. Физико-механические показатели фрикционной накладки армированной трикотажным наполнителем
| Плотность, г/см3 | 1,9 |
| Предел прочности при сдвиге в направлении трения, МПа | 30,0±6,9 |
| Предел прочности при сжатии в направлении перпердикулярном плоскости фрикционной накладки, МПа | 180,5±25,0 |
| Предел прочности при растяжении в направлении трения, МПа | 5,7±0,4 |
| Относительное разрывное удлинение при растяжении в направлении трения, % | 2,5±0,3 |
| Разрушающее напряжение при изгибе, МПа | 58,4±4,0 |
Дата: 2019-07-24, просмотров: 286.
