Разработка и конструирование литьевых форм
Покупка
Тематика:
Металлургия. Литейное производство
Издательство:
Профессия
Автор:
Казмер Давид О.
Год издания: 2011
Кол-во страниц: 464
Дополнительно
Данная книга представляет собой наиболее полное современное руководство по проектированию и анализу конструкций литьевых форм. Автором собран уникальный материал, который будет интересен не только начинающим, но и ведущим специалистам. Главной особенностью этого издания, по сравнению с аналогичными руководствами, является подробный анализ конструкций и изучение взаимосвязей между проектированием, технологией и экономикой процессов, как изготовления литьевых форм, так и литья деталей из полимерных материалов. Материал в книге построен таким образом, что читатель самостоятельно разберется во всех тонкостях и этапах проектирования литьевых форм, а также получит многочисленные практические советы и рекомендации.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
David 0. Kazmer
Injection Mold Design Engineering
HANSER
Hanser Publishers, Munich • Hanser Gardner Publications, Cincinnati
Давид О. Казмер
Разработка и конструирование литьевых форм
Перевод с английского под редакцией
В. Г. Дувидзона
Санкт-Петербург
2011
ЦЕНТР
ОбРАЗОЕАТЕЛЬнЫХ ПРОГРАМА*
ПРОФЕССИЯ
УДК 678.057.745.5
ББК 35.710 Англ
К14
К. 14 Давил О. Казмср. Разработка и конструирование литьевых форм/ пер. с англ, под. рсд. В. Г. Дувидзона — СПб.: ЦОП «Профессия». 2011. — 464 с. ил., габл.
ISBN 978-5-91884-016-0
ISBN 978-1-56990-417-6 (англ.)
Книга представляет собой наиболее полное современное руководство по проектированию и анализу конструкций литьевых форм. Автором собран уникальный материал, который будет интересен нс только начинающим, но и ведущим специалистам. Главной особенностью этого издания, по сравнению с аналогичными руководствами, является подробный анализ конструкций и изучение взаимосвязей между проектированием, технологией и экономикой процессов — как изготовления литьевых форм, так и литья деталей из полимерных материалов. Материал в книге построен таким образом, что читатель самостоятельно разберется во всех тонкостях и этапах проектирования литьевых форм, а также получит многочисленные практические советы и рекомендации.
УДК 678.057.745.5
ББК 35.710 Англ
All right reserved. Cari Hanser Vfcrtag. Munich/FRG Authorized translation from the original English edition published by Carl Manser Vcrlag. Munich/FRG
Все права защищены. Никакая часть данной книга нс может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме без письменного разрешения владельцев авторских прав.
Информация, содержащаяся в данной книге, получена из источников, рассматриваемых издательством как надежные. Тем нс менее, имея в виду возможные человеческие или технические ошибки.
издательство не может гарантировать абсолютную точность и полноту приводимых сведений и не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книга.
Центр образовательных программ «Профессия* благодарит компанию Taiwan Mold Tool за предоставление фотоматериалов для оформления обложки издания.
ISBN 978-1-56990-417-6 (англ.)
ISBN 978-5-91884-016-0
© Carl Hanscr Vcrlag. Munich/FRG. 2009
© ЦОП «Профессия», 2011
© Перевод, оформление: ЦОП «Профессия», 2011
Оглавление
Предисловие к русскому изданию...............................................II
Сведения об авторе............................................................
Предисловие...................................................................
Перечень условных обозначений.................................................
1. Введение...................................................................
1.1. Краткий обзор процесса литья под давлением...........................
1.2. Функции форм.........................................................
1.3. Конструкции литьевых форм............................................
1.3.1. Внешний вид формы..............................................
1.3.2. Выталкивание отливки из формы..................................
1.3.3. Двухплитная форма в разрезе....................................
1.4. Другие общие типы форм...............................................
1.4.1. Форма с тремя плитами, многогнездная форма.....................
1.4.2. Горячеканальная форма..........................................
1.4.3. Сравнение......................................................
1.5. Процесс разработки формы.............................................
1.6. Анализ главы.........................................................
2. Разработка конструкции деталей из полимерных материалов....................
2.1. Процесс разработки детали из полимерных материалов...................
2.1.1. Описание изделия...............................................
2.1.2. Конструирование изделия........................................
2.1.3. Коммерческие вопросы и планирование производства...............
2.1.4. Увеличение масштаба и запуск производства......................
2.1.5. Роль конструкции литьевой формы................................
2.2. Требования к конструкции.............................................
2.2.1. Информация для конструирования по заданию заказчика............
2.2.2. Данные о выпуске продукции.....................................
2.2.3. Эксплуатационные требования к окончательному изделию...........
2.2.4. Методология конструирования изделия............................
2.2.5. Свойства полимерного материала.................................
2.3. Конструкция литьевой детали из полимерного материала ................
2.3.1. Однородность толщины стенки детали из полимерного материала....
2.3.2. Конструирование ребер жесткости................................
2.3.3. Конструирование бобышек........................................
2.3.4. Конструирование углов..........................................
2.3.5. Окончательная обработка поверхности и текстура.................
2.3.6. Технологические уклоны.........................................
2.3.7. Поднутрения....................................................
2.4. Анализ главы.........................................................
3. Опенка стоимости литьевой формы............................................
3.1. Процесс расчета стоимости литьевой формы.............................
3.2. Источники затрат на производство деталей из ПМ ......................
3.2.1. Влияние объема производства....................................
3.2.2. Анализ безубыточности..........................................
3.3. Оценка стоимости формы...............................................
3.3.1. Оценка стоимости формующих гнезд...............................
3.3.2. Оценка стоимости основания формы...............................
3.3.3. Доработка формы................................................
3.4. Оценка стоимости детали из ПМ........................................
3.4.1. Стоимость литьевой формы, перенесенная на стоимость одной детали изПМ ...............................................................80
Оглавление
3.4.2. Стоимость материала для производства одной детали............81
3.4.3. Стоимость процесса литья для получения одной детали..........82
3.4 4. Издержки брака, переносимые на стоимость одной детали.....86
3.5. Анализ главы.......................................................87
4. Компоновка литьевой формы...............................................88
4.1. Конструкция плоскости разъема......................................88
4.1.!. Определение направления раскрытия формы......................88
4.1.2. Определение линии разъема....................................91
4.1.3. Плоскость разъема............................................92
4.1.4. Элементы запирания формы.....................................94
4.2. Создание вставок матрицы и пуансона................................95
4.2.1. Толщина вставки..............................................95
4.2.2. Длина и ширина вставок ФОД...................................96
4.2.3. Корректировка и подгонка.....................................97
4.3. Выбор пакета плит..................................................98
4.3.1. Расположение формующих гнезд.................................99
4.3.2. Определение размеров пакета плит формы......................101
4.3.3. Привязка к литьевой машине (совместимость с литьевой машиной) .... 102
4.3.4. Поставщики пакетов плит форм................................104
4.4. Выбор материала для пакета плит формы.............................105
4.4.1. Взаимосвязь прочности и теплопередачи материала.............106
4.4.2. Взаимосвязь твердости и обрабатываемости материала..........107
4.4.3. Зависимость расходов на эксплуатацию литьевой формы от расходов на се изготовление.................................................108
4.4.4. Обзор материалов.............................................ПО
4.5. Анализ главы......................................................111
5. Анализ и расчет заполнения расплавом ПМ формующей полости..............113
5.1. Обзор..............................................................ИЗ
5.2. Задачи заполнения формующей полости...............................114
5.2.1. Завершенность заполнения формующей полости..................114
5.2.2. Предотвращение неравномерного заполнения или чрезмерного уплотнения.........................................................115
5.2.3. Управление течением расплава полимера.......................116
5.3. Вязкое течение....................................................116
5.3.1. Напряжение сдвига, скорость сдвига и вязкость...............116
5.3.2. Перепад давления............................................117
5.3.3. Реологическое поведение.....................................119
5.3.4. Ньютоновская модель.........................................121
5.3.5. Степенная модель............................................122
5.4. Проверка достоверности............................................124
5.5. Анализы и расчеты заполнения расплавом формующей полости..........127
5.5.1. Оценка условий процесса переработки.........................127
5.5.2. Оценка давления впрыска и минимальной толщины стенки детали..130
5.5.3. Оценка усилия смыкания......................................133
5.5.4. Оценка заполнения образцов..................................136
5.5.5. Конструирование элементов направления потока.........139
5.6. Анализ главы......................................................142
6. Конструкция литниковой системы.........................................144
6.1. Обзор.............................................................144
6.2. Задачи конструирования литниковой системы.........................144
6.2.1. Передача расплава полимера от литьевой машины в формующую полость............................................................144
6.2.2. Определение приемлемого значения перепада давления..........145
6.2.3. Минимальное потребление материала...........................146
Оглавление
7
6.2.4. Регулирование скорости потока................................147
6.3. Типы литниковых систем..............................................148
6.3.1. Форма с двумя плитами.......................................148
6.3.2. Литьевая форма с тремя плитами..............................151
6.3.3. Формы с горячеканальной системой.............................156
6.4. Анализ литниковой системы...........................................159
6.4.1. Определение типа литниковой системы.........................160
6.4.2. Определение схемы расположения литниковой системы...........161
6.4.3. Оценка величины падения давления............................166
6.4.4. Вычисление объема литниковой системы........................168
6.4.5. Оптимизация значений диаметров литниковых каналов...........169
6.4.6. Балансировка значений скоростей потоков.....................173
6.4.7. Опенка времени охлаждения литниковой системы.................177
6.4.8. Оценка времени пребывания расплава в горячеканальной системе.178
6.5. Практические вопросы и проблемы....................................180
6.5.1. Поперечное сечение литниковых каналов.......................180
6.5.2. Зацепы......................................................183
6.5.3. Запорные механизмы разводящих литников.......................185
6.5.4. Стандартные размеры разводящих литников.....................186
6.5.5. Конструкции с «гарантированным запасом стали»...............187
6.6. Анализ главы.......................................................188
7. Конструкция впускного литника..........................................191
7.1. Цели конструирования впускных литников.............................191
7.1.1. Соединение разводящего литника с формующей полостью.........191
7.1.2. Обеспечение автоматического отделения отлитой детали от литниковой системы..............................................191
7.1.3. Обеспечение аккуратного отделения детали от литниковой системы .... 192
7.1.4. Предупреждение возникновения больших значений скорости сдвига и падения давления.................................................192
7.1.5. Значения времени выдержки под давлением.....................193
7.2. Конструкции впускных литников......................................194
7.2.1. Центральный впускной литник.................................194
7.2.2. Точечный отрывной впускной литник...........................195
7.2.3. Боковые открытые впускные литники...........................196
7.2.4. Боковой накладной впускной литник...........................197
7.2.5. Веерный впускной литник.....................................198
7.2.6. Плсночный/дисковый впускной литник..........................199
7.2.7. Туннельныс/подводные впускные литники.......................200
7.2.8. Тепловые впускные литники...................................203
7.2.9. Запорный впускной литник ...................................206
7.3. Процесс конструирования впускного литника..........................207
7.3.1. Определение типа впускного литника..........................207
7.3.2. Расчет величин скорости сдвига..............................208
7.3.3. Расчет величины падения давления............................210
7.3.4. Расчет времени затвердевания впускного литника..............212
7.3.5. Корректировка размеров......................................215
7.4. Анализ главы.......................................................216
8. Вентиляция.............................................................217
8.1. Задачи конструирования вентиляционной системы......................217
8.1.1. Удаление сжатого воздуха....................................217
8.1.2. Содержание расплава пластмассы..............................217
8.1.3. Минимизация обслуживания....................................218
8.2. Анализ вентиля ци и................................................218
8.2.1. Оценка объема и скорости перемещения воздуха................218
Оглавление
8.2.2. Определение количества вентиляционных каналов и их расположения.................................................219
8.2.3. Определение размеров вентиляционных каналов................222
8.3. Конструкция вентиляционных каналов................................225
8.3.1. Вентиляционные каналы на плоскости разъема.................225
8.3.2. Вентиляционные каналы вокруг толкателей....................227
8.3.3. Вентиляционные каналы в мертвых зонах......................228
8.4. Анализ главы......................................................230
9. Конструкция системы охлаждения.........................................232
9.1. Задачи конструирования системы охлаждения.........................232
9.1.1. Максимизация величины теплового потока (интенсификация теплопередачи)....................................232
9.1.2. Поддержание равномерной температуры стенки полости ФОД формы .. .232
9.1.3. Минимизация стоимости формы................................233
9.1.4. Минимизация объема и сложности системы охлаждения..........234
9.1.5. Минимизация величины напряжений и коррозии.................234
9.1.6. Облегчение эксплуатации формы..............................234
9.2. Процесс конструирования системы охлаждения........................235
9.2.1. Расчет необходимого времени охлаждения.....................235
9.2.2. Оценка необходимой скорости передачи тепла.................241
9.2.3. Оценка расхода охлаждающего агента.........................242
9.2.4. Оценка диаметра каналов охлаждения.........................243
9.2.5. Выбор глубины расположения каналов охлаждения..............246
9.2.6. Выбор шага расположения каналов охлаждения.................248
9.2.7. Направления расположения каналов охлаждения................251
9.3. Конструкции систем охлаждения.....................................254
9.3.1. Сетки каналов охлаждения...................................254
9.3.2. Вставки охлаждения.........................................257
9.3.3. Согласованное охлаждение...................................258
9.3.4. Вставки из материала с высокой теплопроводностью...........259
9.3.5. Охлаждение тонких пуансонов................................260
9.3.6. Односторонний тепловой поток...............................265
9.4. Анализ главы......................................................268
10. Усадка и коробление...................................................270
10.1. Процесс анализа усадки...........................................272
10.1.1. Оценка параметров процесса переработки....................272
10.1.2. Модельное поведение при уплотнении........................273
10.1.3. Оценка объемной усадки....................................275
10.1.4. Оценка изотропной линейной усадки.........................278
10.1.5. Оценка анизотропной усадки................................279
10.1.6. Оценка диапазона значений усадки..........................281
10.1.7. Предоставление окончательных рекомендаций относительно величины усадки...................................................282
10.2. Анализ усадки и проверка достоверности...........................284
10.2.1. Численное моделирование................................ .284
10.2.2. Конструкция формы по принципу «гарантированного запаса стали»... .287
10.2.3. Зависимость от процесса переработки.......................288
10.2.4. Частично-кристаллические полимеры.........................289
10.2.5. Влияние наполнителей......................................290
10.3. Коробление........................................................290
10.3.1. Источники коробления......................................291
10.3.2. Методы предотвращения коробления..........................295
10.4. Анализ главы......................................................296
Оглавление
9
11. Конструкция системы выталкивания.........................................298
11.1. Задачи конструирования системы выталкивания........................299
11.1.1. Обеспечение раскрытия формы.................................301
11.1.2. Передача усилия выталкивания к отливке......................301
11.1.3. Минимизация деформации отливок..............................301
11.1.4. Быстрота и надежность приведения в действие.................302
11.1.5. Минимизация воздействия системы охлаждения..................302
11.1.6. Минимизация воздействия на поверхности отливаемых деталей ..303
11.1.7. Минимизация сложности и стоимости...........................303
11.2. Процесс конструирования системы выталкивания.......................304
11.2.1. Определение поверхностей разъема формы......................304
11.2.2. Оценка усилий выталкивания..................................304
11.2.3. Определение площади и периметра поверхности выталкивания.....309
11.2.4. Определение типа, количества и размера толкателей...........311
11.2.5. Расположение толкателей.....................................313
11.2.6. Детальное рассмотрение толкателей и связанных с ними компонентов...................................................316
11.3. Анализ и конструирование системы выталкивания......................318
11.3.1. Цилиндрические толкатели....................................318
11.3.2. Плоские толкатели...........................................321
11.3.3. Трубчатые толкатели.........................................323
11.3.4. Плиты съема.................................................324
11.3.5. Упругая деформация вокруг поднутрений.......................326
11.3.6. Боковые знаки...............................................328
11.3.7. Ползушки....................................................333
11.3.8. Механизмы предварительного возврата системы выталкивания....336
11.3.9. Современные системы выталкивания............................338
11.4. Анализ главы.......................................................338
12. Общая структура формы....................................................340
12.1. Задачи конструирования структуры литьевой формы....................340
12.1.1. Минимизация напряжений......................................341
12.1.2. Минимизация деформации формы................................345
12.1.3. Минимизация размера формы...................................346
12.2. Анализ и конструирование плит......................................347
12.2.1. Сжатие плиты................................................347
12.2.2. Изгиб плиты.................................................350
12.2.3. Опорные колонки.............................................354
12.2.4. Сдвиговые напряжения, действующие на боковые стороны плиты формы.........................................................359
12.2.5. Центраторы..................................................360
12.2.6. Концентрация напряжений.....................................363
12.3. Анализ и конструирование пуансонов.................................367
12.3.1. Осевое сжатие...............................................368
12.3.2. Сжимающие окружные напряжения...............................369
12.3.3. Деформация пуансона.........................................371
12.4. Соединительные элементы............................................374
12.4.1. Посадки.....................................................374
12.4.2. Винты с внутренним шестигранником...........................378
12.4.3. Штифты......................................................381
12.5. Анализ главы.......................................................383
13. Технологии литья.........................................................385
13.1. Введение...........................................................385
13.2. Формы для совместного литья под давлением..........................385
13.2.1. Процесс совместного литья под давлением.....................387
Оглавление
13.2.2. Конструкция формы для совместного литья под давлением.......388
i 3.2.3. Литье под давлением с газом/водой.........................390
I3.3. Формы с закладными элементами.....................................392
13.3.1. Литьевое прессование при низком давлении...................393
13.3.2. Форма со вставкой с регулированием температуры стенки......394
13.3.3. Литье с использованием одноразовых вставок.................396
13.4. Формы для выдувного формования....................................398
13.4.1. Выдувное формование........................................398
13.4.2. Многослойное выдувное формование...........................400
13.5. Формы для литья с многократным впрыском...........................402
13.5.1. Литье на подложку..........................................403
13.5.2. Многокомпонентное литье с отведением знака.................405
13.5.3. Формы для многопозиционного литья..........................407
13.6. Литниковые системы................................................409
13.6.1. Изолированный разводящий литник............................409
13.6.2. Этажные формы..............................................410
13.6.3. Разветвленные разводящие литники...........................413
13.6.4. Динамическое регулирование потока расплава.................414
13.7. Регулирование температуры стенки формы............................417
13.7.1. Пульсирующее охлаждение....................................418
13.7.2. Нагревание за счет встроенных электронагревателей .........420
13.7.3. Индукционный нагрев........................................422
13.7.4. Управляемая теплопередача..................................423
13.8. Этикетирование в форме............................................425
13.8.1. Статически заряженная пленка...............................426
13.8.2. Индексированная пленка.....................................427
13.9. Системы выталкивания..............................................428
13.9.1. Формы с разъемными формообразующими деталями...............428
13.9.2. Разъемные знаки............................................430
13.9.3. Выкручиваемые знаки........................................432
13.9.4. Обратное выталкивание......................................435
13.10. Анализ главы.....................................................436
Приложения.................................................................437
Приложение А. Свойства полимерных материалов...............................438
Приложения В. Свойства материалов для изготовления литьевых форм...........444
Приложение ВЛ. Цветные металлы..........................................444
Приложение В.2. Нелегированные стали....................................445
Приложение В.З. Другие стали для изготовления форм......................446
Приложение В А. Комментарии.............................................447
Приложение С. Свойства охлаждающих агентов.................................448
Приложения D. Статистические данные об оплате труда........................449
Приложение D.\. Значения ставки заработной платы в США..................449
Приложение D.2. Международные значения ставки заработной платы..........449
Приложение D.3. Тенденции изменения международных производственных затрат... .451
Приложение Е. Преобразования единиц измерения..............................452
Приложение ЕЛ. Преобразования единиц длины..............................452
Приложение Е.2. Преобразование единиц массы/силы........................452
Приложение £.3. Преобразование единиц давления..........................453
Приложение £.4. Преобразование единиц скорости потока...................453
Приложение £.5. Преобразование единиц вязкости..........................453
Приложение £.6. Преобразование единиц энергии...........................453
Приложение F. Современные выводы формул....................................454
Список использованной литературы...........................................456
Предметный указатель.......................................................459
Предисловие к русскому изданию Уважаемые конструкторы литьевых форм и технологи по литью. Вы держите в руках интересную книгу. На мой взгляд, для нашей страны и всего постсоветского пространства она открывает новые подходы при описании процесса конструирования литьевых форм для литья пластмасс под давлением. Автор, Давид Казмср, наглядно демонстрирует, как можно достичь определенного результата за счет компромиссного выбора из разных возможных вариантов решения. Известно, что все решения имеют как положительные стороны, гак и недостатки. Принятие того или иного решения возможно или по результатам инженерных расчетов или благодаря совместному обсуждению проблем с технологом по литью и разработчиком самой отливаемой детали, или на основании экономических ограничений конкретного проекта. Автор регулярно обращается непосредственно к главному читателю этой книги: «Конструктор литьевой формы должен...», «Конструктор литьевой формы обязан...» и далее следуют четкие необходимые указания. В книге впервые рассмотрен коллективный процесс принятия решения при разработке литьевой формы, который, к сожалению, не однозначен. В коллективном обсуждении конструкции литьевой формы должны принимать участие и конструктор детали, и технолог политью, и изготовитель литьевой формы, и заказчик самих дегалей, тот кто будет их эксплуатировать. Книга насыщена очень нужными в постоянной практике инженерными расчетами — и прочностными, и тепловыми, и реологическими. Суть книги четко сформулирована Д. Казмером в авторском предисловии: «...Инженер, понимающий причинную связь между конструктивными решениями и проблемами эксплуатации, может выбрать лучшие и более обоснованные решения, что и способствует более высокой конкурентоспособности конструируемой литьевой формы. Опытный инженер должен также ограничивать затраты времени и средств, необходимые при поручении таких решений другим сторонам. Однако эти стороны не обязательно являются более компетентными...». Как научный редактор книги я старался максимально сохранить стиль автора, чтобы донести до читателя его взгляд на рассматриваемые вопросы. Надеюсь, что эта книга станет настольным пособием как для начинающих конструкторов, так и для опытных специалистов. Книга Д. Казмера рассчитана на вдумчивое прочтение, серьезное осмысление и реальное применение материала на практике. И тогда практический результат превысит ожидания. Желаю вам увлекательного чтения и успехов в работе! Дувидзон Владимир Григорьевич
Сведения об авторе
Давид Казмер {David Kazmer) (доктор философии в области машиностроения {Ph. D. Mechanical Engineering), Стэнфордский университет {Stanford University)) является профессором факультета технологии пластмасс {Department of Plastics Engineering) Университета Массачусетса в Лоуэлле {University of Massachusetts Lowell), где он проводит научные исследования, относящиеся к разработке пластмассовых изделий и процессу переработки пластмасс, и занимается преподавательской деятельностью. Ранее он занимал должности специалиста, получившего широкие прикладные знания в компании Genera! Electric, и директора отделения научных исследований и разработок в компании Synventive /lot Runners. Д. Казмер получил лицензию профессионального инженера-технолога и является членом Американского института инженеров-механиков {American Society of Mechanical Engineers).
Предисловие
Конструирование литьевой формы в большей степени относится к технической деятельности, чем к процессу проектирования. На практике совместно используют стандартные методы и новые, еще только изучаемые, приемы для разработки конструктивно сложных форм, которые зачастую превосходят ожидания заказчика.
Однако недостаток фундаментального технического анализа на стадии проектирования нередко может привести к созданию конструкции литьевой формы, которая лишь частично выполнит необходимые функции или потребует значительных изменений; на такой форме обычно получаются отливки худшего качества, либо расходы на ее изготовление и эксплуатацию могут оказаться не эффективными. Действительно, считается, что при вводе в эксплуатацию в среднем 49 из 50 литьевых форм дорабатываются по результатам испытаний. Зачастую конструкторы литьевых форм и конечные потребители оснастки возможно даже не представляют, сколько денег можно было бы сэкономить.
Термины «конструирование» и «разработка» в названии книги подразумевают рассмотрение методического и аналитического подхода к конструкции формы. Инженер, понимающий причинную связь между конструктивными решениями и эксплуатацией литьевой формы, может выбрать лучшие и более обоснованные решения, что способствует более высокой их конкурентоспособности. Опытный инженер должен также ограничивать затраты времени и средств, необходимые при поручении таких решений другим сторонам. Однако эти стороны не обязательно являются более компетентными.
Книга носит обучающий характер, но в то же время она предназначена и для профессионалов. работающих в тесно связанной производственной команде, которая включает конструкторов (дизайнеров) изделий из ПМ, конструкторов литьевых форм и технологов по литью. По сравнению с большинством руководств, в этом пособии приведены реальные рабочие примеры со строгим анализом и детальным обсуждением важных существующих концепций конструирования. Необходимо понимать, что это пособие целенаправленно изучает общепринятые и фундаментальные аспекты конструирования литьевых форм.
Я надеюсь, что книга «Разработка и конструирование литьевых форм» будет понятной и полезной для всех, кто ее прочтет. Мне бы хотелось узнать ваши отзывы. Буду благодарен за помощь в совершенствовании последующих изданий.
С наилучшими пожеланиями, Давид Казмер, Лоуэлл, штат Массачусетс, 1 июня 2007 г.
Перечень условных обозначений
Конструирование литьевых форм требует значительных математических расчетов. Для их проведения разработан большой перечень условных обозначений. Так, размеры Л, и Н представляют собой длину, ширину и высоту (толщину), как показано на рис. 1.
Выбраны и будут использоваться следующие обозначения: Т — температура, С — стоимость. Р давление и т. д. Переменная R относится к константам, связанным со скоростью (в зависимости от времени), а переменная к — к финансовым константам (в зависимости от стоимости). Для большей наглядности и лучшего понимания подстрочные индексы не сокращаются. В табл. 1 приведены условные обозначения переменных и их размерность.
Таблица 1. Перечень условных обозначений
Переменная Расшифровка обозначения Единицы
измерения
Коэффициент температуропроводности м*/с
р Уплотняемость 1/МПа
6 Деформация м
Деформация при изгибе м
5 Деформация при сжатии м
UMTite
g Деформация при совместном изгибе и сжат и м
<Лаш»
С Относительная деформация м/м
^luacntaccM Относительная деформация при разрыве пластмассы %
Перечень условных обозначений
15
Продолжение табл. /
Переменная Расшифровка обозначения Единицы
измерения
V Скорост ь сдвига 1/с
7^ Допустимый максимум скорости сдвига расплава полимера 1/С
Л Вязкость Пас
к Коэффициент теплопроводности Вт/м-°С
Стоимость единицы объема материалов вставок, пуансона $/м3
и матрицы
Стоимость килограмма материала (металла) формы $/кг
к
ПЛЛСТМКСЫ Стоимость килограмма пластмассы $/кг
X Гранина допуска м
р Кажущаяся (эффективная) вязкость в модели Ньютона Па
Рсглтичиос Коэффициент трения покоя (коэффициент статического ---
трения)
р Плотность кг/м’
Рвяии .
р Плотность материалов вставок пуансона и матрицы кг/м’
' ПМСТШССЫ Плотность пластмассы кг/м-’
ф Угол уклона О
е Угол уклона о
^">пЧи Уровень напряжений, при котором прогибается колонна МПа
Прикладываемое циклическое напряжение МПа
а Максимальное допустимое напряжение, обусловливающее МПа
>vnucmi циклическую нагрузку
О__ Напряжение в окружном направлении МПа
а Максимальное допустимое напряжение, обусловливающее МПа
прело ьное циклическую нагрузку или текучесть
а Максимальное допустимое напряжение, обусловливающее МПа
теку» ости разрушение текучестью
т Напряжение сдвига Па
V Удельный объем ---
Общий периметр всех толкателей м
'^проежипм формуюикк nr.iocrn Площадь проекции формующей полости формы м2
на плоскость разъема
итж Площадь поверхности, подвергающейся воздействию м2
сжимающих напряжений
Эффективная площадь поверхности, подвергающаяся м2
действию напряжений
^талытемп Общая площадь торцов всех толкателей м2
^macma Общая площадь поверхности отлитой детали м2
Площадь поверхности, подвергающейся воздействию м2
напряжений сдвига
С Коэффициент допуска для стандартной компоновки
Перечень условных обозначений
Продолжение табл. 1
Переменная Расшифровка обозначения Единицы
измерения
С Общая стоимость всех вспомогательных приспособлений S
кпочоппшнос и устройств
С™» Общая стоимость всех формообразующих деталей (гнезд) S
с Стоимость окончательной обработки комплекта вставок $
•CTWUt ,1Ж<ЧГиТСЛМШ пуансона и матрицы
с Стоимость машинной обработки комплекта вставок S
пуансона и матрицы
С Стоимость материала (металла) для изготовления $
и»т ерши все двое комплекта вставок пуансона и матрицы
Полная стоимость литьевой формы $
с Амортизация формы: стоимость формы, отнесенная S
•{кфмы/идзелш к программе производства пластмассовых деталей за
оговоренный промежуток времени
с Общая стоимость основы формы и се модификаций $
ОЯКФЫПи. формы
с Общая стоимость всех специальных деталей для основной $
СПСи1*Л1ЬМЫ«_ХПМса конструкции формы
г Начальная стоимость пакета плит или стали $
спив формы
с Общая стоимость отлитой детали S
1ПЗГЖМ*
с Стоимость материала, используемого для литья одной $
плзстдиссы/тзелш детали
с Затраты на оборудование и оплату труда при литье одной $
прт in. иа/и меж * детали
Г Удельная теплоемкость пластмассы Дж/кг°С
Л113СТМДС1Ы
КТР Коэффициент термического расширения 1/°С
КОТР Коэффициент объемного термического расширения 1/°С
D Диаметр м
>ирдал1гчесю(й Гидравлический диаметр сечения литникового канала м
D Диаметр толкателя м
ПИК^ГГЛ»
Е Модуль упругости (модуль Юнга) ГПа
f Коэффициент безопасности ---
•А.ТОВЭТОСП. lt>OpMOCCip»JJlOtUrtl Коэффициент, учитывающий сложность
формообразующей полости
А МК JKIUK_OOMWOCtH Коэффициент, учитывающий снижение стоимости за счет
изготовления большого количества комплектов вставок
пуансонов и матриц
■Аффе кти м ка i_uh км Коэффициент, связанный с эффективностью работы
литьевой машины
*АффсКНМЮСТЪ Коэффициент, учитывающий общую эффективность всех
операций обработки
ХюГфМ_ОЯП*ОН Коэффициент, связанный с потерями в литниковой
системе формы при литье