Как делать литьевые формы? (Георг Мендес, 2007 год)

Описание книги Как делать литьевые формы?:

Экономический успех в индустрии переработки пластмасс зависит от качества, точности и надежности формующего инструмента — литьевых форм. Следовательно, неправильное конструктивное решение, ошибка в расчетах и просчеты при изготовлении формы могут привести к плачевным результатам. Справочник содержит обобщенные и систематизированные данные по конструированию технологической оснастки. В нем представлены все аспекты успешного производства литьевых форм как с практической, так и теоретической точек зрения. Издание рассчитано на инжерно-технических работников, занятых в области проектирования, изготовления и эксплуатации литьевых форм. Книга будет полезна студентам вузов при изучении вопросов проектирования форм.

---

Авторы:	Георг Мендес, Вальтер Микаэли, Пауль Морен
Перевод с англ.	под ред. В.Г. Дувидзона и Э.Л. Калинчева
Издательство:	«Профессия»
Издано:	СПб, 2007 год
Скачать:	Сайт издателя

---

Содержание книги Как делать литьевые формы:

1. Материалы для деталей литьевых форм

Стали

Общие сведения

Цементируемые стали

Азотированные стали

Стали сквозной закалки

Термообработанные стали  в состоянии поставки

Мартенситные стали

Твердые сплавы для литьевых форм

Коррозионностойкие стали

Рафинированные  стали

Стальное литье

Цветные металлы

Медные сплавы

• Сплавы бериллий-медь.

Цинк и его сплавы

Сплавы алюминия

Сплавы висмут-олово

Материалы для электролитического осаждения

Обработка поверхностей сталей для литьевых форм

Общие сведения

Термообработка сталей

Термохимические методы обработки

• Науглероживание.
• Азотирование.
• Борирование.

Электрохимическая работа

• Хромирование.
• Никелирование.
• Процесс NYE-CARD (никель-фосфор-силикатные покрытия).
• Твердосплавные покрытия.

Покрытие при пониженном давлении

• Процесс химического осаждения из газовой фазы.
• Процесс физического осаждения из газовой фазы.

Лазерная обработка поверхности

Лазерное упрочнение и переплавка

Термохимические методы

Упрочнение электронным лучом

Технология Lamcoat

2. Технология изготовления литьевых форм

Изготовление форм и формообразующих вставок литьем

Методы литья и литейные сплавы

Литье в песчаную форму

Технология точного литья

Технологии ускоренной подготовки производства

Уровень развития технологий

Прямой метод получения технологической оснастки

• Прямое получение металлической литьевой формы.

Непрямые методы быстрого получения оснастки (технологические цепочки)

• Цепочки с использованием позитивных моделей.
• Цепочки с использованием негативных моделей.

Перспективы.

Выдавливание

Механическая обработка и другие виды обработки с удалением материала

Методы механообработки

Чистовая (окончательная) обработка поверхности

• Шлифование и полирование (ручное или механизированное).
• Вибрационное шлифование.
• Пескоструйная обработка шлифование (шлифование).
• Внутренняя притирка.
• Электрохимическое полирование.

Методы электроискровой обработки

Электроэрозионная обработка (ЭЭО)

Электроискровое резание плавающим проволочным электродом

Электрохимическая обработка (ЭХО)

Электрохимическое удаление материала — травление

Состояние поверхности после электроэрозионного или химического воздействий – внешний вид

Лазерное гравирование

Быстрое прототипирование с помощью LASERCAV

Литье под давлением с выплавляемым пуансоном

Литьевые формы для работы с выплавляемыми пуансонами

• Литниковая система и впуск.
• Термические аспекты конструирования формы.
• Сдвиг пуансона.
• Вентилирование.

Литьевые формы для изготовления выплавляемых пуансонов

• Материал для пуансона.
• Конструкция литьевой формы.
• Литниковая система.
• Тепловой режим в формах для литья пуансонов.
• Извлечение выплавляемых пуансонов из формы.

3. Определение стоимости изготовления литьевых форм

Общая схема

Методика определения стоимости формы

Группа затрат 1:  формообразующие детали

Расчет трудоемкости изготовления формующей полости.

Расчет коэффициента времени механической обработки.

Зависимость времени обработки от глубины формующей полости.

Расход времени на обработку поверхности полости.

Расчет времени для обработки линии разъема.

Поправка на качество поверхности.

Время механообработки для фиксации пуансонов.

Поправка на допуски.

Учет степени сложности и разнородности.

Поправка на количество формующих полостей.

Расчет времени изготовления электродов для электроэрозионной обработки.

Группа затрат 2.

Группа затрат 3: основные узлы и детали

Литниковая система.

Система разводящих литниковых каналов.

Горячеканальные системы.

Система термостатирования.

Система выталкивания.

Группа затрат 4:специальные узлы и детали

Другие методы расчета затрат

Определение затрат по подобию

Принцип иерархического поиска по подобию

4. Литье под давлением

Последовательность технологических операций

Литье под давлением термопластов.

Литье под давлением «сшитых» полимеров.

• Литье под давлением эластомеров.
• Литье под давлением реактопластов.

Основные термины

Классификация литьевых форм

Функции литьевых форм

Критерии классификации литьевых форм.

Основной порядок действий при конструировании формы.

Определение размера формы.

• Максимальное количество формующих полостей.
• Усилие смыкания.
• Максимальная площадь смыкания.
• Необходимый ход открытия.

Отношение длины потока к толщине стенки.

Расчет количества формующих полостей

• Алгоритм определения технически и экономически оптимального количества формующих полостей.
• Затраты на испытания, наладку и эксплуатацию.

Размещение формующих полостей

Общие требования.

Возможные решения.

Равновесие сил в литьевой форме во время впрыска.

Количество линий разъема.

5. Конструирование литниковых систем

Описание литниковой системы

Концепция и определения различных типов литниковых каналов

Стандартные литниковые каналы

Горячеканальные литниковые системы

Холодные каналы

Требования, предъявляемые к литниковой системе

Классификация литниковых систем

Центральный литник

Конструкция разводящих литниковых каналов

Конструкция впускных литниковых каналов

Место впуска

Разводящие каналы и впускные литники для реактопластов

Эластомеры

Реактопласты

Влияние расположения места впуска при переработке эластомеров

Литниковые каналы для высоконаполненных материалов

Качественное (структура потока) и количественное моделирование процесса заполнения формы. (Имитационные модели)

Введение.

Структура потока и ее значение.

Использование структуры потока для подготовки к моделированию процесса заполнения.

Теоретические основы метода структуры потока.

• Изображение фронтов потока.
• Радиус-вектор для выявления теневых участков.
• Области с разной толщиной.
• Структура потока на ребрах.
• Структура потока изделий типа «коробка».
• Анализ критической области.
• Заключение.

Количественный анализ заполнения.

 Аналитическое проектирование литниковых каналов

• Реологические принципы.
• Определение свойств испытывающего сдвиг вязкого потока с помощью капиллярного вискозиметра.
• Вязкость при растяжении.
• Простые уравнения для расчета потерь давления в литниковых каналах.

Особые явления, связанные с многоточечным впуском

Конструкция литниковых каналов для сшивающихся составов

Эластомеры

• Расчет процесса заполнения
• Влияние параметров процесса на окна переработки
• Примеры и критика модели окон переработки

Реактопласты

• Поведение расплава при литье реактопластов

6. Конструирование впускных литниковых каналов

Центральный литник

Литник, подводимый к краю изделия, или веерный литник

Дисковый литник

Кольцевой литник

Туннельный («подводный») литник

Точечный отрывной литник в трехплитной литьевой форме

Обратный центральный литник с отрывным точечным впуском

Безлитниковое литье

Литьевые формы с изолированными каналами

Литниковые системы с контролем температуры — горячие каналы

Горячеканальные системы

• Достоинства и недостатки горячеканальных систем
• Новые возможности и применение горячих каналов
• Конструкция горячеканальной системы, ее деталей и узлов
• Сопла для горячеканальных форм
• Данные, относящиеся к проектированию горячих коллекторов
• Нагрев горячеканальных систем

Холодноканальные литниковые системы

• Системы холодных каналов для литья под давлением эластомеров
• Литьевые формы с холодноканальной системой для переработки реактопластов

Специальные литьевые формы

Двухэтажные формы

Литьевые формы для многокомпонентного литья

• Формы для комбинированного литья.
• Литьевые формы для сэндвич-литья.
• Литьевые формы сдвоенного литья.

7. Вентилирование формы

Пассивное вентилирование

Активное вентилирование

Вентилирование литьевых форм с противодавлением газа

8. Система теплообмена

Время охлаждения

Температуропроводность некоторых полимеров

Температуропроводность эластомеров

Температуропроводность реактопластов

Расчет времени охлаждения для термопластов

Приближенная оценка

Определение времени охлаждения по номограммам

Время охлаждения при несимметричной температуре стенок

Время охлаждения деталей различной формы

Тепловой поток и мощность теплообмена

Тепловой поток

• Термопласты
• Термореактивные материалы

Аналитический расчет системы теплообмена на основе расхода тепла (общая схема)

Аналитический тепловой расчет

• Расчет времени охлаждения.
• Баланс тепловых потоков.
• Расход охлаждающей жидкости.
• Температура канала охлаждения.
• Расположение каналов охлаждения.
• Конструкция охлаждающего контура.

Расчеты при термическом проектировании форм

Двухмерные расчеты

Трехмерные методы

Упрощенная оценка теплового потока в критических точках изделия

Практическая коррекция охлаждения угловой зоны

Практическое конструирование систем охлаждения

Системы теплообмена для пуансонов и цилиндрических изделий

Системы охлаждения для плоских изделий

Герметизация системы охлаждения

Динамическое охлаждение литьевой формы

Предупреждение деформации углов отливаемых изделий вследствие неравномерности теплового потока

• Холодный пуансон и теплая матрица.
• Коррекция формы угловых секций.
• Локальное изменение потока тепла.

Расчет режима нагрева литьевых форм для термореактивных материалов

Теплообмен в формах для термореактивных материалов

Тепловой баланс

Распределение температуры

Практическое конструирование термоэлектрических нагревателей форм для реактопластов

9. Усадка

Введение

Определение усадки

Допустимые отклонения

Причины усадки

Причины анизотропной усадки

Причины деформации

Технологический процесс и усадка

Вспомогательные средства определения величины усадки

10. Проектирование конструкции литьевой формы

Деформация форм

Анализ и оценка нагрузок и деформаций

Определение действующих сил

Основания для описания деформаций

Простые вычисления для оценки формирования зазора

Оценка формирования зазора и предотвращение облоя

Наложение деформаций узлов и деталей формы

Соединенные пружины в качестве эквивалентных элементов

• Параллельное соединение элементов
• Последовательное соединение элементов

Расчет толщины стенок формующей полости и их деформации

Варианты нагрузок и соответствующие деформации

Вычисление размеров цилиндрической матрицы

Расчет размеров матрицы некруглого сечения

Расчет размеров плит формы

Методика расчета стенок матрицы с учетом внутреннего давления

Деформация полуматриц и ползунов под внутренним давлением

Литьевые формы с раздвижными полуматрицами

Подготовка к расчету деформации

Геометрические упрощения

Примеры выбора граничных условий

Примеры расчетов

Прочие нагрузки

Оценка добавочных нагрузок

11. Сдвиг пуансонов

Оценка наибольшего сдвига пуансона

Сдвиг цилиндрического пуансона при боковом точечном впуске в основании (жесткое крепление)

Сдвиг цилиндрического пуансона в форме с дисковыми впускными литниковыми каналами (жесткое крепление)

Фундаментальное исследование сдвига

Результаты вычислений

Сдвиг пуансона при различных типах впускных литниковых каналов (жесткое крепление)

Сдвиг рабочих деталей формы

Расчет деформации металлических вставок на примере цилиндрического валка

• Определение линии смещения для деталей различной конфигурации

Примеры конструкций крепления пуансона и регулирования глубины формующей полости

12. Извлечение отлитых изделий

Обзор систем выталкивания

Конструкция систем выталкивания — усилия выталкивания и открытия

Общие сведения

Методы расчета усилий выталкивания

• Статические коэффициенты трения для определения усилий выталкивания и открытия.
• Метод оценки усилий для извлечения (съема) цилиндрических втулок.
• Прямоугольные втулки.
• Конические втулки.
• Обобщение ряда основных случаев.

Усилия выталкивания для сложных изделий на примере крыльчатки

Количественный расчет процесса выталкивания изделий (для эластомеров)

Определение усилий открытия

• Изменения состояния на PVT-диаграмме для литьевых форм различной жесткости.
• Косвенные усилия открытия.
• Полное усилие открытия.

Типы толкателей

Конструкция и размеры цилиндрических толкателей

Точки контакта толкателей и других элементов системы выталкивания

Системы выталкивания

Приведение системы выталкивания в движение

Способы приведения в движение и выбор мест контакта

Способы приведения в движение

Специальные системы выталкивания

Механизм двойного выталкивания

Комбинированное выталкивание

Литьевые формы с тремя плитами

• Перемещение плиты съема тягами.
• Система выталкивания с замком.
• Обратное выталкивание со стороны неподвижной полуформы.

Возврат толкателя

Извлечение изделий с поднутрениями

Извлечение изделия с поднутрениями с помощью выталкивания

Допустимая глубина поднутрений для защелок

Извлечение резьбовых изделий

Извлечение изделий с внутренней резьбой

• Съем резьбовых изделий.
• Складывающиеся пуансоны.
• Литьевые формы со сменными пуансонами.

Литьевая форма с механизмом для вывинчивания

• Полуавтоматическая литьевая форма.
• Полностью автоматическая литьевая форма.

Извлечение изделий с внешней резьбой

Поднутрения в нецилиндрических изделиях

Внутренние поднутрения

Внешние поднутрения

• Литьевая форма с ползунами.
• Литьевая форма с раздвижными полуматрицами.

Литьевые формы с механизмом отвода пуансонов

13. Центрирование и смена литьевых форм

Задачи центрирования

Регулировка осей узла пластикации

Внутренняя центровка элементов

Центрирование больших литьевых форм

Смена литьевых форм

Системы ускоренной смены форм при переработке термопластов

Смена форм для переработки эластомеров

14. Конструирование литьевых форм с помощью компьютера и использование CAD-систем

Введение

Метод структуры потока

Разработка конфигурации

Освоение сложных алгоритмов

Моделирование используется недостаточно

Проще и с меньшими затратами          

Перспективы

Применение CAD-систем в конструировании литьевых форм

Введение

Принципы CAD

• Двухмерные и трехмерные модели.
• Повышение производительности CAD с помощью ассоциативности, параметрических моделей, геометрических и функциональных характеристик.
• Интерфейсы и интегрированные системы CAD.
• Организация прохождения данных и поток информации.

Применение автоматизированного проектирования в изготовлении форм

• Моделирование
• Интеграция функций изготовления форм
• Расширение функциональности в специальных приложениях
• Возможность комплексного инженерного подхода к проектированию с применением CAD

Выбор и внедрение CAD-систем

• Этапы выбора системы
• Определение общего замысла применения CAD
• Определение эффективности системы проверкой по контрольному образцу
• Внедрение CAD

15. Обслуживание литьевых форм

Преимущества графиков обслуживания

Плановое обслуживание

Сбор данных

Анализ данных и выявление слабых мест

Компьютерная поддержка

Уход за формами и их хранение

Ремонт и реконструкция форм

16. Измерения в литьевых формах

Датчики

Измерение температуры

Измерение температуры расплава с использованием инфракрасных датчиков

Измерение давления

Цель измерения давления

Датчики для измерения давления расплава

• Прямое измерение давления.
• Косвенные методы измерения давления.

Использование датчиков

Оптимизация технологического процесса

Контроль качества

17. Стандартные детали и узлы литьевых форм

18. Регуляторы температуры (термостаты) в литьевых формах

Функции, методы, классификация

Регулирование

Методы регулирования

Необходимые условия качественного регулирования

• Термостаты.
• Нагревательная, охлаждающая и перекачивающая способность.
• Датчики температуры.
• Установка датчиков температуры в форме.
• Система теплообмена в форме.
• Возможности поддержания стабильной температуры.

Выбор оборудования

Соединительные элементы формы и оборудования — меры безопасности

Теплоноситель

Техническое обслуживание и чистка

19. Способы устранения дефектов, возникающих в процессе литья под давлением

20. Специальные технологии литья под давлением и специальные литьевые формы

Микролитье

Технология литья и управление процессом

Изготовление микроматриц

• Кремневая технология
• Технология LiGA
• Технология LiGA с использованием лазера
• Лазерное резание
• Электроискровая обработка
• Микромеханическая обработка

Декорирование изделий в процессе литья под давлением

Переработка жидкого силиконового каучука

Вакуумирование

Впуск

Выталкивание

Контроль температуры

Холодноканальная литниковая система

Компрессионное прессование

---

Авторы:	Георг Мендес, Вальтер Микаэли, Пауль Морен
Перевод с англ.	под ред. В.Г. Дувидзона и Э.Л. Калинчева
Издательство:	«Профессия»
Издано:	СПб, 2007 год
Скачать:	Сайт издателя

---

Перейти на главную страницу раздела Электронная библиотека

---