Взаимосвязь между физическими свойствами пм и технологическими требованиями 1-й группы к конструкции изделий из пм

Физические свойства ПМ	Характеристика процессов, протекающих при формовании изделия из ПМ	Технологические требования к конструкции изделия из ПМ
Малая теплопроводность ПМ (коэффициент теплопроводности в ~ 40 раз ниже, чем у сталей, из которых изготовлена пресс-форма (или литьевая форма))	Неравномерность протекания процесса отвердевания (отверждения) по толщине изделия, что приводит к высоким внутренним остаточным напряжениям в изделии и может вызвать коробление и деформации готового изделия	Снижение толщины стенки изделия до минимально допустимой и соблюдение принципа равнотолщинности изделия для уменьшения: — остаточных напряжений в изделии; — цикла литья; — вероятности появления усадочных дефектов
Высокое значение коэффициента температурного линейного расширения ПМ (в ~10 раз выше, чем у стали) и высокая усадка ПМ	Существенное сокращение размеров изделия при отвердевании (отверждении), т.е. велико усилие сталкивания изделия с пуансона, знаков, что может способствовать смятию изделия при выталкивании его из формы	Введение технологических уклонов в конструкцию изделия

Окончание табл. 1

Физические свойства ПМ	Характеристика процессов, протекающих при формовании изделия из ПМ	Технологические требования к конструкции изделия из ПМ
Высокая вязкость расплавов ПМ по сравнению с низкомолекулярными жидкостями	Затрудненное заполнение расплавом формующей полости литьевой формы (или пресс-формы), что может привести к недоформованию изделия в формующей полости	Наличие радиусов закруглений, технологических уклонов

Помимо этого, если толщины различных участков изделия значительно разнятся, то повышается неоднородность усадки, что также может привести к короблению изделия и трещинообразованию.

Таким образом, стенки изделия из ПМ следует делать минимальной возможной толщины для: 1) экономии материала (снижения материалоемкости изделия); 2) уменьшения времени цикла формования (т. е. повышения производительности); 3) снижения величины усадки материала изделия (т. е. повышения точности размеров изделия); 4) уменьшения вероятности коробления и образования усадочных дефектов. Требуемую жесткость (несущую способность) стенок изделия обеспечивают посредством введения ребер жесткости или армирующих элементов.

Кроме того, для повышения однородности процессов отвердевания (отверждения) следует соблюдать при конструировании изделия принцип равнотолщинности (т. е. толщина изделия должна быть, по возможности, одинаковой во всех его сечениях).

Высокие значения коэффициентов температурного расширения ПМ (в ~ 10 раз больше, чем у металлов) приводят к существенному сокращению диаметральных размеров изделия из ПМ (т. е. усадке) при его отвердевании (отверждении); вследствие этого появляются значительные напряжения сжатия на внутренних поверхностях изделия, контактирующих с ФОД. Соответственно при выталкивании изделия напряжение трения также высоко, т. е. велико и усилие сталкивания изделия с пуансона. Это может привести к смятию изделия при выталкивании (кроме того, при увеличении усилия выталкивания детали с пуансонов и знаков возрастает требуемое номинальное усилие литьевой машины).

В связи с этим для облегчения выталкивания изделий из формы на соответствующих поверхностях изделия предусматривают технологические уклоны (т. е цилиндрическое соединение заменяют конусным).

Высокая вязкость расплавов ПМ обусловливает необходимость проектирования закруглений по пути течения расплава в формующей полости формы. Кроме того, закругления повышают механическую прочность изделия (т. к. при малых радиусах закруглений возможно трещинообразование и коробление) и улучшают его внешний вид. Благоприятные условия течения расплава в формующей полости также обеспечиваются за счет введения технологических уклонов.

Технологические требования 2-й группы связаны с тем, что всякое усложнение конструкции литьевой формы влечет за собой ее удорожание и снижение надежности ее работы; в особенности это касается введения дополнительных плоскостей разъема формы. Поэтому следует стремиться к достижению такой конфигурации изделия из ПМ, которой соответствовала бы наиболее простая конструкция литьевой формы (идеальный вариант — форма с одним разъемом). Кроме того, на стадии проектирования следует оптимизировать конструкцию тех углублений и выступов в изделиях из ПМ, которые вызывают усложнение конструкции литьевой формы, или же влекут за собой невозможность выталкивания изделия.

Технологические требования 3-й группы — допуски и посадки изделия из ПМ должны быть назначены обоснованно, т. е. с учетом условий его эксплуатации, величины колебания усадки ПМ, метода формования и т. д.

При конструировании изделия из ПМ должны быть соблюдены 5 основных правил:

1) тонкостенность и ребра жесткости (т. е. толщину изделия из ПМ следует назначать близкой к минимально допустимой, а требуемую жесткость и прочность изделия и малое его коробление достигать за счет введения ребер жесткости);

2) равнотолщинность (должен быть соблюден принцип равнотолщинности, т. е. толщина изделия должна быть, по возможности, одинаковой во всех его сечениях);

3) технологические уклоны и радиусы закруглений ( следует предусматривать, для облегчения выталкивания изделий из формы, технологические уклоны на соответствующих поверхностях изделия; контуры изделия должны быть плавными, округлыми);

4) упрощение конструкции изделия (следует максимально повышать технологичность и упрощать конструкцию изделия, т. е. и литьевой формы или пресс-формы; в частности, следует избегать отверстий и поднутрений (т. е. выступов и впадин) на боковой поверхности изделия; конфигурация изделия должна выбираться с учетом текучести его материала, возможности изготовления литьевой или прессовой формы и мощности имеющегося оборудования;

5) обоснованные допуски (нормированная точность всех геометрических параметров изделия должна быть назначена обоснованно, с учетом как возможности ее достижения, так и технологических и эксплуатационных требований к конструкции изделия; в частности, величины допусков на размеры изделия должны, как правило, в 2,3—2,8 раза превышать колебание расчетной усадки материала изделия; повышенная точность размеров изделия в технически обоснованных случаях должна определяться в соответствии с назначением изделия).

Можно сказать так: типовое технологичное изделие из ПМ — это тонкостенная равнотолщинная оболочка или пластина (или, редко, стержень) достаточно простой конструкции, при необходимости упрочненная ребрами жесткости. Кроме того:

— выбор материала изделия следует производить, исходя из эксплуатационных и технологических требований к конструкции изделия;

— материал и конструкция изделия должны быть увязаны с возможностью как конструирования, так и изготовления технологической оснастки для формования этого изделия, а также с мощностью имеющегося оборудования (т. е. чтобы изделие можно было отформовать на имеющемся оборудовании в изготовленной оснастке).

Таким образом, при конструировании изделий из ПМ необходимо:

1) максимально упростить конфигурацию изделия, устранив, по возможности, поднутрения, препятствующие выталкиванию изделия из формующей полости формы;

2) обеспечить максимально возможную равнотолщинность (минимальную разнотолщинность) и рациональный выбор толщины стенок изделия;

3) использовать ребра жесткости;

4) предусмотреть технологические уклоны;

5) устранить острые углы (ввести радиусы закруглений);

6) правильно оформить и расположить отверстия, резьбу, рифления, надписи;

7) выбрать материал и конструкцию армирующих элементов; рационально расположить армирующие элементы и выбрать толщину слоя пластмассы вокруг арматуры;

8) назначить допуски на размеры изделия с учетом возможности их достижения.

При этом следует учитывать производственные возможности как предприятия, на котором предполагается изготавливать изделие, так и имеющегося на нем оборудования.

Невыполнение нижеперечисленных требований к конструкции изделия из ПМ может привести к различным видам брака, указанным в табл. 2.

Таблица 2