книги / Технология производства и методы обеспечения качества зубчатых колес и передач

Материалы, методы и технология изготовления зубчатых колес из пластмасс 301

или для изготовления электродов под электроэрозионные станки, после чего передаются на изготовление. Разработка завершается конструкторской документацией на форму, и полный комплект чертежей выводится на печать или на дискету.

Существует достаточно много разнообразных систем автоматизированного проекти­ рования форм для литья пластмасс под давлением. Ниже в качестве примеров рассматри­ ваются некоторые из них.

Система D U C T 5 (фирма Delcam International Pic) — полностью интегрированная трехмерная система CAD/САМ , обеспечивающая автоматизацию всех стадий изготовле­ ния изделия, начиная от проектирования и кончая его обработкой. При конструировании оснастки DUCT 5 автоматически определяет трехмерную линию разъема формы и траек­ торию инструмента для механической обработки формы с учетом толщины стенок изде­ лия. Система обеспечивает растяжение объекта по каждой из осей независимо, или вдоль заданного вектора для получения семейства объекта, или для учета усадки.

Система создает шесть видов формы, генерирует сборочный чертеж с таблицей дета­ лей. Система позволяет быстро и просто задать форму объекта. Поверхности создаются с использованием кривых Bezier и алгоритмов, разработанных фирмой.

Границы поверхностей можно задать в виде сложных кривых. Количество поверхно­ стей, входящих в одну деталь, и количество лоскутов одной поверхности не ограничено, автоматически производится округление углов, образованных двумя или тремя поверхно­ стями. Из набора поверхностей можно создать единый объект в виде оболочки; такой ме­ тод соединяет в себе преимущества моделирования твердого тела с гибкостью моделиро­ вания поверхности. При проектировании система представляет конструктору широкий набор средств для построения и моделировании чертежей. Имеются библиотека типовых деталей и интерфейсы с языками С и Fortran.

При работе с системой DUCT 5 конструктор создает на экране дисплея трехмерную модель изделия (блок DUCT model)-, разрабатывает управляющую программу для системы ЧПУ типа CNC {DUCTmachines)-, проектирует литьевую форму, выбирая стандартные де­ тали из экранного меню {DUCT mold + DUCT draft)-, использует данные, полученные при проектировании формы, для получения троекторин черновой и чистовой обработки и ге­ нерации формообразующей матрицы {DUCToligitise); выбирает либо готовый постпроцес­ сор для конкретного станка, либо обобщенный постпроцессор, адаптируемый затем поль­ зователем для конкретного станка {DUCT post); передает управляющую программу из компьютера в систему ЧПУ станка {Delcam DNC).

Система Cimatron — интегрированная CAD/С А М система, представляющая полный набор средств для конструирования, инженерного анализа и разработку управляющих программ для станков с ЧПУ. (Дилер в России - совместное российско-ирландское пред­ приятие АО «БиПитрон»). Система Cimatron оснащена подсистемами:

—поверхностного и каркасного моделирования с полным набором геометрических элементов (точки, линии, окружности, сложные кривые и поверхности Bezier, Gregory, NURBS идр.);

—твердотельного проектирования, позволяющего автоматизировать работу конст­

руктора на этапе эскизного концептуального проектирования; подсистема осуществляет полный контроль над процессом проектирования, позволяет редактировать чертежи дета­ лей в режиме сборки и др.;

—создания чертежей пакетов прессформ и чертежей деталей форм, подготовки черте­ жей по ЕСКД;

—разработки управляющих программ, их проверки и отладки до выхода на станок, создания постпроцессоров для обрабатывающего оборудования.

302 Глава 8

Cimatron интегрируется с различными системами инженерного анализа, в том числе ANSYS, NASTRAN, Moldflow и другими; выполняет трансляцию данных во все основные промышленные стандарты обмена графическими данными — IGES, VDA, DXF, а также в формат РТС; совмешенно работает с оборудованием для ускоренного прототипирования изделий (стереолитографические машины, L ОМ-оборудование и др.).

Интегрированная среда систем Solid-Èdge-reM Ma-3D [34]. Интегрирование систем CAD Solid Edge и САМ ГеММа-Зй обеспечивает сквозную компьютерную технологию про­ ектирования и производства пресс-форм.

Система Solid Edge позволяет эффективно конструировать машиностроительные из­ делия, используя удобные в практике средства параметрического твердотельного модели­ рования. Реализовано проектирование многодетальных изделий в среде сборки и получе­ ние ассоциативных чертежей на детали и сборки.

С помощью системы ГеММа-SD разрабатываются программы обработки сложных ма­ шиностроительных деталей на станках с ЧПУ.

Взаимодействие систем ГеММа-Зй и Solid Edge осуществляется через формат обмена данными IGES, и это взаимодействие систем обеспечивает проектирование деталей пресс-форм достаточно сложной пространственной формы.

Система ГеММа-3D позволяет реализовать высокоэффективную технологию обра­ ботки деталей пресс-форм: оперировать с инструментом цилиндрической и тороидальной формы; применять обрабатывающие центры с фиксированной осью инструмента (31)-об- работка) или с непрерывным перемещением оси инструмента (51>-обработка); гравиро­ вать рисунок и текст и т. п.

Интегрированный комплекс позволяет быстро спроектировать пресс-форму, прове­ рить ее собираемость и подготовить необходимую техническую документацию на базе единой электронной модели.

САПР форм для литья из пластмасс КОМПАС-ФОРМА для DOS. Система КОМ ­ ПАС-ФОРМА обеспечивает автоматизированное проектирование литьевых форм для изго­ товления деталей из пластмасс литьем под давлением на термопластавтоматах. Литьевые формы соответствуют конструкциям «Съем плитой» или «Съем толкателями» с центрирую­ щими элементами, совмещенными с креплением по одной оси или разнесенными по разным осям. Допускаются одна или две плоскости раскрывания формы, перпендикулярные оси вы­ талкивания. Система не решает таких задач, как проектирование формообразующих поверх­ ностей, моделирование заполнения, проверка технологичности и расчет усадки материала. Ее задачей является автоматизированное проектирование пакета формы и подготовка ком­ плекта чертежной документации в формате КОМПАС-ГРАФИК. Полученные чертежи моiy r быть использованы в КОМПАС-ЧПУ для получения программ обработки деталей фор­ мы на станках с ЧПУ.

8 .5 .3 . П роектирование и изгото вл ение литьевы х ф ор м

с использованием норм ализованны х д е т а л е й *

Любая литьевая форма состоит из неподвижной и подвижной полуформ и в целом имеет следующую структуру; пакет плит, литниковая система, система центрирования, система выталкивания, система охлаждения, система формообразующих деталей. Практи­ чески все детали, кроме формообразующих, могут быть нормализованными, что по но­ менклатуре и весу деталей составит 50+90% от готовой формы, а по цене - 15+50% от полной ее стоимости.

• Материал для п. 8.5.3 подготовлен В. Г. Дувпдзопом.

сбоку специальным механизмом — базовый размер плит вертикальный, как, например, в каталоге фирмы Hasco. Для плит FP рекомендуют стали восьми марок, обозначения, со­ став и назначения которых приведены в табл. 8.15, 8.16. Фирма Тапт ал-ЕО С Normalien выпускает плиты из трех марок сталей: Сталь 45 (аналог 1.1730), Сталь 40Х (аналог 1.2312) и Сталь 40X13 (аналог 1.2083).

Материалы, методы и технология изготовления зубчатых колес из пластмасс 307

Брусья опорные (по-английски Risers, по-немецки Leiste) выпускаются в двух испол­ нениях: вертикальные и горизонтальные; обозначаются — 1Я40 и LH50 соответственно. В брусьях выполнены два сквозных гладких отверстия с точностью И7 под центрирую­ щие колонки /Ы 9 и два отверстия под винты, стягивающие подвижную полуформу. Для брусьев рекомендуется сталь 1.1730 (Сталь 45).

Комбинируя эти плиты в нужной последовательности, можно создать литьевую фор­ му с любой кинематикой: с одной, двумя и более плоскостями разъема; с плитой съема, с раздвижными полуматрицамн, а также горячеканальиые формы.

Литниковая система формы обеспечивает подвод расплава от сопла ТПА непосредст­ венно к месту впуска. Литниковая система бывает холодноканальная, горячеканальная и комбинированная.

Для холодноканальной литниковой системы предлагаются унифицированные лит­ никовые втулки: Fw30 с конусом под литник 3° и Дго31 с конусом — 2°. Литниковые втул­ ки изготавливают из стали 1.2862 с твердостью 54±2 HRC с посадочными диаметрами 12, 18, 24 мм, выполненными с точностью кб, что при установке в плиту по посадке Н 7/к6 исключает образование облоя при литье. Диаметры головки имеют размеры 28, 38, 48 мм.

Извлечение литника из литниковой втулки обеспечивает центральная втулка FwM. Во втулке выполнен обратный конус с углом при вершине 10°, глубиной 7 или 9,5 мм. Удаление литника из обратного конуса производится цилиндрическим толкателем типа Aw2\5, под который во втулке выполнено отверстие с точностью Н7. Так как толкатель изготовлен с точностью g6, то получаемая посадка H7/g6 обеспечивает безоблойную ра­ боту этого узла. Втулка монтируется в литьевой форме по посадке Н7/к6, что тем более исключает подливы. Изготавливают се из стали 1.2826 с твердостью 58±2 HRC.

Горячеканальиые литникопые системы (ГКС) применяют для повышения произво­ дительности ТПА (за счет сокращения времени цикла) и уменьшения расхода материа­ ла (за счет уменьшения толщины стенки отливки и исключения литников), хотя это приводит к удорожанию формы и к повышению требований к квалификации обслужи­ вающего персонала. Наиболее распространены эти системы при литье крупногабарит­ ных изделий, тонкостенных деталей, в многогнездиых формах и т. д.

Простейшая ГКС состоит из одного обогреваемого сопла (nozzle) и имеет одну зону контроля температуры. Сложная ГКС состоит из обогреваемого коллектора (manifold), к которому подводят одно или нескольких сопел. Коллектор обеспечивает транспорт рас­ плава к соплу. Обогреваемые сопла выполняют роль подводящих и впускных литников и направляют расплав непосредственно в заданную точку отливки.

Фирма Thermoplay (Италия), стратегический партнер фирмы ЕОС Normalien, специа­ лизируется с 1970 года на разработке и выпуске горячеканальных элементов для форм, производит сегодня 400 видов сопел и имеет представительства в 28 странах мира.

Для простых горячеканальных систем фирма Thermoplay [36] предлагает сопла серии D6: D 6/1; £ 6 /1 Д; £ 6 /2 ; £ 6 /2 £ ; £ 6 /3 ; £>6/5; £ 6 /8 . Сопла имеют два исполнения: «А» — две зоны регулирования температуры (спиральный и бандажный нагреватели) для литья всех типов термопластов; «Л» — одна зона регулирования (спиральный нагрева­ тель), рекомендуется для пластиков с широким диапазоном температуры переработки (табл. 8.17).

При литье точных деталей, таких как зубчатые колеса, рекомендуются сопла £ 6/5, снабженные несколькими впусками на торце — от 1 до 8.

Если в форме конструктивно возможно, то сопла рекомендуется устанавливать в уни­ фицированные переходные втулки, в которых расточены отверстия под сопло с точностью по Н7 и выполнены впускные каналы.

Материалы, методы и технология изготовления зубчатых колес из пластмасс 309

Для управления работой сопел серии £>6/2 фирма ЕОС Normalien предлагает при­ бор — терморегулятор ГЛ3500/М [37].

Техиичсскис характеристики

В состав регулятора входят два дисплея — один указывает фактическую температуру или сигнализирует о неисправности термопары; второй задает температуру или процент мощности, отдаваемой нагревателю; пять кнопок регулирования: выбор параметров; воз­ врат дисплея на индикацию заданной температуры; увеличеиия/умеиьшения параметра; выбор режима управления: ручной/автоматический/Сотл/щ Step — режим постепенного прогрева до 93 °С, со ступенчато изменяемым напряжением, после чего (или после четырех минут работы в этом режиме) прибор переходит в автоматический режим. Для работы со­ пел серии £>6/2 исполнения «В» необходим один прибор; исполнения «Л» — два прибора.

Шестиполюсный кабель TR35QQ/K соединяет терморегулятор 7723500/М с соплом се­ рии £>6/2 через универсальный разъем /lg531û, который рекомендуется располагать на верхней или боковой гранях пресс-формы. При транспортировке или хранении пресс-формы разъем закрывают предохранительной крышкой Ag/DE.

Для многогнездных пресс-форм или в тех случаях, когда подача расплава в отливку производится через несколько впусков, применяются сложные горячеканальные литнико­ вые системы, состоящие из литниковой втулки (с обогревом или без), обогреваемого кол­ лектора и обогреваемых сопел. Фирма Thermoplay предлагает для этих целей сопла семи типов (табл. 8.17). Сопла D5 с несколькими впусками (до восьми впусков) — для литья прецизионных деталей или для литья мелких деталей в многогнездных формах; выпуска­ ются диаметрами 22, 30 и 44 мм.

Подвод расплава к соплам фирма ЕОС Normalien обеспечивает нормализованными обогреваемыми коллекторами (manifold) трех типов: НКВ - £; НКВ - H; НКВ - X. Обо­ грев коллекторов проводится патронными нагревателями типа ЯР240 диаметрами: 6,5; 8,0; 10,0; 14,5; 16,0 мм, длинами от 40 до 300 мм и мощностью от 100 до 2000 Вт. Корпус нагревателя выполнен из хромоннкелевой стали, что исключает коррозию и пригоранне его к коллектору в период эксплуатации. Монтажный аэрозоль Ms100 и монтажная пас­ та Msl 10 улучшают передачу тепла от нагревателя к коллектору, облегчают монтаж и де­ монтаж нагревателей. Для регулирования работы нагревателей коллектора и сопел фир­ ма ЕОС Normalien предлагает многозонные регуляторы на базе контроллера TR35/M. Контроллеры TR35/M устанавливаются в многосекцнонный — 5-, 8- или 12-зоннын кор­ пус T R 3 5 /- . Прибор с формой соединяется через стандартные разъемы посредством си­ лового кабеля VkS210 па 10,16,24 контактов и кабеля для термопар VkTh2\Q на соответ­ ствующее количество контактов в разъеме.

Литниковые системы литьевых форм для зубчатых колес. Для изготовления зубча­ тых колес используются следующие типы литников. Точечный впускной литник (рис. 8.18, а) при разъеме формы автоматически отделяется от изделия. Благодаря диско-

б

.23

Рис. 8.18. Типы литниковыхсистем: точечный (а); дисковый (б); шатровый (в) (1_ центральныйлитник; 2 —разводящий канал; 3 —впускной канал)

аб

вому и шатровому литникам (рис. 8.18, б, в) полость фасонной отливки равномерно запол­ няется расплавом без холодных спаев. На рнс. 8.19 представлены два типа литников и да­ ны размеры в зависимости от толщины стенок.

Предпочтительной является конструкция с симметричным расположением венца относительно диска с одинаковыми выборками материала с двух торцов. При несиммет­ ричном его расположении большое значение приобретает соотношение между толщиной стенок диска th и венца tr (рис. 8.20). Опытные отливки из полиацеталя с отношением tf/tr = 0,5 и 1,0 имели отклонение от кружности соответственно 9 -1 6 и 6 -2 2 мкм, от пло­ скостности — 12-34 и 20-47 мкм, от цилиндричности поверхности — 84-120 и 20 -66 мкм, причем направление коробления диска изменялось — из выпуклого становилось вогну­ тым. Отношение п^/щ = 0,75 считается оптимальным [38]. При удалении литников от оси (см. рис. 8.20) (сравниваются положения литников А и С) показатели, характеризующие отклонение формы поверхности, ухудшаются — отклонение от кружности возрастает от 6 до 22 мкм, от плоскостности — соответственно от 20 до 47 мкм, от цилиндричности — от 26 до 66 мкм. При аналогичных опытах на зубчатых колесах (рис. 8.21 и 8.22) получено, что для варианта, приведенного на рнс. 8.21, а, отклонения шага зацепления f pl,r и накоп­ ленной погрешности шага по зубчатому колесу Fpr составляют соответственно 10 и 30 мкм, что соответствует 7 -8 -й степени точности (ГОСТ 9178-81), показатели для варианта на рис. 8.21, б — 6,7 и 14,1 мкм (6-я степень точности).