DuPontâ„¢ Technische Kunststoffe Allgemeine Konstruktionsprinzipien

Allgemeine Konstruktionsprinzipien für technische Kunststoffe
Inhalt
1 Allgemeines Seite
Festlegung der Anforderungen für eine Anwendung ..... 3
Konstruktions-Checkliste ............................................... 4
Von der Konstruktion zum Prototyp............................... 5
Computersimulationen ................................................... 5
Erprobung der Konstruktion........................................... 6
Erstellung aussagekräftiger Spezifikationen .................. 6
2 Spritzgießen
Verfahren und Ausrüstung.............................................. 7
Anleitung zur Fehlersuche bei Verarbeitungsproblemen ... 8
3 Kriterien für das Spritzgießen
Einheitliche Wanddicke.................................................. 11
Konstruktionshinweise ................................................... 11
Konizität und Auswerferstifte ........................................ 12
Ausrundungen und Rundungshalbmesser ...................... 12
Gewindeaugen ................................................................ 13
Rippen ............................................................................ 13
Löcher und Auskernungen ............................................. 13
Gewinde.......................................................................... 15
Hinterschneidungen........................................................ 16
Umspritzte Einlegeteile .................................................. 17
Toleranzen ...................................................................... 18
Schwindung und Verzug................................................. 19
4 Berechnungsgleichungen für tragende Konstruktionen
Kurzzeitbelastungen ....................................................... 21
Modul für isotrope Materialien ...................................... 22
Orthotrope Materialien ................................................... 23
Andere Beanspruchungen............................................... 23
Dauerbelastungen ........................................................... 24
Rippen und Verstärkungen ............................................. 27
Berechnungsgleichungen für tragende
Konstruktionen ............................................................... 33
5 Konstruktionsbeispiele
Neue Radkonstruktionen ................................................ 45
Stuhlsitze – neu durchdacht............................................ 48
Schubkarrenrahmen – eine mögliche Konstruktion ....... 48
6 Federn und flexible Scharniere
Konstruktion von flexiblen Scharnieren......................... 50
7 Lager
Härte und Oberflächengüte der Welle ............................ 51
Lageroberfläche.............................................................. 51
Genauigkeit .................................................................... 52
Lagerspiel ....................................................................... 53
Schmierung..................................................................... 53
Schutz gegen Eindringen von Schmutz.......................... 53
Thermische Bedingungen............................................... 54
Berechnung von Lagern ................................................. 54
Anwendungsbeispiele..................................................... 56
Richtlinien für die Erprobung von Lagern ..................... 57
8 Zahnräder
Zahnradkonstruktion ...................................................... 59
Konstruieren für statische Drehmomentbeanspruchung . 61
Zahnradabmessungen ..................................................... 61
Genauigkeit und Toleranzgrenzen.................................. 63
Zahnspiel und Achsabstände .......................................... 64
Materialpaarungen.......................................................... 65
Schmierung..................................................................... 66
Erprobung spanend bearbeiteter Prototypen .................. 66
Testen von Prototypen .................................................... 66
Konstruktion schrägverzahnter Zahnräder ..................... 66
Konstruktion von Schneckenrädern ............................... 67
8 Zahnräder (Fortsetzung) Seite
Materialpaarungen.......................................................... 70
Kegelradkonstruktion ..................................................... 70
Rundungshalbmesser...................................................... 70
Befestigungsmethoden ................................................... 70
Beispiele für kombinierte Funktionen............................ 71
Wann DELRIN ® und wann ZYTEL ® ? ..................................... 73
9 Verbindungstechniken – Kategorie I
Mechanische Befestigungen......................................... 75
Schraubverbindungen................................................... 78
Preßverbindungen......................................................... 81
Schnappverbindungen .................................................. 83
Nabenverbindungen...................................................... 87
10 Verbindungstechniken – Kategorie II
ROTATIONSSCHWEISSEN ....................................... 91
Praktisch anwendbare Methoden.................................. 91
Drehzapfenschweißen................................................... 91
Schweißen mittels Schwungmasse-Werkzeugen .......... 94
Schwungmasse-Schweißmaschinen ............................. 96
Mitnahme- und Haltevorrichtungen ............................. 98
Schweißnahtprofile....................................................... 101
Berechnung von Schwungmasse-Werkzeugen
und Maschinen ............................................................. 102
Graphische Bestimmung der Schweißgrößen .............. 103
Qualitätskontrolle geschweißter Teile .......................... 104
Schweißen von Teilen mit Doppelnähten..................... 106
Das Verschweißen gefüllter
und verschiedenartiger Kunststoffe.............................. 107
Rotationsschweißen...................................................... 107
ULTRASCHALLSCHWEISSEN................................. 111
Das Ultraschall-Schweißverfahren ............................... 111
Schweißgeräte............................................................... 112
Konstruktive Überlegungen.......................................... 115
Maßgebliche Faktoren .................................................. 119
Anleitung zum Einsatz der Ausrüstung........................ 120
Schweißergebnisse ....................................................... 121
Andere Ultraschall-Verbindungstechniken................... 123
Sicherheit...................................................................... 125
VIBRATIONSSCHWEISSEN ..................................... 126
Grundprinzip ................................................................ 126
Definition des Bewegungszentrums............................. 126
Typische Vorrichtungen ................................................ 127
Schweißbedingungen.................................................... 128
Auslegung von Schweißnähten .................................... 129
Testergebnisse bei winkelverschweißten
Stumpfnähten................................................................ 130
Schweißnahtfestigkeit in Abhängigkeit
von der Schweißfläche ................................................. 130
Schweißnahtfestigkeit in Abhängigkeit
vom spezifischen Schweißdruck .................................. 131
Anwendungsbeispiele................................................... 131
Vergleich mit anderen Schweißtechniken .................... 132
Konstruktive Erwägungen............................................ 133
HEIZELEMENTSCHWEISSEN ................................. 135
TRANSMISSION-LASERSTRAHLSCHWEISSEN.. 138
NIETEN........................................................................ 142
11 Bearbeitungs-, Zerspanungs- und Fertigungstechniken
Bearbeitung von HYTREL ® ............................................ 145
Bearbeitung und Zerspanung von DELRIN ® .................. 146
Oberflächenbearbeitung von DELRIN ® .......................... 148
Vergüten von DELRIN ® .................................................. 148
Bearbeiten und Zerspanen von ZYTEL ® ........................ 149
Oberflächenbearbeitung von ZYTEL ® .......................... 151
Vergüten von ZYTEL ® .................................................. 152
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