TurkCADCAM.net > Yeni Ürün Tasarım, Geliştirme, CAD/CAM/CAE ve İmalat Teknolojileri

Yalçın Çınar, Mak.Tek.Öğrt.
Kalıp Tasarım ve Ar-Ge Müdürü
Uzden Plastik ve Kalıp Sanayi
www.uzdenplast.ru
Ağustos 2007

Üretilen ve satışa sürülen ürünler, her zaman tek parçadan oluşmaz. Birçok parçanın bir araya getirilmesi ile oluşurlar. Her bir parça diğerine farklı yöntemler ile monte edilirken, ürünün kullanım yerine göre monte demonte sayısı belirlenir. Plastik ürünler birbirlerine değişik metotlar ile montajlanır.

Metal vidanın uç kısmına delmeyi kolaylaştıran bir form verilmiştir. Dişleri ise keskin hatlara sahiptir. Plastik ürünlerde bulunan vida yuvalarına (BOSS) hiç diş açılmaz. Boss'un iç çapı, vidanın diş dibi çapı kadar olmalıdır. Vida, boss'un içerisine dönerek girer ve her adımında keskin hatlı dişleri, boss'un iç duvarını oyarak kendilerinin tutunabileceği dişler açar.

Kesici dişli vidalar sökülürken, boss içerisindeki, kendi açtığı dişlere zarar vermektedir. Sadece birkaç söküp takma işleminden sonra boss içerisindeki dişler tamamen kullanılamaz hale gelmektedir.

Kesici dişli vidalar, özellikle tek sıkma işleminin yapıldığı ve tekrar sökülmeyecek ürünlerde kullanılırlar.

Şişe kapakları gibi defalarca söküp takmadan sonra bile hala bozulmayan dişlere sahip olan plastik vidalar, iç ve dış vidalar olmak üzere iki ana bölüme ayrılır.

Form verilmiş vidaların kesici ağızları yoktur. Boss içerisine vidalanarak, istenen ürünlerin birleştirilmesini sağlarlar. Boss'ta ya da vidalanacağı yerde, dişlerin bulunması gerekmektedir. Kalıplanmış vidalar, kesici dişli vidalara göre, daha az dairesel gerilmeye maruz kalırlar. Bu sebeple uzun süreli kullanımlarda daha verimlidirler.

Kalıplanmış vidalar,kesici dişli vidaların aksine, bir çok kez montaj demontaj işleminde kullanılabilirler.

Bu nedenle sert ve kırılgan olan, polikarbonat ve karışımların montajlanmasında, kesici ağızlı vidalat tercih edilmez. Kalıplanmış vidalar kullanılır.

Vidaların kalıplama işlemi, plastik akışkanın, kalıp içerisine dolması esnasında, dişlerin oluşturulmasıdır. Ve böylece ikinci bir diş açma masrafından kaçınılmış olunur. Kalıplanmış vida dişleri, sonradan açılan dişlerden daha kuvvetlidirler. Genellikle daha hassas toleranslarda, daha sıkı ve düzgün diş yüzeyine sahiptirler.

Dış dişlerin merkezinden geçen kalıp ayrım çizgisi, vidayı ikiye bölen bir iz yaratır. Zaman içerisinde kalıbın aşınması, eksenden kayması gibi durumlar oluştuğunda, vida üzerindeki iz büyüyebilir, vida eksenleri kayabilir ve dişler birbirinden uyumsuz halde kalıplanabilir.

Resim 6 - Tabure ayağı kalıbında, zaman içerisinde kalıp maçaları aşınmış ve eksenlerinden kayarak ürünün kullanılamayacak şekilde hatalı çıkmasına sebep olmuştur.

Resim 7 - Soldaki resimde tabure ayağı kalıbının bir maçası görülmektedir. Sağdaki resimde ise iki maçanın birbiri ile temasındaki problem gösterilmiştir.

Dişler yandan çalışacak maçalar gerektirebilir buda kalıp maliyetini artıracaktır. Aşağıdaki resimlerde dış dişleri bulunan tabura kalıbının maça sistemi görülmektedir. Sağ ve sol olmak üzere, iki adet maça, ürünün dişlerini oluşturmaktadır. Ürün kalıptan sıyırıcı parça (yeşil renkli) ile çıkarılmaktadır.

Maça kenarlarının zamanla aşınması, çapak yapmaya başlaması ya da kayarak bozuk dişler oluşturmasının önüne geçmek zor olsa da, vida formunda yapılacak küçük bir değişiklik, bu sorunların etkilerini en aza indirir.

Vida dişlerinin, maçaların kalıp ayrım çizgilerinde ki bölgelerini düz olarak yapıldığında, zaman içerisinde bu bölgede oluşacak çapak ya da eksen kaçıklığı, ürünün kullanılabilirliğini etkilemez. Fonksiyonelliğini kaybetmeyen ürün, estetik bir kusur oluşturmuyorsa, kullanılmaya devam edilir.

Resim 9 - Maça kalıp ayrım çizgisindeki, vida dişleri düz olarak yapılmış

İç dişler, dişleri kalıptan çıkartacak mekanizmalar, sistemler gerektirir. Kalıp maliyetinde önemli bir artış demektir. Kalıp karmaşıklığında artış olacaktır. Dönerek kalıptan çıkarılan iç dişli vidaların, kalıptan çıkış süreleri de uzundur. Dişlerin kalıptan dönerek çıkış süresini azaltmak için, diş boyu mümkün olan en küçük değerde seçilmelidir.

Çok başlangıçlı iç dişli vidaların kalıptan çıkarılma süreleri daha kısadır.

Resim 11 - Üç adet başlangıç noktası bulunan dişli örneği. Daha rahat anlaşılmayı sağlamak için, her dişli farklı renkte gösterilmiştir.

Resim 13 - Ürünün kalıp içerisinden dönerek çıkmasını sağlayan dişli (redüktör) sistemi ve dişlilerin dönüş yönleri

Redüktörlü kalıplar olarak ta bilinen bu kalıplarda, ürünler kalıp içerisinden dönerek çıkarılır. Resimde görülen 4 gözlü kalıpta, orta bulunan tahrik dişlisi, döndüğü zaman, etrafında bulunan dişlileri, kendi dönüş yönünün tersi yönünde çevirir. Kapağın dönmemesi için etrafındaki pimlerden yararlanılır. Bu kalıplarda ürünün kesinlikle dönmemesi gerekir. Sabit duran ürün, dişliler ve dolayısıyla erkek çekirdek döndüğü zaman, ileri harekete zorlanır. Ürün bu şekilde kalıptan çıkarılır.

Resim 15 - Erkek çekirdek dönmeye başladığında, kendi etrafında dönmesi engellenen kapak, ileri doğru hareket edecektir.

Ürün etrafında pim delikleri istenmiyorsa izlenecek yolardan bir tanesi de, kapağın dış yüzeylerini tırtıllı şekilde işlemektir. Tırtıllı yüzey, kapağın kalıp içerisinde dönmesini önler. Tırtılların bir diğer faydası, kapağın açılırken parmakların kaymasını önlemesidir.

Kalıp açılmadan, erkek çekirdek dönerek ürünün içerisinden çıkar ve geriye doğru gider. Erkek çekirdek, tamamen geriye çekildikten sonra, kalıp açılır ve ürün kalıp dışına atılır. Çok daha karışık olan bu sistemin dezavantajlarından birisi, ürünün sabit tarafta kalma riskidir. Bunun için sabit tarafa ürünü düşürmek amacıyla, havalı ya da mekanik itici sistemler konulmalıdır.

Erkek çekirdek üzerine açılacak dişlerin adım sayıları ile, ürün üzerinde bulunan dişlerin adımları eşit olmalıdır. Aksi taktirde ürün deforme olmadan kalıptan çıkarılamaz.

Resim 19 - Erkek çekirdek üzerine de dişler açılmıştır. Bu sayede kendi ekseninde dönerken, geriye doğru hareket edebilir.

Resim 21 -Erkek çekirdek tamamen geriye çekilmiş.Kalıp ayrılmış.Ürün sabit tarafta kalmıştır.

Resim 22 - Sabit tarafta kalan ürün, itici sistem vasıtasıyla kalıp dışına atılmıştır.

Vidaların kalıptan çıkarılması, iç içe çalışan, yüksek hassasiyette işlenmiş çekirdek ile sağlandığından,kalıpların maliyetleri de yüksektir. Kalıp maliyetini düşürmenin bir diğer yolu, yumuşak plastik hammadde kullanmak ve diş formlarını mümkün olduğu kadar radyuslü yaparak, ürünün kalıptan itici sistem ile çıkarılmasıdır.

Resim 23 - Kalıptan sıyrılarak çıkan ürünlerin (sol taraftaki) dişleri, kalıptan redüktör ile dönerek çıkan (sağ taraftaki) ürünlere göre, daha yumuşak ve radüslü hatlara sahiptir.

Yumuşak malzemeden yapılan, diş boyu küçük olan ürünleri, henüz sıcak iken, kalıptan sıyrılarak çıkartmak mümkündür.

Resim 24 - Kapağın itici pimler ile, dişlerinden sıyrılarak kalıp dışına düşürülmesi

Resim 25 - İtici pimler, kapağı ittirdikleri zaman,kapak dişlerden kurtulmak için dışarı doğru esner.

Tek adımlı iç vidaların kalıplanmasında izlenebilecek bir diğer yolda, kalıp ayrım çizgisini, diş formuna uygun yapmaktır. Aşağıda tek adımlı bir masa ayağı görülmektedir. Kalıp ayrım çizgisi diş formuna uygun olarak yapılmıştır. Böylece redüktör masrafından tasarruf edilebilir.

Diş profil tipi olarak, keskin köşeli kenarlar kullanılması, mekanik performansı azaltacağı gibi kalıplama açısından da sorunlar yaratacaktır.

Radüslü kenarlar daha fazla dayanıma sahiptirler. Aşağıdaki resimde görüldüğü gibi dişlerin üst noktaları kalıptan sıyrılarak çıkmayı kolaylaştırmak için, yuvalar kesitli yapılmıştır.

Dişlerin başlangıç ve bitiş noktalarında, diş hatları incelir. Bu kalıplamayı zorlaştıran bir durumdur. O nedenle dişler tamamen incelmeden, uygun bir noktada bitirilmelidir. Aşağıdaki resimlerde doğru ve yanlış tasarım örnekleri gösterilmiştir.

DOĞRU TASARIM

YANLIŞ TASARIM

Genellikle akışkanların taşındığı tesisat borularında kullanılan boru dişler, konik ve açılı olarak yapılırlar. V şekilli diş profili, yük dayanımını artırır. Fakat V şekli, dip köşelerde çentik etkisi yaratacağından uzun ömürlü olmaz. Mümkün olduğu kadar tasarımdan kaçınılması gerekmektedir.

Plastik ve metal ürünleri diş açarak birleştirmek zorunluluğu varsa, plastik ürün üzerindeki gerilmeyi azaltmak için, dış dişler plastik parça üzerine açılmalıdır.

İç diş metale, dış diş plastiğe açılmışsa en uygun diş kesiti V şeklindedir. Dış dişli metal boru, plastik boruyu genişleme zorlar ve gerilime maruz bırakır.

Tasarımların her iki ürününde plastik olmasını sağlayacak şekilde yapınması daha doğru bir karar olur ve araya aşağıda gösterildiği gibi O-Ring koyulması gerekir.

Resim 32 - Dış dişli metal boru ile iç dişli plastik borunun montajlanması

Resim 33 - Metal ve plastik boruların montajlanması gerekiyorsa, plastik dış dişli olarak yapılmalıdır.

Resim 34 - İki plastik borunun sızdırmazlık sağlanması amacı ile aralarına O-Ring konularak montajlanması

Not: Bu raporun MS PowerPoint sunumunu aşağıdaki linkten indirebilirsiniz;
vidalarin_kaliplanmasi.pps (3,6MB)