式中T——注塑机额定(合)模力,kN;
A——塑件和流道系统在分型面上的总投影面积,mm2
K——安全系数,通常取1.1~1.2
显然以上三项工艺参数均符合要求。
分型面与浇注系统
(一)分型面
分型面的选择关系到塑料件的正常成型和脱模,以及模具结构与制造成本。
在选择分型面时,应遵守以下原则:
1.分型面应选择在塑料件的最大截面处。
2.尽可能地将塑料件留在动模一侧。
3.有利于保证塑料件的尺寸精度。
4.有利于保证塑料件的外观质量。
对本塑件分型面选择比较容易,根据以上原则,将塑料件的上表面(较平的那个面)定为分型面。
(二)浇注系统
浇注系统的作用,是将塑料熔体顺利地充满到模具深处,以获得外形轮廓清晰,内在质量优良的塑料制件。
因此要求充模过程快而有序,压力损失小,热量散失少,排气条件好,浇注系统凝料易于与制品分离或切除。
1.浇注系统的组成
浇注系统由主流道,分流道,浇口和冷料井组成。
2.浇注系统设计原则
(1)浇注系统与塑料件一起在分型面,应有压降、流量和温度分布的均衡布置;
(2)尽量缩短流程,以降低压力损失,缩短充模时间;
(3)浇口位置的选择,应避免产生湍流和涡流,及喷射和蛇形流动,并有利于排气和补缩;
(4)避免高压熔体对型芯和嵌件产生冲击,防止变形和位移;
(5)浇注系统凝料脱出方便可靠,易与塑料件分离或切除整修容易,且外观无损伤;
(6)熔合缝位置须合理安排,必要时配以冷料井或溢料槽;
(7)尽量减少浇注系统的用料量;
(8)浇注系统应达到所需精度和粗糙度,其中浇口须有IT8级以上的精度。
3.浇注系统布置
在多腔模中,分流道的布置有平衡式和非平衡式两类,一般以平衡式为宜。
比较两者的差别以及我选平衡式的原因(不通)。
(1)平衡式布置
从主流道末端到各型腔的分流,其长度、断面形状和尺寸都对应相等。
这种布置可使塑料熔体均衡地充满各个型腔。
一起出模的各塑料件质量和尺寸精度一致性好。
但分流道较长,对熔体阻力大,浇注系统凝料多。
圆周均布较适于圆形塑料件,而H形排列,适宜于矩形塑料件。
(2)非平衡式布置
由于从主流道末端到各个型腔的分流道长度各不相等,为达到均衡充模,需将浇口尺寸按距主流道远近,进行修行。
此种布置,流程虽短但制件质量一致性很难保证。
浇注系统无论是平衡式或非平衡式布置,型腔均应与模板中心对称,使型腔和流道的投影中心与注射机锁模力中心重合,避免注射时产生附加的倾侧力矩。
一.浇道系统设计(最好标明子标题,下同)
主流道尺寸(mm)
主流道为直接与注射机的喷嘴连接的部分。
熔体从喷嘴中以一定的动能喷出。
由于熔体在料筒内已被压缩,此时流入模的空腔内,其体积必然要胀大,流速也略为减小。
主流道截面为圆形,整体为圆锥形,锥度为2~4o,对于粘度较大的熔体可以增大到6o。
d=d0+0.5~1取5
R=R1+1~2取14
α=2~4o取3o
d0-喷嘴直径4
R1-喷嘴球半径12
分流道尺寸(mm)
对于壁厚小于3mm,质量在200g以下的塑件,可用下述经验公式确定分流道的直径。
B=0.2654W1/2L1/4=0.2654×201/2151/4=0.2654×4.47×1.97=2.38
式中B——梯形大底边的宽度
D——分流道的直径(mm)
W——塑件的质量(g)流经的塑料物料质量
L——分流道的长度(mm)
分流道的种类及截面形状较多,有圆形、半圆形、矩形、梯形、U形。
从压力传递角度考虑,要求有较大的流道截面积。
上面内容为什么放入文本框?
当分型面为平面时,可采用圆形或六角形(上面没有提到)截面流道,但加工时对中困难。
常采用梯形或U字形截面的分流道,且塑料熔体的热量散失流动阻力均不大。
本模具选用梯形截面流道。
分流道长度L=(1~2.5)D
=10~25mm取15mm
经验公式:
B=(2/3~1)D
=6~10mm
基于以上两点,根据手册[1](指明参考文献)表2-49常用分流道截面形状及尺寸,取B=6mm,H=4。
小底边的宽度b按塑件形状选择。
圆角r1取1~2mm
可取2o~3o
浇口套尺寸:
参考《模具设计与制造简明手册》表2-118,注射模浇口套推荐尺寸(mm),列表如下
材料
T10A
热处理
HRC50~55
D(k6)
d2(f8)
D3
h
R
D1
L
基本尺寸
极限偏差
基本尺寸
极限偏差
28
3
15
5
16~80
20
``+0.015+0.002
20
-0.020-0.053
尺寸如下图:
(浇口套采用剖示方法表达应该有剖面符号,下同)
定位圈
浇口
通常浇口可分为大浇口和小浇口两类。
前者也称非限制性浇口;后者也称限制性浇口或内浇口,常用的有侧浇口、点浇口等。
下面对这几种常用浇口进行比较。
1.直接浇口
直接浇口的优点很多,注射时以等流程充模,浇注系统流程短,压力损失和热量散失小,且有利于补缩和排气。
因此塑料件外表无可见熔合缝,塑料件质量好,而且浇注系统凝料少。
所以它常用来注射大型厚壁长流制品,及一些高粘度的塑料。
2.侧浇口
由于它开设在主分型面上,截面形状易于加工和调整修正。
多型腔模具常采用侧浇口,可设计成两板模。
它适用于各种塑料物料,且易切除并对塑料件外观质量影响甚小。
由以上两项的比较可见依本塑件的形状以及一模两腔的特点,本浇注系统应采用侧浇口。
浇口长度L,只要结构强度允许,以短为好,一般选用L=0.5~1.5mm,取L=1mm。
浇口深度有经验公式h=nt(t,塑料件厚度;n,塑料材料系数),中小型塑料件常用0.5~2mm,大约为制品最大壁厚的1/3~2/3,
h=2×(1/3~2/3)=0.6~1.6mm
本塑件由于边缘有较大的圆角,为了保证浇注顺利和外形美观完整,选取h=0.6mm
浇口宽度的经验公式
W=nA1/2/30=0.6×A1/2/30=2.46
A=2×3.14×49×49=15078
式中W——浇口宽度,mm
A——型腔表面积,即塑料件外表面积,mm2
n——塑料材料系数系数
取W=2.5mm
浇注系统总尺寸见下图:
拉料杆的冷料井
选用Z形头顶出杆,因其有“拉顶”动作可靠的优点,本模具无螺纹芯杆,虽有型芯,但其较小,所以仍可以方便地取出凝料。
顶出杆成型的“拉顶”冷料井,开模时将主流道凝料从定模边的型腔中拉出,在其后的脱模过程中,再将凝料从动模中顶出。
具体尺寸见下图。
成型零件的结构设计和计算(这是标题吗?
)
模具的成型零件主要是凹模型腔和底板的计算,塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用,应具有足够的强度和刚度,如果型腔侧壁和底板厚度过小,可能因强度不够而产生塑性变形甚至破坏:
也可能因刚度不足而产生挠曲变形,导致溢料飞边,降低塑件尺寸精度并影响顺利脱模。
模具型腔壁厚的计算,应以最大压力为准。
理论分析表明,大尺寸的模具型腔,刚度不足是主要矛盾,型腔壁厚应以满足刚度条件为准;而对于小尺寸的模具型腔,强度不足是主要矛盾,设计型腔壁厚应以强度条件为准。
动模
由于注射压力的作用,凹模型腔有外胀出的变形产生。
当变形量大于塑件在壁厚方向的成形收缩量时,会造成脱模困难。
严重时还会不能开模。
另外也由于成形过程中各种工艺因素的影响,型腔内的实际受力情况有时非常复杂,不可能以一种简单模式完全代表;因此,在强度计算上采取比较宽容的做法:
宁可有余而不可不足。
换言之,即安全系数较大。
在注射模的标准件中,凹模的外形为矩形,所以当凹模为圆形时,一般也采用矩形模板。
因此,凹模强度的计算也以矩形为主。
凹模
轴肩尺寸参考手册表2.98常用镶拼组合式凹模结构P495
参考手册(什么手册?
):
整体式圆形型腔(不通)
整体式圆形型腔侧壁厚度的计算
侧壁刚度计算公式:
s=1.15(ph4/E[δ])1/3
=1.15(35×2.44/210000×0.04)1/3
=0.6
侧壁强度计算公式:
s=r[([ó]/[ó]-2p)1/2-1]
=49×[177.5/(177.5-2×35)1/2-1]=14
以本模具模板,是完全能符合要求的。
整体式圆形型腔底板厚度的计算
底板刚度计算公式
hs=0.56r(pr/E[δ])1/3
=0.56*49*(35*49/210000*0.04)1/3
=16mm
底板强度计算公式
hs=0.87r(p/[ó])1/2
=0.87*49(35/177.5)1/2
=19mm
以上式中p——型腔压力
h——塑件厚度
E——
[δ]——
[ó]——
理论上底板厚度为19mm,但由于本塑件底部有长为20mm的圆筒件,所以要加长厚度,取35mm。
各型芯计算
1.凸模型芯
凹模型芯
1.
(2)
镶杆
(1)
(2)
(3)
(4)
动模垫板厚度、强度校核
动模垫板用来固定镶件。
因为模具的镶件形状较小,所以垫板厚度可不必通过计算。
但考虑到其他一些因素,取厚度为30。
.脱模推出结构的设计
一.脱模机构的选用原则(字体大小不一致)
制件推出(顶出)是注射过程中的最后一个环节,推出质量的好坏将最后决定制品的质量。
因此,制品的推出是不可忽视的。
在设计推出脱模机构应遵循下列原则。
1)使塑件脱模时不发生变形;
2)推力分布依脱模阻力的大小要合理安排;
3)推杆的受力不可太大,以免造成塑件的被推局部产生隙裂;
4)推杆的强度及刚性应足够,在推出动作时不产生弹性变形;
5)推杆位置痕迹须不影响塑件外观;
6)脱模机构的运动应保证灵活、可靠,不发生误动作。
二.脱模机构的选择
简单脱模机构有推杆机构、推管机构、推件板机构,以及这些机构的组合。
1.推杆机构
用推杆推顶塑料制件是最简单,也是应用最广泛的脱模机构。
由于推杆位置设置有较大的自由度,因而用于推顶箱体等异型制品,以及塑料件局部需较大脱模力的场合。
常用推杆为圆形截面,也有半圆和矩形等。
圆柱推杆和相配的孔,容易加工到较高精度。
且圆柱推杆已有国家标准,更换方便。
但是,推杆的作用面积小,塑料件表面有凹坑痕迹,使用不当,会引起推顶发白和裂纹等弊病。
推杆与孔长期过度磨损,会造成溢料。
2.推管脱模
脱管脱模常用于圆筒状塑料件推出。
它提供了均匀脱模力,用于一模多腔成型更为有利。
将型腔和型芯均设计在动模,可保证制件孔与其外圆的同心度。
对于小直径筒体和锥形筒体,只能用推管脱模。
3.推板脱摸
推板在分型面处从壳体塑料件的周边推出,推出力大且均匀。
对侧壁脱模阻力较大的薄壁箱体或圆筒制品,推出后外观上几乎不留痕迹。
这对透明塑料件尤为重要。
推板脱模机构不需要回程复位。
比较以上三种结构优缺点,本塑料件适合用推杆机构。
推杆结构有单节式推杆、台阶式推杆、嵌入式台阶推杆、异形推杆和锥形推秆。
本塑料件选用单节式推杆,因其满足要求却比较简单。
这种推杆已有GB4169.1-1984标准,系列直径为6~32mm,长度为100~630mm。
推杆用T8A、T10A,也有用65Mn和中碳钢制造。
整体淬火或工作段局部淬火HRC50~55。
淬火长度应是配合长度加上1.5倍脱模行程,以防止与孔咬合。
推杆通常用凸肩沉压在推出固定板和推出板之间。
两块板用螺钉紧固。
所有推杆,还有回程杆的凸肩高度均对沉坑深度放出余量。
在固定板上插入推杆与回程杆后,应将它们搁起与该板磨出一个平面。
为防止塑料熔体的渗漏,顶杆的工作段有配合要求,常用H7/f7。
对于低粘度熔体和直径较大顶杆采用H7/g7。
工作长度一般不应小于12mm,或为1.5~2d。
顶杆的非工作段与孔均要有0.5~1mm的双边间隙,以减小摩擦,而且有浮动和自行调整位置的作用。
还有,顶杆边缘离型芯至少有0.12mm间距,以防干涉。
顶杆的工作端面与塑料件表面的平齐是难以达到的。
允许顶杆侵入塑料件表面不超过0.1mm。
一般不允许顶杆端面低于塑料件成型表面。
在布置顶杆时应遵循以下原则:
1)考虑脱模力的平衡,尽量避免产生附加倾侧力矩。
在筋、凸台处多设推杆。
2)不要让浇口对准推杆端面,过高压力会损伤推杆。
3)推杆应该设在排气困难的位置。
4)只要不损伤塑料件表现,尽可能地多设顶杆,以减轻塑料件的脱模接触应力。
根据以上原则,得如下布置图:
三.脱模力的计算
脱模力包括三个内容,即
(1)塑件从模具上脱出时的摩擦阻力
(2)大气压力
(3)塑料对钢材的粘附力
(4)脱模机构的运动阻力
1.初始脱模力
当脱模开始时,阻力最大。
推杆刚度及强度应按此时的受力计算。
亦即无视脱模斜度(α=0)。
rcp=1mm,t=2mm,h=11mm,β=0。
查表得E=2.9×103Mpa,s=0.018,f=0.4,v=0.35
λ=rcp/t=1/2=0.5<10为厚壁圆筒件。
厚壁圆筒塑料件
Fc——克服塑料件对型芯包紧的脱模阻力
Fb——一端封闭壳体需克服的真空吸力
=2πrcpEshKf/(1+v+Kλ)cosβ
=2×3.14×1×2900×0.018×11×0.4/(1+0.35+0.25)
=901N
Fb=0.1N/mm2×Ab
=0.1×3.14×1×1
=0.314N
Fb太小可忽略不计。
总脱模力Fe=Fc=901N
矩形件
rcp=(l+b)/π
=(12+13)/π
=8mm
λ=rcp/t
=8/1.5
=5.3<10为厚壁矩形塑料件
Fc=2(l+b)EshKf/(1+v+Kλ)cosβ
=2×25×2900×0.018×5.5×0.4/(1+0.35+4.8)
=934N
Fe=Fc=934N
由以上两项计算取较大值,可得Fe=934N
推杆强度计算
圆截面推杆直径d设计公式:
d≥K[64Fe(μl)2/nEπ3]1/4
=2×[64×934×(2×110)2/10×2.1×105×3.143]1/4
=5.16mm
取d为6mm
式中K——安全系数,K=2
Fe——脱模力,934N
μ——压杆的长度系数,取决于压杆的约束条件,查表得μ=2
l——压杆的长度,约为110mm
n——推杆数目,n=10
E——顶杆钢材的弹性模量,2.1×105MPa
推杆应力校核
σ=4Q/nπd2
=4*934/10*3.14*0.6*0.6=331<σs=32000
式中σ——推杆应力(N/cm2);
σs——推杆钢材的屈服极限强度(N/cm2);
一般中碳钢σs=32000N/cm2
合金结构钢σs=42000N/cm2
塑料应力校核
接触面上的压力
σ=Fe/a
=934/283
=3.3MPa<[σ]=22MPa
式中a——塑料件顶出端面接触面积,
a=10×π×32=283mm2
经以上的校核,可见10根直径为6mm,长度为120的推杆完全能把塑料件完整地推出。
尺寸如下:
2、复位杆
直径为14