【導(dǎo)讀】控制器盒蓋塑料模具設(shè)計及加工說明書

　　

【正文】 析，定模上有一種小型芯，同時位于其上有一些小型腔有一定的脫模阻力，但從分型面可知，塑件包緊力大部分在動模，且主分型面打開時，側(cè)型芯會帶著塑件一起移動，所以不管怎樣，開模后塑件不可能留在定模，定模也無需設(shè)置推出機構(gòu)。若無側(cè)型芯，側(cè)動定模的脫模阻力須認真核算，如果動模脫模阻力比定模大得不多，側(cè)需設(shè)置推出機構(gòu)，以保證模具工作的可靠性。 ②動模上脫模阻力的計算，將包裹在動模型芯上的塑件部分處理為矩形框。 由于 dk= = ，而 dk/t=視為薄壁矩形塑件，應(yīng)用參考資料 [1]公式（ 239）得 Q1=12KfcαE(TfTj)th=12 105 103 40 = 式中 fc——脫模系數(shù)， ABS 取 ； α——塑件的線性膨脹系數(shù) 105C1。 E——在脫模溫度下， ABS 的抗拉彈性模量，取 103Mpa； Tf——塑料軟化溫度，取 100℃ ； Tj——脫模時塑件溫度，取 60℃ ； t——壁厚，取 ； h——型芯脫模方向的高度，為 ； 控制器盒蓋塑料模具設(shè)計及加工說明書 33 μ——在脫模溫度下塑件的泊松比，為 。 其中 K== = = 式中 β——脫模斜度，取 1176。 由于塑件頂部有按鍵孔和顯示器孔（當動定模分開后，定模型芯脫模后留有孔）及推桿與孔也存在有氣隙，包裹在動模仁型芯上的塑件會與外界相通，故不存在真空吸力。 ③ 4 個連接孔在動模上產(chǎn)生的脫模力計算。 Fc1== = 式中 dK=d=7（而 dK/t=7/=20,故屬厚壁） Ac=2πrh=2 3= 其余符號意義同上。 F1=4 Fc1=4 = ④頂部圓形按鍵孔在動模上產(chǎn)生的脫模力計算。 Fc2= =控制器盒蓋塑料模具設(shè)計及加工說明書 34 = 式中 dK=d=8（而 dK/t=8/=20,故屬厚壁） Ac=2πrh=2 4 = 其余符號意義同上。 F2=4 Fc2=4 = 同理可求得頂部橢圓形按鍵孔和顯示器孔產(chǎn)生的脫模力分別為 F3= F4= 根據(jù)以上計算可得動模部分總的脫模力為： =Q1+ F1+ F2+ F3+ F4=++++= 脫模力的校核 當進行塑件的推出時，由于注射機的頂出力（ 27。 5kN）大于動模部分的脫模力（ ），因此塑件可順利脫出。 推桿接觸應(yīng)力的校核 推桿接觸面總面積（單腔面積）： = 10+ +4 10= 62 10+ 42+465= 接觸應(yīng)力： σ= = [σ]= 式中 [σ]——ABS 塑件在脫模溫度下的許用接觸應(yīng)力，見參考資料 [1]表 212取 [ =。 因此本模具推桿的推出面積是可以滿足要求的，塑件不會產(chǎn)生頂白現(xiàn)象。 控制器盒蓋塑料模具設(shè)計及加工說明書 35 型腔零件強度、剛度的校核 在注塑成型過程中，型腔主要承受塑料熔體的壓力，因此模具型腔應(yīng)該具有足夠的強度和剛度。如果型腔壁厚和底板的厚度不夠，當型腔中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過型腔材料本身的許用應(yīng)力 [σ],將導(dǎo)致型腔塑性變形 ,甚至開裂。與此同時，若剛度不足將導(dǎo)致過大的彈性變形，從而產(chǎn)生型腔向外膨脹或溢料的間隙。因此，必須對型腔進行強度和剛度的計算。 本模具采用整體結(jié)構(gòu)，模仁的力學(xué)計算按整體式矩形凹模來計算。模具屬中小型模具，故按強度條件設(shè)計，然后按鋼度條件來校核。模具結(jié)構(gòu)力學(xué)模型如圖 所示。 圖 模具結(jié)構(gòu)形式 1）模仁側(cè)厚度強度計算 按整體式凹模（模仁）側(cè)壁壁厚以長邊為計算對象 tc=h = = 式中 h——型腔深度， h=，以塑件在模仁大深度來核算； a——系數(shù)取 ，參見參考資料 [3]表 ； p——型腔壓力， p 取 35Mpa； [σ]——模具材料的許用應(yīng)力（ Mpa），對于中碳鋼 [σ]=200Mpa，而此模仁是采用預(yù)硬塑料模具鋼 [σ]=300～ 350Mpa； 2）模仁底部剛度核算 =b = = 控制器盒蓋塑料模具設(shè)計及加工說明書 36 式中 ——系數(shù)取 ，參見系數(shù)，參見參考資料 [3]表 ； 其余參數(shù)同上。 3）側(cè)壁剛度校核 tc= == 式中 c——系數(shù)取 ，參見參考資料 [3]表 ； E——彈性模量，中碳鋼 E= 105Mpa,預(yù)硬鋼 E= 105Mpa； δ ——模具允許變形量（ mm），取溢料間隙 。 4）底部剛度校核 tc= == 式中 c180?！禂?shù)取 ，參見參考資料 [3]表 ； 其他參數(shù)同上。 本設(shè)計中凹模側(cè)壁厚度為 22mm，底部厚度為 21mm，滿足要求。 5）底板厚度計算 T= （ = 184( = 式中 l2——兩墊塊之間的距離（ mm）， l2=300－ 58 2=184mm； L1——模具長度（ mm）， L1=400。 P——型腔壓力， p 取 35Mpa； A——塑件在分型面上的投影，兩個塑件的投影面積為： A=2=。 對于 A 板，由于在注射過程中與定模座在合力下相互壓緊，背靠注射機固定模板，故不會出現(xiàn)剛度不足。對于 B 板根據(jù)核算所需，取 B 板厚度為 60mm。 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的設(shè)計 （ 1）抽拔力計算 根據(jù)參考資料 [3]抽拔力簡化公式計算 Q=Ahq(μcosαsinα) 控制器盒蓋塑料模具設(shè)計及加工說明書 37 =12*30+(182)++12(π5+162)+3012 = 式中 Q——抽拔力（ N）； A——側(cè)型芯被包緊的截面周長（ mm）； h——成型部分深度（ mm）； q——單位面積擠壓力（ N/cm2） ,一般取 800～ 1200(N/cm2)。 μ——摩擦因數(shù)，取 ； α——脫模斜度（176。）取 0176。 （ 2）抽芯距離計算 =h+k=+2= 式中 ——抽芯距（ mm）； h——塑件側(cè)孔深度或凸臺高度（ mm），該塑件側(cè)孔深度為 ； k——安全距離（ 2～ 3mm），此處取 2mm。 （ 3）斜導(dǎo)柱彎曲力計算： 該模具側(cè)型芯的抽拔方向與開模方向垂直，滑塊受力如圖 所示。 39。 圖 滑塊受力示意圖 N= = =1086N 式中 N——斜導(dǎo)柱所受的彎曲力（ N）； Q180?！榘巫枇Γ?Q180。=F=； ?—— 鋼材之間的摩擦因數(shù)，一般取? =； 控制器盒蓋塑料模具設(shè)計及加工說明書 38 —— 摩擦角（ 176。）， arctan ? == 176。 。 （ 4）斜導(dǎo)柱截面尺寸確定。 斜導(dǎo)柱常用截面形狀有圓形和矩形兩種。圓形制造方便，裝配容易，應(yīng)用廣泛；矩形截面制造不變，但強度高，承受的作用力大。 本設(shè)計采用圓形截面，其直徑為： d= = = 式中 [σ]——許用彎曲應(yīng)力（ Mpa），對于碳鋼 [σ]=； L4——斜導(dǎo)柱有效長度（ L4= = =）。 N——斜導(dǎo)柱所承受的最大彎曲應(yīng)力（ N），為 1086N。 根據(jù)參考資料 [1] 表 7—10，選得標準斜導(dǎo)柱尺寸 d=16mm，公差（ n6 ，斜導(dǎo)柱臺階孔 D1=21mm。 （ 5）斜導(dǎo)柱長度及開模行程計算： L=L2+L3+L4+L5= + tan + +(8～ 15) = + tan + +(8～ 15) 式中 L——斜導(dǎo)柱總長度（ mm）； S——抽拔距（ mm），為 ； h——斜導(dǎo)柱在固定板中的長度（ mm），為 46mm； d——斜導(dǎo)柱直徑（ mm），為 16mm； ——斜導(dǎo)柱傾斜角，為 15176。 根據(jù)參考資料 [1]表 7—10，取斜導(dǎo)柱總長為 100mm。 由于抽拔方向與開模方向垂直，完成抽芯距所需最小開模行程（ mm）為 : H=S cot = cot15176。 = （ 6）斜導(dǎo)柱與滑塊的配合。 為保證在開模瞬間有一很小空程，使塑件在活動型芯未抽出之前或型芯上獲得松控制器盒蓋塑料模具設(shè)計及加工說明書 39 動，并使楔緊塊先脫開滑塊，以免干涉抽芯動作，斜導(dǎo)柱與滑塊的配合應(yīng)有 ～ 的單邊間隙。 （ 7）滑塊設(shè)計。 此設(shè)計側(cè)型芯僅是很小的凸起，方便加工，故本設(shè)計滑塊采用整體式。 ①滑塊的導(dǎo)滑形式：滑塊在導(dǎo)滑槽中活動必須順利平穩(wěn)，不發(fā)生卡滯、跳動等現(xiàn)象，本設(shè)計采用 T 型導(dǎo)滑槽，其結(jié)構(gòu)如圖 所示。 圖 滑塊的導(dǎo)滑形式 1— 滑塊型芯； 2— 定模板； 3— 內(nèi)六角螺釘； 4— 滑塊導(dǎo)軌； 5— 調(diào)隙板； 6— 動模板。 ②滑塊的導(dǎo)滑長度 L 應(yīng)大于滑塊寬度 B 的 倍，滑塊完成抽芯動作后，應(yīng)繼續(xù)留在導(dǎo)滑槽內(nèi)，并保證在導(dǎo)滑槽內(nèi)的長度 l 不小于滑塊長度的 2/3。 本設(shè)計中，長度 L 為 71mm，寬度 B 為 46mm，而導(dǎo)滑槽長 90mm（見總裝圖）。而抽芯距僅需 ，滑塊抽芯復(fù)位過程中全部位于導(dǎo)滑槽內(nèi)，所以運行平穩(wěn)。 ③滑塊的定為裝置：為了保證斜導(dǎo)柱的伸出端可靠的進入滑塊的斜孔，滑塊在抽芯后的終止位置必須定位。該模具采用擋板定為，其結(jié)構(gòu)形式如圖 所示。 控制器盒蓋塑料模具設(shè)計及加工說明書 40 圖 滑塊的定為裝置 1— 滑塊； 2— 調(diào)隙板； 3— 擋板； 4— 內(nèi)六角螺釘； 5— 動模板。 （ 8）壓緊楔的設(shè)計。 ①滑塊鎖緊楔形式： 為了防止活動型芯和滑塊在成型過程中受力而移動，滑塊應(yīng)采用楔緊塊楔緊。該模具采用組合式楔緊塊，如圖 所示。 圖 滑塊的鎖緊形式 1— 定模板楔緊斜面； 2— 斜導(dǎo)柱； 3— 滑塊。 ②楔緊塊的楔角：當斜導(dǎo)柱帶動滑塊作抽芯移動時，楔緊塊的楔角 α180。必須大于斜導(dǎo)柱的斜角 α，這樣當模具一開啟，楔緊塊就讓開，否則斜導(dǎo)柱無法帶動滑塊作抽芯動作，一般 α180。=α+（ 2176。～ 3176。）。該設(shè)計中 α 為 15176。，可取 α180。為 18176。 排氣系統(tǒng)的設(shè)計 在塑料溶體填充注射模腔過程中，模腔內(nèi)處了原有的空氣外，還有塑料含有的水分在注射溫度下蒸發(fā)而形成的水蒸氣，塑料局部分解產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體，塑料助劑揮發(fā)（或化學(xué)反應(yīng)）所產(chǎn)生的氣體以及熱固性塑料交聯(lián)硬化釋放的控制器盒蓋塑料模具設(shè)計及加工說明書 41 氣體等；這些氣體如果不能被熔塑料順利地排除模腔，將在塑件上形成氣孔，接縫，表面輪廓不清，不能完全充滿型腔，同時，還會因為氣體被壓縮而產(chǎn)生的高溫灼傷制件，使之產(chǎn)生焦痕，色澤不佳等缺陷。 模具的排氣槽可以利用排氣槽排氣，分型面排氣，利用型芯，推桿，鑲件等的間隙排氣。有時為了防止塑件在頂出時造成真空而變形，必須設(shè)置進氣裝置。如果情況特殊必須開設(shè)排氣槽。 該模具可利用分型面，側(cè)抽芯及推桿的間隙進行排氣，且開模后有按鍵孔進行通氣，不需另設(shè)排氣孔。 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計 注射模設(shè)計溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的目的，就是要通過控制模具溫度，使注射成型模具有良好的產(chǎn)品質(zhì)量和較高的生產(chǎn)率。對于黏度低流動性好的塑料（如 PE、 PP、PS、 PA66 等），因為成型工藝要求模溫都不太高，所以常用溫水對磨具進行冷卻。由于 ABS 的流動性為中等，且水的熱容量大，成本低，傳熱系數(shù)大，故該模具亦采用常溫水進行冷卻。 （ 1）冷卻系統(tǒng)的簡略計算。如果忽略模具因空氣對流、熱輻射以及與注射機接觸所發(fā)的熱量，不考慮模具金屬的熱阻，可對模具冷卻系統(tǒng)進行初步的和簡略計算。 ①求塑件在固化時每分鐘釋放的熱量 Q Q=WQ1= 350=式中 W——單位時間（每分鐘）內(nèi)注入模具中的塑料質(zhì)量（ kg/min），生產(chǎn)周期按每分鐘注射 次（即循環(huán)周期 50S）計算， W= = 。 Q1——ABS 單位質(zhì)量放出的熱量，為 310kJ/kg～ 400kJ/kg,取 350 kJ/kg。 ②求冷卻水的體積流量 qv=== 103m3/min 式中 ——冷卻水的密度，為 1 103kg/m3。 c1——冷卻水的比熱容，為 (kg.℃ )； 1——冷卻水出口溫度，取 25℃ ； 2——冷卻水入口溫度，取 20℃ 。 控制器盒蓋塑料模具設(shè)計及加工說明書 42 ③求冷卻水在管道內(nèi)的流速 v 為使冷卻水處于湍流狀態(tài)，取 d=6mm。 v== = m/s 小于最低流速 ，達不到湍流狀態(tài)，若把模具進出口溫度稍作調(diào)整， 由 5℃