【導(dǎo)讀】控制器盒蓋塑料模具設(shè)計(jì)及加工說(shuō)明書(shū)

　　

【正文】 析，定模上有一種小型芯，同時(shí)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(dòng)模，且主分型面打開(kāi)時(shí)，側(cè)型芯會(huì)帶著塑件一起移動(dòng)，所以不管怎樣，開(kāi)模后塑件不可能留在定模，定模也無(wú)需設(shè)置推出機(jī)構(gòu)。若無(wú)側(cè)型芯，側(cè)動(dòng)定模的脫模阻力須認(rèn)真核算，如果動(dòng)模脫模阻力比定模大得不多，側(cè)需設(shè)置推出機(jī)構(gòu)，以保證模具工作的可靠性。 ②動(dòng)模上脫模阻力的計(jì)算，將包裹在動(dòng)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(shí)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(jì)及加工說(shuō)明書(shū) 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(dāng)動(dòng)定模分開(kāi)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(dòng)模仁型芯上的塑件會(huì)與外界相通，故不存在真空吸力。 ③ 4 個(gè)連接孔在動(dòng)模上產(chǎn)生的脫模力計(jì)算。 Fc1== = 式中 dK=d=7（而 dK/t=7/=20,故屬厚壁） Ac=2πrh=2 3= 其余符號(hào)意義同上。 F1=4 Fc1=4 = ④頂部圓形按鍵孔在動(dòng)模上產(chǎn)生的脫模力計(jì)算。 Fc2= =控制器盒蓋塑料模具設(shè)計(jì)及加工說(shuō)明書(shū) 34 = 式中 dK=d=8（而 dK/t=8/=20,故屬厚壁） Ac=2πrh=2 4 = 其余符號(hào)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(jì)算可得動(dòng)模部分總的脫模力為： =Q1+ F1+ F2+ F3+ F4=++++= 脫模力的校核 當(dāng)進(jìn)行塑件的推出時(shí)，由于注射機(jī)的頂出力（ 27。 5kN）大于動(dòng)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(jiàn)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(huì)產(chǎn)生頂白現(xiàn)象。 控制器盒蓋塑料模具設(shè)計(jì)及加工說(shuō)明書(shū) 35 型腔零件強(qiáng)度、剛度的校核 在注塑成型過(guò)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(qiáng)度和剛度。如果型腔壁厚和底板的厚度不夠，當(dāng)型腔中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過(guò)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(kāi)裂。與此同時(shí)，若剛度不足將導(dǎo)致過(guò)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(duì)型腔進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的計(jì)算。 本模具采用整體結(jié)構(gòu)，模仁的力學(xué)計(jì)算按整體式矩形凹模來(lái)計(jì)算。模具屬中小型模具，故按強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)，然后按鋼度條件來(lái)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(qiáng)度計(jì)算 按整體式凹模（模仁）側(cè)壁壁厚以長(zhǎng)邊為計(jì)算對(duì)象 tc=h = = 式中 h——型腔深度， h=，以塑件在模仁大深度來(lái)核算； a——系數(shù)取 ，參見(jiàn)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(duì)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(jì)及加工說(shuō)明書(shū) 36 式中 ——系數(shù)取 ，參見(jiàn)系數(shù)，參見(jiàn)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(jiàn)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(jiàn)參考資料 [3]表 ； 其他參數(shù)同上。 本設(shè)計(jì)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(jì)算 T= （ = 184( = 式中 l2——兩墊塊之間的距離（ mm）， l2=300－ 58 2=184mm； L1——模具長(zhǎng)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(gè)塑件的投影面積為： A=2=。 對(duì)于 A 板，由于在注射過(guò)程中與定模座在合力下相互壓緊，背靠注射機(jī)固定模板，故不會(huì)出現(xiàn)剛度不足。對(duì)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(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) （ 1）抽拔力計(jì)算 根據(jù)參考資料 [3]抽拔力簡(jiǎn)化公式計(jì)算 Q=Ahq(μcosαsinα) 控制器盒蓋塑料模具設(shè)計(jì)及加工說(shuō)明書(shū) 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(zhǎng)（ 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(jì)算 =h+k=+2= 式中 ——抽芯距（ mm）； h——塑件側(cè)孔深度或凸臺(tái)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(jì)算： 該模具側(cè)型芯的抽拔方向與開(kāi)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。——抽拔阻力（ 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(jì)及加工說(shuō)明書(shū) 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(qiáng)度高，承受的作用力大。 本設(shè)計(jì)采用圓形截面，其直徑為： d= = = 式中 [σ]——許用彎曲應(yīng)力（ Mpa），對(duì)于碳鋼 [σ]=； L4——斜導(dǎo)柱有效長(zhǎng)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(biāo)準(zhǔn)斜導(dǎo)柱尺寸 d=16mm，公差（ n6 ，斜導(dǎo)柱臺(tái)階孔 D1=21mm。 （ 5）斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度及開(kāi)模行程計(jì)算： L=L2+L3+L4+L5= + tan + +(8～ 15) = + tan + +(8～ 15) 式中 L——斜導(dǎo)柱總長(zhǎng)度（ mm）； S——抽拔距（ mm），為 ； h——斜導(dǎo)柱在固定板中的長(zhǎng)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(zhǎng)為 100mm。 由于抽拔方向與開(kāi)模方向垂直，完成抽芯距所需最小開(kāi)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(kāi)模瞬間有一很小空程，使塑件在活動(dòng)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(jì)及加工說(shuō)明書(shū) 39 動(dòng)，并使楔緊塊先脫開(kāi)滑塊，以免干涉抽芯動(dòng)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(jì)。 此設(shè)計(jì)側(cè)型芯僅是很小的凸起，方便加工，故本設(shè)計(jì)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(dòng)必須順利平穩(wěn)，不發(fā)生卡滯、跳動(dòng)等現(xiàn)象，本設(shè)計(jì)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(dòng)模板。 ②滑塊的導(dǎo)滑長(zhǎng)度 L 應(yīng)大于滑塊寬度 B 的 倍，滑塊完成抽芯動(dòng)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(zhǎng)度 l 不小于滑塊長(zhǎng)度的 2/3。 本設(shè)計(jì)中，長(zhǎng)度 L 為 71mm，寬度 B 為 46mm，而導(dǎo)滑槽長(zhǎng) 90mm（見(jiàn)總裝圖）。而抽芯距僅需 ，滑塊抽芯復(fù)位過(guò)程中全部位于導(dǎo)滑槽內(nèi)，所以運(yùn)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(jìn)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(jì)及加工說(shuō)明書(shū) 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(dòng)模板。 （ 8）壓緊楔的設(shè)計(jì)。 ①滑塊鎖緊楔形式： 為了防止活動(dòng)型芯和滑塊在成型過(guò)程中受力而移動(dòng)，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(dāng)斜導(dǎo)柱帶動(dòng)滑塊作抽芯移動(dòng)時(shí)，楔緊塊的楔角 α180。必須大于斜導(dǎo)柱的斜角 α，這樣當(dāng)模具一開(kāi)啟，楔緊塊就讓開(kāi)，否則斜導(dǎo)柱無(wú)法帶動(dòng)滑塊作抽芯動(dòng)作，一般 α180。=α+（ 2176?！?3176。）。該設(shè)計(jì)中 α 為 15176。，可取 α180。為 18176。 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 在塑料溶體填充注射模腔過(guò)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(jì)及加工說(shuō)明書(shū) 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(shí)，還會(huì)因?yàn)闅怏w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(shí)為了防止塑件在頂出時(shí)造成真空而變形，必須設(shè)置進(jìn)氣裝置。如果情況特殊必須開(kāi)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(jìn)行排氣，且開(kāi)模后有按鍵孔進(jìn)行通氣，不需另設(shè)排氣孔。 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 注射模設(shè)計(jì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的目的，就是要通過(guò)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(duì)于黏度低流動(dòng)性好的塑料（如 PE、 PP、PS、 PA66 等），因?yàn)槌尚凸に囈竽囟疾惶?，所以常用溫水?duì)磨具進(jìn)行冷卻。由于 ABS 的流動(dòng)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(jìn)行冷卻。 （ 1）冷卻系統(tǒng)的簡(jiǎn)略計(jì)算。如果忽略模具因空氣對(duì)流、熱輻射以及與注射機(jī)接觸所發(fā)的熱量，不考慮模具金屬的熱阻，可對(duì)模具冷卻系統(tǒng)進(jìn)行初步的和簡(jiǎn)略計(jì)算。 ①求塑件在固化時(shí)每分鐘釋放的熱量 Q Q=WQ1= 350=式中 W——單位時(shí)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(jì)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(jì)及加工說(shuō)明書(shū) 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(dá)不到湍流狀態(tài)，若把模具進(jìn)出口溫度稍作調(diào)整， 由 5℃