精度采用H7/k6;导套外径的配合精度采取H7/k6。配合长度通常取配合直径的1.5~2倍,其余部分可以扩孔,以减小摩擦,降低加工难度。
4)导柱可以设置在动模或定模,设在动模一边可以保护型芯不受损坏,设在定模一边有利于塑件脱模。
4.9顶出系统设计
注射成型每一循环中,塑件必须准确无误地从模具的凹模或型芯上脱出,完成脱出塑件的装置称为脱模机构,也称顶出机构。
脱模机构的设计一般遵循以下原则:
1)塑件滞留于动模边,以便借助于开模力驱动脱模装置,完成脱模动作。
2)由于塑件收缩时包紧型芯,因此推出力作用点尽量靠近型芯,同时推出力应施于塑件刚性和强度最大的部位。
3)结构合理可靠,便于制造和维护。
本设计使用简单的推杆和推管脱模机构,因为该塑件的分型面简单,结构也不复杂,采用推简单的脱模机构可以简化模具结构,给制造和维护带来方便。在对脱模机构做说明之前,需要对脱模力做个简单的计算。
4.9.1脱模力的计算
首先需要对塑件进行理想模型建模,如图4-6所示:
其中A段是塑件凹槽锁位的长度,长度为5mm,B段是圆弧形壳体的理想建模,长度为10MM,原塑件的两端斜率不一致,如图4-6所示,所以取平均值为脱模斜度。
?=
36.5?15.3=25.9 取26° 2对建模进行受力分析,如图4-7所示:
F1——制件对型芯的包紧力(N);
F2、F3——F1的垂直和水平分量(N); 图4-6 受力建模 F3′——F3的反作用力(N); F4——沿凸模表面的脱模力(N);
F脱——沿制件出模方向所需的脱模力(N);
?——脱模斜度;
F2= F1×cos?; F2=? F1×cos?;
F3= F3′= F1×sin?;F4=?
脱 27
F脱=( F4-F3′) cos?
=(? F1×cos?-F1×sin?) cos? = F1×cos?(? cos?-sin?)
所以,脱模力的计算公式为: 图4-7 受力分析图
F脱= F1×cos?(? cos?-sin?) (4-5) 又 F1=Lchp包 (4-6) 式中 Lc-凸模成型型部分的截面周长; h-模被制件包紧部分的高度;
p包-制件对凸模的单位包紧力,其数值与制件的几何特点及塑料的性质有关,一般可取
8~12MPa;
A段:
F1= Lchp包
=?Dhp包 =3.14×110×10?3×5×1015543(N)
式中 D取的是塑件的平均直径,D=B段:
F1= Lchp包
=?D hp包 =3.14×55×10
/?3//?3×9×106 =
120?101=110.5,取D=110mm。 2×10×10
?3×9×10=15543(N)
6B段两端截面周长不等,取等效截面周长在中间D=D/2。 所以脱模力为:F脱= F1+ F1
=F1+ F1 cos?(? cos?-sin?)
=15543+15543×0.90×(0.4×0.9-0.44)=16662(N)
注:A段脱模斜度为0°,所以A段F脱= F1;B段脱模斜度为26°,需要按前面的分析求解。因为制件对型芯的力总是阻碍脱模,所以,在(? cos?-sin?)为负时我们取其绝对值。由于以上所计算得的只是一腔的脱模力,所以总的脱模力为:
28
//
F总=2 F脱=2×16662=33324(N);
4.9.2推杆脱模机构
推杆脱模机构是最简单、最常用的一种形式,具有制造简单、更换方便、推出效果好等特点。推杆直接与塑件接触,开模后将塑件推出。
推杆的截面形状;可分为圆形,方形或椭圆形等其它形状,根据塑件的推出部位而定,最常用的截面形状为圆形;推杆又分为普通推杆和成型推杆两种,前者只是起到将塑件推出的作用,后者不仅如此还能参与局部成型,所以,推杆的使用是非常灵活的。
1)推杆尺寸计算:本设计采用的是推管和推杆推出,在求出脱模力的前提下可以对推杆或推管做出初步的直径预算并进行强度校核。本设计采用的是圆形推杆,圆形推杆的直径由欧拉公式简化为:
d=k(
L2F脱nE) (4-7)
1141502?333244=1.5×() = 4.91 mm 531?2.1?10d—推杆直径;; n—推杆的数量,n取31(把推管当作推杆) L—推杆长度(参考模架尺寸,估取L=150); E—推杆材料的弹性模量,取E=2.1×10MPa k—安全系数,取k=1.5; F脱—总的脱模力,F脱=33324(N); 实际推杆尺寸直径为5 mm,推管直径为7 mm,可见是符合要求的。但为了安全起见,再对其进行强度校核,强度校核公式为:
d≥
54F脱n?[?压] (4-8)
=
[?压]—推杆材料的许用压应力, [?压]
附24?33324 = 3mm 满足强度要求。
32?3.14?150=150Mpa。
2)推杆的固定形式:推杆的固定形式有多种,但最常用的是推杆在固定板中的形式,此外还有螺钉紧固等形式。
3)推出机构的导向:当推杆较细或推杆数量较多时,为了防止因塑件反阻力不均匀而导致推杆固定板扭曲或倾斜折断推杆或发生运动卡滞现象,需要在推出机构中设置导向零
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件,一般称为推板导柱。
4)推出机构的复位:脱模机构完成塑件的顶出后,为进行下一个循环必须回复到初始位置,目前常用的复位形式主要有复位杆复位和弹簧复位。本设计采用弹簧复位机构,弹簧复位机构是一种最简单的复位方式。推出时弹簧被压缩,而合模时弹簧的回力就将推出机构复位。
5)推杆与模体的配合:推杆和模体的配合性质一般为H8/f7或H7/f7,配合间隙值以熔 图4-8 推杆的安装图 料不溢料为标准。配合长度一般为直径的1.5~2倍,至少大于15mm,推杆与推杆固定板的孔之间留有足够的间隙,推杆相对于固定板是浮动的,如图4-8所示。
4.9.3推管脱模机构
推管又称空心推管。它特别适用于圆环形、圆筒形等中心带孔的塑件脱模。推管脱模推顶塑件平稳可靠;推管整个周边推顶塑件,使塑件受力均匀,无变形,无推出痕迹;主型芯和型腔可同时设计在动模一侧,有利于提高塑件的同轴度等优点。
1)推管的固定形式:主型芯固定于动模座板,如图所示:此种结构型芯较长,型芯可作为脱模机构运动的导向柱,运动平稳可靠,多用于推出距离不大的情况,推管内径与型芯配合,外径与模板配合,一般均采用间隙配合。小直径推管取H8/f8,大直径推管取H8/f7,如图4-9所示。推管与型芯配合长度为推出行程加3~5mm,故可将推管尾部内径扩大或将型芯尾部减小,以利于减小摩擦阻力。推管与模板的配合长度为推管外径的0.8~2倍。此外还有。主型芯固定于动模型芯固定板和推管开槽结构,限于篇幅,在此不做叙述。
2)推管脱模机构设计要点:从推管的强度和加工角度考虑,推管壁厚应大于1.5mm,细小的推管可以作成阶梯形,推管内径和外径在顶出时,不应与型芯或模体摩擦,为此推管内径应大于塑件内径,推管外径应小于塑件外径,如图所示:推管材料、热处理与表面粗糙度要求与推杆相同,多采用前段局部淬火,其长度大于配合长度和推出形程之和。
该设计本考虑了用推件板脱模机构,但是由于该塑件不是规则的圆柱体形,并且考虑到还有4个镶件,若采用推件板虽然能够让推出平稳,并且不留痕迹, 图4-9 推管的安装图
能保证两个配合面的平整度,但是,这让模具的
制造困难,镶件与型芯之间,型芯与推件板之间
需要精加工才能保证配合精度,同时型芯的固定也会造成精度问题,而且推件板的定位精度只是由
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导柱来决定,但导柱的定位精度在0.02~0.062mm之间,0.02mm是PS料的排气槽深度,可见,这样的定位精度不是很高,当然使用推件板脱模也是可行的,只是要另外增设定位机构,如斜面精定位,加凸、凹模上加装精定位块等。
4.9.4推板厚度的计算
H?0.54L(
F脱BE[?]) (4-9)
11333324=0.54×80×()3=10.71 mm 5160?2.1?10?0.065 式中 L—推杆对推板的作用间距,参考模架取L取80 mm (较远处的一对推管距离为188 mm,考虑到推杆的作用,所以取较近的一对推杆作为校核);
B—推板宽度,B=160 mm;
[?]模板中心允许的最大变形量,[?]=0.065 mm,[?]取1/8塑件推出方向上的尺寸公差推出方向上的尺寸公差?=0.52 mm。
模具推板的厚度为20 mm,从计算结果看,满足强度要求。
4.10成型零件工作尺寸的计算
成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接构成塑件的尺寸。凹、凸模工作尺寸的精度直接影响塑件的精度。该塑件有需要配合的地方,所以对尺寸的要求比较高,但由于该塑件不是规则的圆柱形,其基本线条是由5段圆弧组成,如图4-10所示:忽略顶尖圆角的影响,现在只考虑剩余的4段圆弧,因为是对称结构,所以只要保证其中一半的精度尺寸就可以保证整个塑件在配合处的尺寸(即近似的把塑件当成两个规则圆柱形的组合体)。
成型零件工作尺寸计算方法一般有两种:一种是平均值法,即按平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量进行计算;另一种是按极限收缩率、极限制造公差和磨损量进行计算;前一种方法简便,但不适合精密塑件的模具设计,后一种复杂,但能较好的保证尺寸精度。本设计采用平均值法。
4.10.1凹模工作尺寸的计算 图4-10 塑件基本尺寸 凹模是成型塑件外形的模具零件,其工作尺寸属包容尺寸,在使用过程中凹模的磨损会使包容尺寸逐渐变大。因此,为了使得模具的磨损留有修模的余地,以及装配的需要,在设计模具时,包容尺寸尽量取下限尺寸,尺寸公差取上偏差。模具工作尺寸与塑件尺寸的关系如图4-11(a,b,c)所示:
1)凹模径向尺寸的计算 Lm1=[(1+Scp)Ls1-
顶尖圆角3??z?] (4-10) 4 31