S=S1+K=S1+(2~3)mm
式中S——抽芯距(mm) S1——临界抽芯距(mm) K——安全系数 所以,S=53+3=56mm。
注射成型后,塑件在模具内冷却定型,由于体积的收缩,对型芯产生包紧力。塑件要从型芯上脱出,就必须克服因包紧力而产生的摩擦力。
一般而论,塑件在开始脱模时,所需克服的阻力最大,所需的脱模力最大。脱模力Ft可用下式计算:
Ft=pA(?cos??sin?)
式中:
?——塑件与刚的摩擦系数,聚碳酸脂,聚甲醛取0.1~0.2,其余取0.2~0.3;
P——塑件对型芯的单位面积上的包紧力,一般情况下,模外冷的塑件p=(2.4~3.9)×107Pa;模内冷却的塑件p=(0.8~1.2)×107Pa; A——塑件包容型芯的面积;
?——脱模斜度。
对于本模具,?取0.3,p取1.2×107 Pa, ?取30分,由于脱模斜度很小,(?cos??sin?)近似等于?。
Ft =1.2×107 ×62×?×(53+25?)×0.2×10-6=35.68KN
(2)斜销抽芯机构设计
1)斜销的形状及技术要去
斜销工作端设计成锥台形,其斜角应大于斜销的倾斜角2~3度。斜销固定端与模板之间可采用H7/m6过度配合,斜销工作部分与滑块上斜导孔之间的配合可采用H11/b11。斜销的材料为T10碳素工具钢,热处理要求硬度HRC≥55,表明粗糙度为Ra?0.8?m。
2)斜销的倾斜角
通过受力分析与理论计算可知,斜销的倾斜角?取22度33分比较理想,常用的是12≤?≤22,所以这里去?=20。
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3)斜销的长度计算
斜销完成抽芯距S所需的距离H=Scot?=56×0.36397=154mm。 斜销工作长度:L=S/sin?=164mm。 斜销总长度:LZ=L1+L2+L3+L4+L5
=d2/tan?+h/cos?+2d1tan?+s/sin?+(5~10)mm
式中 LZ—斜销总长度;
d2—斜销固定部分大端直径; h—斜销固定板厚度; d—斜销工作部分直径; S—轴心距。 4)斜销的直径
通过斜销的倾斜角以及脱模力查设计手册可知最大弯曲力FW=38KN,在通过FW查手册可以确定斜销直径为25mm。
5.5冷却系统的设计
5.5.1冷却管道直径的确定
1.单位时间内塑件在凝固时间所放出的热量(J/h)
Q1=ncG[Cp(?0??p)+Lj] 式中: t——成型时间总周期 t=60s
G——塑件质量 G=17.04×10-3Kg CpC——塑料的比热容 p=2880 J/Kg*0C LjL——塑料的能量密度 j=4.2×105(J/Kg) ?0——注射温度 ?0=230?C
?p故:
——出模温度
?p=60C
?Q1=1.98×106 J/A
2.模具冷却时所需冷却介质的体积流量
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qV?
Q1???1??2?C1
?式中: ?——冷却介质密度(Kg/cm3) 水=103Kg/cm3 CC1——冷却介质比热容(J/Kg*0C)水=4.187×103 ?1——冷却介质出口温度 ?1=300C
?2——冷却介质进口温度 ?2=200
故 :
1.67?106qV4.187?103?103?(30?20)==6.65×106m3/mm
由以上计算,查表可得冷却管道直径d=8mm
5.5.2冷却管道数量的确定
1.求冷却水道在管道里?的流速
4?6.65?10?44qV??8??60????21000???d==0.22m/s
2
2.求管道孔壁与冷却介质的传热系数K?,查表得f=6.84(设水温为25 0C)
6.84?0.996?103?0.6(8/1000)0.2K?=4.187×103×
=5.62×106J/(m2*h*0C) 3.求冷却管道传热总面积A
??0.8
60?160?1.67?106/60?'6?40?25?=0.02m2 K??5.62?10A=
0.028160???10001000=3.97 所以,模具应开设的冷却管数n=
考虑塑件受热均匀,所以采取对称式分布,取n=4。
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5.5.3结构尺寸确定
在塑料注射模的注射过程中,型腔从合模到注射保压过程中将受到高压的冲击力,因此模具型腔应有足够的强度和刚度。总的说来,型腔所承受的力大体有如下几种:
1)合模时的压应力;
2)注射过程中塑料流动的注射压力; 3)浇口封闭前一瞬间的保压压力; 4)开模时的拉应力。
但型腔所承受的力主要是注射压力和保压压力,并在注射过程中总在变
化。在这些压力作用下,当型腔刚度不足时,往往会产生弹性变形,导致型腔向外膨胀,它将直接影响塑件的质量和尺寸精度,并产生溢料飞边。当塑料冷却收缩时,随着压力下降,型腔将会弹性回复,当型腔的弹性变形恢复量大于塑件壁厚的收缩量时,将压紧塑件,引起塑件顶出困难,甚至使塑件留在型腔中。如果型腔强度不足时,会产生塑性变形,即引起型腔的永久变形,特别严重的会使型腔破裂,酿成事故。所以在模具设计时要首先考虑型腔的壁厚和底板厚度都有足够的强度和刚度,以保证型腔在注射过程中不产生超过规定限度的弹性变形。因此型腔壁厚和底板厚度的计算和选择是十分重要的。
根据定模板上的最大成型尺寸,采用经验估计法估算出定模板的壁厚尺寸约为30mm。根据塑件的各部尺寸计算,可以初步确定模具周边尺寸为186mm×213mm。
模架是设计,制造塑料注射模的基础部件,为了提高模具的质量,缩短生产周期,组织专业化生产,促进商品化国家完成塑料注射模具大中小型模架制定。并规定模 架 结构型式为四种型号,即基本型号阿A 1 A 2 A 3 A 4 四个品种,派生型分为P 1 ~ P 9 九个品种 ,表准中还规定,以定模和动模座板有肩,无肩划分,又增加了13个品种。这样总共就有26个模架品种。其规格数基本上覆盖了注射容量为10 ~ 4000注射机用的各类中小型热塑性和热固性塑料注射模具。 根据以上的分析、计算以及型腔尺寸及位置尺寸可确定模架的结构形式和规格。查模具设计指导,选用以下标准模架:
A1-315X315-31-F1 GB/T 12556-1990
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定模板厚度:A=40mm ; 动模板厚度:B=80mm ; 垫块厚度:C=100mm 模具厚度:H模=A+B+C+50=40+80+100+50=270mm; 模具的外形尺寸:315mm×315mm×270mm
6.模具参数的校核
注射时,为防止模具分型面被模压力顶开,必须对模具施以足够的锁模力,否则在分型面处将产生溢料,因此模具设计时,应使注射机的锁模力大于模具将分型面涨开的力,即:
F>Pm(n
Ai+
Aj)
式中: F——锁模力。
AiAj,——分别为制品和浇注系统在分型面上的垂直投影面积(mm2)。
Pm——塑料熔体在型腔内的平均压力(Mpa),型腔压力取注射压力的80%
左右,一般取20~40Mpa,详见表3.1,这里选29.4MP;
N——型腔数量。
模内的平均压力(MPa) 24.5 29.4 34.3 制品的特点 容易成型制品 一般制品 中等黏度塑料和有精度要求制品 加工高黏度塑料,高精度,充模难的塑料制品
举列 PE,PP,PS等壁厚均匀的日用品。及容器制品 在摸温较高下,成型薄壁容器制品 ABS,PMMA等有精度要求的工程结构件。 39.2 用于机械零件上高精度的齿轮或凸轮 表 3 模内的平均压力
根据本模具设计的尺寸,代入数据得出
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