塑件工艺分析(4)

2019-04-14 09:32

运城学院学士学位论文

动模上,以便利用注射机动模上的顶杆或其它推出机构顶出制品。

(2):确保塑件不变形不损坏完整脱出。要保证塑件在顶出过程中不变形,必须正确分析塑件型腔附着力大小和所在部位,以便选择合适的顶出方式和顶出装置,使推力均匀合理分布,塑件平稳脱出而不变形。由于塑件收缩时包紧型芯,因此顶出力作用点应尽可能靠近型芯。

(3):尽量不损坏塑件的外观。塑件顶出方式的选择应不影响塑件的外观,若采用顶杆等有顶出痕迹上时,顶杆应设在塑件加工面或内侧面,必要时还可以在顶杆顶部压出装饰文字或图案。

(4):结构可靠。顶出机构必须动作可靠、运动灵活、制造方便、维修与更换容易。 从塑件结构形状分析,塑件内外表面沿脱模方向的脱模斜度为3°,以便于脱模和塑件留于动模。采用推杆脱模机构,用一根推杆推在塑件的中心部位,推杆固定在模具的推杆固定板与推板之间,由注塑机顶出油缸推动,使推杆运动实现脱模动作,并用复位杆复位。

常用的推出机构包括推杆推出机构、推件板推出机构、活动镶块、及型腔推出机构等。其中推件板推出机构是在型芯的根部安装了一块与之相配合的推件板,在塑件的整个周边端面上进行推出。这种推出机构作用面积很大,推出力大而均匀,运动平稳,并且在塑件上无推出痕迹,所以常用推出支撑面很小的塑件。具体到本模具,考虑到塑件的特殊结构,不能采用推板形式的推出机构,所以只能采用推杆形式的推出机构。其形式及各部尺寸参照选定的标准模架而定。

本模具推出(脱模)机构有如下特点:

(1):半径为?50的圆弧型芯采用了模内齿轮齿条侧抽芯; (2):M20的内螺纹采用了模外手动脱螺纹:

(3):G1/2″×20外螺纹采用的是直接分型方式(哈呋螺纹型环)脱螺纹; (4):?10孔侧抽芯和齿条运动由斜导柱带动滑块实现。

5.4.3侧向分型与抽芯机构的设计

1.脱模距与脱模力的计算

将侧型芯或拼合凹模(滑块)从成型位置抽至不妨碍塑件脱模的位置,侧型芯或拼合凹模(滑块)在拔模方向移动的距离称为抽芯距。一般情况下,抽芯距去塑件侧孔、侧凹、侧凸深度加2~3mm安全系数。

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=52+2=54mm。

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?) (5-10)

式中:

?—塑件与刚的摩擦系数,ABS取0.2~0.25;

p—塑件对型芯的单位面积上的包紧力,一般情况下,模外冷却的塑件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。

(?cos??sin?)对于本模具,p取1×107 Pa, ?取30分,由于脱模斜度很小,?取0.23,

近似等于?。

Ft =1×107 ×62×?×(53+25?)×0.2×10-6

=35.33KN

2.斜销抽芯机构设计

(1)斜销的形状及技术要求

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,表面粗糙度为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,所以这里取?=18。

(3)斜销的长度计算

斜销完成抽芯距S所需的距离H=Scot?=54×0.36397=166mm。 斜销工作长度:L=S/sin?=174mm。 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。

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5.5冷却系统的设计

5.5.1冷却管道直径的确定

根据模具冷却系统设计原则:冷却水孔数量尽量多,尺寸尽量大的原则可知,冷却水孔数量大于或等于3根都是可行的。这样做同时可实现尽量降低入水与出水的温度差的原则。 另外,具冷却系统的过程中,还应同时遵循: 1、浇口处加强冷却;

2、冷却水孔到型腔表面的距离相等;

3、冷却水孔数量应尽可能的多,孔径应尽可能的大; 4、冷却水孔道不应穿过镶快或其接缝部位,以防漏水。

5、进水口水管接头的位置应尽可能设在模具的同一侧,通常应设在注塑机的背面。 6、冷却水孔应避免设在塑件的熔接痕处。而且在冷却系统内,各相连接处应保持密封,防止冷却水外泄。

冷却系统设计的有关公式:

qv=WQ1/ρc1(θ1-θ2) (5-11)

式中:qv——冷却水的体积流量(m3/min)

W——单位时间内注入模具中的塑料重量(kg/min) Q1——单位重量的塑料制品在凝固时所放出的热量(kJ/kg) ρ——冷却水的密度0.98×103 kg/m3 c1——冷却水的比热容4.187 kJ/(kg.℃) θ1——冷却水的出口温度25℃ θ2——冷却水的入口温度20℃ Q1可表示为:Q1=[c2(θ3-θ4)+u]

式中:c2——塑料的比热容1.465 kJ/(kg.℃) Q3——塑料熔体的初始温度200℃ θ4——塑料制品在推出时的温度60℃ u——结晶型塑料的熔化质量焓(kJ/kg) Q1=[c2(θ3-θ4)+u]=1.465(200-60)=205.1kJ/kg 将以上各数代入(5-11)式得:

qv=(0.013×205.1)/[0.98×103×4.187(25-20)]m3/min =0.13×10-3m3/min

上述计算的设定条件是:模具的平均工作温度为40℃,用常温20℃的水作为模具的冷却介质,其出口温度为25℃,产量为0.013kg/min。

由体积流量查表可知所需的冷却水管的直径非常小,体积流量也很小,故可不设冷却系统,依靠空冷的方式即可。但为满足模具在不同温度条件下的使用,可在适当的位置布置直径d=8mm的管道来调节温度。

5.5.2冷却管道数量的确定

1、求冷却水在管道里的流速?

4?1.3?10?44q2 ??V==0.04m/s ?8?2?60?d?????1000?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??0.8 K?=4.187×103×

?8????1000?0.2=5.62×106J/(m2*h*0C)

3.求冷却管道传热总面积A

60?160?1.67?106/602

? A='=0.02mK??5.62?106?40?25?0.028160=3.97 所以,模具应开设的冷却管数n=???10001000 考虑塑件受热均匀,所以采取对称式分布,取n=4。

5.5.3模具尺寸确定

1.型腔壁厚以及定模板尺寸的确定

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。

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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。

2.确定标准模架的型号和规格

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 ,标准中还规定,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

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

第六章模具参数的校核

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:

AAF>Pm(ni+j) 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6-1,这里选29.4MP;

N——型腔数量。

表 6-1 模内的平均压力

制品的特点 模内的平均压力(MPa) 举列


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