各块板的厚度已经标准化,所需要的只是选择,如何选择合理的厚度,这里有两个尺寸需要注意:
(1)凸模底板厚度和凹模底板厚度;在注射成型时型腔中有很大的成型压力,当塑件和凝料在分型面上的投影面积很大时,若凸模底板厚度不够,则极有可能使模架发生变形或者破坏,所以凸模底板厚度尺寸需要校核才能确定,根据公式4-11知道,厚度满足11mm可满足要求,为了安全,取底板厚度为32mm,。凹模的底板因为是与注塑机的工作台接触的,所受的力传递到工作台上,所以凹模底板的厚度同样只要留有走冷却系统的空间就可以,该设计取凹模底板厚度为32 mm。
(2)推杆推出距离;在分模时塑件一般是黏结在型芯上的,需要推杆或推板推出一定的距离才能脱离型芯,该塑件的高度为23mm左右,黏结在型芯上的尺寸约20 mm左右,所以当推出距离为20 mm时就能使塑件和型芯分离。
完成了以上的工作,确定模架的长×宽具体尺寸为200×200 mm。各模板的确定如下:
(a)A板的尺寸
本模具中A板为定模型腔固定板,根据下面斜导柱计算中的4.8.1.6中的式(4-24)可知,A板的厚度可取为29mm。
(b)B板的尺寸
B板为动模板,下型芯固定在上面其高度为58mm,在模板上需要开设冷却水道,冷却水道离型腔应有一定的距离,因此B板厚度取51mm。
(c) C垫块尺寸
如果C垫板(即模脚)的高度太小,则推出的距离不够而使塑件不能脱离型芯,需要满足下面关系式:
H-h1-h2-h3-h>0 式中 H——C板高度;
h1——挡销高度,一般取(3-5)mm,这里取挡销的高度为4mm; h2——推板厚度;
h3——推杆固定板厚度; h——推出距离;
H?4?16?12.5?21?53.5mm
取C垫板的高度大于53.5mm即可,这里取垫板的厚度为63mm。
完成了以上的工作,确定该模具可用板面尺寸为200×200 mm,其中A板厚度29 mm,B板厚度51mm,C板厚度63mm的模架。
4.6导向与定位机构
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导柱导向机构是利用导柱和导向孔之间的配合来保证模具的对合精度。注射模的导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种类型。导柱导向机构内容包括:导柱和导套的典型结构;导柱和导向孔的配合以及导柱的数量和布置。导柱导向机构用于动、定模之间的开合模导向。锥面定位机构用于动、定模之间的精密对中定位。这里用导柱导向机构导向开合模,用复位杆来导向脱模机构的运动。设计导柱和导套需要注意的事项有:
1)合理布置导柱的位置,导柱中心至模具外缘至少应有一个导柱直径的厚度;导柱不应设在矩形模具四角的危险断面上。通常设在长边离中心线的1/3处最为安全。导柱布置方式常采用等径不对称布置,或不等直径对称布置。
2)导柱工作部分长度应比型芯端面高出6~8 mm,以确保其导向与引导作用。 3)导柱工作部分的配合精度采用H7/f7,低精度时可采取更低的配合要求;导柱固定部分配合精度采用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。
为了保证模具的平稳性及协调性,顺利滑动,采用4对导柱导套对称布置。材料为20。导向机构的装配关系图4.10。
1-推杆2-复位杆3-推板固定板4-导套5-导柱6-支撑板7-推板
图4.6导向以及脱模装配关系图
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4.7脱模机构的设计
脱模机构的设计有遵循以下原则:
1.塑件滞留于动模,以便于借助于开模力驱动脱模装置,完成脱模动作,使模具结构简单。
2.防止塑件变形和损坏,正确分析塑件对模腔的黏附力的大小及其所在部位,有针对性地选择适当的脱模装置,使推出重心与脱模阻力中心相重合。
3.力求良好的塑件外观,在选择顶出位置时候,应尽量设在对塑件外观影响不大的位置。在采用推杆脱模尤其要注意这个问题。
4.结构合理可靠,脱模机构应工作可靠,运动灵活,制造方便,更换容易,且具有足够的强度和刚度。
脱模机构分类有多种方法,但主要以脱模装置结构特征分类较实用和直观,参考同类型零件的脱模机构,本塑件产品的脱模机构采用顶杆脱模机构。脱模机构的设计如图4.10。
4.7.1脱模力的计算
本产品为薄壁壳类零件,故查参考文献[4]中公式3-56可知脱模力为:
Q1??2??E?tL1cos??f?tan???1?u?K13?10B2?3.14?1.95?10?0.005?4?20?0.999??0.21?0.014??1?0.38??1.0032??E?tL1cos??f?tan???0 ?1542.4NQ2?? (4.12)
?1?u?K13?10B2?3.14?1.95?10?0.005?4?13?0.999??0.21?0.014??1?0.38??1.003?0 ?1002.5N?——塑件成型平均收缩率,??0.005;
L (4.13)
式中 E——塑料的拉伸模量(MPa),查参考文献[4]表3-29可知E?1.95?103MPa;
——塑件包容型芯的长度(mm);
??'t——塑件的壁厚(mm);
?——脱模斜度,?1?6,?2?330;
f——塑料与钢材之间的摩擦系数,f?0.21;
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u——塑料泊松比,u=0.38;
K1——K1?1?fsin?cos??1.003B
——塑件在与开模方向垂直的平面上的投影面积(cm2)。
由上面的分析可知,定模上型芯的脱模力为Q1?1542.4N,动模上的型芯的脱模力为Q2?1002.5N。动定模的脱模力相差不大,但由于该塑件有两个侧抽芯,因此在开模时,塑件一定会留在动模上。塑件所需要的最小脱模力为Q2?1002.5N。
4.7.2推杆脱模机构设计
推杆的形状有多种形式,等圆截面推杆应用最广,所以本设计推杆零件采用为等截面推杆。推杆脱模机构的设计有以下几个设计要点:
(1)推杆的顶出位置应该设在脱模阻力大的部位,盖,箱类塑件阻力最大的地方是侧面,在端面均匀设是最理想的。
(2) 推杆不设置在塑件薄壁处,以免塑件变形破损,当结构特殊需要时,应该增大顶出面积使塑件受力得以改善,可以采用顶出盘顶出。
(3) 推杆直径不宜过小,有足够强度,而且尽可能大的面积与塑件接触,当直径小于3时应该采用阶梯推杆,以加大推杆的刚度。
(4)推杆材料多用45钢或T8、T10等碳素工具钢制造,采用头部局部淬火,淬火硬度在50HRC以上,局部淬火长度为1.5倍推出行程与配合长度之和,表面粗糙度在Ra1.6um以下。 4.7.2.1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。本模具采用推杆固定板固定。 4.7.2.2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。当使用复位杆复位时,复位杆必须和推杆在同一块板上,其长度必须一直,分布必须均匀,端面要与所在动模的分型面齐平。有的模具中复位杆可以省去,推塑件边缘的推杆直径可以稍微大点,一半推塑件,另一半就起到复位杆的作用。还有模具在推杆上装有弹簧,这样在合模时,推出机构就可先于合模动作而复位了。本设计采用复位杆复位机构。 4.7.2.3 推杆直径的计算
推杆推出塑件时候应该有足够的稳定性,其受力状态可简化为一端固定,一端铰支的压杆稳定性
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模型。推杆材料选用45号钢。推杆直径公式可查参考文献[4]式3-60,如下:
1?LQd????nE?2?4??mm??? ( 4.14)
式中 d——推杆直径(mm);
?——安全系数,通常取??1.5; L——推杆长度(mm); Q——脱模阻力(N);
5 E——推杆材料的弹性模量,45号钢的E?2.1?10Pa;
n——推杆根数。
设推杆长度L=200mm,6=4;代入下式
1?LQd????nE??1.542?4??mm??2?200?1002.556?2.1?10 ?6.41mm (4.15)
取d=8,由参考文献[4]公式3-61进行校核如下:
?c?4Q?nd2 ?4?1002.53.14?8?82 (4.16)
?2.5MPa45号钢的?s?320MPa>?c,故d?4mm符合要求。 4.7.2.4推板厚度的确定
推板厚度按强度计算可按参考文献[2]中的公式8-8如下:
1?F? t??K?3???????31002.5????12.05??5.92mm58?? (4.17)
式中 K3——系数,按参考文献[2]中的表8-4可知K3?12.05; [?]——推件板材料的许用应力,材料为50号钢[?]?58MPa; F——脱模力(N), 由4.7.1可知F=1002.5N。
根据计算以及所选模架确定模具推板的厚度为16mm。推板的形状如图4.10所示。
4.8侧向分型与抽芯机构设计
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