模具设计(4)

2019-06-05 11:15

??20?。

③有效工作长度LL?S4==11.68mm sin?sin20?弯销和滑块孔之间的间隙?,取0.5mm。

工作原理见图4.6.1。

图 4.6.1 弯销工作原理示意图 ④弯曲力F 弯曲力F?Fc,式中Fc为抽芯阻力,即塑料对侧型芯的包紧力。 cos?因Fc?pA

式中p——塑料制品收缩对型芯单位面积的正压力,一般取8~12Mpa,本设计取p=9Mpa。

?42 A——塑料制品包紧型芯的侧面积,这里为1.49?10m

故Fc?9?1.49?10?4=1341N F?1341=1427N ?cos20⑤弯销的截面尺寸b、h

弯销的截面形状为矩形,宽为b,高为h。抽芯时,弯销受有弯矩M的作用,其最大值为

M?FL1427?0.01754N?m=26.6N?m ?cos?cos20?由材料力学可知弯销的弯曲应力为

?W?M?[?]W (4.11) W式中M——弯销的抗弯截面系数;

[?]W——弯销材料的弯曲许用应力,对碳钢可取13.7kN/cm3(137Mpa);

弯销的截面为矩形,其截面系数为

2bh2W?,本设计中取b=h,

36h?3则b=

9FL9?1427?0.01316=3=13.13mm,规整取14mm

[?]Wcos?1.37?108?cos20?2?13.13=8.75mm,此为不安装螺钉而满足强度要求时需要的最小尺寸,由于还需螺钉固3定,螺钉选用M3系列的,故应加上螺钉导致的缺孔的宽度,取12mm。

空行程取5mm。

15

'抽芯行程为Sc?Lcos??13.16?cos20?=12.37mm。

4.6.2 侧抽芯机构设计要点

弯销常采用45钢、T10A、T8A及20钢渗碳淬火, 不大于0.8?m,弯销与固定板采用H7/m6。

滑块采用组合式,便于加工、维修和更换,并能节省优质钢材,滑块常用45钢或T8、T10制造,淬硬至40HRC以上,而型芯则要求用CrWMn、T8、T10或45钢制造,硬度在50HRC以上。

导滑块槽应使滑块运动平衡可靠,二者之间上下、左右各有一对平面配合,配合取H7/f7,其余各面留有间隙。滑块的导滑部分应有足够的长度,以免运动中发生偏斜,一般导滑部分长度应大于滑块宽度的2/3,否则滑块在开始复位时容易发生倾斜。导滑槽应有足够的耐磨性,由T8、T10或45钢制造,硬度在50HRC以上。

滑块应有定位和锁紧装置。锁紧块有于在模具闭合后锁紧滑块,承受成型时塑料熔体对滑块的推力,以免弯销弯曲变形;但开模时,又要求锁紧块迅速让开,以免阻碍弯销驱动滑块抽芯。故销紧块的楔角?应大于倾斜角?,一般取?'???(2?~3?)。

设计结果如图4.6.2所示:

图 4.6.2 侧抽芯机构示意图

1.弯销 2.动模垫板 3.滑块 4.定位装置

16

'热处理硬度在55HRC以上,表面粗糙度Ra4.7 温度调节系统

4.7.1 温度调节系统的重要性

模具温度对塑料制件的质量及生产效率有极大的影响:

a.改善成形性;b.成型收缩率;c.塑件变形;d.尺寸稳定性;e.力学性能;f.外观质量。

4.7.2 温度调节系统设计

4.7.2.1 单位时间型腔内的总热量Q(kJ/h)

Q?NGQ1 (4.12)

式中N——每小时注射次数;G——每次塑料的注射量,kg;Q1——单位热流量,kJ/kg。 本设计中成型周期为20s,N=3600/20=180次;

每次塑料的注射量包括塑件的质量和浇注系统的质量,本设计中塑件的质量为113.3g,设浇注系统质量为10g,则G=123.3g=0.1233kg。

查相关资料,取Q1=160.8kJ/kg,Q=180?0.1233?160.8=3568.7952kJ/h

Q4.7.2.2 通过自然冷却所散发的热量 Qd、f、Qt

① 由对流所散发的热量Qd(kJ/h)

4360Qd?4.187(0.25?)AM??2M??e?3 (4.13)

?2M?300式中Q2M——模具平均温度,本设计中为30?C;Qe——室温,一般取20?C;

AM——模具表面积,m2;

AM?AM1??AM2 (4.14)

式中AM1——模具的四个侧表面积,即4?355??114?125?32?100?=526820mm=0.527m;

22AM2——模具的两个分型面表面积,为模板面积与塑件侧面积之和的两倍,即

?=332050mm2=0.33m2; 2??355?355?40000?——开模率;??t??t1?t2? (4.15) t式中t——注射成型周期,20s;t1——注射时间,2s;t2——制品冷却时间,9.3s。 故??

20??2?9.3?2 =0.435,AM?0.52682?0.435?0.33205=0.671m,

2017

4360Qd?4.187?(0.25?)?0.671??30?20?3 =81.16kJ/h

30?300

② 由幅射所散发的热量Qf(kJ/h)

??273??2M?4?273??e?4?Qf?20.8AM1????? (4.16) ???100100????????式中AM1——模具的四个侧表面积,0.52682m;?——辐射率,本设计取0.80;

2?2M——模具平均温度,本设计中为30?C;?e——室温,一般取20?C;

??273?30?4?273?20?4?Qf?20.8?0.527?0.80???????? =92.83kJ/h

100100????????③ 向注射机工作台所传递的热量Qt(kJ/h)

Qt?h2AM3??2M??e? (4.17)

式中AM3——模具与工作台接触面积,400?355?2=284000mm=0.29m;

22h2——传热系数,普通钢取h2=502kJ/(m2?h??C)

Qt?502?0.29??30?20? =1455.8kJ/h

④ 脱模后塑件带走的热量Qz(kJ/h)

Qz?NGQ2

式中N—每小时注射次数,180次;G—每次塑料的注射量,0.12;Q2—单位热流量,30?C时取20kJ/kg。

Qz?180?0.12?20=442.8kJ/kg

4.7.2.3 由冷却系统带走的热量 Q2(kJ/h)

Q2?Q??Qd?Qf?Qt?Qz?=3568.80??81.16?92.83?1425.68?443.88?= 1525.25kJ/h

Q2应分别由凹模和型芯的冷却回路带走,采用资料1式(10-41)的分配方案,

Q2G?0.4Q2?0.4?1525.25=610.1kJ/h

18

Q2K?0.6Q2?0.6?1525.25=915.15kJ/h 4.7.2.4 计算冷却回路有关参数 4.7.2.4.1 凹模所需冷却水管参数

qV?Q2G (4.18)

c1???out??in?式中Qin——冷却水入口温度,设定20?C;

Qout——冷却水出口温度,本设计要求精度较高,设定出口温度为21?C ?——冷却水平均温度时水的密度,998.2kg/m3; c1——冷却水平均温度时水的比热容,4.19kJ/?kg??C?;

qV——所需冷却水的体积流量,m3/h

qV?则冷却水的平均流速

1610.1?= 2.43?10?3m3/min

4.19?998.2??21?20?602qV2?2.43?10?3v?==1.61m/s 2215?d15?3.14?0.008将冷却管道设计成螺旋形半圆水道,直径d设为0.008m,则冷却水流速应是计算的一倍,即3.22m/s。

凹模冷却水道长度:

模具热阻按以下公式计算

?t?Qpl?2AG?? (4.19)

式中?t——模具的热传导阻力,表现为温差,?C;Qpl——进入模具的熔体的总热含量,922.1W;

?——水孔中心至型腔的距离,取9mm;AG——型腔表面积,122783mm2;

??——模具材料的传热系数,查资料,一般钢材取5?104W/(mm?K);

?t?922.1?9?7=1.35?10K 42?122783?5?1019

可见,冷却水管壁与型腔壁温差几乎为零,即整个型腔温度可视为相等。


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