張少飛

摘 要:在塑膠產(chǎn)品的模具設(shè)計(jì)中,設(shè)計(jì)長槍管模具的行位(滑塊)與普通模行位(滑塊)是不同的。本文介紹一款長槍管模的設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞:倒扣行位(滑塊)模肉斜邊刀路拋光

中圖分類號:TQ32 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)06(b)-0019-01

1 產(chǎn)品介紹

長槍管產(chǎn)品是土耳其一個客戶的一個產(chǎn)品。材料是PP+GF30,流向縮水率為1.03,橫向縮水率為1.06。產(chǎn)品外形為橢圓,長軸為41mm,短軸為31mm,總長度為518.5mm,平均壁厚為2.0mm,內(nèi)壁的出模角為0.15°。

2 設(shè)計(jì)前分析

該產(chǎn)品外形簡單,客戶要求一模出2件,乍一看該模具設(shè)計(jì)沒什么特別之處,只需一個行位(滑塊)就可以完成脫出產(chǎn)品倒扣?？墒亲屑?xì)考慮一下該產(chǎn)品總長度有518.5mm,內(nèi)壁的出模角僅為0.15°,平均縮水率為1.045,大端周長為101.76mm,那么它的包緊力是很大的,靠什么力去帶動行位(滑塊),以及如何設(shè)計(jì)行位(滑塊)來保證模具的安全正常工作是設(shè)計(jì)該模具的關(guān)鍵。

3 設(shè)計(jì)前計(jì)算

對于這類長槍管產(chǎn)品的包緊力我們能不能按常規(guī)的公式來計(jì)算來設(shè)計(jì)行位(滑塊)呢？讓我們先看一下計(jì)算結(jié)果再來討論這個問題。

3.1 單件產(chǎn)品的抽芯力的計(jì)算

抽芯力F=uF1cosA-F1sinA=F1(ucosA-sinA)

式中F1=塑料對型芯的包緊力(N)

u=塑料對鋼的摩擦系數(shù)。一般為0.2左右

A=脫模斜度,對于該產(chǎn)品為0.15°

而F1=CLF0(N)

F0=單位面積包緊力。一般可取7.85～11.77MPa

C=型芯被塑料包緊部分平均周長(cm)

L=型芯被塑料包緊部分長度(cm)

我們?nèi)0=8Mpa,用UG軟件分析得CL=969.1cm2

F=100CLF0(ucosA-sinA)(N)

=100X969.1X8X(0.2Xcos0.15-sin0.15)

=153024.76N=15614.78kg≈15.61t

3.2 斜邊直徑的校核

式中P=F/cosB(kN)

H=抽芯孔到斜邊與行位上面中心距離(cm)。我們設(shè)計(jì)為6cm

[a]彎=彎曲許用應(yīng)力。我們?nèi)?3.7kN/㎡(137MPa)

B=斜邊的傾斜角。我們?nèi)?0度。

注:以上公式參考《塑料注射模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊》(航空工業(yè)出版社)。后來參考《塑料模具技術(shù)手冊》(機(jī)械工業(yè)出版社)

所有系數(shù)都取最小值重新計(jì)算得:F=9558.87Nd=51.55mm

從上面計(jì)算可知該單個產(chǎn)品的包緊力有近10噸,如果斜導(dǎo)柱度數(shù)做20度,則要至少用兩個直徑52mm的斜導(dǎo)柱。因?yàn)楫a(chǎn)品的抽芯距離很長,不可能全用斜導(dǎo)柱完成抽芯動作。于是我們考慮到用油壓缸來完成抽芯動作。如果單獨(dú)由油壓缸來完成抽芯動作,通過計(jì)算油缸壓力可知至少要用直徑180的油壓缸(壓力按140kg/cm2計(jì))。很顯燃這種設(shè)計(jì)是不合理的。

綜上所述,我們把設(shè)計(jì)方案定為斜導(dǎo)柱與油缸組合抽芯,即先由斜導(dǎo)柱帶動行位(滑塊)把型芯抽出一段距離后,再用油壓缸完成剩下的抽芯。

方案定下以后,我們先設(shè)計(jì)行位(滑塊)的大小。如果按上面計(jì)算的數(shù)據(jù),那么這個行位(滑塊)要設(shè)計(jì)得很大,整套模具也就設(shè)計(jì)得很大。于是我們回到能不能按常規(guī)的公式去計(jì)算來設(shè)計(jì)的問題。試想如果單件產(chǎn)品的包緊力真的有10噸的話,那么產(chǎn)品大端肯定會變形以至不能抽出倒扣和注射出合格的產(chǎn)品。于是我們從加工和注射上去解決問題。

首先,型芯要有一定的硬度,耐磨損；又要有一定的韌性,抗變形；還要有耐熱性能,具有熱硬性。于是我們將型芯的材料選為SKD61,熱處理為淬火后二次回火,HRC52～56。第二,型芯加工的刀路要順著出模方向,省模時也要順著出模方向,而且要拋光。第三,最重要的一點(diǎn)就是注射時將模肉的溫度與型芯的溫度錯開,即模肉接正常普通冷卻水20°C,型芯接熱油120°C。

再次經(jīng)過計(jì)算后,將斜邊直徑設(shè)計(jì)為32mm,斜度為20°,長度為258.09mm,斜邊帶動行位開模行程為60mm。油壓缸的型號為君帆JHC140-FA50C550BAB,其缸徑僅為50mm,行程為550mm。

4 具體模具設(shè)計(jì)如圖1

最終模具設(shè)計(jì)為CH3580A95B125C90,在200噸的注射機(jī)上就可以生產(chǎn)。

5 結(jié)語

試模時注塑出的產(chǎn)品制作完后試模時型芯有擦傷現(xiàn)象,原因一是行位(滑塊)導(dǎo)向塊沒有進(jìn)行氮化處理；原因二是行位(滑塊)與導(dǎo)向塊之間間隙有點(diǎn)大,導(dǎo)致型芯稍稍擺動。后經(jīng)修復(fù)后動作正常。該模具試模時第一啤一定要注射滿,否則產(chǎn)品會卡到型芯上出不了模。正常注射時前模溫度為70℃,后模溫度為50℃,型芯溫度為120℃油溫。該套模具試4次模后就運(yùn)到客戶處正式生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 塑料注射模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊.宋玉恒主編.航空工業(yè)出版社.出版時間1994-8-1-.

[2] 塑料模具技術(shù)手冊.編委會編著.機(jī)械工業(yè)出版社.出版時間2004-1-1.