XII某產(chǎn)品外殼模具設(shè)計(jì)中模架的設(shè)計(jì)計(jì)算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u8682某產(chǎn)品外殼模具設(shè)計(jì)中模架的設(shè)計(jì)計(jì)算案例 -1-207741.1模架的選擇 -1-158021.1.1模架設(shè)計(jì)的基本要求 -1-225521.1.2各模板的尺寸的確定 -1-153251.2澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) -4-159701.2.1澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 -4-66641.2.2主流道的設(shè)計(jì) -5-223741.2.3分流道設(shè)計(jì) -5-1411.2.4澆口設(shè)計(jì) -7-109421.3脫模推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) -7-79171.3.1脫模推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原則 -7-325251.3.2脫模力的計(jì)算 -8-107051.3.3推出方式的確定 -9-11621.4冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及計(jì)算 -10-281651.4.1冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 -10-257421.4.2冷卻系統(tǒng)的計(jì)算 -10-1.1模架的選擇1.1.1模架設(shè)計(jì)的基本要求模架應(yīng)該具有足夠的強(qiáng)度和剛度，使得模架能夠承受足夠的鎖模力，以至于模板不會(huì)不發(fā)生變形；模架不宜過大過重，不然不利于模架后期的拆裝、搬運(yùn)和維修；模架上最好沒有螺釘孔，不然不利于模架的裝配；在模架邊緣的部位分型表面和鑲塊之間要保持留有一個(gè)足夠的空間，比便于進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)有一定空間來設(shè)置導(dǎo)套、緊固螺釘、銷釘?shù)炔考荒＞叩目偢叨葢?yīng)大于模具的最小合模距離。1.1.2各模板的尺寸的確定模具的規(guī)格選擇主要取決于成型零件的大小和結(jié)構(gòu)形式。模架尺寸的確定依據(jù)可以是成型零件在分型面上的投影面積的大小。成型零件的投影寬度W成型零件的投影長度L式中，W'——成型零件的投影寬度W3——推板的長度常數(shù)10mm——推桿與墊塊之間的距離L'——成型零件的投影寬度L2——長度方向上兩復(fù)位桿的中心距D2——復(fù)位桿的直徑常數(shù)30mm——復(fù)位桿與型腔之間的距離根據(jù)上式可以確定模架推板的長度和長度方向上兩復(fù)位桿的中心距，再參考GB/T12555—2006《塑料注射模模架》中的標(biāo)準(zhǔn)，便可以初步確定模架的大小和型號。最后再根據(jù)實(shí)際情況，對所選的模架進(jìn)行修改。根據(jù)型腔所占平面尺寸為100mm×140mm，根據(jù)上式進(jìn)行計(jì)算，即100mm≤W3－10mm，140mm≤L2-D2(復(fù)位桿直徑)－30mm，可求得W3≥100mm+10mm=110mm，經(jīng)查閱資料，W3可取值為180mm，因此W=300mm，D2=20mm；L2≥140mm+D2+30mm=140mm+20mm+30mm=190mm，L2可取值為240mm。根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果可以大致確定其模架的平面尺寸，取W=300mm，L=300mm，因此需采用350mm×300mm的模架。考慮模具的脫模推出方式是推桿推出，還有后續(xù)的冷卻水路的布置等因素，故采用模架規(guī)格為DCI-3030-A80-B80-C90-L300-EGP的細(xì)水口模架，模架尺寸為350mm×300mm×351mm及各板的厚度尺寸。各板的尺寸如下：定模座板也稱之為上固定板，其代號為H4，尺寸大小為350m×300mm，厚80mm。定模板座用于注射機(jī)的安裝和固定，材料為45鋼(S55C)。定位圈通過4個(gè)M6的內(nèi)六角圓柱頭螺釘與其連接；定模座板與澆口套采用H7/g6配合。定模板也稱之為母模板，其代號為A板，尺寸大小為300mm×300mm，厚80mm。定模板的作用是用于固定嵌件、導(dǎo)套、動(dòng)模抽芯的斜導(dǎo)柱等。定模板材料用45鋼，調(diào)質(zhì)后硬度為230~270HBW。定模板上的導(dǎo)套孔與導(dǎo)套采用H7/k6配合；定模板與定嵌件采用H7/m6配合。水口板尺寸為300mm×300mm，厚30mm。動(dòng)模板也稱之為公模板，其代號為B板，尺寸大小為300mm×300mm，厚80mm。動(dòng)模板的功能是主要用于制造固定的鑲嵌件和引導(dǎo)套，動(dòng)模板需要的剛度和傳動(dòng)強(qiáng)度比其他板高，因?yàn)檫@種動(dòng)模板需要同時(shí)承受成形型腔和推桿等壓力。動(dòng)模板所使用的材料是45鋼，45鋼比較優(yōu)良，調(diào)質(zhì)后的硬度范圍為230~270HBW。在動(dòng)模板上的導(dǎo)套孔和導(dǎo)套之間應(yīng)當(dāng)采用h7/k7配合。墊塊也稱之為模腳，其代號為C板，尺寸大小為58mm×300mm，高度90mm。主要作用，是保證推出機(jī)構(gòu)有足夠的工作空間，其次還可以起到調(diào)節(jié)模具高度的作用。結(jié)構(gòu)形式，該模具采用平行墊塊。材料選擇，該模具的墊塊材料為Q235A。墊塊的高度校核：?=墊塊的高度符合要求。式中，h1——推板的厚度（H6）h2——推桿固定板的厚度（H5）s——模具的推出行程δ——模具推出行程富余量動(dòng)模座板也稱之為下固定板，其代號為H1，尺寸大小為350mm×300mm，厚25mm。動(dòng)模座板的材料為45鋼(SC)。動(dòng)模座板采用45鋼(SC)。其上的兩個(gè)推板導(dǎo)柱孔和與推板導(dǎo)柱的連接采用h7/h6配合。推板也稱之為下頂出板，其代號為H6，尺寸大小為180mm×300mm，厚20mm。推板的材料為45鋼(SSC)。其上的推板導(dǎo)套孔與推板導(dǎo)套采用H8/f9配合，用4個(gè)MI2的內(nèi)六角圓柱頭螺釘與推軒固定板固定。推桿固定板也稱之為上回針板，其代號為H5，尺寸大小為180mm×300mm，厚25mm。推桿固定應(yīng)力板的采用材料一般是45鋼(S5)。其上的推桿動(dòng)推板的推桿導(dǎo)套徑和孔徑配合采用的為h7/k6配合；推動(dòng)復(fù)位桿均衡孔與推動(dòng)復(fù)位桿、推動(dòng)支撐機(jī)構(gòu)均衡孔與推動(dòng)支撐桿和閥門的配合推桿均衡孔可以直接采用單向雙邊推孔間隙0.5mm的配合方式與其進(jìn)行直接配合。圖5-1模架基本尺寸二維圖1.2澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1.2.1澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則澆注系統(tǒng)料穴的布置考慮：料穴的布置最好是位于定模板座的正中心，使模具的結(jié)構(gòu)及可能的緊湊，從而減小模具的整體尺寸，使模具的受力盡可能的均勻，在模具的工作過程中不容易發(fā)生變形。對塑料溶體流動(dòng)的考慮：澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要保證塑料溶體能夠順利的填滿型腔，還要保證塑料溶體在流道的流動(dòng)速率合適，以免過快的流動(dòng)速率使得較小的型芯發(fā)生位移，影響塑料制品的尺寸精度，并且還要能夠順利地排氣。澆注系統(tǒng)中熱量的散失和壓力降的考慮：在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)，要考慮流道內(nèi)熱量的散失和壓力降的問題，原則上是盡可能的使熱量的散失和壓力降的越小越好，所以就應(yīng)該將流道的流程設(shè)計(jì)的盡量的短，并且應(yīng)該使得流道內(nèi)單位時(shí)間的流量足夠大，即流道的截面積要足夠大。澆注系統(tǒng)中塑料溶體的流動(dòng)平衡的考慮：在模具的結(jié)構(gòu)為一模多腔的結(jié)構(gòu)形式時(shí)，澆注系統(tǒng)的流道要設(shè)計(jì)的盡量對稱，流道內(nèi)塑料溶體的流動(dòng)保持平衡，盡量保證塑料溶體同時(shí)填充滿每一個(gè)型腔。澆注系統(tǒng)對模腔的排氣的考慮：澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)該保證塑料溶體能夠順利的填滿型腔，保證型腔內(nèi)的空氣能夠順利排出，以免造成塑料制品出現(xiàn)有空洞的現(xiàn)象。成形品品質(zhì)的考慮：澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)該避免塑料制品發(fā)生一些影響成形品品質(zhì)的問題。生產(chǎn)效率的考慮：澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要盡可能的簡潔，這樣能夠使得后期的加工減少，提高生產(chǎn)效率。頂出點(diǎn)的考慮：在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)還需考慮適當(dāng)?shù)捻敵鑫恢?，頂出位置的設(shè)置不當(dāng)，會(huì)造成塑件制品在脫模時(shí)發(fā)生形變。使用塑料的考慮：在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)需要根據(jù)所用塑料合理設(shè)計(jì)。對于一些粘度較高或者成型周期較短的塑料，應(yīng)該將流道設(shè)計(jì)的簡短切流道的截面積要足夠大。1.2.2主流道的設(shè)計(jì)主流道一般位于材料穴的正下方，其形狀通常是圓錐型，這樣我們才能夠保證模具開模后，能將材料從主流道內(nèi)部所含的塑料順利地拔出。由于主流道的原理是將進(jìn)入料穴內(nèi)部的塑料溶體引到分流道，主流道的大小及其尺寸與速率對塑料溶體流動(dòng)的頻率有很大的影響，在設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)各方面因素合理設(shè)計(jì)主流道的尺寸大小。圖5-2澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1.2.3分流道設(shè)計(jì)多型腔模中分流道的設(shè)計(jì)原則：要盡可能的保證塑料溶體從主流道流到各個(gè)型腔的澆口的時(shí)間相等要為冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其其他螺釘螺栓的布置留下足夠的空間分流道的截面積要足以承受注射壓力，并且盡量保證型腔的壓力中心與注射機(jī)的壓力中心重合在盡可能的滿足以上要求的情況下，應(yīng)盡量減小分流道的流程在多型腔模中，分流道是用來將主流道中的塑料溶體進(jìn)行分流，將主流道中的塑料溶體引入各個(gè)型腔中，為了塑料溶體能夠同時(shí)填滿各個(gè)型腔，通常分流道的排列形式采用的是對稱分布或者等距離分布。分流道的排列形式有以下三種常見的排列形式：魚骨形流道排列形式，這種排列形式的特點(diǎn)是塑料溶體從主流道流到各個(gè)型腔的澆口位置的流程不盡相同，但為了保證各個(gè)型腔的填充時(shí)間相同，各個(gè)型腔的澆口尺寸大小會(huì)做相應(yīng)的更改，這種設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，很難保證各個(gè)型腔的填充時(shí)間相同，因此在設(shè)計(jì)中很少采用這種排列形式，除非是一些特殊要求；H形流道排列形式，這種排列形式的特征是從一般的主流道到每一個(gè)型腔的分流道形狀、長度和截面形式保持相同，并且各個(gè)型腔的澆口尺寸也都一一相同，這種分流道的設(shè)計(jì)相對就很容易，加工起來也比較容易，因此在設(shè)計(jì)中，大多數(shù)分流道都采用這種排列形式；星形流道排列形式，這種排列形式的特點(diǎn)與H形流道排列形式的她點(diǎn)相似。分流道的布置形式采用旋轉(zhuǎn)對稱式分流道，且截面形式采用了U形截面，主要參數(shù)設(shè)置為，梯形的上底寬度為5mm，梯形高度為5mm，下底寬度為3.5mm，底面圓角為1.5mm。U形截面流道的好處就是具有較小的壓力降和熱散失，能減緩溶體的流速，并使其在流道內(nèi)保持一個(gè)穩(wěn)定的流速，并且其加工工藝性好。分流道的形式如下圖：圖5-3分流道截面形式圖5-4分流道樣式1.2.4澆口設(shè)計(jì)澆口的功能主要有三個(gè)：第一，能夠給塑料的分流道輸送來的塑料熔體在進(jìn)入模具型腔時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)加速度，進(jìn)而使得塑料溶體快速地填滿模具型腔，縮短了塑件的成型時(shí)間和周期，提高了生產(chǎn)的效率；第二，在進(jìn)行塑件的成型過程中，能夠促使?jié)部谔幍乃芰先荏w首先進(jìn)行冷凝，使得型腔變?yōu)橐粋€(gè)封閉的空間，防止了塑料溶體在進(jìn)行冷凝時(shí)出現(xiàn)發(fā)生倒流的情況，澆口位置的塑料溶體首先進(jìn)行凝固還是可以通過減小塑件成型時(shí)的模具型腔壓力，防止了塑件出現(xiàn)伸縮孔道的情況；第三，在模具脫模時(shí)，便于將塑件和澆注體系中的其他材料進(jìn)行分離。所以，澆口設(shè)計(jì)時(shí)要求殘留的縫隙要小。所以，澆口的設(shè)計(jì)要求在塑件成型后，澆口所留下的痕跡要小。在選擇澆口位置時(shí)，最好選在塑件壁厚較厚的區(qū)域，這樣有利于塑料溶體的流動(dòng)和降低塑料溶體填充時(shí)的填充壓力。經(jīng)過分析比較后，澆口位置選擇如下圖：圖5-5澆口位置1.3脫模推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)1.3.1脫模推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原則當(dāng)我們在進(jìn)行設(shè)計(jì)推入結(jié)構(gòu)時(shí)，就應(yīng)該注意保證塑件不會(huì)由于推出結(jié)構(gòu)的頂部位置而發(fā)生變形或者破壞。設(shè)計(jì)時(shí)需要注意選擇合理的脫模方式和推出位置，推出位置一般是在塑料內(nèi)部表面，這樣能夠保證塑件外表面的表面精度。在設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)的時(shí)候，不僅要保證機(jī)構(gòu)具有足夠的剛度和強(qiáng)度，還要保證推出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)連貫、順暢，無卡頓的現(xiàn)象。1.3.2脫模力的計(jì)算脫模力是指，在開模時(shí)將型芯上的塑件脫出所需克服的阻力。脫模力一般與模具型芯的表面粗糙度以及拋光是否沿脫模方向有關(guān)。計(jì)算脫模力時(shí)通常會(huì)考慮以下幾點(diǎn)：由收縮包緊力造成的塑件與型芯的摩擦阻力。由大氣壓力造成的阻力。推出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)摩擦阻力。由于本塑件可視為壁厚均勻的圓筒塑件，其脫模力可大致計(jì)算如下：FFF=式中，F(xiàn)Z——塑料收縮產(chǎn)生的對型芯的包緊力造成的抽芯阻力FQ——真空負(fù)壓造成的抽芯阻力μ——塑料與鋼的摩擦系數(shù)，此次設(shè)計(jì)所選的塑料為ABS塑料，其μ值為0.2P——塑件對型芯單位面積上的包緊力，這里取值3.92MPaA——型芯被塑件包緊包絡(luò)面積?——脫模斜度A1——垂直于抽芯方向的投影面積1.3.3推出方式的確定本模具采用了推桿推出的推出方式，選用了8根直徑為4mm的圓推桿。計(jì)算其推出應(yīng)力，根據(jù)表8-1取塑件許用應(yīng)力[σ]=13MPa，則σ=經(jīng)計(jì)算，塑件能承受的應(yīng)力在許用應(yīng)力范圍內(nèi)，因此不必?fù)?dān)心推桿會(huì)把塑件頂破的可能。塑料名稱拉伸彈性模量E/MPa與鋼的摩擦因數(shù)f接觸許用應(yīng)力[σ]/MPaABS18000.4511.7~16.7POM28000.29~0.3323PC14400.3126表5-1常用熱塑性塑料與脫模力有關(guān)的參數(shù)圖5-6推桿位置圖5-7推桿位置1.4冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及計(jì)算1.4.1冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則冷卻水路數(shù)量應(yīng)盡量多，冷卻通道孔徑要盡量大；冷卻通道的布置應(yīng)合理；冷卻回路結(jié)構(gòu)應(yīng)該盡量做到結(jié)構(gòu)便于安裝加工及容易清理；從冷卻水管道至成品型腔內(nèi)部的距離宜盡可能地保持相等；對于冷卻出水管道，應(yīng)盡量避免靠近熔縫處，以免使其熔接不牢，影響到注射塑件工作的準(zhǔn)確性。1.4.2冷卻系統(tǒng)的計(jì)算首先確定單位時(shí)間的注射次數(shù)：n=式中，t冷——ABS塑料的冷卻時(shí)間，由表5-2可知t冷=11.4st脫——脫模所需時(shí)間，取t脫=8st注——注塑時(shí)間，取t注=2s確定單位時(shí)間內(nèi)注入塑料模具中的塑料溶體的總質(zhì)量：W=n再確定單位時(shí)間塑料模具所需冷卻水的質(zhì)量：q計(jì)算冷卻水在水道的流速：v=計(jì)算傳熱系數(shù)：ε=計(jì)算所需冷卻水道