长枪管模设计之特点

张少飞

摘 要:在塑胶产品的模具设计中,设计长枪管模具的行位(滑块)与普通模行位(滑块)是不同的。本文介绍一款长枪管模的设计。

关键词:倒扣行位(滑块)模肉斜边刀路抛光

中图分类号:TQ32 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)06(b)-0019-01

1 产品介绍

长枪管产品是土耳其一个客户的一个产品。材料是PP+GF30,流向缩水率为1.03,横向缩水率为1.06。产品外形为椭圆,长轴为41mm,短轴为31mm,总长度为518.5mm,平均壁厚为2.0mm,内壁的出模角为0.15°。

2 设计前分析

该产品外形简单,客户要求一模出2件,乍一看该模具设计没什么特别之处,只需一个行位(滑块)就可以完成脱出产品倒扣。可是仔细考虑一下该产品总长度有518.5mm,内壁的出模角仅为0.15°,平均缩水率为1.045,大端周长为101.76mm,那么它的包紧力是很大的,靠什么力去带动行位(滑块),以及如何设计行位(滑块)来保证模具的安全正常工作是设计该模具的关键。

3 设计前计算

对于这类长枪管产品的包紧力我们能不能按常规的公式来计算来设计行位(滑块)呢？让我们先看一下计算结果再来讨论这个问题。

3.1 单件产品的抽芯力的计算

抽芯力F=uF1cosA-F1sinA=F1(ucosA-sinA)

式中F1=塑料对型芯的包紧力(N)

u=塑料对钢的摩擦系数。一般为0.2左右

A=脱模斜度,对于该产品为0.15°

而F1=CLF0(N)

F0=单位面积包紧力。一般可取7.85～11.77MPa

C=型芯被塑料包紧部分平均周长(cm)

L=型芯被塑料包紧部分长度(cm)

我们取F0=8Mpa,用UG软件分析得CL=969.1cm2

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

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

=153024.76N=15614.78kg≈15.61t

3.2 斜边直径的校核

式中P=F/cosB(kN)

H=抽芯孔到斜边与行位上面中心距离(cm)。我们设计为6cm

[a]弯=弯曲许用应力。我们取为13.7kN/㎡(137MPa)

B=斜边的倾斜角。我们取为20度。

注:以上公式参考《塑料注射模具设计实用手册》(航空工业出版社)。后来参考《塑料模具技术手册》(机械工业出版社)

所有系数都取最小值重新计算得:F=9558.87Nd=51.55mm

从上面计算可知该单个产品的包紧力有近10吨,如果斜导柱度数做20度,则要至少用两个直径52mm的斜导柱。因为产品的抽芯距离很长,不可能全用斜导柱完成抽芯动作。于是我们考虑到用油压缸来完成抽芯动作。如果单独由油压缸来完成抽芯动作,通过计算油缸压力可知至少要用直径180的油压缸(压力按140kg/cm2计)。很显燃这种设计是不合理的。

综上所述,我们把设计方案定为斜导柱与油缸组合抽芯,即先由斜导柱带动行位(滑块)把型芯抽出一段距离后,再用油压缸完成剩下的抽芯。

方案定下以后,我们先设计行位(滑块)的大小。如果按上面计算的数据,那么这个行位(滑块)要设计得很大,整套模具也就设计得很大。于是我们回到能不能按常规的公式去计算来设计的问题。试想如果单件产品的包紧力真的有10吨的话,那么产品大端肯定会变形以至不能抽出倒扣和注射出合格的产品。于是我们从加工和注射上去解决问题。

首先,型芯要有一定的硬度,耐磨损；又要有一定的韧性,抗变形；还要有耐热性能,具有热硬性。于是我们将型芯的材料选为SKD61,热处理为淬火后二次回火,HRC52～56。第二,型芯加工的刀路要顺着出模方向,省模时也要顺着出模方向,而且要抛光。第三,最重要的一点就是注射时将模肉的温度与型芯的温度错开,即模肉接正常普通冷却水20°C,型芯接热油120°C。

再次经过计算后,将斜边直径设计为32mm,斜度为20°,长度为258.09mm,斜边带动行位开模行程为60mm。油压缸的型号为君帆JHC140-FA50C550BAB,其缸径仅为50mm,行程为550mm。

4 具体模具设计如图1

最终模具设计为CH3580A95B125C90,在200吨的注射机上就可以生产。

5 结语

试模时注塑出的产品制作完后试模时型芯有擦伤现象,原因一是行位(滑块)导向块没有进行氮化处理；原因二是行位(滑块)与导向块之间间隙有点大,导致型芯稍稍摆动。后经修复后动作正常。该模具试模时第一啤一定要注射满,否则产品会卡到型芯上出不了模。正常注射时前模温度为70℃,后模温度为50℃,型芯温度为120℃油温。该套模具试4次模后就运到客户处正式生产。

参考文献

[1] 塑料注射模具设计实用手册.宋玉恒主编.航空工业出版社.出版时间1994-8-1-.

[2] 塑料模具技术手册.编委会编著.机械工业出版社.出版时间2004-1-1.