注射模塑料仪表盖课程设计说明书

4 成型零件的结构设计和计算

型腔通常包括凹模、凸模、小型芯、螺纹等。

由于这些成型零件直接与高温、高压的塑料熔体接触,并且脱模是反复与塑件摩擦,因此要求它有足够的强度、刚度、硬度、耐磨性和较低的表面粗糙度。同时还应该考虑零件的加工性及模具的制造成本。应通过强度和刚度计算来确定型腔壁厚,尤其对于重要的精度要求高的或大型模具的型腔,更不能单纯凭经验来确定型腔壁厚和底板厚度。

4.1 成型零件的结构设计 4.1.1 凹模的结构设计

凹模是成型塑件外表面的重要零件,按其结构可分为整体式、整体嵌入式、组合式和镶拼式四种。根据对塑件的结构分析,本设计采用整体嵌入式凹模,如图4-1所示。

4.1.2 凸模的结构设计(型芯)

凸模是成型塑件内表面的零件,通常可以分为整体式和组合式两种类型。

该塑件采用整体式型芯,如图4-2所示,因塑件的包紧力较大,所以设在动模部分。

图4-1凹模嵌件结构图4-2凸模结构

4.2 成型零件钢材的选用

根据对成型塑件的综合分析,该塑件的成型零件要有足够的刚度、强度、耐磨性及良好的抗疲劳性,同时考虑它的机械加工性能和抛光性能。又因为该塑件为大批量生产,所以构成型腔的嵌入式凹模钢材选用P20。对于成型塑件内表面的型芯来说,由于脱模时与塑件的磨损严重,因此钢材选用P20钢,进行渗氮处理。

4.3 成型零件工作尺寸的计算

成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接用以构成塑件的尺寸,它通常包括凹模和凸模的径向尺寸(包括矩形和异形零件的长和宽)、凹模和凸模的高度尺寸以及位置(中心距)尺寸等。成型零件的加工精度和质量决定了塑件的精度和

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质量,工作尺寸的计算受塑件尺寸精度的制约,影响塑件尺寸精度的因素甚多,主要有模具制造公差、模具的磨损量和塑件收缩率等因素,因此,计算工作零件尺寸时应根据上述三个因素进行计算。一般情况下,生产大型塑件时,应稳定成型工艺条件和选择收缩率波动较小的塑料来提高塑件精度。生产小型塑件时,模具制造公差和成型零件的磨损是影响塑件尺寸精度的主要因素。因此,应提高模具精度等级和减少磨损。

在计算成型零件型腔和型芯的尺寸时,塑料制品和成型零件尺寸均按单向极限制,即凡是孔类尺寸均以其最小尺寸作为公称尺寸,即公差为正;凡是轴类尺寸均以其最大尺寸作为公称尺寸,公差为负;而孔心距尺寸则按公差带对称分布的原则进行计算。

4.3.1 凹模径向尺寸的计算

?50mm相应的塑件制造公差Δ1=0.04; ?70mm相应的塑件制造公差Δ1=0;

l1???1?0.006??50?0.6?0.04?00.04.04?50.27600

l2???1?0.006??70?0.6?0.04??70.396

式中,Scp是塑件的平均收缩率,PP的收缩率为0.5~0.7,所以Scp=(0.5+0.7)/2=0.6;x1x2是系数,其取值范围一般为0.5~0.8之间,此处取0.6;?1?2是塑件上

相应尺寸制造公差,对于中小型塑件取?z?1?。 64.3.2 凹模深度尺寸的计算

?25mm相应的塑件制造公差?s1=0;

?35mm相应的塑件制造公差?s2=0;

h1???1?0.006??25?0.6?0.34??24.946h2???1?0.006??35?0.6?0.36??34.994

式中,x1x2是系数,一般取值在0.5~0.7之间,此处取0.6。

4.3.3 型芯径向尺寸的计算

?25相应的塑件制造公差Δ=0; ?65相应的塑件制造公差Δ=0;

k1???1?0.006??25?0.6?0.24??24.936

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k2???1?0.006??65?0.6?0.34??65.186

式中,x1x2是系数,查表知其一般在0.5~0.8之间,此处取0.6。

4.3.4 型芯高度尺寸的计算

111Cm??(1?Scp)?????(1?0.006)?60????0.02?60.36?0.02

2264.4 成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算

4.4.1 凹模侧壁厚度的计算

凹模侧壁厚度与型腔内压强及凹模的深度有关,其厚度根据手册,可得整体式圆筒壁的刚度计算公式:

δ

()

式中,p是型腔压力(MPa),取P=30MPa;E是材料弹性模量,取2.1× MPa;h是影响变形的最大尺寸,取h=50mm;

δ 是模具刚度计算许用变形量,查手册,根据注射塑料品种和塑件精度等级,可得δ =25 。而 ,W应是影响变形的最大尺寸,取W=50mm。

=0.35× μm =μm=20.38μm=0.020mm 所以,

δ

) (

mm=40.61mm

分析由塑件尺寸计算得来的凹模尺寸可知,凹模的壁厚采用40.61mm的情况下,凹模尺寸会显得太大,于是凹模嵌件初定单边厚选30mm。由于壁厚小于计算值40.61mm的要求,所以凹模嵌件可以采用预应力的形式压入模板中,由模板和型腔共同来承受型腔压力,这样既满足了要求也可以节省模具材料。

根据凹模、凸模的相关尺寸,初步估算模板平面尺寸选用350mm×300mm,它比型腔的尺寸大得多,所以应该可以满足强度和刚度要求。

4.4.2 承板(动模垫板)厚度的计算

支承板厚度和所选模架的两个垫块之间的跨度有关,而模架选用的尺寸是350mm×300mm,查手册,垫块之间的跨度大约为:

L=W-2W2=(250-2×50)mm=150mm

那么,根据型芯对支承板的压力,来计算得到支承板的厚度。有公式如下,

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厚度: (

δ

式中,δ 是模具刚度计算许用变形量。δ 计算如下:

L是两个垫块之间的距离,约150mm, 是支承板的长度,取250mm。A是型芯投影到支承板上的面积

A=

E是材料弹性模量,取2.1× MPa。经计算可得,T=40.28mm。

而支承板按照模架标准350mm×250mm取厚度的话,应该是35mm,小于40.28mm,不符合要求。

若采用350mm×300mm的模架,则 ——支承板的长度变为300mm,再经过计算可得到T=37.91mm,仍然大于支承板的标准厚度。那么,可采用支承柱的形式来增加支承板的刚度。为了节省资源并能起到同样的支承效果,可以采用两根直径为40mm的推板导柱,且布置在支承板中间位置,来增加支承板的刚度。

那么支承板的厚度就变为: 0.396×37.91=15.04mm,这样就符合刚度要求了。

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