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塑料模具设计容易忽略问题分析

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[摘要]对左后视镜支架的结构进行分析,选取材料为Q235A,对冲压模具的冲裁工艺、冲裁力以及主要零部件进行了设计,算出压力中心、零部件尺寸等,最后列出模具的整体结构。采用正装复合模或是倒装复合模,另选择压力机并进行校核。

[关键词]冲压模具;冲裁;弯曲

1工件分析及冲压方案的拟定

1.1冲裁件结构

如图所示,此零件是由一块厚度为2mm薄板料经过冲裁、弯曲两种成形工序制成,其中冲裁包括落料和冲孔两道工序。图1左后视镜支架因此,所选的板料应需要有一定的强度、硬度以及塑韧性。作为支架,不同用途的支架要求的性能不同,此支架作为拖拉机左后视镜与车身的连接,要求强度、硬度以及塑韧性适中,综合分析以及比对后,选用Q235-A,其碳含量不大于0.22%,为优质碳素钢。此支架零件需要落料冲孔两道工序以及弯曲工序,经排样设计与计算,单个板料面积为5712mm2,材料的利用率为0.72。板料冲裁时,需要落料和冲孔两道工序,经考虑,冲孔和落料一块进行,最后弯曲。采用复合模的结构,使生产效率提高,具有经济性[1]。

1.2工艺分析

经计算,冲裁力为:冲裁后,废料及制件需要被顶出和从模具上卸下来,有卸料力、推件力以及顶出力。在实际生产的过程当中常采用经验公式计算,已知板料厚度为2mm,材料为Q235-A,故卸料力的系数K卸为0.05,推件力的系数K推为0.055,顶出力的系数K顶为0.06。模具所需要的推件力为26598N、顶出力为11606.4N、卸料力为9672N,故压力机需要提供的力为:在上述计算中可得出总的冲压力约为240MPa。在选择压力机时,压力机的压力应大于总的冲压力的1.3倍,又考虑到零件裁掉的废料不应留在压力机的工作台上,故将设备初步选为J23-40。在冲裁过程中,为使模具冲裁制件精度高,应尽量使所冲裁的制件的压力中心与模具中心重合,故需要按照制件的压力中心来设计模具。通常规则图形的压力中心在其几何中心,复杂的形状的工件压力中心计算如下:xc=50.45,yc=27.92。

2模具主要零部件设计

本次设计中,选用落料冲孔一体的复合模。在实际的生产过程中,就复合模具而言,倒装的复合模具的可操作性以及安全系数较正装模具高,因此,本设计采用倒装结构[2]。2.1凸、凹模的刃口尺寸以及公差在设计过程中,凸、凹模的公差、凸凹模的刃口的尺寸、模具的间隙值直接影响工件的精度,因此,应注意计算凸、凹模的公差。在落料时,凹模为基准。冲孔时,凸模为基准。查表得凸、凹模得制造的偏差为:经计算,模具的精度合适。冲孔时,基准为凸模,又因其孔形较简单,故采用分别加工方法来加工此模具。查得摘要:随着生活水平的提高,人们对物质产品的要求也有了更高要求,作为塑料模具设计人员,为了适应社会发展,在做到保证产品质量的同时也要提高其效率。本文针对模具设计中最容易忽视的问题进行探讨,并给出相应的解决方案,为相关设计人员提供参考。关键词:塑料模具;模具设计;解决方案模具设计过程中有很多需要注意的方面,但最容易忽略几个细小的问题:设计前对产品图的分析;设计过程中对排气槽和防摩擦槽的设计;最重要的一点就是和客户及时沟通。如果将设计人员、客户、加工人员三个方面的沟通做好,这将缩短整套模具出厂的工期,提高经济效益。1塑料模具设计中容易忽略的问题第一,排气槽的设计。设计人员通过计算和已知一些技术要求,会选择最合理的流道形状及大小,对产品的尺寸和技术要求都做出合理的标注,对产品形状的审核也会加倍严谨,但很容易忽视排气槽的设计。排气槽的设计能很好避免模内温度过高、气体过多而导致产品烧焦和填充不满等问题,所以设计人员要对其做好设计。对于形状复杂、投影面积较大的产品,一般要依靠分割的型芯和顶针来进行排气。排气极其困难的时候,在不影响外观和精度的情况下,可以将模腔进行镶拼,这样不仅将加工简单化,也方便维修。第二,滑块底部防摩擦的设计。设计人员在考虑结构设计之外,还应考虑到的问题是滑块的调整与更换,虽然我们理论上设计的尺寸是零配合,但是在模具的加工过程中,难免会出现允许的加工公差,如果累计的公差过大,将对产品成型尺寸有所影响,产品表面的形状有明显的成型痕迹,或是出现毛边,这样就必须要对模具进行调整,如果调整后不能达到预期的效果,我们就只能重新加工1个滑块。对于大型模具来说,重做滑块是最不可取的办法,设计人员可以做如下设计。滑块运动时必定与模板本体相接触而产生摩擦,在成型过程中无数次的重复工作,滑块底部磨损严重,将会导致整体高度下降,从而与模腔的配合出现高度差,导致毛边,影响产品的外观,在设计中我们要考虑的问题是减少摩擦力、更换和维修方便。滑块所选用材料比模板的硬度要高,所以在运动过程中,模板的磨损大于滑块,如要更换模板,成本太大,我们一般设计时会在滑块接触的模板上设计一个可以方便更换耐磨块,且在与滑块相接触的面上设计一些沟槽,再加点润滑油,减少摩擦,耐磨块的材料选择可以与模腔的材料相同,而且公差选择是正值,这样做既可以减少对模板的磨损,也便于模具的调整和更换。2模具设计之前容易忽略的工作第一,对产品形状的分析,塑料模具设计的最终目的是成型出能适用于市场的塑料产品,所以设计人员在做设计之前一定要对产品整体的形状进行分析,考虑这些形状是否能用模具设计制造出来,特别是一些小细节。如有加强筋相隔很近且很高的形状,这就给加工、注塑、成型、脱模带来麻烦,设计人员可以根据产品的使用场合来判断是否可以将高度减少到对制造有利的程度,如若不能修改高度,则必须在设计中分出1个型芯。第二,对产品注射成型后容易出现的缺陷有所预防。产品成型最容易出现的问题就是填充不满和收缩痕迹等。填充不满有几个方面的原因,其中一个就是产品的形状太过于深且宽度窄,另一个就是模具温度不高;产品表面收缩痕迹出现的原因最主要是产品某一处的塑料太厚。对于这些容易出现的问题,设计人员是可以在设计之前就做出判断,再进行形状处理,避免在成型后出现这样的问题,再去做模具的修整。第三,提前和客户沟通。设计出的产品最终获得客户的认可才算本套模具设计工作真正完成。在产品未经客户认可之前,任何人都不能保证制造模具的每道工序都一步到位,但是我们可以尽量在设计前认真研究产品结构,提前判断在设计、加工、成型中可能出现的一系列问题,将这些问题和解决这些问题的方案反馈给客户,和客户进行协商,再做出最合理的处理方案,利用以往的经验,将每道工序容易出现的问题尽量提前解决,这样即减少设计和制造成本、又缩短加工周期,为产品的上市争取了时间。

3结束语

一套完整的模具设计涉及很多方面,包含设计、加工、成型、检测、客户的认可,设计所占的工作比例虽只有1/5,但是设计一旦出问题,接下来的工作都无法进行,作为设计人员,不但在工作中要做到细心仔细,还必须具备提前预测加工和成型中常出现的问题的能力,且及时和客户沟通,做好相对应的预防措施,这对缩短工期,模具零件的更换和调整,避免反复修模,有决定性的作用。

参考文献:

[1]曾令琴.注塑件熔接痕的改善措施及数值模拟[D].太原:太原科技大学,2009.

[2]路春.注塑模成型过程的模拟及优化[D].上海:上海海事大学,2005.

[3]李德群.五大创新成就注塑模设计明星[N].中国化工报,2003.

作者:肖蓉 唐慧 单位:湖南生物机电职业技术学院

塑料模具设计容易忽略问题分析责任编辑:张雨    阅读:人次