模具設(shè)計(jì),可以先設(shè)計(jì)模芯再設(shè)計(jì)模套,也可以先設(shè)計(jì)模套再設(shè)計(jì)模芯。為了較少設(shè)計(jì)驗(yàn)證次數(shù),一般先設(shè)計(jì)模套再設(shè)計(jì)模芯。
我們以65型擠出機(jī)機(jī)頭來舉例,金環(huán)宇電纜已知機(jī)頭裝配尺寸,要求設(shè)計(jì)模芯、模套。
經(jīng)測繪,得65型擠出機(jī)模頭尺寸。
1、先設(shè)計(jì)模套,根據(jù)模套拆裝要求,其伸出模頭的長度約10mm,則得到模套的總長10+20=30mm;
2、確定模套內(nèi)錐最大外徑=Φ25mm;
3、根據(jù)要求,確定金環(huán)宇電纜模套定徑區(qū)直徑ΦD;
4、取定徑區(qū)長度=0.5D;
5、計(jì)算模套內(nèi)錐半角γ/2=ATAN((25-D)/(2*(30-0.5D))*180/PI();繪制模套的草圖(見圖10);
6、因采用擠壓式,模芯與模套的模金環(huán)宇電纜間距L=2δ厚度;
7、選模頭右邊平面為基準(zhǔn)面A,模芯口至基準(zhǔn)面A的距離=10-2δ厚度;
8、為模芯拆卸方便以及模芯強(qiáng)度,選模芯伸出模頭左邊約10mm,則可以得到模芯總長=10+(10-2δ厚度)+65;
9、繪制模芯草圖(如圖)電纜技術(shù);
10、為便于調(diào)節(jié)偏芯,模芯螺紋長度一般取8~10mm,即b=8mm;
11、根據(jù)模頭尺寸結(jié)構(gòu),取d4=18mm;
12、根據(jù)第8條,我們知道模芯伸出模頭左側(cè)10mm,則a+b=27+10=37mm,a=37-b=37-8=31mm;
13、為保證調(diào)偏螺釘能正面受力在模芯上,一般c取12~15mm,即c=15mm;
14、根據(jù)線芯大小,我們確定模芯定徑區(qū)直徑d1=d線芯+(0.2~0.5) mm,取d1=d線芯+0.2 mm,那么模芯外錐最小外徑d2=d1+0.5*2=d線芯+1.2 mm;
15、那么根據(jù)以上數(shù)據(jù),我們可以得金環(huán)宇電纜出模芯外錐部分的長度=L-a-b-c=10+(10-2δ厚度)+65-31-8-15=31-2δ厚度 mm;
16、根據(jù)錐角計(jì)算公式,求的模芯外錐角β= ATAN((18- d線芯+1.2)/(2*(31-2δ厚度))*180/PI()
17、將計(jì)算出模芯的錐角β與計(jì)算的模套外錐角γ比較,看看其差值是不是符合我們設(shè)計(jì)要求,若在設(shè)計(jì)范圍內(nèi),設(shè)計(jì)成功,繪制零件圖;若有出入,再次循環(huán)以上內(nèi)容,直至符合設(shè)計(jì)要求為止,但必須保證在滿足角度的前提下,還必須滿足裝配上的要求。
電纜技術(shù)
以上,我們是用最簡單的65型擠出機(jī)模具設(shè)計(jì)來舉的一個(gè)例子,實(shí)際中比以上設(shè)計(jì)要復(fù)雜多,但萬變不離其中,請大家在設(shè)計(jì)時(shí),必須根據(jù)機(jī)頭的裝配圖及零件圖的尺寸來合理設(shè)計(jì)。具體步驟大致如下:
1、根據(jù)機(jī)頭的零件圖設(shè)計(jì)模套:
1.1 先根據(jù)給定一個(gè)角度以及模套不要伸出機(jī)頭太長的原則,將模套的總長確定;
1.2 根據(jù)機(jī)頭零件圖,確定模套裝配尺寸,包括模套內(nèi)錐最大外徑、模套外徑等尺寸;
1.3 根據(jù)產(chǎn)品工藝要求,暫現(xiàn)確定模套孔徑及定徑區(qū)長度;
1.4 根據(jù)確定好的模套各數(shù)據(jù),計(jì)算出模套的內(nèi)錐角。
2、根據(jù)機(jī)頭裝配圖、模芯座零件圖以及設(shè)計(jì)好的模套,來設(shè)計(jì)模芯:
2.1 首先確定擠出類型:擠壓式、擠管式、半擠管式,確定好模芯與模套的距離;
2.2 在機(jī)頭裝配圖中,選擇一個(gè)基準(zhǔn)面,以基準(zhǔn)面來計(jì)算相關(guān)長度;
2.3 得到模芯的長度后,根據(jù)模芯座的結(jié)構(gòu)尺寸確定模芯裝配尺寸;
2.4 根據(jù)線芯規(guī)格確定模芯孔徑以及模芯外錐最小外徑等尺寸; 2.5 根據(jù)獲得的模芯的相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算處模芯外錐錐角,并驗(yàn)證與模套的角度差是否符合設(shè)計(jì)要求;
3、根據(jù)模芯、模套的相關(guān)尺寸繪制零件圖,加工使用驗(yàn)證。
3.6 下面,我們再簡單介紹擠出機(jī)螺桿的壓力及出膠量等方面的知識,供大家參考:
3.6.1普通擠出機(jī)用等距不等深螺桿(漸變型螺桿)的出膠量計(jì)算公式:
Q= (u×b×h1×h2) /( h1+h2) –(b×g×p×h12×h22)/( b×η×L×(h1+h2))
其中:Q:擠出量 cm3/min
u:螺桿在推進(jìn)方向的速度(即螺桿轉(zhuǎn)速)cm/min
b:螺槽的寬度(法向)cm
h1:填實(shí)點(diǎn)螺桿深度(進(jìn)料口螺桿深度)cm
h2:端部螺桿深度(出料口螺桿深度)cm
g:重力加速度 cm/min
η:塑料的粘度 kg/cm?min
p:擠出壓力 kg/cm2
L:從填實(shí)點(diǎn)到端部螺紋展開長度(螺紋旋合長度)cm
從上式中,我們可以發(fā)現(xiàn):
1、擠出壓力越大,擠出量就越??;
2、螺槽深度越淺,擠出量越穩(wěn)定;
3、螺槽寬度越大,擠出量越大,但寬度加大會使得螺紋寬度減小或塑化路徑縮短;
4、螺紋深度要適當(dāng)控制,螺紋深度越淺,則螺槽容積減小,擠出量減小,故太淺不行,但也不宜太深,太深則形成擠出量不穩(wěn)定;
3.6.2塑料在螺桿中呈螺旋運(yùn)動(dòng),螺桿旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生剪切力,產(chǎn)生的剪切力將塑料剪切塑化,不同的材料需要不同的剪切力,才能達(dá)到理想的塑化效果,故使用不同的材料,螺桿也應(yīng)不同。產(chǎn)生的剪切應(yīng)變率的大小是由螺桿與套筒間的剪切應(yīng)變力所決定。
Δ=(π×D×N)/h
其中:Δ:剪切應(yīng)變率(1/min)
h:螺槽深度(cm)
D:螺桿直徑(cm)
N:螺桿轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/min)
由此可見:螺槽深度越淺,轉(zhuǎn)速越高,剪切應(yīng)變率就越大。
3.6.3擠出壓力傳輸關(guān)系
塑料在擠出中的流向?yàn)椋郝輻U -- 機(jī)頭分流面--模具--線芯表面。
從上面的流程中,我們分析出:
1、從螺桿到分流面的壓力是靠擠出機(jī)螺桿的剪切力及旋轉(zhuǎn)推力產(chǎn)生的,將其壓力視為零損耗,那么它就是面積的轉(zhuǎn)換:
分流面壓縮比K1=S螺桿筒末端截面/S分流面截面
2、從分流面到模具口的壓力是靠模具的角度差產(chǎn)生的:
模具口壓縮比K2= K1×(1+tanα)×K損耗
α—模套與模芯的角度差;
K損耗—塑料在行程中的損耗。
3、從模具到線芯表面是靠1和2的壓力將塑料擠出的:
分流面與電纜出口壓縮比K3= S螺桿筒末端截面/S塑料實(shí)際擠出截面,考慮到在模具配合中壓力變化的復(fù)雜性,直接用分流面變化到線芯。