林王仲

（温州技师学院，浙江 温州 325000）

一种哈夫模锁模力的计算

林王仲

（温州技师学院，浙江 温州 325000）

本文介绍了一种哈夫模锁模力的设计计算。通过对制件的工艺分析，思考设计难点，重点介绍模具锁紧力设计过程。通过制件工艺分析，计算出最适合的锁紧力。

哈夫模；锁模力；侧向锁模力；计算；设计

近年来，塑料模具的技术水平及发展进程十分迅速，而自动化、长寿命、高效率、精密模具在塑料模具中的应用呈上升趋势。模具是限定生产对象的形状和尺寸的装置。随着塑料成型工艺的不断改进与发展,现代生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少的三项重要因素，尤其模具对实现材料加工工艺要求、塑料制件的使用要求和造型设计对国民经济的发展起着重要的作用。

图1 护壳上盖示意图

机械加工尤其是普通铣床和数控铣床加工中用到的盘铣刀都有一个塑料护壳，其作用为在运输过程和平时的维护保养中起保护作用。现以该护壳（上盖）成形为例，如图1所示，所使用材料为聚碳酸酯（PC），收缩率0.5%～0.7%，计算时取平均值0.6%。其结构为一个长筒壳类带外螺纹的塑料制件。其外形尺寸ø70mm×63mm，质量为247g。聚碳酸酯是一种高透明度、非晶体工程材料，外观透明微黄，刚硬而带有韧性，具有特别好的抗冲击强度、热稳定性，光泽度好，且有抑菌特性、阻燃特性以及抗污染性，但其耐疲劳强度差、耐磨性不好，且对缺口敏感，应力开裂性能差，主要适用于轿车和轻卡车的各种零件和需较好热稳定性和冲击强度的塑件。

该护壳（上盖）模具设计较难处为A螺纹处，其结构无法通过普通上下模具直接开模取出。经分析采用哈夫模结构设计，解决其无法脱模问题。但哈夫模结构复杂，制造精度较高，加大了模具设计与制造难度。本文只针对此制件哈夫模结构的锁模力进行研究。哈夫模模具结构设计如图2所示。

图2 哈夫模模具结构图

锁模力是指注塑机模具施加的最大夹紧力，又被称为合模力。注塑机在注塑时，熔料经料筒、喷嘴、浇注系统后进入型腔。其中，一部分注塑压力损失在喷嘴、浇注系统上，剩下的压力则成为型腔内熔体压力，常称作模腔压力。而锁模力则是防止模具不会被这种压力所产生的涨模力顶开而设计的夹紧力。

锁模力应保证大于等于模腔压力P（kg/cm2）与最大投影面积A（cm2）的乘积，即F≥P×A。锁模力是注塑机的一个重要的工作参数，一定程度上反映了注塑机加工塑件能力的大小。所以，也用最大锁模力作为注塑机成型机规格的标称。

计算锁模力有两个重要因素，分别为投影面积A、模腔压力P。投影面积A是沿模具开合所能看到的最大面积，与塑件复杂程度无关，只看其在分型面上的最大轮廓投影；模腔压力P受以下因素影响：浇口数目和位置、浇口尺寸、制件壁厚、使用的塑料粘度特性、进料速度等。模腔压力P取决于壁厚、流程与壁厚的比例，可参考检验数据如图3所示，P=P0×K，K为塑料的流动系数，可由表1查得。

图3 流程长度与壁厚比例

表1 流动系数对照表

锁模力F计算公式

式中：F——必要锁模力，t；

P——模腔压力，kg/cm2；

A——模内总投影面积，cm2；

P0——模腔基本压力，kg/cm2；

K——流动系数。

F注塑机＞F

护壳（上盖）产品带有外螺纹，使用普通三板模无法对其进行脱模。采用哈夫模结构，模具分型面在制品中间垂直面，计算锁模力时就必须考虑分型面上锁模力的大小。分型面上的锁模力是由注塑机的锁模力通过斜面提供的分力，即为侧向锁模力。侧向锁模力是锁模力F在向下的力时通过锁紧块角度对滑块产生的侧向挤压力Fc，其计算公式

式中：FC——侧向锁模力；

β——锁紧块上侧向锁紧力与锁紧力间产生的夹角；

F——必要锁紧力。

根据上模结构，塑件外径70mm，壁厚1.6mm～2.04mm，使用浇口形式为侧浇口设计。经计算，流道最长流程为105mm，制件最长流程为35.2/2+63.4=81mm,塑料的最长流程=流道最长流程+制件最长流程，即105mm+81mm=186mm。

熔体流动阻力最大处在壁厚最薄的位置，如图4所示，因此，在计算注射压力时应考虑使用1.6mm这一数值。

图4 流动阻力示意图

流程/壁厚=熔料最长流程/最薄零件壁厚=186/1.6

由图3可查得1.6mm壁厚流程/壁厚比186：1的模腔压力为：

模腔基本压力×流动系数K=300Pa×1.7～2.0=510Pa～600Pa

由表1可知，聚碳酸酯（PC）塑料的流动系数为1.7～2.0。因为不同的粘度反映在模腔压力上，为确保其使用安全，取2.0流动系数，故本次使用聚碳酸酯（PC）塑料的产品制件的模腔压力应为：

由图4可知，护壳（上盖）产品制件直径70mm，通过平均值法（国际法）计算，型腔内型尺寸为70.47mm，制件投影面积为70mm×60mm2。护壳（上盖）产品模具为一模两腔，所以制件投影面积数值A=2×70×60（mm2）。护壳（上盖）锁模力 F 为：

护壳（上盖）的侧向锁模力Fc计算。模具所使用的锁紧块夹角为30°，如图5所示，注塑机对模具产生锁模力F时，通过锁紧块夹角30°，对模具侧面产生一个挤压力，使滑块对产品制件生成一个侧向的锁模力Fc。根据三角函数关系，得出侧向锁模力公式：

图5 侧向锁模力计算

根据上面所得的锁模力数值245kN，可以确定其为小型模具。而在选择注塑机时，模具的锁模力应该不超过选用注塑机的额定锁模力的80%，所以应最少选择额定锁模力大于等于307kN。

注塑机锁模力是合理选择注塑机的重要数据之一，关系到模具在合模进料时所产生的型腔压力和涨型力不会冲出模具，伤害到操作工人，同时也是保证塑料制品质量的一个先决条件，设计时应予以重点计算。本文的研究可为合理选择注塑机提供参考依据。

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Design of a kind of shell tool and calculation of clamping force

LIN Wangzhong
（Wenzhou Technician Institute,Wenzhou 325000,Zhejiang China）

Design and calculation of upper segment tool clamping force have been introduced to the diskmill cutter protection shell in the text.By analysis of technical process of the plastic part and design difficulty,the design process of upper tool clamping force for disk-mill cutter protection shell has been mainly introduced.By analysis of technical process for plastic part,the most suitable clamping force for disk-mill cutter protection shell tool has been calculated.

Segment tool;Tool clamping force;Side tool clamping force

TG241

B

10.16316/j.issn.1672-0121.2017.03.024

1672-0121（2017）03-0083-03

2016-12-19；

2017-02-22

林王仲（1981-），男，讲师，从事模具结构设计研究