关于水口类产品模具分析

关于水口类产品模具分析
名词解释：
通过本文的分析过程，以期达到以下几个目的：
1、为水口类产品模具尺寸设计提供更为科学设计依据；
2、为水口类产品生产工艺优化提供可参考的依据；
3、为水口类产品的质量分析提供更为科学的依据；
一、水口类产品在模具中的受力分析
通过对产品生产的观察和总结，模具的两端受力最大，根据作用力（锤头）与反作用力（浮动芯）的原理，产品的两端受力几乎相等，而中间由于受原料的力传递，距离两端越远的原料颗粒受力越小，假设均匀受力的情况下，受力分布如下图1-1：
图1-1 图1-2
另考虑到原料在受力后密度变化，原料台阶处密度增大结块将会阻碍压力下传，那么实际受力分布应为图1-2。

二、水口类产品密度分布分析
假设原料密度随受力变化而变化且二者比值为常数，那么水口类产品的密度分布曲线图应为图2-1.
图2-1 图3-1
为达到理想的密度要求需要两个条件：1）需要有足够的压力（F），以达到理想的体积压缩比；2）需要有足够的原料（在此原料按照质量计算，即需要有足够质量的原料。

）
三、水口类产品物理失效概率分布分析
现场使用条件对水口类产品除了化学变化因素外，主要来自以下几方面的物理损伤，导致产品物理失效：1）外部压力；2）流体冲刷力；而这两方面的失效概率都与密度密度成反比（外力相同的情况下，密度越大，原料颗粒粘接力越大，也就是更耐压力破坏和流体冲刷破坏）。

那么水口类产品物理失效概率分布如图3-1.
四、水口类产品模具结构功能分析
图4-1
由图4-1可以看出水口类产品模具型腔主要有型腔内衬、型腔芯轴、型腔底板和型腔盖板四部分组成。

L1为型腔底板浮动区域，L为型腔成品区域，L4为型腔盖板浮动区域，L2为水口类产品下节，L3为水口类产品上节。

L1和L4为虚料容纳区，L为成品料容纳区。

L1和L4为原料供给区。

五、水口类产品模具失效概率分析
图5-1 图6-1
模具失效种类：
1）模具开裂；2）内腔粗糙度超差（掉块）；3）型腔尺寸超差；
六、水口类产品成型时间序列分析
根据受力时间序列分布得出最终成型的时间序列，如图6-1。

即由锤头部分先成型，由于台阶处结块阻料的原因，台阶处与底板两处相继开始成型。

七、通过分析对产品生产的帮助
一）分析结论
通过以上分析可以得出以下结论：
1）水口类产品密度与产品失效概率成反比关系；
2）台阶处由于尺寸变化较大，该区域极易形成成型阻料效应，将原料供给由该处切断；
3）阻料效应严重程度与脱模角变化率成正比；
4）脱模角度变化率与成型阻料效应发生概率成正比；
5）在压力需求不变的情况下，由于成型阻料效应，产品上下节原料质量分配的情况，将直接影响产品成型质量；
6）模具失效概率与模具脱模角度成正比，模具失效概率与成型作用力成正比，模具脱模角度与脱模作用力成反比；
7）产品密度与体积压缩比和原料质量有直接关系，密度与体积压缩比成反比，密度与原料质量成正比，体积压缩比与压力成反比，压力与密度成正比；
二）针对500T液压压力机应用的建议
1）虚料存储区域体积设计
图4-1中的L1和L2为下节虚料存放区，而L2为下节实料区，若L1和L2的虚料重量等于L2实料重量。

L3为上节实料区，L4和L3上节虚料区，若L4和L3虚料重量等于L3上节实料重量，那么阻料效应对产品成型质量的影响将减小到最小。

为达到上下节虚料重量与实料相当，要么增大L1和L4区域的体积，使L1虚料重量加
上L2虚料重量等于L2实料重量和L4虚料重量加上L3虚料重量等于L3实料重量。

要么，将L1虚料进行初步捣实，最终为保证上下节的虚实料相等。

2）分次加料重量分配
分次加料第一次加填下节的重量，通过增加虚料体积和捣料，将一次加填料压实到台阶面或略高于台阶面，二次加料加填上节实料重量的虚料。

3）产品设计指引
不管从模具寿命和产品质量考虑，都应减小脱模角变化率。