从1989年说起

第二十九篇   将错就错   略施小计解危局

南方模具厂的厂长杜可与我可是交情非浅，又是臭味相投，喜欢喝酒，工作之余，我俩经常会小酌两杯，顺便聊聊公司的事情。1994年初夏的一天，我的模具设计公司刚开张不久，那天晚上杜可来看我，不免又多喝了几杯，我本想叫他再来几杯，来个不醉不休，可是他说他厂里还在试模，不放心，要回去看看。不到10点就回去了。我有点累，也就早早地睡了。没料想睡到半夜，被擂鼓似的拍门声敲醒了，开门一看，又是杜可。“你这个混蛋，”我揉着惺忪的眼睛，恨恨地嘟哝道：“刚才叫你喝，你又不喝，现在又想来喝，搞什么鬼啊？”“还喝哪”杜可气急败坏地说：“我那套水壶模具搞不定啦！弄不好要报废，你快去帮我看看吧”。二话没说我就上了他的车（他的司机开的）。真是搞笑，我还穿着拖鞋哪。一到南头关口，才发现没有带“边防证”，又倒回宝安县城拿证件，一直折腾到2点才到了杜可在“蛇口”（深圳地名）的工厂。
我看了他们拿来的模具图：(为了方便讲清楚道理，模具图被我简化了）

模具还在注塑机上呢，采用的是定模弹块结构，真惨，弹块根本弹不出来，连拉钩也断了。一般来说，这种情况是由于定模框的刚性不够，注塑时模框微量膨胀，注塑后弹性变形消失，定模框弹回去夹死了定模弹块，这个夹紧力非常大，有时会是几百吨甚至上千吨。再大的弹簧也弹不出来的，情况严重时拉钩也没有作用，照断不误。一般解决的办法是加强模框的强度和刚性，减少它注塑时的变形。可是我看了他们的模具，这个定模框够大的了（不知道有没有调质），刚性应该是没有问题的。但是事实是弹块出不来，为什么呢？我一看图纸就发现了一个要命的问题，原来这套模具的定模弹块的锁紧斜度是5°，这可是犯的原则性的错误。
我问杜可：“你知道什么叫‘摩擦角’吗？”“没有听说过”杜可回答道：“查老师又在这里卖什么孔夫子的文章了？”“你有所不知，”我很认真地说：“这个锁紧的角度是非常有讲究的，角度小，就一定出不来。象我们钻床上用的钻套一样，叫“莫氏锥度，”二个钻套套在一起，轻轻压一下，二者之间就有非常大的摩擦力，能够承受钻孔时的巨大扭力。如果定模弹块的锁紧斜度大，就可以弹出来。但是这个角度恰到好处的临界点到底是几度呢？一般来说是7.5度左右。”杜可不解地问：“谁规定的，还是怎么计算出来的？
{为了讲清楚这个道理，请看下图：

       我们将一个物体放在一块板上，将这块板的一端向上升，使得板与水平面成一个角度。当这个角度达到一定值的时候，板上的物体就开始滑动。这个时候的初始角度就叫“摩擦角”。影响这个角度的主要因素是物体与板的材料特性，譬如材料的硬度，表面的粗糙度等等，我们将所有因素的综合作用称为“摩擦系数”。居有关资料统计，钢与钢之间的摩擦系数是在0.12到0.15之间。假如钢的硬度和光洁度高一些，摩擦系数就会偏小。这个角度的正切值就是摩擦系数。所以，可以推导出，钢与钢的摩擦角是6.85°~8°之间
       杜可听了我讲的这番话，才恍然大悟，他这套模具的毛病出在这个5°上，很简单，将角度改为10°就可以解决。定模弹块改大斜度去掉部分的空挡正好安排放置摩擦片。花了10天的时间才将模具改成下图的结构：

2009-7-17 23:35

        定模弹块与模框之间增加了高硬度的，而且很光的带有“T型槽”的摩擦片（要开油槽）。问题就勉强解决了。说句心里话，我真的不是很喜欢“定模弹块”这种结构。象杜可这种情况，我处理过不下50次，其实还有其他的原因，使得弹块弹不出来，老是搞得我灰头土脸的。下面我把我不喜欢定模弹块的理由给大家讲讲。首先我们看一下在注塑时，定模弹块受到多大的压力，就拿杜可这套水壶模具为例。
产品的侧向面积大约是20X20=400平方厘米，按每平方厘米0.5吨计算，定模弹块的侧向受力是200吨，这个力将传递给模框，从塑性力学的角度看，模框和弹块受到200吨的压紧力，结合面的钢铁的表面会被挤压并且产生变形，而且这个变形肯定是不均匀的。这时弹块要滑出来所需要的力会非常大。仅仅靠弹簧和拉钩是不可靠的，甚至有时是非常危险的。

       从弹性力学的角度看，模框受到200吨的向外胀的力后，会产生弹性变形，这时定模弹块也会向外涨开，（可能在0.05以上）所以塑料制品的壁厚也会增厚0.05，当注塑完毕后，向外的侧向压力消失，模框一定会回弹，模框存储的能量被释放出来。又向内压迫定模弹块，制品被紧紧地夹住。

因为一般注塑机的开模力仅仅为锁模力的十分之一左右。这时注塑机就不能将模具的动、定模分开。我相信每一个模具师傅都会遇到过这种情况。这也是我不喜欢定模弹块的主要原因。

       但是世界上的事情是没有绝对的，总会有解决的方法，我的设计公司的名称就叫《金刚钻》，岂能没招？在经常遇到这种定模弹块的问题后，我也被逼出了一个“法宝”，现在拿出来与大家分享，以抛砖引玉。

2009-7-17 23:35

       这是一种超强力弹簧，它的弹性体是聚氨酯橡胶，被放在一个密封的外套里，一定要有如图的底盖，底盖上有一个台阶伸进外套，产生一个密闭的空腔来管制聚氨酯橡胶不外泄。注塑机锁模时，当如图的“顶芯”受到定模弹块的压力，聚氨酯橡胶被压缩，当开模时，它存储的能量会释放出来，这个力是等于锁模力乘以cos10°的。也就是说，定模弹块受到的向外的推力增加了10倍。一般每套模具里放置4~8个，但要注意平衡。聚氨酯橡胶的压缩量要控制在3~5毫米左右。假如压缩量太大，聚氨酯橡胶容易被压烂，甚至合不紧模。一般来讲，只要定模框的强度足够，用了这个强力弹簧，定模弹块的推出是万无一失的。但是这种机构仅仅是启动一下，定模弹块后面的行程还是要靠原来的弹簧和拉钩。

       杜可这下子可高兴了。“难产的”水壶模具交了差，还学到了一个“绝招”，值了。他和他的副厂长陈先生兴高采烈地请我到蛇口海上世界附近的“上海酒店”喝酒，后来反而他先喝醉了，我差一点点也醉了，结果变成我买单。网上流传的一付对联的上联“海上通道通上海”。就是那次喝醉酒时想到的。