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模具型腔壁厚的計算(suàn),應以壓力為(wéi)準。而壓力是在注射時,熔體充滿型腔的瞬間產生的,隨著塑料的(de)冷(lěng)卻和(hé)澆口的凍(dòng)結,型腔內的壓(yā)力逐漸降低,在開模時(shí)接近常壓。理(lǐ)論分析和生產實踐表明,大尺寸的注(zhù)塑模具型腔,剛度不足(zú)是主要(yào)矛盾,型腔壁厚應以滿足剛度(dù)條件為準;而對於小尺寸的注塑模具(jù)型腔(qiāng),在發生(shēng)大的彈性(xìng)變形前,其內應力往往超過了注塑模具材料的許用應力,因此強度不夠是主要矛盾,設計型腔壁厚應以強度條(tiáo)件為準。
型腔壁厚(hòu)的強(qiáng)度計算條(tiáo)件是型腔在各種受力形式下的應力值不得超過(guò)注塑模具材料的許用應力;而(ér)剛度計算條件由於注塑(sù)模具的特殊性,應從以下三個方(fāng)麵來考慮:
(1)注塑模具成(chéng)型過程中不發生溢料:當高壓熔體注入型腔時,注塑模(mó)具型腔的某些(xiē)配合麵(miàn)產生間隙,間隙過(guò)大則出現溢料。這時應根據(jù)塑料的(de)黏度特性,在不(bú)產生溢料的前提下,將允許的間隙值作為(wéi)型腔(qiāng)的剛度條件。
(2)保證塑件(jiàn)尺寸(cùn)精(jīng)度(dù):某些塑料製件(jiàn)或塑件的某些部位尺寸常要求較高的精度,這就要(yào)求注塑模具型腔應具有很好的剛性,以保(bǎo)證(zhèng)塑(sù)料熔體注入型腔時不(bú)產生(shēng)過大的彈性 變形。此時,型腔的允許變形量由塑件尺寸和(hé)公差值(zhí)來確定。由塑件尺寸精度確定(dìng)的剛度條件(jiàn)型腔彈性變形與溢料的產生列的經驗公式計算(suàn)出來。
(3)保證(zhèng)塑件順利脫模:如果型腔剛(gāng)度不足,在熔體高壓作用(yòng)下會產生過大的彈性變形,當(dāng)變形量超過(guò)塑件收縮(suō)值時,塑件周邊將被型腔緊緊包住而難以脫模,強製頂出易使塑件劃傷或破裂,因此型腔的允許彈性變形量應小於塑件壁厚的收縮值,在(zài)一般情況下,因塑料的收縮率較大,型腔(qiāng)的彈(dàn)性變形量不會超過塑料冷卻時(shí)的收縮值。因此,型腔的剛度要求主要由不溢料和塑件精度來決定。當塑件(jiàn)某一尺(chǐ)寸同時(shí)有幾項要乘(chéng)時,應以其中苛刻的條(tiáo)件作為剛度(dù)設計的依據。
注塑模具(jù)型腔側壁和底(dǐ)板厚度的計算,型腔尺(chǐ)寸以強(qiáng)度和剛度計算的分界值取決於型腔的形狀、結構、注塑模具材料的(de)許用應力、型(xíng)腔允許的彈性變形量以及型腔內熔體的壓力。在以上諸因參一定的條(tiáo)件下,以強度計算所需要的壁厚和以剛度計算所需要的壁(bì)相等時的型腔內尺寸那為(wéi)是(shì)度計算(suàn)和剛度計算的(de)分界值。在分界值不知道的情況下,應分別按強度(dù)條件利剛度條件算出壁厚,取(qǔ)其中較大值作為注塑模具型腔的壁厚。
由於型腔的形狀、結構形式是多種多樣的,同時在成型過程中(zhōng)注塑模具(jù)受力狀態也很複雜,一些參數難以確定,因(yīn)此對型(xíng)腔壁厚作(zuò)力學計算幾乎是不可能的。隻能從實用觀點出發,對具體情況作具體分析,建立接近實際的力學模型,確定較為接近實際的計算參數,采用工程上常用的近似計算方法,以滿足設計上的需要。下麵介紹幾種常見的規則(zé)型腔的壁厚和底板厚度的計算方法。對(duì)於不規則的型腔,可簡化為下麵(miàn)的規則型腔進行近似計算。
(一)矩形型腔結構尺寸計算
矩形型腔是指橫截麵呈矩形結構的成型型腔。按型(xíng)腔結構可分為(wéi)組合式和整體式(shì)兩類。
1.組(zǔ)合式矩形型腔
(1)型腔側壁厚度計算:表示組合式矩形型腔工作時變(biàn)形情況,在熔體壓力作用下,側壁向外膨脹產生彎曲變形,使側壁與底板間出現間隙,間(jiān)隙過大將發生溢料或影響塑件尺寸精度。將側壁每一邊都看成是受均勻載荷的(de)端部固定梁。
(2)底板厚度(dù)的計算:組合式型腔底板(bǎn)厚度(dù)實際上是支承板(bǎn)的厚(hòu)度。底板厚(hòu)度的計(jì)算因其支撐形式不同有很大差異,對於常見的動模邊為雙(shuāng)支腳的底板,為簡化計算,假(jiǎ)定型腔長(zhǎng)邊l和支腳間距L相等,底板可作為受均勻載荷的簡支梁,其變形出現在板的中間,
2.整體式矩形型腔
整體式矩形型腔,這種結構與組合式型腔(qiāng)相比剛性較大(dà)。由於底板與側壁為一(yī)整體,所以(yǐ)在型腔(qiāng)底麵不會出現溢料間隙。因此在計算(suàn)型腔壁厚(hòu)時變形量的控製主要是為了保證塑件(jiàn)尺(chǐ)寸(cùn)精度和順利脫模。
(1)型腔側壁厚(hòu)度的計算:整(zhěng)體式矩形型腔的任 一側壁均可(kě)看做是三邊固定,一邊自由的矩形板,在塑料熔體壓力作用下,矩形板的(de)變形發生在自(zì)由邊的中(zhōng)點。
(2)底板厚度的計算:整(zhěng)體式矩形型腔的底板,如果後部沒(méi)有支(zhī)承板(bǎn),直接(jiē)支撐在上(shàng),中間是懸空的,底板可以看成(chéng)是周邊固定(dìng)的受均勻載荷的矩形板。由於熔體(tǐ)的壓力,板將產生變形量。
3.矩形型腔動模支承板厚度
注塑模具型(xíng)腔(qiāng)側壁和底板厚度的計算,動模支承板又稱為型芯支承板,一般都是(shì)兩端被模腳或墊塊支撐著,動模支承(chéng)板在成型壓力(lì)作用下發生變形時,導致塑件高度方向尺寸超(chāo)差,或在分型麵發生溢料現象。對於動模板是穿通(tōng)組(zǔ)合式的情況(kuàng),組合式矩形型腔底板厚度就是指動模支承板的厚度;對於整(zhěng)體式型腔,動模 墊板厚度選擇(zé)較自由,因為整體式的矩形(xíng)型腔底板厚度已經符合設計(jì)要求。當已選定的動模支承板厚度通過校驗不(bú)夠時,或者設(shè)計時為了(le)有意識地減少動(dòng)模支承板厚度以節約(yuē)材(cái) 料,可在支承板(bǎn)和動(dòng)模底板之(zhī)間設(shè)置支柱或(huò)支塊。
(二)圓形(xíng)型腔結(jié)構尺寸(cùn)計算
圓形型腔(qiāng)是指模具型腔橫截麵呈圓形的結構。按(àn)結構可分為(wéi)組合式和整體式兩類。
1.組合(hé)式圓形(xíng)型腔
(1)型腔側壁厚度的計算:組合式圓形型腔側壁可作為兩端開口,僅受均勻內壓的厚壁圓筒,當型(xíng)腔受到(dào)熔體的高壓作用時(shí),其內半徑增大,在側壁與底(dǐ)板之間產生縱(zòng)向間隙,間隙過(guò)大便會導致溢料。
(2)底板厚(hòu)度的計算:組合式圓形型腔底板固定在圓環形的模腳上(shàng),並假(jiǎ)定模腳(jiǎo)的內半徑等於型腔(qiāng)內半徑。這樣(yàng)底板可作為周邊簡(jiǎn)支的圓板,變形發生在板中。
2.整體式圓形型腔(qiāng)
(1)型腔側壁厚度的(de)計算:整體式圓形型腔的側壁可(kě)以看做是封閉的厚壁圓筒,側壁在塑料熔(róng)體壓力作用下變形,由於側壁變形受到底板的約束,在一定高(gāo)度(dù)h2範圍內(nèi),其(qí)內半徑增大量較小,越靠近底(dǐ)板約束越大,側壁增大量越小,可以近似地(dì)認為底板處(chù)側壁內半徑增大(dà)量為零。當側壁高到(dào)一定界限以上時,側(cè)壁就不再 受底板約束的影響,其內半徑增大量與組合式型 腔相同,故高於(yú)的整體式圓形型腔可按組合(hé)式(shì)圓形型腔作剛度和強度計算。
(2)底板厚度(dù)的(de)計算(suàn):注塑模具型腔側壁和底板(bǎn)厚度的計算(suàn),表示整體式圓形型(xíng)腔的底板支撐在(zài)模腳上,並假設模(mó)腳內半徑等於型按剛度條件,底板厚(hòu)度為腔內半徑,則底板可以作(zuò)為周邊固定的、受均(jun1)勻(yún)載荷的圓板,其變形發生在圓板中。
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