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模具型(xíng)腔壁厚的計算,應(yīng)以壓(yā)力為準。而壓力是在(zài)注(zhù)射(shè)時,熔體(tǐ)充滿(mǎn)型腔的瞬間產生的,隨著塑料的冷卻和澆口的凍結,型腔內(nèi)的壓力逐漸降低,在開模時接近常壓。理論分(fèn)析和生產實踐表明(míng),大尺寸的注塑(sù)模具型(xíng)腔,剛(gāng)度不足(zú)是主要矛(máo)盾(dùn),型腔壁厚應以滿足剛度條件為準;而對於小尺寸的注塑模具型腔,在發生大的彈性變形(xíng)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(bú)夠是主要矛盾,設計型腔壁厚應以強度條件為準。
型腔壁厚的強度(dù)計算條件是型(xíng)腔在(zài)各種受力形式下(xià)的應(yīng)力值不得超過(guò)注塑模具材料的許用應(yīng)力;而剛度計(jì)算條件由於注塑模具(jù)的(de)特殊性,應從以下三(sān)個方麵來考慮:
(1)注塑模具成型過程中不發生溢料:當高壓(yā)熔體注入型腔時,注塑模具型腔的某些配(pèi)合麵(miàn)產生間隙,間隙過大則出(chū)現溢(yì)料。這時應根(gēn)據(jù)塑料的黏度特性(xìng),在不產生溢料的前提下,將允許的間隙值(zhí)作為型腔的剛度條件。
(2)保證塑件(jiàn)尺寸精(jīng)度:某些塑料製件或塑件的某些部位尺寸常要求較高的精度,這就要求注塑模具型腔應具有(yǒu)很好的剛性(xìng),以保證塑料熔體注入型腔(qiāng)時不產生過大的彈性 變形。此時,型腔的(de)允許變形量(liàng)由塑(sù)件尺(chǐ)寸和公差值來確定。由塑(sù)件尺寸精(jīng)度確定的剛度條件型腔彈性變形與溢料(liào)的產生列的經驗公式計算出來。
(3)保證塑件順利脫模:如果型腔剛度不足,在熔體高壓作用下會產生過(guò)大的彈性變形,當變形量超過塑件收(shōu)縮值時,塑件周邊將被型腔緊(jǐn)緊包住而難以脫模,強(qiáng)製(zhì)頂出易使塑件劃傷或(huò)破(pò)裂,因此型腔(qiāng)的允許彈性變形量應小於塑(sù)件壁厚的收縮值,在一(yī)般情況(kuàng)下,因塑料的收(shōu)縮率較大,型腔的彈(dàn)性變形量不會超過塑(sù)料冷卻(què)時的收縮值。因此,型腔的剛度要求主要(yào)由不溢料和塑件精(jīng)度來決定。當塑件某一尺寸同時有幾項要乘時,應以其中苛刻的(de)條件作為剛度設計的依(yī)據。
注塑模具(jù)型腔側壁和底板厚度的計算,型腔尺寸以強度和剛度計算的分界值取決於型腔的形狀、結構(gòu)、注(zhù)塑模具材料的許用應力、型腔允許的彈(dàn)性變形量以及型(xíng)腔內熔體的壓力。在以上諸(zhū)因參一(yī)定的條件下,以強(qiáng)度計算所需要(yào)的壁厚和以剛度計(jì)算所需要的壁相等時的型(xíng)腔內尺(chǐ)寸那為是度計算和剛度計算的分界值。在分界值不知道的情況下,應分別按強(qiáng)度條件利剛度條件算出壁厚,取其中較大值作為(wéi)注塑模具型腔的壁(bì)厚。
由於型腔的形狀、結構形式是多種多樣的(de),同時在(zài)成型過程中注塑模(mó)具受力(lì)狀態也很複雜(zá),一些參數難以確定,因此對型腔壁厚作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(shí)際的力學(xué)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(sì)計算方(fāng)法,以滿足設計上的需要。下麵介紹幾種常見的規則型腔的(de)壁厚和底板厚度的計(jì)算方法。對於不規則的型腔,可簡化為下麵的(de)規則型腔進行(háng)近似計算。
(一(yī))矩形型腔結構尺寸計算
矩形(xíng)型腔是指橫截麵呈矩形結構的成型型腔。按型腔(qiāng)結構可分為組合式和整體式兩類。
1.組(zǔ)合(hé)式矩形型腔
(1)型腔側壁(bì)厚度計算:表示組合式矩形型腔工(gōng)作時變形情況,在熔體(tǐ)壓力作(zuò)用下,側壁向外膨脹(zhàng)產生彎曲變形,使側壁與(yǔ)底板間出現間隙,間隙過大將發生溢料或影響塑(sù)件尺寸精度。將側壁每一邊都看成是受均勻載荷的端部固(gù)定梁。
(2)底板厚度(dù)的計算:組合式型(xíng)腔底板厚度實際上是支承板的厚度。底板厚(hòu)度的計算因其支撐形式不同有很大差異,對(duì)於(yú)常見的(de)動模邊為雙支腳(jiǎo)的(de)底板(bǎn),為簡化(huà)計(jì)算,假(jiǎ)定型腔長邊l和支腳間距L相(xiàng)等,底板可作為受均勻載荷的簡(jiǎn)支(zhī)梁(liáng),其變形出(chū)現在板的中間,
2.整體(tǐ)式矩形型腔
整體式矩形型腔,這種結構(gòu)與組合式型腔相比剛性較(jiào)大。由於底板與側壁為一整體,所以在型(xíng)腔底麵不會出現溢料間(jiān)隙。因此在計算型(xíng)腔壁厚時變形量的控製主要是為了保證(zhèng)塑件尺寸精度和順利脫模。
(1)型腔側壁厚度的計算:整體式(shì)矩形型腔的(de)任 一側壁均可看做是三邊固定,一邊(biān)自由的矩形板,在塑料熔體壓力作用下,矩形板的變形發生在自由邊的中點。
(2)底板厚度的計算:整體式矩(jǔ)形型(xíng)腔的底板,如果後部沒有(yǒu)支承板,直接支撐在上,中間是懸空的,底板可以看成是周(zhōu)邊固定的受均勻載(zǎi)荷的矩(jǔ)形板。由於熔體的壓力,板將產生(shēng)變形量。
3.矩形型腔動模支(zhī)承(chéng)板厚度
注塑模具型腔側壁和底板厚度的(de)計算,動模支(zhī)承(chéng)板又稱為(wéi)型芯支(zhī)承(chéng)板,一般都是兩(liǎng)端被(bèi)模腳或墊塊支撐著,動模支承板在成(chéng)型壓力作用下發生(shēng)變形時,導致塑件(jiàn)高度方(fāng)向尺寸超差,或在分型麵發生(shēng)溢料現象。對於動模板是穿通組合式的情況,組合(hé)式矩形型腔(qiāng)底板厚度就(jiù)是指動(dòng)模支承板的厚度;對於整體式型(xíng)腔,動(dòng)模 墊板厚度選擇較自由,因為整體式的矩(jǔ)形型腔底板厚(hòu)度已經符合設計要求。當已選定的動模支承板厚(hòu)度通過校驗不夠時,或(huò)者設計時為了有意(yì)識地減(jiǎn)少動模支承(chéng)板厚度以節約材 料,可在支承板和動模底板之間(jiān)設(shè)置支(zhī)柱或支塊。
(二)圓形型腔結構尺寸計算
圓形型腔是指模具(jù)型腔橫截麵呈圓形的(de)結構。按結(jié)構可分為組合式和整體式兩類。
1.組合式圓形型腔
(1)型(xíng)腔側壁厚度的計算:組合式圓(yuán)形型(xíng)腔側壁可作為兩端開口,僅受均勻內壓的(de)厚壁圓筒,當型(xíng)腔受到熔體的高壓作用時,其內半徑增大,在側壁與底板之間產生縱向間(jiān)隙(xì),間隙過大便會導致溢料。
(2)底板厚度的計算:組合式圓形型(xíng)腔底板固(gù)定在圓環形的模腳上,並假定模腳(jiǎo)的內半徑(jìng)等於型腔內半徑(jìng)。這樣底板(bǎn)可作為周邊簡支的圓板,變形(xíng)發(fā)生在板中(zhōng)。
2.整體式圓形型腔(qiāng)
(1)型腔側壁厚度的計算:整體式圓形(xíng)型腔的側壁(bì)可以看做是封閉的厚壁圓(yuán)筒,側壁在(zài)塑(sù)料熔體(tǐ)壓力作用下變形,由於側壁(bì)變形受到底板的約束,在一定高度h2範圍內,其內半徑增大量較(jiào)小,越靠近(jìn)底(dǐ)板約束(shù)越大(dà),側壁增大量越小,可以近似地認為底板處(chù)側壁內半徑增大量為零。當側壁高到一定界限以上時,側壁就不再 受底板約束的(de)影響,其內半(bàn)徑增大量(liàng)與組合式型 腔相同,故高於的整體式圓形型腔可按組(zǔ)合式圓形型腔作剛度和強度計算。
(2)底板(bǎn)厚度的計(jì)算:注塑(sù)模具(jù)型腔側壁和底板厚度的計算,表示整體式圓形型(xíng)腔的底板支撐在模腳上,並假設模腳內半徑(jìng)等於型按剛(gāng)度條件,底板厚度為腔內半徑,則底板可以作(zuò)為周邊固定的、受均勻載荷的圓板,其變形發生在圓板中。
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