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模具型腔壁厚的計算,應以壓力為準。而壓力是(shì)在注射時,熔體充滿型腔的瞬間產生的,隨著塑料的冷卻和(hé)澆口(kǒu)的凍結,型腔內的(de)壓力逐漸降低,在開模時(shí)接近常壓(yā)。理論分析和生產實踐表明,大尺寸的注塑模具型腔,剛度不足是主要矛盾,型腔壁厚應(yīng)以滿足剛度條件為準;而對於小尺寸的注(zhù)塑模具型腔,在發生大的(de)彈性變(biàn)形前,其內(nèi)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(dùn),設計型腔(qiāng)壁厚應以強度條件為準。
型腔(qiāng)壁厚的強度計(jì)算(suàn)條件是型腔在各種受力形式下的(de)應力值不得超過注塑模具材(cái)料的許用應力;而剛(gāng)度計算條件由於注塑模具的特殊性,應從以下三個方麵(miàn)來考慮(lǜ):
(1)注塑模具成型過程中(zhōng)不發生溢料:當高壓熔(róng)體注入型腔時,注塑(sù)模具型腔的(de)某些配合麵產生間隙,間隙過大則出(chū)現(xiàn)溢料。這時應根據塑料的黏度特性,在不產生(shēng)溢料的前提下(xià),將允許的間隙值作為型腔的剛度(dù)條(tiáo)件。
(2)保證塑件尺寸精度:某些塑料製(zhì)件或塑件的某些部位尺寸常要求較高的精(jīng)度,這就要求注塑模具型腔(qiāng)應具有很好的剛性,以(yǐ)保證塑料(liào)熔體注入型腔時不產生過大的彈性 變形。此時,型腔的允許變形量由塑件尺寸(cùn)和公差值來(lái)確(què)定。由塑件(jiàn)尺寸精度確定的(de)剛度(dù)條件(jiàn)型腔彈性變形與溢料(liào)的產生列的經驗公(gōng)式計(jì)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(yòng)下會產生過大的彈性變形,當變形量超過塑件收縮值時,塑件周邊將被型(xíng)腔緊緊包住而難以脫模,強製(zhì)頂出易使塑(sù)件劃傷或破裂,因此型(xíng)腔的(de)允許彈性變形量應小(xiǎo)於塑件壁厚的收(shōu)縮值,在一(yī)般情況下,因塑料的收縮率較大,型腔的彈性變形量不會(huì)超過(guò)塑料冷卻時的收縮值。因此,型腔(qiāng)的剛度要求主要由不溢料和塑件精度來決(jué)定(dìng)。當塑(sù)件某一尺寸(cùn)同時有幾項要乘(chéng)時,應(yīng)以其中苛(kē)刻的條件作為剛度設計的(de)依據。
注塑模具型(xíng)腔側壁和底板厚度的計算,型(xíng)腔尺寸以強度和剛度計(jì)算的(de)分界值取(qǔ)決於型腔的形狀、結構、注(zhù)塑模具材料的許(xǔ)用應力(lì)、型腔允許的彈性(xìng)變形量(liàng)以(yǐ)及型腔內熔體的壓力。在以上(shàng)諸因參一(yī)定的條件下,以強度計算所需要的壁厚和以剛度計算所需要的壁相等時的型(xíng)腔內(nèi)尺寸(cùn)那為是度(dù)計算和剛度計算的分界值(zhí)。在分界值不知(zhī)道(dào)的情(qíng)況下,應分別按強度(dù)條件利(lì)剛度條件算出壁厚,取其中(zhōng)較大值作為注塑模具(jù)型腔的(de)壁厚。
由於型腔的形狀、結(jié)構形式是多種多樣(yàng)的,同時在成型過程中注塑模具受力狀態(tài)也很複雜,一些參(cān)數難(nán)以確定(dìng),因此對型腔壁(bì)厚作力學計算幾乎是(shì)不可能(néng)的。隻能從(cóng)實用觀點出發,對具體情況作具(jù)體分析,建立接近實(shí)際的力學模型,確定較為接近(jìn)實際的計算參(cān)數,采用(yòng)工程上常用的(de)近似計算方法,以滿足設計上的(de)需要。下麵介紹幾種常見的規則型腔的壁(bì)厚和底板厚度的(de)計算方法。對於不規則的型腔,可簡化為下麵的規則型腔進行近似計算。
(一)矩形型腔結構尺寸計(jì)算
矩形型腔(qiāng)是指橫截麵呈(chéng)矩(jǔ)形結構的成型型腔。按型腔結構(gòu)可分為組合式和整體式(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(gōng)作時變形情(qíng)況,在熔體壓力作用下,側壁向外膨脹產生彎曲變形(xíng),使側(cè)壁與底板間出現間隙,間隙(xì)過大將發生溢料或影響塑件尺寸精度。將側壁每一邊(biān)都看成(chéng)是(shì)受均勻載荷(hé)的端部固定梁。
(2)底板(bǎn)厚度(dù)的計算:組(zǔ)合式型腔底板厚度實際上是支承板的厚度。底板厚度的計算因(yīn)其支撐形式不同有很大差異,對於常見(jiàn)的動模邊為雙支(zhī)腳的底板,為簡化計算,假定型腔長邊l和支腳(jiǎo)間距L相等,底板可作為受(shòu)均勻載(zǎi)荷的(de)簡支梁,其(qí)變形出現在板的中間,
2.整體式矩形型腔
整體式矩(jǔ)形型腔,這(zhè)種結構與組合式型腔相比剛性較大。由(yóu)於底板與側壁為一整體,所以在型腔底(dǐ)麵不會出現溢料間(jiān)隙。因此在計算型腔壁厚時變形量的(de)控製主要是為了(le)保證塑件尺寸精度和順利脫模。
(1)型腔(qiāng)側壁厚度的計(jì)算:整體式矩形型腔的任(rèn) 一側壁均可看做是三邊固定,一邊自由的矩形板,在塑料熔體壓力作用下,矩形板的變形發生在自(zì)由邊的中點。
(2)底板厚度的計算:整體式矩形型腔的底板,如果後部沒有支承板,直接(jiē)支撐在上,中(zhōng)間是懸空的,底板可(kě)以(yǐ)看成是周邊固定的受均勻載(zǎi)荷的矩(jǔ)形(xíng)板。由於熔體的壓力,板(bǎn)將產生變形量。
3.矩形型腔動模支承板厚度
注塑模具型(xíng)腔側壁和底板厚度的計(jì)算,動模支承板又稱為型芯支承板,一般都是兩端(duān)被模腳或墊塊(kuài)支撐著,動模支承板在成型(xíng)壓力作用下發生變形時,導致塑件高度方向尺寸超差,或在分型(xíng)麵發生溢料現象(xiàng)。對(duì)於動模板是穿通組(zǔ)合(hé)式的情況,組(zǔ)合式矩形型腔底(dǐ)板厚度就是指動(dòng)模支承板(bǎn)的厚度;對於整體式型腔,動模 墊板厚度選擇較自由,因為整體式的(de)矩形型腔底板厚度已經符合設計要求。當已選定的動模支承板厚度通過校驗不夠時,或者設計時為了有意識(shí)地減少動模支承板厚度以節約材 料,可在支承板和(hé)動模底板之間設置支柱或支(zhī)塊。
(二)圓形型腔結構(gòu)尺(chǐ)寸計(jì)算
圓形型腔是指模具型腔橫截麵呈圓形的結構。按結構可分為組合式和整體式兩類。
1.組合式(shì)圓(yuán)形型腔
(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(jǐn)受均勻內壓的厚(hòu)壁圓筒,當型腔受到熔體的高壓作用時,其內半徑增大,在側(cè)壁與底板之間產生縱向間隙(xì),間(jiān)隙過大便會導致溢料。
(2)底板厚度的計算(suàn):組合式圓形型腔底板固定在圓環形的模腳上(shàng),並假定模腳(jiǎo)的內半徑等於型腔內半徑。這樣底板可(kě)作為周邊簡支的圓板(bǎn),變形發生在(zài)板(bǎn)中。
2.整體式圓形型腔
(1)型腔側壁厚度的計算:整體式圓(yuán)形型腔的側壁可以看(kàn)做是封閉的厚壁圓筒,側壁在塑料熔體壓力作用下變形(xíng),由於側壁變形受到底板的約束,在一定高度h2範(fàn)圍內,其內半徑(jìng)增大量較(jiào)小(xiǎo),越靠近底板約束越(yuè)大,側壁增大量越小,可以近似地認為底板處(chù)側壁內半徑(jìng)增大量為零(líng)。當側壁高到一定界限以上時(shí),側壁就不再 受底板約(yuē)束的影響,其內半徑增大量與組合(hé)式型 腔相同,故高於的整體式(shì)圓形型腔可按組合式圓形型腔作(zuò)剛度和強度計(jì)算。
(2)底板(bǎn)厚度的計算:注塑模具(jù)型腔側壁和(hé)底板厚度的計算,表示整體式圓形型腔的底板支(zhī)撐在模腳上,並假設(shè)模腳內半徑等於型按剛度條件,底板厚度為腔內半徑,則底板可以作為周邊固定的、受均勻載荷的圓板,其變形發生(shēng)在圓板中。
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