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模(mó)具型腔壁厚的計算,應以壓力為準。而壓力是在注射時(shí),熔體充滿型腔的瞬間產生的,隨著(zhe)塑料的冷卻(què)和澆口的凍(dòng)結,型腔內的壓力逐漸降低,在開模時接近常(cháng)壓。理論分析和生產實踐表明,大尺寸的注塑模具型(xíng)腔,剛度不足是主(zhǔ)要矛盾(dùn),型腔(qiāng)壁厚應以滿(mǎn)足剛度(dù)條件為準(zhǔn);而對於小尺寸的注塑模具型腔,在發生大的彈性變形前,其內應力(lì)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件為準。
型腔壁厚的強度計(jì)算條件是型腔在各種受力形式(shì)下的應(yīng)力值(zhí)不得超過注塑模具材料的許用應力;而剛度計算條件由於注塑模具的特殊(shū)性,應從以(yǐ)下三個方麵來考慮(lǜ):
(1)注塑模具成型過(guò)程中不發生溢料:當高壓熔體注入型腔時,注塑模具型腔的某些配合麵產生間隙,間隙過大則(zé)出現(xiàn)溢料。這時應根據塑(sù)料的黏度特性,在不產生溢料的(de)前提下,將允許的間隙值作為型腔的剛度條件。
(2)保證塑(sù)件尺寸精度:某些塑料製件或塑件的某(mǒu)些部位尺寸常要求較高的精度,這就要求注塑模具型腔(qiāng)應具有很好的剛性,以保證塑(sù)料熔體(tǐ)注入型腔時不產生過大的彈(dàn)性 變形。此時,型腔的允許變形量由塑件尺(chǐ)寸和公差值來確定。由塑件尺寸精度確定的剛度條件(jiàn)型腔彈性變形與溢料的產生列的經驗公式(shì)計算出來(lái)。
(3)保證塑(sù)件順利脫模:如果型腔剛度不足,在熔體高(gāo)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(bèi)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,在一般情況下(xià),因塑料的收縮率較大,型腔的彈性變形(xíng)量(liàng)不會超過塑料(liào)冷卻(què)時的收縮值。因此,型腔的剛度要求主要由不溢料和塑件精度來決定(dìng)。當塑件某一尺寸同時有幾項要乘時,應以其中苛刻的(de)條(tiáo)件(jiàn)作(zuò)為剛度設計的依(yī)據。
注塑模具型腔側壁和底板厚度的計算,型腔尺寸以強度(dù)和剛度計算的分界值取決於型腔的形狀、結構、注塑模具材料的許用應力、型(xíng)腔允許的彈(dàn)性變形量以及型腔(qiāng)內熔體的壓力。在以上諸因參一定的條件下,以強度計(jì)算所需要的壁厚和以剛度計算所需要的壁相等時的型腔內尺寸那為是度計算和剛度計算的(de)分界值(zhí)。在分界值不知道的情況下,應分別按強度條(tiáo)件利剛度條件算出壁(bì)厚(hòu),取其中較大值作為注塑模具型腔的壁厚。
由於型腔的(de)形狀、結構形(xíng)式是多種多樣的,同時在成型過程中注塑模具受力(lì)狀態也很複雜,一些參數難以確定,因此對型腔壁厚作力學計算幾乎是不(bú)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(xué)模型,確定較為接近實際的計(jì)算參數,采用工程上常用的(de)近似計(jì)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厚和(hé)底板厚度的計算方法。對於不規則的型腔,可(kě)簡化為(wéi)下(xià)麵的規則(zé)型腔進行(háng)近似(sì)計(jì)算。
(一)矩形型腔結構尺寸計算
矩形型(xíng)腔是指(zhǐ)橫截麵呈矩形(xíng)結構的成型型腔(qiāng)。按型腔(qiāng)結構(gòu)可分為(wéi)組合式和整體式兩類。
1.組合式矩形型腔
(1)型(xíng)腔側壁厚度計算:表示組合式矩形型腔工作時變形情(qíng)況,在熔體壓力作用(yòng)下,側壁向外膨脹(zhàng)產生彎曲變形,使側壁與底板間出現間隙,間隙(xì)過大將(jiāng)發(fā)生溢料或(huò)影響塑件尺寸精度。將側壁每一邊都(dōu)看成是受均勻載荷的端部固定梁。
(2)底板厚度(dù)的計算:組合(hé)式型腔底板(bǎn)厚度實際上是支承(chéng)板(bǎn)的厚度。底板(bǎn)厚度的計算因其支(zhī)撐形式不(bú)同有很大(dà)差異,對於常見的動模邊為雙支腳的底板,為簡化(huà)計算,假定型(xíng)腔長邊l和支腳間距L相等,底板可作為受均勻載(zǎi)荷(hé)的簡支梁,其變(biàn)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(zǔ)合式型腔相比剛性較大(dà)。由於底板與側壁為一整體,所以在型腔底麵不會出現溢料間隙。因(yīn)此在計算型腔壁厚時(shí)變形量的控製主要是為了保證塑件尺寸精度和順利脫模。
(1)型腔側壁厚度的(de)計(jì)算:整體式矩形型腔的任 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(yòng)下,矩形板的(de)變形(xíng)發生在自由邊的中點。
(2)底板厚度的計算:整體式矩(jǔ)形型腔的(de)底板,如果後部沒有支承板,直接支撐在上,中間是懸空(kōng)的(de),底板(bǎn)可以看(kàn)成是周邊固定(dìng)的受(shòu)均勻載(zǎi)荷的矩形板。由(yóu)於熔(róng)體的壓力,板將產生變形量。
3.矩形型腔動模支承板厚度
注塑模(mó)具(jù)型腔側壁(bì)和底(dǐ)板厚度的計算,動模支承(chéng)板又稱為型芯支承板,一(yī)般都是兩端被模腳或墊塊支撐著,動模支承板在(zài)成型壓力作(zuò)用下發生(shēng)變形(xíng)時,導致(zhì)塑件高度方向尺寸超差,或在分(fèn)型麵發生溢(yì)料現象(xiàng)。對於動模板是穿通組合式的情況,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(tǐ)式型腔,動模 墊板厚度選擇較自由,因為整體式的矩形型腔(qiāng)底板厚度已經(jīng)符合設計要求。當已(yǐ)選定的(de)動模支承板厚度通過校驗(yàn)不夠時,或者設計(jì)時為了有意識地減少動模支承板厚度以節約材 料,可在支承板和動模底板之間設置支柱或支塊。
(二)圓形型腔結構尺寸計算
圓形型腔是指模具型腔橫截麵呈圓形的結構。按(àn)結構可分為組合式和整體式兩(liǎng)類。
1.組合式圓形型腔(qiāng)
(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(dāng)型腔受到熔體的(de)高壓作用時,其內半徑增大,在側壁與底板(bǎn)之間產生縱向間隙,間隙過大便會導致溢料。
(2)底板厚度(dù)的計算:組合(hé)式(shì)圓形型腔底板固定在圓環形的模腳上,並假定模腳的內半(bàn)徑等於型腔(qiāng)內半徑。這樣底(dǐ)板可作為周邊簡支的圓板,變形發生在板中。
2.整體式圓形型腔
(1)型(xíng)腔側壁厚度的計算:整體式圓形型(xíng)腔的側壁可以看做是封閉的厚壁圓筒,側壁在塑料熔體壓力作用下變形,由於側(cè)壁變(biàn)形受到底板的約束,在(zài)一定高度h2範圍內,其內半徑增大量較小,越靠近底板約束越大,側壁增大量越小,可以近似地認為底板處側壁內半徑增大量為零。當側壁高到一定(dìng)界限以上時,側(cè)壁就不(bú)再 受底板約束的影響,其(qí)內半徑增大量與組(zǔ)合式型 腔相同,故高於的整體式圓形型腔可按組合式圓形型腔作剛度和強度計算。
(2)底板厚度的計(jì)算:注塑模具型腔側壁和底板厚(hòu)度的計算,表示整體式圓形型腔的底板支撐在模腳上,並假設模腳內半徑等於型按剛度條(tiáo)件,底板厚度為腔內半徑,則底板可(kě)以作為周邊固定的、受均(jun1)勻載荷的圓板,其(qí)變形發生在圓板中。
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