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模具型(xíng)腔壁厚的計算,應以壓力為準。而壓力是在注射(shè)時,熔體充滿型腔的瞬間產生的,隨著塑料的冷卻和澆口(kǒu)的凍結(jié),型腔內的壓力逐漸降低,在開模(mó)時(shí)接近常壓。理論分析和生產實踐表明,大(dà)尺寸的注塑模(mó)具型腔,剛度(dù)不足是主要矛盾,型腔壁厚應(yīng)以滿足剛度條件為準(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(qiáng)度條件為準。
型腔壁厚(hòu)的(de)強度計算條件是型腔在各種受力形式下的應(yīng)力值不得超過注(zhù)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性,應從以下三個方麵來考慮:
(1)注塑模具成型(xíng)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合麵產生間隙,間隙過大則出現(xiàn)溢(yì)料。這時應根據塑料(liào)的黏度特性,在(zài)不產生溢料的前提下(xià),將允許的間隙值作(zuò)為型腔的剛度條件。
(2)保證塑件尺寸精度: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(zhù)塑模具型腔應具有很(hěn)好的剛性(xìng),以保證塑料熔體注入型腔(qiāng)時不產(chǎn)生過大的彈性 變形。此時,型腔的允許變形量由塑件(jiàn)尺寸和公(gōng)差值來確定(dìng)。由塑件尺寸精度確定的剛度條件型腔彈性變形與溢料的(de)產(chǎn)生列的經驗公式計算出來。
(3)保(bǎo)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大的彈性變形,當變(biàn)形量超過塑件收縮值時,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(xǔ)彈性變(biàn)形量應小(xiǎo)於塑件壁厚的收縮值,在一般(bān)情況下,因塑料(liào)的(de)收縮率較大,型腔的彈性變形量不會超過塑料冷卻時的收縮值(zhí)。因此,型腔的剛度要求(qiú)主要由不溢料和塑件精度來(lái)決定。當塑件某一尺寸同時有幾項(xiàng)要乘時,應以其中苛刻的條(tiáo)件作為剛(gāng)度設計的依據。
注塑模具型腔側壁和底板厚度的計算,型腔尺寸以(yǐ)強度和剛度計算的分界值取決(jué)於型腔的形狀、結構、注塑模具材(cái)料的許(xǔ)用應力、型腔允許的彈性變形量以及型腔(qiāng)內熔體的壓(yā)力。在以上諸因參一定(dìng)的(de)條件下,以(yǐ)強度計算所需要(yào)的壁(bì)厚(hòu)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(jì)算(suàn)的分(fèn)界值。在分界值不(bú)知道的情況下,應分別按強度條件利剛(gāng)度條件算出壁(bì)厚,取其中較大值作為注塑模具型腔的(de)壁厚。
由(yóu)於型(xíng)腔的形狀、結構形式是(shì)多種多樣的(de),同時在成型過(guò)程(chéng)中(zhōng)注塑模具受力狀態也很(hěn)複雜(zá),一些參數(shù)難以確定(dìng),因此對型腔壁厚作力學計算幾(jǐ)乎是(shì)不可能的。隻能從實(shí)用觀點(diǎn)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(jiē)近實際的計算參數,采用工程(chéng)上常用(yòng)的(de)近似計算方(fāng)法,以滿足(zú)設計上的需要(yào)。下麵介紹(shào)幾種常見的規則型腔(qiāng)的壁厚(hòu)和底板厚度(dù)的(de)計算方法。對於不規則的(de)型腔,可簡化為下麵的規則型(xíng)腔進行近似計算。
(一)矩形型腔結構尺寸計算
矩形型腔(qiāng)是指橫截麵(miàn)呈矩形結(jié)構的成型(xíng)型腔。按型腔結構可分(fèn)為組合式(shì)和整體式兩類。
1.組合式矩(jǔ)形型(xíng)腔
(1)型腔側壁厚度計(jì)算:表(biǎo)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(wān)曲變形,使側壁與(yǔ)底板間出現間隙,間隙過大將發(fā)生溢料或影響塑件尺寸精度。將側(cè)壁每一邊都看成是受均勻載荷的端部(bù)固定梁。
(2)底板厚度的計算:組合(hé)式(shì)型腔底板厚度實際上是支承板(bǎn)的厚度(dù)。底板厚度的計算因其支撐形式不同(tóng)有很大差(chà)異(yì),對(duì)於常見的動模邊(biān)為雙支腳的(de)底板(bǎn),為(wéi)簡化計算,假定型腔長邊l和支(zhī)腳間距L相等,底板可作為受(shòu)均勻載荷的簡支(zhī)梁,其變形出現在板的中間,
2.整(zhěng)體式矩(jǔ)形型腔
整體式矩形型腔,這種結構與組合式型腔相比剛(gāng)性較(jiào)大。由於底板與(yǔ)側壁為一整體,所以在型腔底麵不會(huì)出現溢料間隙。因此在計算型腔壁厚時變形量的控製主要是為了保(bǎo)證塑件尺寸精度和順利脫模。
(1)型腔側壁厚度的計算:整體式矩(jǔ)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,矩形板的變形發生在自由邊的中(zhōng)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,直接支撐在上,中間是懸空的,底板(bǎn)可以看成是周邊(biān)固定的受均勻載荷的矩形板。由(yóu)於(yú)熔體的壓(yā)力,板將產生變形量。
3.矩形型腔動模(mó)支承板(bǎn)厚度
注塑模具型腔(qiāng)側壁和底(dǐ)板厚度的計算,動模支(zhī)承板又稱為型芯支承板,一般都是兩端被模腳或墊塊(kuài)支撐著,動模支承板(bǎn)在成(chéng)型壓力(lì)作用下發生變形時,導致塑件(jiàn)高度方向(xiàng)尺(chǐ)寸(cùn)超差,或在分型麵發生溢料現象。對(duì)於動(dòng)模(mó)板是穿通組(zǔ)合式的情況,組合式矩形型腔底板厚度就(jiù)是指動模支承板的厚度;對於整(zhěng)體(tǐ)式型腔,動模 墊(diàn)板厚(hòu)度選擇(zé)較自由,因為整體式的矩形型腔底板厚度(dù)已經符合設計要求。當已(yǐ)選定的動模支承板厚(hòu)度通過校驗不夠時,或者設計時為(wéi)了有意識地減少動模(mó)支承板厚度(dù)以節約材 料,可在支承板和(hé)動(dòng)模底(dǐ)板之間設置支柱或支塊。
(二)圓形型腔結構尺(chǐ)寸計(jì)算
圓形型腔(qiāng)是指模具型(xíng)腔橫截麵呈圓形的結(jié)構(gòu)。按結(jié)構可分為組合式和整體式兩類。
1.組合式圓形(xíng)型腔
(1)型腔側壁厚度的計算:組合式圓形型腔側(cè)壁可作為兩端(duān)開口,僅受均勻內壓的厚壁圓筒,當型腔受到熔體的高壓(yā)作用時,其內半徑增(zēng)大,在側壁與底板之間產(chǎn)生縱向間隙(xì),間隙過大便會導(dǎo)致溢料。
(2)底板厚度的計算:組合式圓形型腔底板固定在圓環形(xíng)的(de)模腳上,並假定模腳的內半徑等於型(xíng)腔內半徑。這(zhè)樣底板可作為周邊簡支的圓板,變形發生在(zài)板中。
2.整體式圓形型腔
(1)型腔側壁厚度的計(jì)算:整體式圓(yuán)形型腔的側壁可以看(kàn)做是封閉的厚壁圓(yuán)筒,側壁在塑料熔(róng)體壓力作用(yòng)下變形,由於側壁變形(xíng)受到底板的約束,在一(yī)定高度h2範圍內,其內半徑(jìng)增大量較小,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側壁內半徑增大量為零。當(dāng)側壁高到一定界限以上時(shí),側壁就不再 受底板約束的影響,其內半(bàn)徑增大量(liàng)與組合式型(xíng) 腔相同,故高(gāo)於的(de)整體式圓形型腔(qiāng)可按組合式圓形型(xíng)腔作剛(gāng)度和(hé)強度計算。
(2)底板厚度的計算:注塑模具型腔側壁和底板厚度的計算,表示整體(tǐ)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件(jiàn),底板厚度為腔內半徑,則底(dǐ)板可以作為周邊固定的、受均勻載荷的圓板,其變形發生在圓板中。
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