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注塑模具型腔側壁和底(dǐ)板厚度的計算

文章來源: 科(kē)翔(xiáng)模具(jù) 人氣:8096 發表時間:2023-04-26 10:57:33

模具型腔壁厚的計(jì)算,應(yīng)以壓力為準。而壓力是在注射時,熔體充滿型腔的瞬間產生的,隨(suí)著塑料的冷卻和澆口的凍結,型腔(qiāng)內的壓力逐漸降低,在開模時接近常壓。理論分析和(hé)生產實踐表明,大尺(chǐ)寸的注塑模具型腔,剛(gāng)度不足是主要矛盾,型腔壁(bì)厚(hòu)應以滿足剛度條件為準;而對於小尺寸的注塑模具型(xíng)腔,在發生大(dà)的彈性(xìng)變形前,其內應力往往超過了注塑模具材(cái)料的許用應力,因(yīn)此強度不夠是主要矛盾,設計型(xíng)腔壁(bì)厚應以強(qiáng)度條件為準。


型腔壁厚的強度計算條件是型腔在各種受(shòu)力形式(shì)下的(de)應力值(zhí)不(bú)得超過注塑模具材料的(de)許(xǔ)用應力;而(ér)剛度計算條件由(yóu)於注塑模具的特殊性,應從以下三個方麵來(lái)考慮:


(1)注塑模具成型過程中(zhōng)不發生溢料:當高壓熔體注入型腔時(shí),注(zhù)塑模具型腔的某些配合麵產生間隙,間隙過大則(zé)出現溢料(liào)。這時應根(gēn)據塑料的(de)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)保證塑件尺寸精度:某些塑料製件或塑(sù)件的某些部位尺寸常要(yào)求較高的精度,這就要(yào)求注塑模(mó)具型腔應具有很好的剛性,以保證塑料熔體(tǐ)注入(rù)型腔時不(bú)產生過大的彈性 變(biàn)形。此時,型(xíng)腔(qiāng)的(de)允許變形量由塑件尺寸和公差值來確定。由塑件尺(chǐ)寸精度確定的剛度條件型腔彈(dàn)性變形與溢料的產生列的經驗公式計算出來。


(3)保證塑件(jiàn)順利脫模:如果型腔剛度(dù)不足,在熔體高壓作用(yòng)下會(huì)產生過(guò)大的彈(dàn)性變形,當變形量超過塑件收縮值時,塑件周(zhōu)邊將被型腔緊緊包住而難以(yǐ)脫模,強(qiáng)製頂出易使塑件劃傷或破裂,因此型腔的允許彈性變形(xíng)量應小於塑件壁厚的收縮值,在一般(bān)情況下,因塑料的收(shōu)縮率較大,型腔的彈性變形量不會超過塑料冷卻(què)時(shí)的(de)收縮值。因此,型腔的剛(gāng)度要求主要由不溢料和塑件精度來決(jué)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(jiàn)作為剛度設計的依據。


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、注塑模具材料的許用應力、型腔允許的彈性變(biàn)形量以及型腔內熔(róng)體的壓(yā)力。在以上諸因參一定的條件下,以強度計算所需要的(de)壁厚和以剛度計算所需要的壁相等時的(de)型腔內尺寸那(nà)為是度計算和剛度計算的分界值(zhí)。在分界值不知道的情況下(xià),應分別(bié)按(àn)強度條件利剛度條件算出壁厚,取其中較大值作為注塑模具型腔(qiāng)的壁厚。


由於型腔的形狀、結構形式是多種多樣的,同時在成型過程中注塑模具受力狀態也很複雜,一些參數難以確定,因此對型腔壁厚作力學(xué)計算幾乎是不可能的。隻能從實用觀點出發,對(duì)具體情況作具體分析,建立接近實際的力學模型,確定較(jiào)為(wéi)接近(jìn)實際的計算參數(shù),采用工程上常用的近似計算方法,以滿(mǎn)足設計(jì)上的需要。下麵介紹幾種常見的規(guī)則型腔的壁厚和底板厚度的計(jì)算方法。對於(yú)不規(guī)則(zé)的型腔,可簡化為下麵的規則型腔(qiāng)進行近(jìn)似計算(suàn)。


(一)矩形(xíng)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(qiāng)。按型腔結構(gòu)可分為組合式和(hé)整體(tǐ)式兩類。


1.組合(hé)式(shì)矩形型(xíng)腔


(1)型腔側壁厚度計算:表(biǎo)示(shì)組合(hé)式矩形型腔工作時(shí)變形情況,在熔體壓力作用(yòng)下,側壁向外膨脹產生彎曲變形,使側(cè)壁與底板間(jiān)出現間隙,間隙過大將發生溢料或影響塑件尺寸精度。將側壁每一邊都(dōu)看成是受均勻載荷的(de)端部固定梁。


(2)底板厚度的計算:組合式(shì)型腔底板厚度實(shí)際上是支承板的厚度。底板厚度的(de)計(jì)算因其支撐形式不同有很大(dà)差異,對於常(cháng)見的動模邊為(wéi)雙支腳的底板,為簡化計算,假定(dìng)型(xíng)腔長邊l和支腳間距L相等,底板可作(zuò)為受均勻載荷(hé)的簡支梁(liáng),其變(biàn)形出現在板的中(zhōng)間,


2.整(zhěng)體(tǐ)式(shì)矩形型腔


整體式矩形型腔,這種結構與組合式型腔相比剛性較大。由(yóu)於底板與(yǔ)側壁為一整體,所以在型腔底麵不會出現溢(yì)料間隙。因此(cǐ)在計算型腔壁(bì)厚時(shí)變形量的控製主要是為了保證塑件尺寸精(jīng)度(dù)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(jun1)可看做是(shì)三邊固定,一邊自由的矩(jǔ)形板,在塑料熔體(tǐ)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:整體式矩形型腔的底板,如果後部沒有支承板(bǎn),直接支撐在上,中間(jiān)是懸空的,底板可以(yǐ)看成是周邊固定的受均勻載荷的矩形板。由於熔體的壓力,板(bǎn)將產生(shēng)變形量。


3.矩形型腔動模(mó)支承板厚度


注塑模具型腔側壁和底板厚度的計算,動模支承板又稱為型芯(xīn)支承板,一般都是兩端(duān)被模腳或墊塊支撐著,動模支承板在成型(xíng)壓(yā)力作用下發生變形時,導致塑件(jiàn)高度(dù)方向尺寸超差(chà),或在分型(xíng)麵發生溢料(liào)現(xiàn)象(xiàng)。對於動(dòng)模板是穿通組合式(shì)的情況,組(zǔ)合式矩形型腔底板厚度就(jiù)是指動模支承板的厚度(dù);對於整體式型腔,動模(mó) 墊板厚(hòu)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(dāng)已選定的(de)動模支承板厚度通(tōng)過校驗不夠時,或者設計時為了有意識地減少動模支承板(bǎn)厚度以節約材 料(liào),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(chéng)圓形的(de)結構。按(àn)結構可分為組合式和整體(tǐ)式兩類。


1.組合式圓形型腔


(1)型腔側壁厚度(dù)的計算:組合式圓形型腔側壁可作為兩端開口(kǒu),僅受均(jun1)勻內壓(yā)的厚壁圓筒,當型(xíng)腔受到(dào)熔體的高壓作用(yòng)時,其內半徑增大,在側壁與底板之間產生縱向(xiàng)間隙,間隙過大便會導致溢料(liào)。


(2)底板厚度的計算:組合式圓形型腔底板固定在圓環形的模腳上,並假定模(mó)腳的(de)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,變形發生在板中。


2.整體式圓形型(xíng)腔


(1)型腔側壁厚度的計算:整體式(shì)圓形型腔的側壁可以看做是封閉的(de)厚(hòu)壁圓筒,側壁在塑料熔體壓力作用(yòng)下變形,由於(yú)側(cè)壁(bì)變形受到底板的約束,在一(yī)定高度h2範圍內,其內半徑增大量較(jiào)小,越靠近底板約束越大,側壁增大(dà)量越小,可以近似地認為底板處側壁內半徑增大量為零(líng)。當側壁高到一定(dìng)界(jiè)限以上時,側壁就不再 受底板約束的影響,其內半徑增大量(liàng)與組合式型 腔相(xiàng)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)底板厚度的計算:注塑模具型(xíng)腔側壁和底板厚度的計算,表示整(zhěng)體式(shì)圓形型腔的底(dǐ)板支撐在模腳上,並假設模腳內半徑等於型(xíng)按剛度條件,底板厚度為腔內半徑,則底板可以作為周(zhōu)邊固定的、受均勻載(zǎi)荷的(de)圓板,其變形發生在圓板中。


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