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模具型(xíng)腔(qiāng)壁厚的計算,應以壓力為準。而壓(yā)力是在注射(shè)時,熔體充滿型(xíng)腔的瞬間產生的,隨著塑料的冷(lěng)卻和澆口的凍結,型腔內的壓力逐漸降低,在開模時(shí)接近常壓。理論分析(xī)和(hé)生產實踐表明,大尺寸的注塑模具型腔,剛度不足(zú)是主要矛(máo)盾,型(xíng)腔壁厚應以滿足剛度條(tiáo)件為準;而(ér)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(xíng)腔壁厚應以強度條件為準。
型腔壁厚的強度計算條件(jiàn)是型腔在各種受力形式下的應力值(zhí)不得(dé)超過注塑模具材料(liào)的許用(yòng)應力;而剛度計(jì)算條件由於注塑(sù)模(mó)具的特殊性,應(yīng)從以下三個方麵來考慮:
(1)注(zhù)塑模具成型過程中不(bú)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(jiān)隙(xì),間隙過大則出現溢料。這時(shí)應根(gēn)據塑料的(de)黏度特性,在不產生溢料的前提下,將允許的間隙值作為型腔的剛(gāng)度(dù)條件。
(2)保證塑件(jiàn)尺寸(cùn)精度:某些塑料製件(jiàn)或塑件的某些部位尺寸常要求較高的精(jīng)度,這(zhè)就要求注塑模(mó)具型腔(qiāng)應具有很好的剛性,以保證塑料(liào)熔體注(zhù)入型腔時不產生過大的彈性 變(biàn)形。此時,型腔的(de)允許變(biàn)形量由塑件(jiàn)尺寸和公差值來確定。由塑件尺寸精度確定的(de)剛度條件型(xíng)腔彈性變(biàn)形與溢料的產生列的經驗公式(shì)計算出來。
(3)保證塑件順利脫模:如果型腔剛度不(bú)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(shǐ)塑件劃傷或破裂,因此型腔的允許彈性變形量(liàng)應小於塑件壁厚的收縮值,在一般情況下,因塑料的收縮率較大,型腔的彈性變形量不會超過塑料冷卻時的收縮值(zhí)。因(yīn)此,型腔的剛度要求主要由不溢料(liào)和塑件精度來決定。當塑件某一尺寸同時(shí)有幾項(xiàng)要乘時,應以(yǐ)其中苛刻的條件作(zuò)為剛度設計(jì)的依據。
注塑模具型腔側壁和底板厚度的計(jì)算,型腔尺寸以強度和剛度計算(suàn)的分界(jiè)值取決(jué)於型腔的形狀、結構、注塑模具材料的許用應力、型腔允許的彈性變形量以及(jí)型腔(qiāng)內熔體的壓力。在以上諸因參一定的條件下,以(yǐ)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(de)型腔(qiāng)內尺(chǐ)寸那為是度計算和剛度計算的分界值。在(zài)分界值不知道的情況下,應分別按強度條件利剛度條件算出壁(bì)厚,取其中(zhōng)較(jiào)大(dà)值作為注塑(sù)模具型腔的壁(bì)厚。
由(yóu)於型腔的形狀、結構形式是多種多樣(yàng)的(de),同時在成型過程中注塑模具受力狀態也很複(fù)雜,一些參數難以確定,因此(cǐ)對型腔壁厚作力學計算幾乎(hū)是不可能的。隻能從實用(yòng)觀點出發(fā),對具體情況作具體分析,建立接近實(shí)際的力學模型,確定較為接近實際(jì)的計算參數,采用工程上常用的近似計算方法(fǎ),以滿足設計上的需要。下(xià)麵介紹幾種常見的規則型腔的壁厚和底板厚度的計算方法。對於(yú)不規則(zé)的型腔,可簡化為(wéi)下麵的規則型腔進行近似計(jì)算(suàn)。
(一)矩形型腔結(jié)構尺寸計算
矩形型腔是(shì)指(zhǐ)橫截麵呈矩形結構(gòu)的成型型腔。按型腔結構可分為組(zǔ)合式和整體式兩類(lèi)。
1.組合式矩形(xíng)型腔
(1)型腔側壁厚度計算:表示(shì)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(chǎn)生彎曲變形,使側壁(bì)與底板間出現間隙,間隙過大將發生溢料或影響塑件尺寸(cùn)精度。將側壁每一邊都看成是受(shòu)均勻載荷的端部固定梁。
(2)底板厚度的計(jì)算:組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(shì)不同有很大差異,對於常(cháng)見的(de)動模邊(biān)為雙支腳的底(dǐ)板,為簡化計算,假定(dìng)型腔長邊l和支(zhī)腳間距L相(xiàng)等,底(dǐ)板可作為受均勻載荷的簡支梁,其變(biàn)形(xíng)出(chū)現在(zài)板的中間,
2.整體式矩形型腔
整體式矩形(xíng)型腔,這種結構與組合式型腔相比剛性較大。由於底板與(yǔ)側壁為一整體,所以在型腔底麵不會出現溢料(liào)間隙。因此在計算型腔壁厚時變(biàn)形量的控製主(zhǔ)要是為了保證塑(sù)件尺寸精度和順利脫模。
(1)型(xíng)腔側(cè)壁厚度的計算:整體式矩形型腔的任 一側壁(bì)均(jun1)可看做是三邊固定,一邊自由的(de)矩形板,在塑料(liào)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,中間是懸空的,底板可以看成是(shì)周邊固定的受均勻載荷的矩形板。由於熔體的壓力,板(bǎn)將產生變形量。
3.矩形型腔動模(mó)支承板厚度(dù)
注塑模具型腔側壁和底板厚度的計算,動模支承板又(yòu)稱為型芯支承板,一般都是兩端被模腳或墊塊支撐著,動模支(zhī)承板(bǎn)在成型壓(yā)力作(zuò)用下發生變形時,導致塑件高度(dù)方(fāng)向尺寸超差,或在分型麵發生溢料現象(xiàng)。對於(yú)動模板是穿通組合式的情況,組合式矩形型腔底板厚(hòu)度就是指動模支承板的厚度;對於整(zhěng)體式型腔,動模 墊板厚(hòu)度選擇較自由,因為整體式的矩形型腔(qiāng)底板厚度已經符合(hé)設計要求。當已(yǐ)選(xuǎn)定的動模(mó)支承板厚度(dù)通過校(xiào)驗不夠時,或者設計(jì)時為了有意識(shí)地減少動模支承板厚度以節約材 料,可在支承板和動模底板之間設置支柱或支塊。
(二)圓(yuán)形型(xíng)腔結構尺寸計算
圓形型腔是指模具型腔橫(héng)截麵呈圓形的結構。按結構可分為組合式和整體式兩(liǎng)類。
1.組合式圓形型腔
(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(kǒu),僅受均勻內壓(yā)的厚壁圓筒(tǒng),當型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(dìng)在圓環形的模腳上,並假(jiǎ)定模腳(jiǎo)的內半(bàn)徑等於型腔內半徑。這樣底板可作為周邊簡支的圓板,變形發生(shēng)在板中。
2.整體式圓形型腔
(1)型腔側壁厚度的計算:整體式(shì)圓形型腔(qiāng)的側壁可以看(kàn)做(zuò)是封閉的厚壁圓筒(tǒng),側(cè)壁在塑料熔體壓力作用下變(biàn)形(xíng),由於側(cè)壁變形受到底板的約束,在一定(dìng)高度h2範圍內,其內半徑增大量較(jiào)小,越靠近底板(bǎn)約束越大,側壁增(zēng)大(dà)量越小,可以近似地認為底板處側壁(bì)內半徑增大量(liàng)為零。當側壁高到一定界限以上時,側壁就(jiù)不再 受底板約束的影(yǐng)響,其內半徑增大量與組合式型 腔相同,故高於的整體式圓(yuán)形型腔可按組合式圓形型腔作剛度(dù)和強(qiáng)度計算。
(2)底(dǐ)板厚度的計算:注塑模具型腔側壁和底板厚度的計算,表示整體式圓形型腔的底板支撐在(zài)模腳上,並假設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(yǐ)作為周邊固定(dìng)的、受均勻載荷的圓板,其變形發生在圓板中。
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