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模具型腔(qiāng)壁厚的計算,應以壓力(lì)為準。而壓力是在注射時,熔體充滿型腔的(de)瞬間產生的(de),隨著塑料的冷卻和澆口的凍結,型腔內的壓力逐漸降低,在開模時接近常壓。理論分析和生產實踐表(biǎo)明,大尺(chǐ)寸的注塑模具型腔(qiāng),剛度不足是主(zhǔ)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(de)注塑(sù)模具型腔,在(zài)發生大的彈性變(biàn)形前,其(qí)內應力(lì)往往超過了注塑模具材料的許用應力,因此(cǐ)強度不夠(gòu)是主要矛盾,設計型腔壁厚應以強度條件為準。
型腔壁厚的強度計算條件是型腔在各種受(shòu)力形式下的應力(lì)值不得超過注(zhù)塑模具材料的許用(yòng)應力;而剛(gāng)度計算條件由於注塑模具(jù)的特殊性,應從以下三個方麵來考慮:
(1)注塑(sù)模具成(chéng)型過程中不發生溢料:當高壓熔體(tǐ)注入型腔時,注塑(sù)模具型腔的某些配合(hé)麵產生間隙,間隙過大則出現溢料(liào)。這時應根據塑料的黏度特性,在不產生(shēng)溢料的前提下,將允許的間隙值作為型腔的剛度條件。
(2)保證塑件尺寸(cùn)精度:某(mǒu)些塑料製件或塑件(jiàn)的某些部位尺寸常要求(qiú)較高的精度,這就要求注塑模(mó)具型腔應(yīng)具(jù)有很好的剛性,以保證塑料熔體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(jiàn)尺寸(cùn)和公差(chà)值(zhí)來確定。由塑件尺寸精度確定的剛度條件型(xíng)腔彈性變(biàn)形與(yǔ)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(xíng)腔剛度不足,在(zài)熔(róng)體高壓作用(yòng)下(xià)會產生過大的彈性變(biàn)形,當變形量超(chāo)過塑件(jiàn)收(shōu)縮值(zhí)時(shí),塑件(jiàn)周邊將被型(xíng)腔緊緊包住而難以脫(tuō)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(xiǎo)於塑件壁厚的收縮值,在(zài)一般情況下,因塑(sù)料的收縮(suō)率較大,型腔的彈性(xìng)變形量不會超過塑(sù)料冷卻時的收縮值。因此,型腔的剛度要求主(zhǔ)要由(yóu)不溢料和塑件精度來決定(dìng)。當塑件某一尺寸同時有(yǒu)幾項要乘時,應以(yǐ)其中苛刻的條件(jiàn)作為剛度設計的依據。
注塑模具型(xíng)腔側壁和底板厚度的計(jì)算,型腔尺寸以強度和剛度計算的分界值取(qǔ)決於型腔的形狀、結構、注塑模具材(cái)料的許用應力、型腔允許的彈性變形量以及型腔(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(suàn)所(suǒ)需要的壁(bì)相等時的(de)型腔(qiāng)內尺寸那為(wéi)是度計算和剛度計算的分界值。在分界值(zhí)不知道的情況下,應分別按強度條(tiáo)件利剛度條件算出壁厚,取其中較大值作為注塑模具型腔的壁厚。
由於型腔的形狀(zhuàng)、結構形式是多種多樣的,同時在成(chéng)型過程中注(zhù)塑(sù)模具受力狀態也很複雜,一些參數難以確定(dìng),因(yīn)此對型腔壁厚作(zuò)力學計算幾乎是(shì)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)為接(jiē)近實(shí)際的計算參數,采用工程上常用的近似計算方法,以滿足設計上的需要。下麵介紹幾種常見的規則型腔的壁(bì)厚和底板厚度的計(jì)算方法。對於不規(guī)則的型腔(qiāng),可簡化為下麵的規則型腔進行近似計算。
(一)矩形(xíng)型腔結構(gòu)尺寸計算
矩(jǔ)形型腔是指橫截麵呈矩形結構(gòu)的成型型腔。按型腔結構(gòu)可分為組合式和整體式兩類(lèi)。
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(qiāng)工作(zuò)時變(biàn)形情況,在熔體壓力作用下,側壁向外膨脹產生(shēng)彎曲變形,使側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。將側壁每一邊都看成是受均勻載荷的端部(bù)固定梁。
(2)底板厚度的計算(suàn):組合式型腔底板厚度實際上是支承板的厚度。底板厚(hòu)度的(de)計算因(yīn)其支撐形式不同有(yǒu)很大差異,對於常見(jiàn)的動模邊為雙支腳的底板(bǎn),為簡化(huà)計算,假定型腔長(zhǎng)邊l和支腳間距L相等,底板可(kě)作為受均勻載荷的簡支梁,其變形出現在板的中間,
2.整體式矩形型腔
整體式矩形型腔,這種結(jié)構與組合式型腔(qiāng)相比剛性較大。由於(yú)底板與側壁為一(yī)整體,所以在型腔底麵不會出現溢料間(jiān)隙。因此在計算型腔壁厚時變形量的控製主要是(shì)為了保證塑件尺寸精度和(hé)順利脫模。
(1)型腔側壁(bì)厚度的計算:整體式(shì)矩形型腔的任 一側壁(bì)均可(kě)看做是三邊固定(dìng),一邊自由的矩形板,在(zài)塑料熔體壓力作用下,矩形板的變形發生在自由邊的中點。
(2)底板厚度的(de)計算:整(zhěng)體式矩形型(xíng)腔的(de)底板,如果後部沒有支(zhī)承板,直接支撐在上,中間是懸(xuán)空的,底板可以看成(chéng)是周邊固定的受均勻載荷的矩形(xíng)板。由於熔體的壓力(lì),板將產生變形量。
3.矩形型腔動模支承(chéng)板厚度
注塑模具型腔側壁和底(dǐ)板厚度的計算,動模支承板又稱(chēng)為型芯支承板(bǎn),一般(bān)都是兩端被(bèi)模腳或墊塊支撐著,動模支承板在成型壓力作用下發生變形時,導致塑件高度方向尺(chǐ)寸超差,或在分型麵發生溢料現象。對(duì)於動模板是穿通組合式的情況(kuàng),組合式(shì)矩形型腔底板厚度就是指動模支承板的厚度;對於整體式型腔,動模 墊(diàn)板厚度選擇較自由,因(yīn)為整體式的(de)矩形型(xíng)腔底板(bǎn)厚度(dù)已經符合設計要(yào)求。當已選定(dìng)的動模支承板(bǎn)厚度通過校驗不夠時(shí),或者設計時為了有(yǒu)意識地減(jiǎn)少動模支承(chéng)板(bǎn)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(qiāng)橫截麵(miàn)呈圓(yuán)形的結構。按結構可分為組合式和整體式兩類。
1.組(zǔ)合式圓(yuán)形型腔
(1)型腔側壁厚度(dù)的計算:組合式圓形型腔側(cè)壁可作為兩端開口,僅受均(jun1)勻內壓的厚壁圓筒,當型腔受到熔體的高壓作(zuò)用(yòng)時,其內半徑(jìng)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。
(2)底(dǐ)板厚(hòu)度的計算:組合式圓形型腔底(dǐ)板固(gù)定在圓環形的模腳上,並(bìng)假定模腳的內(nèi)半徑等於型(xíng)腔內半徑(jìng)。這樣底板(bǎn)可作(zuò)為周邊簡支的圓板,變形發生在板中。
2.整體式圓形型腔(qiāng)
(1)型腔側壁(bì)厚度的計(jì)算:整體式圓形型腔(qiāng)的側壁(bì)可以看(kàn)做是(shì)封閉的厚壁圓筒,側壁在塑料熔體壓力作用下變形,由於側壁變形受到底板的約束(shù),在一定高度h2範圍(wéi)內,其內半徑(jìng)增大量較小,越(yuè)靠近底板(bǎn)約束越大,側壁增大量越小,可以近似地認為底(dǐ)板處側壁內半徑增大量為零。當側壁高到一(yī)定界限以上時,側壁就不再 受底板(bǎn)約束的影響,其內半徑增大量與組合式型 腔相同,故高於的整體式圓形型腔可按(àn)組合式圓形型腔作剛度(dù)和強度計算。
(2)底板厚度(dù)的計算:注塑模具型腔側壁和底板厚度的計算(suàn),表示(shì)整體式圓形型(xíng)腔的底板支撐在模腳上,並假設模(mó)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(shòu)均勻載荷的圓板,其變形發生在圓板中。
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