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模具型腔壁厚(hòu)的計算,應以(yǐ)壓力為準。而(ér)壓力是在注射時,熔體充滿型腔的瞬間產生的(de),隨著塑料的冷卻和澆口的凍結(jié),型(xíng)腔內的(de)壓力逐漸降低,在開模時接近常壓。理論分析和(hé)生產實(shí)踐表明,大尺寸的(de)注塑模具型腔,剛度不(bú)足是主要矛盾,型腔壁厚應以滿足剛度(dù)條件為準;而對於小尺寸的注塑模具型腔,在發生大的(de)彈性變形前,其內應力往往超過了注塑模(mó)具材料的許用應力,因此強度不夠是主要矛盾(dùn),設計型腔壁厚(hòu)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力形式下的應力值不得超過注塑模具材料的許用(yòng)應力;而(ér)剛度計算條(tiáo)件由於注塑模具的特殊性,應從以下(xià)三個方(fāng)麵(miàn)來考慮(lǜ):
(1)注塑模具成型過程中不發生溢料: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(jiān)隙,間隙(xì)過大則出現溢料。這時應根據塑料的黏度特性(xìng),在不產生溢料的前提下,將允許的間隙值作為型腔的剛度(dù)條件。
(2)保證塑件尺寸精度:某些塑料製件或塑件的某些(xiē)部位尺寸(cùn)常要求(qiú)較高的精度,這就要求注塑模具型腔應具有很好的剛性,以保證塑料熔體注入型腔時不產生過大的(de)彈性 變(biàn)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。由(yóu)塑件尺寸精度確(què)定的剛(gāng)度(dù)條件型腔彈性變形與溢料的產生列的經驗公(gōng)式計算出來。
(3)保證塑件順利脫模: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(yì)使塑件劃(huá)傷或破裂,因(yīn)此型腔的允許彈性變形(xíng)量應小於塑件壁厚的收縮值,在一般情況下,因塑料的收縮率較大,型腔的彈性變形(xíng)量(liàng)不會超過塑料冷卻時的收縮值。因此,型腔的剛度要求主要由不溢料和塑件精(jīng)度來決定。當塑件某一尺寸同時有幾項要乘時,應以其中苛(kē)刻的條件(jiàn)作為剛(gāng)度設計的依據。
注塑模具型腔(qiāng)側壁和底板厚度的(de)計算(suàn),型腔尺寸以強度和剛度計算的分界值取決於型(xíng)腔的(de)形狀、結構、注塑模具材料的許用應(yīng)力(lì)、型(xíng)腔允許的彈性變形量(liàng)以及型腔內熔體的壓力(lì)。在以上諸(zhū)因參一定的條件下,以強度計算所需要的壁厚和(hé)以剛度計算所需要(yào)的壁相等時的型(xíng)腔內尺寸那為是度計算(suàn)和剛度計算的分界值。在分界值不(bú)知道的情況下,應分(fèn)別按強度條件利剛度條件(jiàn)算出壁厚,取其中(zhōng)較大值作(zuò)為注塑模具型腔的壁厚。
由於型(xíng)腔的形狀、結構形式是(shì)多種多樣的,同時在成型過程中注塑(sù)模具受(shòu)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計算幾乎是不可能的。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模型,確定較為接近實(shí)際(jì)的計算參數,采用工程上常用的近似計(jì)算方法,以滿(mǎn)足設計上的需(xū)要。下麵介紹幾種常見的規則型(xíng)腔的(de)壁厚和底(dǐ)板厚度的計算方法。對於不規則的型腔,可簡化為(wéi)下(xià)麵的規則型腔進行近似計算。
(一)矩形型腔結構尺寸計算
矩形型腔是指橫截(jié)麵呈(chéng)矩形結構的成型型腔。按型腔結構可分為組合式和(hé)整體(tǐ)式兩類。
1.組合式矩形型腔
(1)型腔(qiāng)側壁厚度計算:表示(shì)組合式矩形型腔工作時變形情況,在熔體壓力作用下,側壁向外膨脹(zhàng)產生彎曲變形,使側壁與底板間出現間隙,間隙過大將發生(shēng)溢(yì)料或影響塑件(jiàn)尺寸精度。將側壁每一邊都看成是受(shòu)均勻載荷的端部固定梁。
(2)底板厚度的計算:組(zǔ)合式型腔底板厚(hòu)度實際上是支承板的厚度。底板厚度(dù)的計算因其支撐形(xíng)式不同(tóng)有很大差異,對於常見的(de)動模邊為雙支腳的底板,為(wéi)簡化計算,假定型腔長邊(biān)l和支(zhī)腳間距L相等,底板可作為受均勻載荷的簡支梁,其變形出現(xiàn)在板的中間,
2.整體式矩形型腔
整(zhěng)體式矩形(xíng)型腔,這種結(jié)構與組合式型腔相比剛性較大。由於底(dǐ)板與側壁為(wéi)一整體,所以在型腔底麵不會出(chū)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證塑件尺寸精度和順利脫模。
(1)型腔側(cè)壁厚度的計算:整體式矩形(xíng)型(xíng)腔的任 一側壁均可看做是三邊(biān)固定,一邊自由的矩形(xíng)板,在塑料熔體壓力作用下,矩(jǔ)形板的變形發(fā)生在自由邊的(de)中點(diǎn)。
(2)底板厚(hòu)度的計算:整體式矩形型腔的底板,如果後部沒有支(zhī)承(chéng)板,直接支撐在上,中(zhōng)間是懸空的,底板可以看成(chéng)是周邊固(gù)定的受均勻載(zǎi)荷的矩形板。由於熔體的壓(yā)力,板將產生變形量。
3.矩形型腔動模支承板厚度
注塑模具型腔側壁(bì)和底板厚度的計算,動模(mó)支承板又稱為型芯支承(chéng)板,一般都(dōu)是兩端被模腳或墊塊支撐著,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(xiàng)尺寸超差(chà),或在分型(xíng)麵發生溢(yì)料現象(xiàng)。對於動模板是穿(chuān)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;對於整體式型腔,動模 墊板(bǎn)厚度(dù)選擇(zé)較自由,因為整體式的矩形型腔底板厚(hòu)度已經符合設計要求。當已選定的動模支承板厚度通過校驗不夠時,或者設計時為了有意識地減少動模支承板厚度以節(jiē)約材 料(liào),可(kě)在支承板和動模底板之間設(shè)置支柱(zhù)或支塊。
(二)圓形型腔結構尺寸計算
圓形型腔(qiāng)是指(zhǐ)模具型腔橫截(jié)麵呈圓(yuán)形的結(jié)構。按(àn)結構可分為組合式和整體式兩類。
1.組合(hé)式圓形(xíng)型腔(qiāng)
(1)型腔側(cè)壁(bì)厚度(dù)的計算:組合(hé)式圓形型腔側壁(bì)可作為兩端開口,僅受均勻內壓的厚壁圓筒(tǒng),當型腔(qiāng)受到熔(róng)體的高壓作(zuò)用時,其內半徑增大(dà),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)底板厚度的計算:組合式圓(yuán)形型腔底板固定在圓環形的模腳上,並假定模腳的內半徑等於型腔內(nèi)半徑。這樣底板可作為周邊簡支的圓板,變形發生在板中。
2.整(zhěng)體(tǐ)式圓形型腔
(1)型腔側壁厚度(dù)的計算:整體式圓形型腔(qiāng)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(zēng)大量較小,越(yuè)靠近底板約束越大,側壁增大量越小,可以近似地認為(wéi)底板處側壁內半徑(jìng)增大量為零。當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,其內半徑增(zēng)大量與(yǔ)組合式型 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(dù)和強(qiáng)度計算。
(2)底板厚(hòu)度的計算:注(zhù)塑模(mó)具型腔側壁和底(dǐ)板厚度的計算,表示整體式圓(yuán)形型腔(qiāng)的底板支撐在模腳上,並假(jiǎ)設模腳內半(bàn)徑等於型按(àn)剛度條件,底板(bǎn)厚度為腔內半徑,則底(dǐ)板可以(yǐ)作為周邊固定的(de)、受均勻載荷的圓板(bǎn),其變形發生在圓板中。
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