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模具型(xíng)腔(qiāng)壁(bì)厚的計算,應以壓(yā)力為準。而壓力是在注(zhù)射時,熔體充(chōng)滿型腔(qiāng)的瞬間產生的,隨著塑料的冷(lěng)卻和澆口的凍結,型(xíng)腔(qiāng)內(nèi)的壓力逐漸降低,在開(kāi)模時接近常壓。理論分析和生產實踐表明,大尺寸的注塑模具型腔,剛度(dù)不足是主要矛盾,型腔壁厚應(yīng)以滿足剛度條(tiáo)件為準;而對於小尺寸(cùn)的(de)注塑模具型腔,在發生大的彈性變形前(qián),其(qí)內應力往往超(chāo)過(guò)了注塑模具材料的許(xǔ)用應力,因此(cǐ)強度不(bú)夠是主要矛盾,設計型腔(qiāng)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力形式下的應力值不得超過注塑模具(jù)材料的許用應力;而(ér)剛度計算條件由於注塑模具的(de)特殊性,應從以下三個(gè)方(fāng)麵來考慮:
(1)注塑模具成(chéng)型過程中不發(fā)生溢料:當(dāng)高壓熔體注入型腔時,注塑模具型腔的某(mǒu)些配合麵產生間隙(xì),間隙過大則出現溢料。這時應根據塑料的黏度特性,在不產生溢料的前提下,將允(yǔn)許的間隙值作為型腔的剛(gāng)度條件。
(2)保證塑件尺寸(cùn)精度:某些塑料製件或塑件的某些部位尺(chǐ)寸常要求較高的精度,這就要求注塑模具型(xíng)腔應具有很好的剛性,以保證塑(sù)料熔體注(zhù)入型腔(qiāng)時不產生過大的彈性(xìng) 變形。此時,型腔的允許變形量由塑件尺寸和公差值來確定。由塑件(jiàn)尺寸(cùn)精度(dù)確定(dìng)的剛度條件(jiàn)型腔彈性變形與(yǔ)溢料的產生列的經驗公式計算出來。
(3)保證塑件順利脫模:如果(guǒ)型腔剛度不足,在熔體高壓作用下會產生過大(dà)的彈性變形,當變形量超(chāo)過塑件收縮(suō)值時,塑件周邊將被型腔緊緊包(bāo)住而難以脫模,強(qiáng)製頂出易(yì)使塑件劃傷或(huò)破裂,因此(cǐ)型腔的允許彈性變形量(liàng)應小於(yú)塑件壁厚的收縮值,在(zài)一般情(qíng)況(kuàng)下,因塑料的收縮率(lǜ)較大,型腔的彈性變形量不會超過塑料冷卻時的收縮值。因此,型腔的剛度要(yào)求(qiú)主(zhǔ)要由不溢料和塑件精度來決定。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(tiáo)件作(zuò)為(wéi)剛度(dù)設計的依據。
注塑模具型腔側壁和底板厚度的(de)計算,型腔尺寸以強度和剛度計(jì)算的分(fèn)界值取(qǔ)決於型腔的形狀(zhuàng)、結構、注塑模具材料的許用應力、型腔允許的彈性變形(xíng)量以及型腔內(nèi)熔體的壓(yā)力。在以上諸因參一定的條件下,以強度計算所需要的壁厚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算的分界值。在分界值不知道的情況下,應分別按強度條件(jiàn)利剛度條件算出(chū)壁厚,取其中(zhōng)較大值作為注塑模具型腔的壁厚。
由於型腔的形狀、結構形式是多種多樣的,同時在成型(xíng)過程中注塑模具受力狀態也(yě)很複(fù)雜,一些參數(shù)難以確定,因(yīn)此對(duì)型腔壁(bì)厚作(zuò)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(lì)接近實際的力學模型,確定較為接近實際的(de)計算參數,采用工程(chéng)上常用的近似計算(suàn)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厚(hòu)和底板厚度的計算方法。對於不規(guī)則的型腔,可簡化為下麵(miàn)的(de)規則型(xíng)腔進行近似(sì)計算。
(一)矩形型腔結構尺(chǐ)寸計算
矩形型腔(qiāng)是指橫截麵呈矩形結構的成(chéng)型型腔。按型腔結構可分(fèn)為(wéi)組合式和(hé)整體式兩類。
1.組合式矩形型腔
(1)型腔側(cè)壁厚度計算:表示組合式矩形型腔工作時(shí)變形情況(kuàng),在熔體(tǐ)壓力作用下,側壁向外膨脹產生彎曲變形,使側壁與底板間出現間隙,間隙過大將發生溢料或影響塑件尺寸精(jīng)度。將側壁每一邊(biān)都(dōu)看成是受均勻載荷的端(duān)部固定(dìng)梁。
(2)底板厚度的計算:組合式型(xíng)腔底板厚度(dù)實際上是支承板的厚度。底板厚度的計算因其支撐形式不同有很大差異,對於常見(jiàn)的動模邊為雙支腳的底板,為簡化(huà)計算,假定型腔長邊(biān)l和支腳(jiǎo)間距L相等,底板可作為受均勻載荷的簡支梁(liáng),其變形出(chū)現在板(bǎn)的中間,
2.整體式(shì)矩形型(xíng)腔
整體式矩形型腔,這種(zhǒng)結構與組合式型(xíng)腔相比剛性較(jiào)大(dà)。由於底板與側壁為一(yī)整體,所以在型腔底(dǐ)麵不會出現(xiàn)溢料間隙。因此在計算型腔壁厚時(shí)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)型腔側壁厚(hòu)度的計算:整體式矩形型腔(qiāng)的任 一(yī)側壁均(jun1)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(tǐ)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(bǎn)可以看成是周邊固定的受均勻(yún)載荷的矩形板(bǎn)。由於熔體的(de)壓力(lì),板將產生變形量。
3.矩形型腔動模支承板厚度
注塑(sù)模具(jù)型腔側壁和底板厚度的計算,動模支承板又稱為型芯支(zhī)承板,一般都是兩端被模腳或墊塊支撐(chēng)著,動模支承板在成型壓力作用下發生變(biàn)形時,導致塑件高度方向尺寸超差,或在分型麵發生溢料現象(xiàng)。對於動模板是(shì)穿通組合式的情況,組合式矩形型(xíng)腔底(dǐ)板厚度就是指動模支承板的(de)厚度;對於整體式(shì)型腔(qiāng),動模 墊板厚度選擇較自由,因為整體式的矩形型腔底板厚度(dù)已經符合設計要求。當已選(xuǎn)定的動模支承(chéng)板(bǎn)厚度通過校驗不夠時,或(huò)者設(shè)計時為了有意識地減少(shǎo)動模支(zhī)承(chéng)板厚度以節約材 料,可(kě)在支承(chéng)板和動(dòng)模(mó)底板之間設置支柱或支塊。
(二)圓形型腔結構尺寸計(jì)算
圓形型腔是指(zhǐ)模具型(xíng)腔(qiāng)橫截麵呈圓形的結構。按結構可分為(wéi)組合式和整體式兩類。
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(duān)開口,僅受均勻內壓的厚壁圓(yuán)筒,當型腔受到熔體的高壓(yā)作用時(shí),其內半徑增大,在(zài)側壁與底板之間(jiān)產生縱向間隙,間隙過大便會導致溢料。
(2)底板厚度的計算:組合式圓形型腔(qiāng)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(qiāng)內半徑。這樣底板可作為周邊簡支的圓板,變形發(fā)生在板中。
2.整體(tǐ)式(shì)圓形(xíng)型腔
(1)型腔側(cè)壁厚度的計算:整體式圓形型腔的(de)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(yóu)於(yú)側(cè)壁變形受到(dào)底板的約束,在一定高度h2範圍內(nèi),其內(nèi)半(bàn)徑增(zēng)大量較小,越靠近底板(bǎn)約束越大,側壁(bì)增大(dà)量越小(xiǎo),可以近似地認為底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(jiù)不(bú)再 受(shòu)底板約束的影響,其內半徑增(zēng)大量與組合式型 腔相同,故高於的整體式圓形型腔可按組合式(shì)圓形型腔作剛度(dù)和強度計算。
(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(zhěng)體式圓形型腔的底板支撐在模腳上,並假設(shè)模腳內半徑等於型(xíng)按剛度條件(jiàn),底板厚度為腔(qiāng)內(nèi)半徑(jìng),則底(dǐ)板可以作為(wéi)周邊固定的、受均勻載荷的圓板,其變形發生在圓板中(zhōng)。
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