深圳市科翔模具有限公司
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模(mó)具型腔壁(bì)厚的計(jì)算,應以壓力為準。而壓力是在注射(shè)時,熔體充滿型腔的瞬間產生(shēng)的,隨著塑料的冷卻和澆口的凍結(jié),型腔內的壓力逐漸(jiàn)降低,在開模時接近常壓。理論分析和生產實(shí)踐表(biǎo)明,大尺寸的注塑模具型腔,剛度不(bú)足是主要矛盾,型腔壁(bì)厚應以滿足剛度條件為準;而對於小尺寸的注塑模具(jù)型腔,在發生大的彈性變形前,其內(nèi)應(yīng)力(lì)往往超過了注塑模(mó)具材(cái)料的許用應力,因此強度不夠是(shì)主要矛盾,設計(jì)型腔壁厚應以強度條(tiáo)件(jiàn)為準。
型腔壁厚的強度計(jì)算條件是型腔在(zài)各種(zhǒng)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;而剛度計算(suàn)條件由於注塑模具的特殊(shū)性,應從以下三個方麵來考慮:
(1)注塑模具成(chéng)型過程中(zhōng)不發生溢料(liào):當高壓熔(róng)體注入型腔時,注塑模具型(xíng)腔的(de)某些配合麵產生間隙,間隙過大則出現溢料(liào)。這時應根據塑料的黏度特性,在不產生溢料的前提下,將允許的間隙值(zhí)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(jiàn)的某些部位尺寸常要求較高的精度,這(zhè)就(jiù)要求注塑模(mó)具型腔應具有很好的剛性,以保證塑料熔體注入(rù)型腔時不產生過(guò)大的彈性 變形。此時,型腔的允(yǔn)許變形(xíng)量由塑件尺寸和公差(chà)值來確(què)定。由塑件尺寸精度確定的剛(gāng)度條件型(xíng)腔彈性變形與溢料的產生列(liè)的經驗公(gōng)式計算出來。
(3)保證塑(sù)件順利脫模:如果型(xíng)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(shí),塑件周(zhōu)邊將被(bèi)型(xíng)腔(qiāng)緊緊包住而(ér)難以脫(tuō)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量應小於塑件壁厚的收縮值(zhí),在(zài)一般情況下,因塑(sù)料的收縮率(lǜ)較大,型腔(qiāng)的(de)彈性變(biàn)形量不會超過塑料冷卻時的收縮值。因此(cǐ),型腔的剛(gāng)度要求主(zhǔ)要由不溢(yì)料和塑件精度來決定。當塑件某一尺寸同時有幾項要乘時,應以(yǐ)其中苛刻的條件(jiàn)作為(wéi)剛度設計(jì)的依據。
注塑(sù)模具型(xíng)腔側壁和底板厚度的計算(suàn),型腔尺寸以強度和剛度計算的分界值取決於型腔的形狀、結構、注塑(sù)模具材料(liào)的許用應力(lì)、型腔允許的彈性變形量以及型腔內熔體的壓力。在(zài)以上諸因參一定的條件下,以強度計算所需(xū)要的(de)壁厚和以剛(gāng)度計算(suàn)所需要的壁(bì)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(xià),應分別按強度條件利剛(gāng)度條件(jiàn)算(suàn)出壁厚,取其中較大值作為注塑模具型腔的壁厚。
由於(yú)型(xíng)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(mó)具受力狀態也很複雜(zá),一些參(cān)數(shù)難以確定,因此對型(xíng)腔壁厚作力學計算幾(jǐ)乎是不可能(néng)的。隻能(néng)從實用觀點出發(fā),對具體(tǐ)情況(kuàng)作(zuò)具體(tǐ)分析,建立接近實際的力(lì)學模型,確定較為接近實際的計算參數,采用工程上常用的近似計算方法,以(yǐ)滿足設計上的需要。下麵(miàn)介紹幾種常見的規則型腔的(de)壁厚和底板厚度的計算(suàn)方法。對於不規則的型腔,可簡化為(wéi)下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(shì)指橫截麵呈矩(jǔ)形(xíng)結(jié)構的成型型腔。按型腔結構可分為組合式和整體式兩類。
1.組合式矩形型腔
(1)型腔(qiāng)側壁厚(hòu)度計算:表示組合式矩形型(xíng)腔工(gōng)作時變形情況,在熔(róng)體壓力作(zuò)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(cùn)精度。將側壁每一邊都看成是受均勻載荷(hé)的端部固定梁。
(2)底板厚度的(de)計算:組合(hé)式型腔底板厚度實際上是支承板的(de)厚度。底板厚度的計算因其支撐形(xíng)式不同有很大差異,對於常見的動模邊為雙支腳的底板(bǎn),為簡化計算,假定型腔長邊l和支腳間距L相等,底板可作為受均勻載荷的(de)簡支梁,其變形出現在板的中間,
2.整體式矩形(xíng)型腔
整體式矩形型腔,這種結構與組(zǔ)合式型腔相比剛性較大。由(yóu)於底板與側壁為一整體,所以在型腔底麵不會出現溢料間隙。因此在計算型腔壁厚時變形量的控製主(zhǔ)要是為了保證塑件尺寸精度和順利脫模。
(1)型腔側壁厚度的計算:整(zhěng)體式矩形型腔的任 一側壁均可看做是三邊固定,一邊自由的矩形板,在塑料熔體壓力作用下,矩形板(bǎn)的變形發生在自由(yóu)邊的中點。
(2)底板厚度(dù)的計算:整體式矩形型腔的底板,如果(guǒ)後部沒有(yǒu)支承板,直接(jiē)支撐在上,中間是懸空的,底板可以看成是周邊固定的受均勻載荷的(de)矩形板。由於熔體的壓力,板將產生變形量。
3.矩形型腔動模支承板厚度
注塑模(mó)具型腔(qiāng)側壁和底板(bǎn)厚度的計算,動模支承板又稱為型芯支承板,一般都是兩端被模腳或墊塊支撐著(zhe),動模支承板在成型壓(yā)力作用下(xià)發生變形時,導致塑件高度方向尺寸超差,或在分型麵發(fā)生溢料現象。對於動模板是穿通組合式的情況(kuàng),組合式矩形型腔底板厚度就是指動模(mó)支承(chéng)板的厚度;對於整體式型腔,動模(mó) 墊板厚度選擇較自由,因為整體式的矩形型腔底板厚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(shè)計時為了有意識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(shè)置支柱或支塊。
(二)圓形型腔結構尺寸計算
圓形型腔是指(zhǐ)模具型腔橫截麵呈圓形的結構(gòu)。按結構可分為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開口(kǒu),僅受均(jun1)勻內壓的厚壁圓筒,當型腔受到熔體的高壓作用時,其內半徑(jìng)增大,在側壁(bì)與底板之間產生縱向間(jiān)隙,間隙過大便會導致溢料。
(2)底板厚度的計算:組(zǔ)合式(shì)圓形型腔底板固定在圓環形的模腳上,並假(jiǎ)定模(mó)腳的內(nèi)半徑等於型腔內半徑(jìng)。這樣底板可(kě)作為周邊簡支的圓板,變形發生在板(bǎn)中。
2.整體式圓形型腔
(1)型腔側壁厚度的計(jì)算(suàn):整體式圓(yuán)形型腔的側壁(bì)可(kě)以看(kàn)做是封閉的厚壁圓筒,側(cè)壁在塑料熔體壓力作用(yòng)下變形,由於側(cè)壁變形受到底板的約束,在一定高度h2範圍內,其內半徑增大量較(jiào)小,越靠近底板約束越大,側壁增大量越小,可以近似地認為底(dǐ)板處側壁內半徑增(zēng)大量為零。當側壁(bì)高到一定界限以上時,側壁就不(bú)再 受底板約(yuē)束的(de)影響,其內半徑增大量與組(zǔ)合式型 腔相同,故高於的整體式圓形型腔可按組合式圓形(xíng)型腔作剛度(dù)和強度計算。
(2)底板厚度的計算:注塑模(mó)具型腔側壁(bì)和(hé)底(dǐ)板厚度的計算,表示(shì)整體式圓形型腔的底板支(zhī)撐在(zài)模腳上,並假設模腳(jiǎo)內半徑等於型按剛度條(tiáo)件,底板厚度為腔內半徑,則底板可以作為周邊固定的、受均勻載荷(hé)的(de)圓板,其變形發生在圓板中。
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