深(shēn)圳市科翔模具(jù)有限公司
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模具型腔壁厚的計算,應以壓力為準。而壓力是在注射時,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,型腔內的壓力逐漸降低,在開模時接近常壓。理論分析和(hé)生產實踐表明,大尺寸的注塑模具(jù)型(xíng)腔,剛度不足是主(zhǔ)要矛盾,型腔壁厚應以滿足剛度條件為準;而對於(yú)小尺寸的注塑模具型腔,在發生大的彈性變形(xíng)前,其內應力往往超過了注塑模具材(cái)料的許用應力,因此強度不(bú)夠是主要矛盾,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(zài)各種受力形式下的應力值不得(dé)超過注(zhù)塑(sù)模具材料的許用應力;而剛度計算條件由於注塑模具的特殊性,應從(cóng)以(yǐ)下三個方麵來考慮:
(1)注塑模具成型過程中不發生溢料(liào):當高(gāo)壓熔體注入型腔時,注塑模具型腔的某些配合(hé)麵產生間(jiān)隙,間隙過大則出現溢(yì)料。這時應根據(jù)塑料的黏度特性(xìng),在(zài)不產生溢料的前提下,將允許的(de)間(jiān)隙值作為型腔(qiāng)的剛度條件。
(2)保證塑件尺寸精度:某些塑料製件或塑件的某些部位尺寸常要求較高的精度,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彈(dàn)性 變(biàn)形。此時(shí),型腔的允許變形量由塑件尺(chǐ)寸和公差(chà)值來確(què)定。由塑件尺寸精度確定(dìng)的剛度條件型腔彈性變形(xíng)與溢料的產生列的經驗公式計算出來。
(3)保(bǎo)證塑件順利脫模:如果型腔剛度不足,在熔體高壓作用下(xià)會產(chǎn)生過大的彈性變形,當變形(xíng)量超過塑件收縮(suō)值時,塑件(jiàn)周(zhōu)邊將被型腔緊緊包(bāo)住而難以脫模,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(liàng)應小於塑件壁厚的收縮值,在一般情況下,因塑料的收(shōu)縮率較大,型腔的彈性變形量不會超過塑料冷卻時的(de)收縮值。因(yīn)此,型腔的剛度要(yào)求主要由不溢料和塑件精度來決定。當塑件某一尺寸同時(shí)有幾項要乘時,應以其中苛刻的條件作為剛度(dù)設計的依據。
注塑模具型腔側壁和底板厚度的計算,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、注塑模具(jù)材料的許用應力、型腔允許的(de)彈性變形量以及型(xíng)腔內(nèi)熔體(tǐ)的壓力。在以上諸因參一定的條件下,以強度計(jì)算(suàn)所需要的(de)壁厚和以(yǐ)剛度計算所需要的壁相等時的型腔內尺寸那為是度計(jì)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、結構形式是多種多樣的,同時在成型過程中注塑模具受力狀(zhuàng)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(jǐ)乎是不可能的。隻能從(cóng)實用觀(guān)點出發,對(duì)具體情況(kuàng)作具(jù)體分析,建立接近實際的力學模(mó)型,確定較為接近實際的計算(suàn)參數,采用工(gōng)程上常用的近(jìn)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(de)壁(bì)厚和底板厚度的計算方法。對於不規則的型腔,可簡化為下麵(miàn)的規則型腔進行近似計算(suàn)。
(一)矩形型腔結構尺寸計算
矩形型腔是(shì)指橫截麵呈矩形結構的成型型腔。按型腔結構可分(fèn)為(wéi)組合式和整體式兩類。
1.組合式矩形型腔
(1)型腔側壁厚(hòu)度計算:表示組合式矩形型腔(qiāng)工作時變形情況,在熔體壓力作用下,側壁向外(wài)膨脹(zhàng)產生彎曲(qǔ)變(biàn)形,使側壁與底板間出現間隙,間隙過大將發生溢料(liào)或影響塑件尺寸精度。將側(cè)壁每一邊(biān)都看成是受均勻載荷(hé)的端部(bù)固定梁。
(2)底板厚度的計算:組合式型腔底板厚度實(shí)際上是支承板的厚(hòu)度。底板厚度(dù)的計算(suàn)因其支撐形式(shì)不同有很大差異,對(duì)於常見的動模邊為雙支腳的底板,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(jun1)勻(yún)載荷的簡支梁(liáng),其變形出現在板的中間,
2.整體式矩形型腔
整(zhěng)體式矩(jǔ)形型(xíng)腔,這種結構與組合式(shì)型腔(qiāng)相比(bǐ)剛性較大。由於底板與側壁為一(yī)整體,所(suǒ)以在型腔底麵不(bú)會(huì)出現溢料間隙。因此在計算(suàn)型腔壁厚時變形量的控製(zhì)主(zhǔ)要是為(wéi)了保證(zhèng)塑件尺寸精度和順利脫模。
(1)型腔側壁厚度的計(jì)算:整體式矩形型腔(qiāng)的任 一側壁均可看做是三邊固定(dìng),一邊自由的矩形板,在塑料熔體壓力(lì)作用下(xià),矩形板的變形發生在自(zì)由邊的中點。
(2)底板(bǎn)厚度的計算:整體式矩形型腔的底板,如果後部沒有支承板,直接支撐在上,中間是(shì)懸空的,底板可以看成是周邊固定的受均勻載荷的矩形板。由於熔體的壓力,板將產生變形(xíng)量。
3.矩形型腔動模支(zhī)承板(bǎn)厚度
注塑模具型腔側壁和底板厚度的計算,動模支承板又稱為型芯支承板,一般(bān)都是兩(liǎng)端被模(mó)腳或墊(diàn)塊支撐著,動模支承板在成型壓力(lì)作用下(xià)發生變形時(shí),導致塑件高度方向尺寸(cùn)超(chāo)差,或在分型麵發生溢料現象。對於(yú)動模板是穿通組合式的情況,組合(hé)式矩形型腔底板厚度就是指動(dòng)模支承板的厚度;對於整體式型腔,動模 墊(diàn)板厚(hòu)度選擇較(jiào)自由,因為整體式的矩形型腔底(dǐ)板厚度已經符合設計要求。當已(yǐ)選定(dìng)的動(dòng)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,可在支承板和動模底板(bǎn)之間設置(zhì)支柱或(huò)支塊。
(二)圓形型腔結構尺寸計算
圓形型腔是指模具型腔橫(héng)截麵(miàn)呈圓形的結構。按結構(gòu)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(xíng)型腔側(cè)壁(bì)可作為(wéi)兩端開口,僅受均勻內壓的厚壁圓筒,當(dāng)型腔受到熔體的高(gāo)壓作用時(shí),其內半徑增大,在側(cè)壁與底板(bǎn)之間產生(shēng)縱向間隙,間隙過大便會導致溢料。
(2)底板厚度的計算:組(zǔ)合式圓形型腔底(dǐ)板固定在圓環形的模腳上,並假定模腳(jiǎo)的內半徑等於型腔內半徑。這樣底板可作為周邊簡支(zhī)的圓板,變形發生在板中(zhōng)。
2.整體(tǐ)式圓形型腔
(1)型腔側壁厚度的(de)計算:整體式圓形型腔的側壁(bì)可以看(kàn)做是封閉的厚壁圓筒,側壁(bì)在塑料熔體壓力作用下變形,由於(yú)側壁變形受(shòu)到底板(bǎn)的約束,在一定高度h2範圍內,其內半徑增大量(liàng)較小,越靠近(jìn)底板約束越大,側壁(bì)增大量越小,可以近(jìn)似地認為底板處側壁內半徑增大量為零。當(dāng)側壁高到一定界限以上時,側壁就不再 受(shòu)底板約束(shù)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(shì)圓形型腔可(kě)按組合式圓形型腔作剛度和強度計算。
(2)底板厚度的計算:注塑模具型腔側壁和底板厚度的計算,表示整體式圓形型腔的底板支撐在模腳上,並假設模腳內半徑等於型按剛度條件,底板厚度為腔內半(bàn)徑,則底板可以作為周邊固定(dìng)的、受均勻載荷的圓板,其變形發(fā)生在圓板中。
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