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模(mó)具型腔壁(bì)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(chǎn)生的,隨著塑料的冷(lěng)卻和澆口的凍結,型腔內的(de)壓力逐漸降低,在開模時接近常壓。理論分(fèn)析和生產實踐表明,大尺寸的注塑模具型腔,剛度不足是主要矛盾,型腔壁厚應以(yǐ)滿足剛度條件為準;而對於小尺(chǐ)寸的注塑模具型腔,在(zài)發(fā)生大的彈性變形前,其內應(yīng)力往往超過了注塑模具材料(liào)的許用應力,因此強度不夠是主要矛盾,設計型(xíng)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力形式(shì)下的(de)應力值不得超過(guò)注塑模(mó)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(yīng)從以下三個方麵來考慮:
(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隙,間隙過大則出現溢(yì)料。這時應根據塑料的黏(nián)度特性,在不產生溢料的前提下,將允許的間隙(xì)值作為型腔的剛度條件。
(2)保證塑件尺(chǐ)寸精度:某些塑料製件或塑件的(de)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(yǐ)保證塑料熔體注(zhù)入型腔(qiāng)時不產生過大(dà)的彈性 變形。此時,型腔的允許變形量由塑件尺寸和公(gōng)差(chà)值來確定(dìng)。由塑件尺寸精度確定的剛度條件型腔(qiāng)彈性變形與溢料的產生列的經驗公式(shì)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(jiāng)被型腔緊緊包住而難以脫模,強製頂出易使塑件劃傷或破裂(liè),因此型腔的允許彈性變形量應小於塑件(jiàn)壁厚的收縮值,在(zài)一(yī)般情況下,因塑料的收縮率較大,型(xíng)腔的彈性變形量不會(huì)超過塑料冷卻時的收縮值(zhí)。因此,型腔的剛度要求主要由不溢料和塑件精度來決定。當塑(sù)件(jiàn)某一(yī)尺(chǐ)寸同時有幾項要乘時,應以其中苛刻的條件(jiàn)作為剛度設計的(de)依據。
注塑模具型腔側壁和(hé)底板厚度的計算,型腔尺寸以強度和剛度計算的分界(jiè)值取決於型腔的(de)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量(liàng)以及型腔內熔體的壓力。在以上諸因參一定的條件下,以強度計算所需(xū)要的(de)壁厚(hòu)和以剛度計算所需要(yào)的壁相等時的型腔內尺(chǐ)寸那為是度計算和剛度計(jì)算的(de)分界值。在分界值不知道(dào)的情況(kuàng)下,應分別按(àn)強度(dù)條件利剛度條件算出壁厚,取其中(zhōng)較大值作為注塑模具(jù)型腔的壁(bì)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態也很複雜,一些(xiē)參數難以確定,因此對型腔(qiāng)壁厚作力學計算幾乎是不可能的。隻能從實(shí)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(dìng)較為接近實際的計算參數,采用工程上常用(yòng)的近似計算方法,以滿足(zú)設計上的需要。下麵介紹幾(jǐ)種常見的規則型腔的壁厚(hòu)和底板厚度的(de)計算方法。對(duì)於不規(guī)則的型腔,可簡化為下麵的規則型腔進行(háng)近似(sì)計算。
(一(yī))矩形型腔結構尺寸計算
矩形型腔是指橫截(jié)麵呈矩形結構的成型(xíng)型腔。按型腔結構可分為組合式和整(zhěng)體式兩類。
1.組合式矩形(xíng)型腔
(1)型腔側壁厚度計算:表示組合式矩形型腔工作時變形情況,在熔體壓力(lì)作用下,側壁向(xiàng)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(huò)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固定梁。
(2)底板厚度的計算:組(zǔ)合式型腔底(dǐ)板厚(hòu)度實際上是支承板的厚度。底板厚度的計算(suàn)因其支撐形式不同有很大差(chà)異,對於常見的動模(mó)邊為雙支腳(jiǎo)的(de)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(yún)載荷的簡支梁,其變形出現在(zài)板的中間(jiān),
2.整體式矩形型腔
整(zhěng)體式矩形型腔,這種結構與組合(hé)式型腔相比剛性較大。由(yóu)於(yú)底板與側壁為(wéi)一(yī)整體,所以在型腔底麵不會出現溢料間隙。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(de)計算:整體式矩形(xíng)型腔的任 一側壁均可看做是三邊固定,一邊自由的(de)矩形板,在塑料熔體壓力作用下,矩形板的變形發生(shēng)在自由(yóu)邊的中點。
(2)底板厚度的計算:整體式矩形型腔的底板,如果後(hòu)部沒有支承板,直接支撐在上,中間是懸空的,底板可以看成是周邊(biān)固定(dìng)的受(shòu)均勻載荷的(de)矩形板。由於熔體的壓力,板(bǎn)將產生變形量。
3.矩形型腔動模支承板厚度
注塑模具(jù)型腔側壁和底板厚度的計算,動模支承板又稱為型芯支承板,一般都是兩端被模腳或墊塊支撐著,動模支承板(bǎn)在成型壓力(lì)作用下發生變形時,導致塑件高度方(fāng)向尺寸超差,或(huò)在分型麵(miàn)發生(shēng)溢料現象。對於動模板(bǎn)是穿通組合式的情況,組合式矩形型腔底板厚度就是(shì)指動模支承板(bǎn)的厚度(dù);對於整體式型腔,動模 墊板厚度選擇較自由,因為整體式(shì)的矩形型腔底板厚度已經符合設計要求。當已選(xuǎn)定的動模支承板厚度通(tōng)過校驗不夠(gòu)時,或者設計時為了(le)有(yǒu)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置支柱或支塊。
(二)圓形型腔(qiāng)結構尺寸計算
圓形型腔是指模具(jù)型腔橫截麵呈圓形(xíng)的結構。按結構可分為組合式和整體式兩(liǎng)類。
1.組合式圓形型腔
(1)型腔側壁厚(hòu)度的(de)計算:組合式圓形型腔側壁(bì)可作為兩端開口,僅受均勻內壓的厚壁圓筒,當型(xíng)腔受到熔體的高壓作用時(shí),其(qí)內半徑增(zēng)大,在側壁(bì)與底板之間產生縱向間隙(xì),間(jiān)隙過大便會導致溢料。
(2)底板(bǎn)厚度的計(jì)算(suàn):組合式(shì)圓形型腔(qiāng)底板固(gù)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的圓板,變形發生在板中。
2.整體式圓形型腔
(1)型腔側壁厚度的計(jì)算:整體式圓形型腔的側(cè)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,在一定高(gāo)度h2範圍內,其內半徑增大量較小,越(yuè)靠近底板約束越大(dà),側壁增大(dà)量越(yuè)小,可以近似地認為底板處側壁內半(bàn)徑(jìng)增大量為零。當側壁高到(dào)一定界限以上時(shí),側壁就不再 受底板約束的影響,其內半徑增大量與組合式型(xíng) 腔相同,故高(gāo)於的整體式(shì)圓形(xíng)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(cè)壁(bì)和(hé)底板厚度的(de)計算(suàn),表示(shì)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(děng)於型按剛度條件,底板厚度(dù)為腔內(nèi)半徑,則底板(bǎn)可以作為周邊固定的、受均勻載荷的圓板,其變形發生在(zài)圓板中。
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