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模具型腔(qiāng)壁厚的計算,應以(yǐ)壓力(lì)為(wéi)準。而壓力是在注射(shè)時,熔(róng)體充滿型(xíng)腔的瞬間產生的,隨著(zhe)塑料的冷卻和澆口的凍結(jié),型腔內的壓力逐漸降低,在開模時接近常壓。理(lǐ)論分析和生產實踐表明,大尺寸的(de)注(zhù)塑模具型腔,剛度不足(zú)是主要矛盾,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前,其內應力(lì)往往超過了注塑模具材料的許用應力,因此強度(dù)不夠是主要(yào)矛盾,設計型腔壁厚應以強度條件為準(zhǔn)。
型腔(qiāng)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)超過注塑模(mó)具材料的許用應力;而剛度計算條件(jiàn)由於注塑模具的特殊性,應從(cóng)以下三個方麵來考慮(lǜ):
(1)注塑模具成型過程中不發生(shēng)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(guò)大則出現(xiàn)溢料。這時應根據塑(sù)料的黏度特(tè)性,在不(bú)產生溢(yì)料的前提下,將允許的(de)間(jiān)隙值作為型腔的剛度條件。
(2)保證塑件尺寸精度:某些塑料製件或塑件的某些部位(wèi)尺寸(cùn)常(cháng)要(yào)求較高的精度,這就要求注塑模具型腔應具(jù)有很好的剛性,以保證塑料熔體(tǐ)注入型腔時不(bú)產(chǎn)生(shēng)過大的彈性 變形。此時,型腔的允許變形量由塑(sù)件尺寸和公差值來確定(dìng)。由(yóu)塑件尺寸精度確定的剛度條件型腔彈(dàn)性變形與溢料的產生列(liè)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(róng)體高壓作用(yòng)下會產生過大的彈性變(biàn)形,當變形量超過塑件收縮值時,塑件周邊將被型腔緊(jǐn)緊(jǐn)包住而難以脫模,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應小於塑件(jiàn)壁(bì)厚的收縮值,在一般情況下,因塑料的(de)收縮率較大(dà),型腔的彈性變形量不會超過塑料(liào)冷卻時的收縮值。因(yīn)此,型腔的剛度要求主要由不溢(yì)料(liào)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設計的依(yī)據。
注塑模具型腔(qiāng)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(de)形狀、結(jié)構、注塑模具材料的許用應力、型腔允許(xǔ)的彈性變形量以及型腔內熔體(tǐ)的壓力。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(yào)的壁相等時的型腔內(nèi)尺寸那為(wéi)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(fèn)別按強度條件利剛(gāng)度條件算出壁厚(hòu),取其中較大值作為注塑模具型腔(qiāng)的(de)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(lì)狀態也很複雜,一些參(cān)數難以確定,因此對型腔壁厚作力學(xué)計算(suàn)幾乎是不(bú)可能的。隻能從實用觀(guān)點出發,對具體情況作具體分析,建立接近實際的力學(xué)模型,確定較為接近實際的計算參數,采用工程上(shàng)常用的近似計算方法,以滿(mǎn)足設計上的需要。下麵介紹幾種常見的規則型腔的壁厚和底板(bǎn)厚度的計算方法。對於不規則的型腔,可簡化為下麵的規則型腔進行近似計算。
(一)矩形型腔結構尺寸計算
矩形型腔是指橫截麵呈矩形結構的成型型腔。按型腔結構可分(fèn)為組合式和整體(tǐ)式兩(liǎng)類(lèi)。
1.組(zǔ)合式矩形型腔
(1)型腔側壁厚度計算:表示組合式矩形(xíng)型腔工作時變形情況,在熔體壓力作用(yòng)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(dà)將發生溢料或影響塑件尺寸(cùn)精度(dù)。將(jiāng)側壁每一邊都看成(chéng)是受均勻載荷的端部固(gù)定梁。
(2)底板厚度的計算(suàn):組合式(shì)型腔底板厚度實際上是支承板的厚度。底板厚度的計(jì)算因其支撐形式不同有很大差異,對於常見的(de)動模邊為雙(shuāng)支腳的底板,為簡化計算,假定型腔長邊(biān)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.整體式矩形型腔
整體式矩形型腔(qiāng),這種(zhǒng)結構與組合式型腔相比剛性較大。由於底板與側壁為一整(zhěng)體,所以在型腔底麵不會出現溢料間隙。因此在計算型腔(qiāng)壁厚時變形(xíng)量的控製主要是為了保證塑件尺寸精度和順利脫模。
(1)型(xíng)腔側壁厚度的計算(suàn):整體式矩形型(xíng)腔的任 一側壁均可看做是三邊固定,一(yī)邊自由的矩形板,在塑料熔體(tǐ)壓力作(zuò)用下,矩形板的變形發(fā)生在自(zì)由邊的中點。
(2)底板厚(hòu)度的計算:整體式(shì)矩形型(xíng)腔的底板,如果後部沒有支承板,直接(jiē)支撐在(zài)上,中間是(shì)懸空的,底板可以看成是周邊固定的受均(jun1)勻載荷的矩形板。由於熔體的壓力,板將產(chǎn)生變形量。
3.矩形型腔動(dòng)模支(zhī)承板(bǎn)厚(hòu)度
注塑模(mó)具型腔側(cè)壁和底板厚度(dù)的計算,動模支承板又稱為型芯支承板,一般都是兩(liǎng)端被模腳或(huò)墊塊支撐著,動模支承(chéng)板在成型壓力作用下發生變形時,導致塑件高度方向尺寸超差,或在分型麵(miàn)發生溢料現象。對於動模板是穿通組合式的情況,組合式矩形型腔底板(bǎn)厚度就是指(zhǐ)動模支(zhī)承板的(de)厚度;對於整體式型腔(qiāng),動模 墊板厚度選擇較自由,因為整體(tǐ)式的矩形型腔底板厚度已經符(fú)合設計(jì)要求。當已選定的動模支承板(bǎn)厚度通過校驗不夠時,或者設計(jì)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置支柱或(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截麵呈圓形的結構。按結構可分為組合式(shì)和整體式(shì)兩類。
1.組合式圓形型腔
(1)型腔(qiāng)側壁厚度的計算:組合式圓(yuán)形型腔(qiāng)側壁可(kě)作為(wéi)兩端開口,僅受均勻內壓的厚壁(bì)圓筒,當(dāng)型腔受到熔體的高(gāo)壓作(zuò)用時,其內(nèi)半徑增(zēng)大,在側壁與底板之間產生縱向間隙,間(jiān)隙過大便會導致溢料。
(2)底板厚度的計算:組合式(shì)圓(yuán)形型腔底板固定在圓環形(xíng)的模腳(jiǎo)上(shàng),並假定模腳的內半徑等於型腔內半徑。這樣底板可(kě)作為周邊簡支的圓板,變(biàn)形發(fā)生在板中。
2.整體式(shì)圓形型腔
(1)型(xíng)腔側壁厚度的計算:整體式圓形型(xíng)腔(qiāng)的側壁(bì)可以看做是封閉(bì)的厚(hòu)壁圓筒,側(cè)壁在塑料熔體壓力作用下變形,由(yóu)於側壁變(biàn)形受到底板的約束,在一定高度h2範圍內,其內半徑增大量較小,越靠近底板約束越大,側壁增大量越小(xiǎo),可以近似地認為底(dǐ)板處側壁內半徑增(zēng)大(dà)量為零(líng)。當側壁高到一定界限以上時,側壁就不再 受底板約束的影響,其內半(bàn)徑增大量與組合式型 腔相(xiàng)同,故(gù)高於的整體式圓形型腔(qiāng)可按組合式(shì)圓形型腔作剛度和強度(dù)計算。
(2)底(dǐ)板厚度的計算:注塑模具(jù)型腔側壁和底板厚度的計(jì)算,表示(shì)整體式圓形型腔的底板支撐(chēng)在模腳上,並假設模腳內半徑等於(yú)型按剛度條件,底板(bǎn)厚度為腔內半徑(jìng),則底板可以作為周邊固定的、受均勻載荷的(de)圓板,其變形發生在圓板中(zhōng)。
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