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注塑模具型腔侧壁和底板厚度的计算

文章来源: 科翔模具 人气:5099 发表时间:2023-04-26 10:57:33

[导读]:注塑模具型腔侧壁和底板厚度的计算,表示塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用,应具有足够的强度和刚度,如果型腔侧壁和底板厚度过小,可能因强度不够而产生塑性变形甚至破坏;也可能因刚度不足而产生挠曲变形,导致溢料和出现飞边,降低塑件尺寸精度并影响顺利脱模。因此,应通过强度和刚度计算来确定型腔壁厚,尤其对于重要的精度要求高的或大型注塑模具的型腔,更不能单纯凭经验来确定型腔侧壁和底板厚度。

模具型腔壁厚的计算,应以压力为准。而压力是在注射时,熔体充满型腔的瞬间产生的,随着塑料的冷却和浇口的冻结,型腔内的压力逐渐降低,在开模时接近常压。理论分析和生产实践表明,大尺寸的注塑模具型腔,刚度不足是主要矛盾,型腔壁厚应以满足刚度条件为准;而对于小尺寸的注塑模具型腔,在发生大的弹性变形前,其内应力往往超过了注塑模具材料的许用应力,因此强度不够是主要矛盾,设计型腔壁厚应以强度条件为准。


型腔壁厚的强度计算条件是型腔在各种受力形式下的应力值不得超过注塑模具材料的许用应力;而刚度计算条件由于注塑模具的特殊性,应从以下三个方面来考虑:


(1)注塑模具成型过程中不发生溢料:当高压熔体注入型腔时,注塑模具型腔的某些配合面产生间隙,间隙过大则出现溢料。这时应根据塑料的黏度特性,在不产生溢料的前提下,将允许的间隙值作为型腔的刚度条件。


(2)保证塑件尺寸精度:某些塑料制件或塑件的某些部位尺寸常要求较高的精度,这就要求注塑模具型腔应具有很好的刚性,以保证塑料熔体注入型腔时不产生过大的弹性 变形。此时,型腔的允许变形量由塑件尺寸和公差值来确定。由塑件尺寸精度确定的刚度条件型腔弹性变形与溢料的产生列的经验公式计算出来。


(3)保证塑件顺利脱模:如果型腔刚度不足,在熔体高压作用下会产生过大的弹性变形,当变形量超过塑件收缩值时,塑件周边将被型腔紧紧包住而难以脱模,强制顶出易使塑件划伤或破裂,因此型腔的允许弹性变形量应小于塑件壁厚的收缩值,在一般情况下,因塑料的收缩率较大,型腔的弹性变形量不会超过塑料冷却时的收缩值。因此,型腔的刚度要求主要由不溢料和塑件精度来决定。当塑件某一尺寸同时有几项要乘时,应以其中苛刻的条件作为刚度设计的依据。


注塑模具型腔侧壁和底板厚度的计算,型腔尺寸以强度和刚度计算的分界值取决于型腔的形状、结构、注塑模具材料的许用应力、型腔允许的弹性变形量以及型腔内熔体的压力。在以上诸因参一定的条件下,以强度计算所需要的壁厚和以刚度计算所需要的壁相等时的型腔内尺寸那为是度计算和刚度计算的分界值。在分界值不知道的情况下,应分别按强度条件利刚度条件算出壁厚,取其中较大值作为注塑模具型腔的壁厚。


由于型腔的形状、结构形式是多种多样的,同时在成型过程中注塑模具受力状态也很复杂,一些参数难以确定,因此对型腔壁厚作力学计算几乎是不可能的。只能从实用观点出发,对具体情况作具体分析,建立接近实际的力学模型,确定较为接近实际的计算参数,采用工程上常用的近似计算方法,以满足设计上的需要。下面介绍几种常见的规则型腔的壁厚和底板厚度的计算方法。对于不规则的型腔,可简化为下面的规则型腔进行近似计算。


(一)矩形型腔结构尺寸计算


矩形型腔是指横截面呈矩形结构的成型型腔。按型腔结构可分为组合式和整体式两类。


1.组合式矩形型腔


(1)型腔侧壁厚度计算:表示组合式矩形型腔工作时变形情况,在熔体压力作用下,侧壁向外膨胀产生弯曲变形,使侧壁与底板间出现间隙,间隙过大将发生溢料或影响塑件尺寸精度。将侧壁每一边都看成是受均匀载荷的端部固定梁。


(2)底板厚度的计算:组合式型腔底板厚度实际上是支承板的厚度。底板厚度的计算因其支撑形式不同有很大差异,对于常见的动模边为双支脚的底板,为简化计算,假定型腔长边l和支脚间距L相等,底板可作为受均匀载荷的简支梁,其变形出现在板的中间,


2.整体式矩形型腔


整体式矩形型腔,这种结构与组合式型腔相比刚性较大。由于底板与侧壁为一整体,所以在型腔底面不会出现溢料间隙。因此在计算型腔壁厚时变形量的控制主要是为了保证塑件尺寸精度和顺利脱模。


(1)型腔侧壁厚度的计算:整体式矩形型腔的任 一侧壁均可看做是三边固定,一边自由的矩形板,在塑料熔体压力作用下,矩形板的变形发生在自由边的中点。


(2)底板厚度的计算:整体式矩形型腔的底板,如果后部没有支承板,直接支撑在上,中间是悬空的,底板可以看成是周边固定的受均匀载荷的矩形板。由于熔体的压力,板将产生变形量。


3.矩形型腔动模支承板厚度


注塑模具型腔侧壁和底板厚度的计算,动模支承板又称为型芯支承板,一般都是两端被模脚或垫块支撑着,动模支承板在成型压力作用下发生变形时,导致塑件高度方向尺寸超差,或在分型面发生溢料现象。对于动模板是穿通组合式的情况,组合式矩形型腔底板厚度就是指动模支承板的厚度;对于整体式型腔,动模 垫板厚度选择较自由,因为整体式的矩形型腔底板厚度已经符合设计要求。当已选定的动模支承板厚度通过校验不够时,或者设计时为了有意识地减少动模支承板厚度以节约材 料,可在支承板和动模底板之间设置支柱或支块。


(二)圆形型腔结构尺寸计算


圆形型腔是指模具型腔横截面呈圆形的结构。按结构可分为组合式和整体式两类。


1.组合式圆形型腔


(1)型腔侧壁厚度的计算:组合式圆形型腔侧壁可作为两端开口,仅受均匀内压的厚壁圆筒,当型腔受到熔体的高压作用时,其内半径增大,在侧壁与底板之间产生纵向间隙,间隙过大便会导致溢料。


(2)底板厚度的计算:组合式圆形型腔底板固定在圆环形的模脚上,并假定模脚的内半径等于型腔内半径。这样底板可作为周边简支的圆板,变形发生在板中。


2.整体式圆形型腔


(1)型腔侧壁厚度的计算:整体式圆形型腔的侧壁可以看做是封闭的厚壁圆筒,侧壁在塑料熔体压力作用下变形,由于侧壁变形受到底板的约束,在一定高度h2范围内,其内半径增大量较小,越靠近底板约束越大,侧壁增大量越小,可以近似地认为底板处侧壁内半径增大量为零。当侧壁高到一定界限以上时,侧壁就不再 受底板约束的影响,其内半径增大量与组合式型 腔相同,故高于的整体式圆形型腔可按组合式圆形型腔作刚度和强度计算。


(2)底板厚度的计算:注塑模具型腔侧壁和底板厚度的计算,表示整体式圆形型腔的底板支撑在模脚上,并假设模脚内半径等于型按刚度条件,底板厚度为腔内半径,则底板可以作为周边固定的、受均匀载荷的圆板,其变形发生在圆板中。


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