大型容器注射模具的壁厚計(jì)算
/ 2021/6/5 18:41:49
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型腔內(nèi)的壓力
一般可以假定在克模完成后，型腔內(nèi)的平均壓力約400bar。注射壓力通常是相當(dāng)高的，但是因?yàn)樾颓粌?nèi)的流動(dòng)阻力，在物抖流程末端的壓力比澆口處的壓力要低得多．然而，由于對(duì)于1個(gè)具有一定溫度的
模具和熔料溫度是高的情況來(lái)說(shuō)，其型腔壓力梯度比在正常生產(chǎn)條件下的壓力梯度要小得多，但即使在這樣的負(fù)荷下，也不允許模具型腔壁變形，因此，為了安全，必須假定型腔內(nèi)壓為400bar。
模具合模力
大部分注射成型的塑件，在機(jī)器開(kāi)模方向的塑件高度，相對(duì)于塑井底面積是較小的，對(duì)于這樣的塑件，模具側(cè)面壁厚的尺寸不是最重要的。型腔內(nèi)壓主要作用在模具臺(tái)模力的方向上。合模力必須大于塑件的底面積乘型腔內(nèi)壓，型腔內(nèi)壓在此為4OObar。被成型的容器的底面積為5012=2~。如果要使塑件不溢料，模具臺(tái)恢機(jī)構(gòu)至少必提600 x 100 X 10 = 2400000N =2.4MN的合模力。
成型容器底面的模具底板尺寸
對(duì)戊型容器底面的模具底扳厚度，要求不是很高的，因?yàn)樵跈C(jī)29定做板上的孔是比較小的，作用出底板面積上的力能由定模桓吸收，面機(jī)器定模板通常是很厚的．但是，模具固定板不應(yīng)太簿，因?yàn)樗ǔＴO(shè)有冷卻水的通道，固定板的強(qiáng)度固此面削弱了。
在此，假定成型容器的型腔是用鋼材制成整體式的．不過(guò)，考慮到加工深度為40cm的型腔時(shí)的困難，型腔設(shè)朽1個(gè)單獨(dú)的底扳，則比較實(shí)用一些。計(jì)算型腔中側(cè)百積大的側(cè)壁厚度當(dāng)型腔充滿(mǎn)熔料時(shí)，每個(gè)尺寸為50x 40cm的大的側(cè)壁．所承受的型腔壓力為5Ox 4000=8MN，這個(gè)數(shù)據(jù)已經(jīng)表明，如果承受這一注射壓力時(shí)．不允許側(cè)壁變形超過(guò)要求，則側(cè)壁必須很厚。假設(shè)成型容器的型腔加工成整體式，對(duì)于封閉式的側(cè)壁來(lái)說(shuō)，其違禁詞負(fù)荷將發(fā)生在模板的開(kāi)口端。
圖1 2為模具的垂剖削面和水平削面：a是型芯，b是脫模板和c是所舊的型跤，即加工戊整體式的成型窖器的型膻(型腔和型芯之間起定位作用的導(dǎo)柱沒(méi)有畫(huà)出．對(duì)于如圖1．3所示的模具．動(dòng)，定模之間的定位不用導(dǎo)柱是更可取的。
為了計(jì)算壁厚，沒(méi)想在型腔開(kāi)口端截取寬為1cm的長(zhǎng)條。那么．在50cm的長(zhǎng)度上，作JU在寬為Icm的氏條上的力為50X 1 X 4000N’0．2MN。即使考慮型腔使片，合金鋼，彎應(yīng)力OI也不應(yīng)超過(guò)200N／mm’仍留有足夠的安全系數(shù)，可以便用下列公式進(jìn)行計(jì)算，
fgsgdfgd
s
式中W－－截面模數(shù)，cm3
I－－慣性矩，cm
B－－寬度，cm
h－－高度（壁厚），cm
側(cè)壁承受彎應(yīng)力。為了計(jì)算載荷，假設(shè)側(cè)壁為固端(fixed end)梁。那么可應(yīng)用下列公式：
dsfasdfasdfasd
圖005b
式中 f－－違禁詞撓度，mm
P－－總的載荷，N
l－－承受載荷的斷面長(zhǎng)度，cm
E－－彈性模量＝210000N/mm2
當(dāng)載荷P＝200000N時(shí)，截面模數(shù)W計(jì)算如：W=200000*50/12*200000=41.5cm3
由此計(jì)算得到所需要的壁厚h為根號(hào)下41.5＊6＝15.8cm。因此壁厚應(yīng)該是6cm。在這臨界點(diǎn)（壁厚16cm）承受載荷時(shí)的違禁詞撓度，仍然必須進(jìn)行校核。
對(duì)于厚度為16cm和寬度為1cm的側(cè)壁來(lái)說(shuō)，其慣性矩I為：
I＝16cm3/12＝341cm4
撓度為：f＝10＊200000＊503/384＊210000＊341＝0.09mm
因此塑件中心的壁厚將比邊緣的幾乎增厚0．1mm。
計(jì)算型腔中側(cè)面積窄的側(cè)壁厚度
當(dāng)容器的側(cè)面積是其中比較窄的一側(cè)時(shí)，不需要計(jì)算撓度。對(duì)于寬為lcm的長(zhǎng)條來(lái)說(shuō)，其拉應(yīng)力為：
αz=200000/2h×1
假設(shè)許用拉應(yīng)力為200N／mm2，壁厚度h=5cm
計(jì)算淺容器的惻壁厚度
如果被成型容器的深度相對(duì)于其側(cè)面積來(lái)講，是很小的(參看圖L 3)，那末通過(guò)在型腔c開(kāi)口端四周以一定的斜度嵌入脫模板b，可盟得到較好的負(fù)荷狀態(tài)，并且因此側(cè)壁可以較薄。對(duì)于大的側(cè)壁來(lái)說(shuō)，就是一端固定另一端簡(jiǎn)支的粱的負(fù)荷狀態(tài)。在型腔寬度為50cra的側(cè)壁上，截取長(zhǎng)20cm、寬lcm的長(zhǎng)條的計(jì)算結(jié)果如下:
W=P×l/8×αb=20×400×20/8×2000=10cm3
對(duì)于窄的側(cè)壁來(lái)說(shuō)，其橫斷面上的應(yīng)力在這種情況下是和大的側(cè)壁一樣的。其所需要的壁厚也是7．7cra。
不管怎樣，由于脫模板吸收了型腔開(kāi)口端側(cè)壁所受的力，使壁厚可以大大減薄，并因此而節(jié)省了材料，現(xiàn)在將對(duì)高力40cra的容器的型腔側(cè)壁進(jìn)行計(jì)算。為了便于計(jì)算，可以假設(shè)載荷情況和淺容器是一樣的，即為一端固定另一端簡(jiǎn)支的梁的負(fù)荷狀態(tài)。而梁的長(zhǎng)度應(yīng)是40cm。
W=P×l/8×αb=40×400×40/8×2000=10cm3
與前面計(jì)算大的側(cè)壁所得的15．8cra壁厚相比，對(duì)于這種深型腔，用脫模板來(lái)吸收注射壓力并沒(méi)提供多大好處。盡管如此，對(duì)于大型箱形容器采用錐面定位將優(yōu)于導(dǎo)柱定位，因?yàn)楸容^大的支承面積更有利于確保阻止型芯的側(cè)向位移.
