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大型容器注射模具的壁厚计算

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发表于 2014-12-20 09:11 | 显示全部楼层 |阅读模式
小型拄射棋具的壁厚道常是根据经验确定的。因为小型注射棋具在模板中经常嵌有淬硬的镶件,模板注射压力的作用而弯曲或破裂的现象很少发生。然而,对于大型模具来说,情况就大不相同了.一方乱应尽可韶节约使用高级钢材,因为每一个零件尺寸不必要的加大,就会使模具价格提高。另一方面,关于深型腔容器的注射模具0Z壁承受压力的感性知识址难以获得的。因此,下面讨论了叮用于计算所需壁厚的数学方法。这个例子使用的是底为50×12cm和高为40cm的1个箱形容器,例如:蓄电池的外壳。
  型腔内的压力
  一般可以假定在克模完成后,型腔内的平均压力约400bar。注射压力通常是相当高的,但是因为型腔内的流动阻力,在物抖流程末端的压力比浇口处的压力要低得多.然而,由于对于1个具有一定温度的模具和熔料温度是高的情况来说,其型腔压力梯度比在正常生产条件下的压力梯度要小得多,但即使在这样的负荷下,也不允许模具型腔壁变形,因此,为了安全,必须假定型腔内压为400bar。
模具合模力
大部分注射成型的塑件,在机器开模方向的塑件高度,相对于塑井底面积是较小的,对于这样的塑件,模具侧面壁厚的尺寸不是最重要的。型腔内压主要作用在模具台模力的方向上。合模力必须大于塑件的底面积乘型腔内压,型腔内压在此为4OObar。被成型的容器的底面积为50x12=2~。如果要使塑件不溢料,模具台恢机构至少必提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
对戊型容器底面的模具底扳厚度,要求不是很高的,因为在机29定做板上的孔是比较小的,作用出底板面积上的力能由定模桓吸收,面机器定模板通常是很厚的.但是,模具固定板不应太簿,因为它通常设有冷却水的通道,固定板的强度固此面削弱了。在此,假定成型容器的型腔是用钢材制成整体式的.不过,考虑到加工深度为40cm的型腔时的困难,型腔设朽1个单独的底扳,则比较实用一些。计算型腔中侧百积大的侧壁厚度当型腔充满熔料时,每个尺寸为50x 40cm的大的侧壁.所承受的型腔压力为5Ox 4000=8MN,这个数据已经表明,如果承受这一注射压力时.不允许侧壁变形超过要求,则侧壁必须很厚。假设成型容器的型腔加工成整体式,对于封闭式的侧壁来说,其最大负荷将发生在模板的开口端。田1 2为模具的垂剖削面和水平削面:a是型芯,b是脱模板和c是所旧的型跤,即加工戊整体式的成型窖器的型膻(型腔和型芯之间起定位作用的导柱没有画出.对于如图1.3所示的模具.动,定模之间的定位不用导柱是更可取的。
图1.3f
为了计算壁厚,没想在型腔开口端截取宽为1cm的长条。那么.在50cm的长度上,作JU在宽为Icm的氏条上的力为50X 1 X 4000N’0.2MN。即使考虑型腔使片,合金钢,弯应力OI也不应超过200N/mm’仍留有足够的安全系数,可以便用下列公式进行计算,
fgsgdfgd
s
式中W--截面模数,cm3
  I--惯性矩,cm
  B--宽度,cm
h--高度(壁厚),cm
  侧壁承受弯应力。为了计算载荷,假设侧壁为固端(fixed end)梁。那么可应用下列公式:
dsfasdfasdfasd
图005b
式中 f--最大挠度,mm
     P--总的载荷,N
     l--承受载荷的断面长度,cm
     E--弹性模量=210000N/mm2
当载荷P=200000N时,截面模数W计算如:W=200000*50/12*200000=41.5cm3
由此计算得到所需要的壁厚h为根号下41.5*6=15.8cm。因此壁厚应该是6cm。在这临界点(壁厚16cm)承受载荷时的最大挠度,仍然必须进行校核。
  对于厚度为16cm和宽度为1cm的侧壁来说,其惯性矩I为:
   I=16cm3/12=341cm4
  挠度为:f=10*200000*503/384*210000*341=0.09mm
因此塑件中心的壁厚将比边缘的几乎增厚0.1mm。
计算型腔中侧面积窄的侧壁厚度
当容器的侧面积是其中比较窄的一侧时,不需要计算挠度。对于宽为lcm的长条来说,其拉应力为:
αz=200000/2h×1
假设许用拉应力为200N/mm2,壁厚度h=5cm
计算浅容器的恻壁厚度
如果被成型容器的深度相对于其侧面积来讲,是很小的(参看图L 3),那末通过在型腔c开口端四周以一定的斜度嵌入脱模板b,可盟得到较好的负荷状态,并且因此侧壁可以较薄。对于大的侧壁来说,就是一端固定另一端简支的粱的负荷状态。在型腔宽度为50cra的侧壁上,截取长20cm、宽lcm的长条的计算结果如下:
W=P×l/8×αb=20×400×20/8×2000=10cm3
对于窄的侧壁来说,其横断面上的应力在这种情况下是和大的侧壁一样的。其所需要的壁厚也是7.7cra。
不管怎样,由于脱模板吸收了型腔开口端侧壁所受的力,使壁厚可以大大减薄,并因此而节省了材料,现在将对高力40cra的容器的型腔侧壁进行计算。为了便于计算,可以假设载荷情况和浅容器是一样的,即为一端固定另一端简支的梁的负荷状态。而梁的长度应是40cm。
W=P×l/8×αb=40×400×40/8×2000=10cm3
与前面计算大的侧壁所得的15.8cra壁厚相比,对于这种深型腔,用脱模板来吸收注射压力并没提供多大好处。尽管如此,对于大型箱形容器采用锥面定位将优于导柱定位,因为比较大的支承面积更有利于确保阻止型芯的侧向位移  

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