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注射模具中圆形型腔强度与刚度的分析计算.pdf

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注射模具中圆形型腔强度与刚度的分析计算.pdf

2005年第5期4收稿日期20050902作者简介李云1976,女,陕西富平人,陕西工业职业技术学院讲师,硕士研究生。塑料模型腔在注射成型过程中,在型腔全部充满的瞬间,熔体压力可达到一较高值。型腔必须具有足够的壁厚以承受熔体充模时产生的高压,否则可能因强度不足,产生塑性变形甚至破裂;或因刚度不足,产生大的弹性变形,引起成型零部件在其接触或配合表面出现较大的间隙,形成溢料或飞边,降低塑料制品的精度和影响塑料制品脱模。因此,建立型腔强度和刚度的科学计算方法是必要的,尤其对重要的、制品精度高的和大型制品的型腔,不能单凭经验确定型腔侧壁与底板厚度,而应通过强度与刚度计算确定。现在相关书籍上所给出的计算公式形式各异,并且只给出计算公式,具体来源、推导过程及受力模型并未解释。本文主要根据材料力学、弹性力学推理方法对圆形型腔在注射成型过程中的强度与刚度进行分析,并得出壁厚的计算公式。型腔的强度与刚度是型腔应具备的力学性能的两个方面,根据分析塑料模具型腔对强度与刚度并非在各种情况下都提出较高要求,而是有侧重的。对于大尺寸型腔,刚度不足是主要矛盾,应首先对模具刚度进行校核;对于小尺寸型腔,在其发生大的弹性变形之前,内应力往往已经超过许用应力,因而强度是主要矛盾,设计型腔侧壁和底板厚度应按强度计算。11型腔的强度计算准则型腔的强度计算准则是从型腔在各种受力形式下的应力值不超过许用应力来考虑的,即12型腔的刚度计算准则型腔的刚度计算准则是从以下3方面考虑1保证塑料制品的精度精度高的塑料制品要求模具型腔应具有较好的刚性,以保证在型腔受到塑料熔体高压作用时不产生过大的、使制品超差的弹性变形。因此,型腔的最大弹性变形量Δ可取塑料制件尺寸公差的1/4~1/5。2成型过程不发生溢料当型腔内受塑料熔体高压作用时,模具成型零件的某些分型面可能产生足以溢料的间隙。这时,应根据塑料的粘度不同,在不产生溢料的情况下,允许的最大间隙值Δ作为型腔的刚度条件。3保证塑料制品顺利脱模型腔的刚度不足,模塑成型时变形大,不利于塑料制品脱模。当变形量大于塑料制品的收缩值时,制品将被型腔包紧而难以脱模。此时,型腔的允许变形量Δ受制品收缩值的限制。21组合式圆形型腔侧壁厚度的分析计算宁波职业技术学院学报JOURNALOFNINGBOPOLYTECHNICOCT,2005VOL9NO52005年10月第9卷第5期摘要分析了注射压力对模具型腔壁厚的影响,推导了圆形型腔壁厚的计算公式,为合理确定注射模具型腔壁厚提供了理论依据。关键词注射模具;圆形型腔;壁厚中图分类号TH162文献标识码A文章编号16712153200505000403注射模具中圆形型腔强度与刚度的分析计算李云,葛正浩陕西工业职业技术学院,陕西咸阳7120000引言1模具强度与刚度计算的准则2圆形型腔强度与刚度分析计算52005年第5期在熔体压力的作用下,组合式圆形型腔侧壁的受力模型如图1所示。图1组合式圆形型腔侧壁受力模型1按强度计算图1可视为两端开口,仅受内压的厚壁圆筒。厚壁圆筒受内压,产生径向正应力R与切向正应力Θ。根据弹性力学分析计算,得式中A为厚壁圆筒内径;B为厚壁圆筒外径;R为厚壁圆筒内径与外径间任意位置;P为注射压力。最大正应力RMAX与最大切应力ΘMAX均产生在圆筒内壁,即RMAXPRA根据第三强度理论13≤,得ΘMAXRMAX≤式中为许用应力;1为最大拉应力;3为最小拉应力。把ΘMAX和RMAX分别代入,壁厚S为12按刚度计算根据广义胡克定律式中为正应变;E为弹性模量;Μ为泊松比。计算可得壁厚2由式1与式2,得强度与刚度校核的分界处得3式中当AA临时,采用刚度校核公式计算壁厚;AA临时,采用强度校核公式计算壁厚。22整体式圆形型腔侧壁厚度的分析计算在熔体压力的作用下,整体式圆形型腔侧壁的受力模型如图2所示。此模型可简化为“一端固定,受均布载荷的悬臂梁”。图2整体式圆形型腔侧壁受力模型1按刚度计算根据悬臂梁挠度计算公式式中I为惯性矩;H为型腔深度。42按强度计算与组合式整体圆形型腔侧壁应力状态相同,即李云、葛正浩注射模具中圆形型腔强度与刚度的分析计算24整体式圆形型腔底板厚度的分析计算在熔体压力的作用下,整体式圆形型腔底板的受力模型如图4所示。此模型可简化为“板边为固支,承受均布载荷的圆板”。图4整体式圆形型腔底板的受力模型1按刚度计算根据材料力学挠度计算公式为最大挠度发生在板中心处102按强度计算根据分析,在底板周边发生最大应力11由式10与式11,得强度与刚度校核的分界处12式中当AA临时,采用刚度校核公式计算壁厚;AA临时,采用强度校核公式计算壁厚。注射模具刚度与强度不足对模塑制件质量的影响相当大的。本文根据材料力学、弹性力学的原理,对模具在模塑过程中产生的变形进行分析,推导出圆形型腔壁厚的计算公式,为合理确定注射模具型腔壁厚提供了理论依据。下转20页5由式4与式5,得强度与刚度校核的分界处6式中当AA临时,采用刚度校核公式计算壁厚;AA临时,采用强度校核公式计算壁厚。23组合式圆形型腔底板厚度的分析计算在熔体压力的作用下,组合式圆形底板的受力模型如图3所示。此模型可简化为“板边为简支,承受均布载荷的圆板”。图3组合式圆形型腔底板受力模型1按刚度计算根据材料力学挠度计算公式最大挠度发生在板中心处,计算得72按强度计算弯矩最大值也发生在板中心处,最大应力8由公式7与8,得强度与刚度校核分界处9式中当AA临时,采用刚度校核公式计算壁厚;AA临时,采用强度校核公式计算壁厚。3结束语李云、葛正浩注射模具中圆形型腔强度与刚度的分析计算2005年第5期6第三步,在工程中直接加入以下文件MCHDRIVERLIB,和MC400DD1132IMPORTLIB或者使用VC的动态调用动态连接库的方法调用MCHDRIVERDLL和MC400DD1132IMPORTDLL中的函数。本系统的设计经多次试验,结果表明,系统的总体实现方法是行之有效的,并且稳定平台的实现效果也是比较好的,其中的稳定伺服控制以及跟踪算法等也已基本解决。参考文献1刘政华机械电子学M长沙国防科技大学出版社,19992于海生微型计算机控制技术M北京清华大学出版社,2000跟踪系统的软件编写是在VISUALC环境中编写的。在编写运动控制器的应用程序时,必须调用专用的接口程序,包括计算机底层端口驱动程序和控制器动态连接库。因此首先要将运动控制器所带软件中的DRIVER目录下的DLL和VXD文件复制到系统WINDOWS\SYSTEM目录下,WINDOWS\VC\LIB目录下的4个文件MC400DD1132IMPORTLIB,MC400DD1132IMPORTH,MCHDRIVERLIB和MCHDRIVERH复制到运动控制程序的文件路径下。然后,按下面步骤进行第一步,建立应用程序工程或动态连接库工程。第二步,在运动控制主程序中加入以下头文件INCLUDE“MC400DD1132IMPORTH”INCLUDE“MCHDRIVERIMPORTH”3软件设计中有关问题的处理4结论DESIGNANDREALIZATIONOFTHEIMAGETRACKINGPLATFORMANDITSCONTROLLINGSYSTEMCHENXIAODONG1,WUSHUCI21ELECTRONICSANDINFORMATIONENGINEERINGSCHOOL,NINGBO315000,CHINA;2CENTRALSOUTHFORESTRYUNIVERSITY,CHANGSHA,41000,CHINAABSTRACTTHEPAPERHASANALYZEDTHEFOUNDATIONALSTRUCTURE,CONTROLPRINCIPLE,CONTROLALGORITHMOFTHEIMAGETRACKINGPLATFORMANDITSCONTROLLINGSYSTEM,ANDHASDESIGNEDTHETRACKINGPLATFORMITHASINTRODUCEDTHEFUNCTIONOFTHEMOTIONCONTROLLERANDTHESERVOCONTROLSYSTEM,ANDHASTREATEDTHERELEVANTDESIGNQUESTIONOFSOFTWAREKEYWORDSTRACKINGTABLE;SERVOCONTROLSYSTEM;PIDCONTROL;MOTIONCONTROLLER责任编辑以姝2005年第5期20陈晓东、吴舒辞图像跟踪平台与其控制系统的设计与实现上接6页参考文献1刘鸿文材料力学M北京高等教育出版社,1993,ANALYSEOFSTRENGTHANDTOUGHNESSTOCIRCULARMOLDCAVITYININJECTIONMOLDINGLIYUN1,GEZHENGHAO21SHAANXIUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGY,XIANYANG712081,CHINA;2SHAANXIPOLYTECHNICINSTITUTE,XIANYANG712000,CHINAABSTRACTTHEINFLUENCEOFTHEINJECTIONPRESSURETOTHEMOLDCAVITYTHICKNESSWASANALYZED,FORMULASOFCIRCULARMOLDCAVITYTHICKNESSWERECALCULATED,PROVIDINGTHEORYBASISFORDECIDINGTHEMOLDCAVITYDIMENSIONRIGHTLYKEYWORDSINJECTIONMOLDING;CIRCULARMOLDCAVITY;THICKNESS责任编辑以姝2叶开沅,冯燕伟材料力学M北京高等教育出版社,19893徐芝纶弹性力学M北京高等教育出版社,1996

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