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注射模具矩形型腔侧壁的刚度分析.pdf

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注射模具矩形型腔侧壁的刚度分析.pdf

第25卷第1期邢台职业技术学院学报Vol.25No.12008年2月JournalofXingtaiPolytechnicCollegeFeb.2008收稿日期20070214作者简介李红莉(1971),女,陕西武功人,陕西工业职业技术学院,讲师,工程硕士。43注射模具矩形型腔侧壁的刚度分析李红莉,李云(陕西工业职业技术学院陕西咸阳712000)摘要本文分析了现有注射模具型腔侧壁计算公式的不足,并推导出矩形型腔侧壁厚度的计算公式,从而为合理确定注射模具矩形型腔侧壁厚度提供了理论依据。关键词注射模具矩形型腔壁厚中图分类号TG241文献标识码A文章编号10086129(2008)01004303一、引言在塑料注射模的注射过程中,型腔从合模到注射保压过程中将受到高压的冲击力,因此模具型腔必须具有足够的刚度。在注射压力的作用下,当型腔的刚度不足时,往往会产生弹性变形,导致型腔膨胀,这将直接影响塑件的质量和尺寸精度,并产生溢料飞边。当塑料冷却收缩时,随着压力的下降,型腔将会弹性恢复,当型腔的弹性变形恢复量大于塑料壁厚的收缩量时,将压紧塑件,引起塑件顶出困难,甚至使塑件留在型腔中。所以在模具设计时要考虑使型腔的侧壁厚度具有足够的刚度,以保证型腔在注射过程中不产生规定限度的弹性变形。因此,建立型腔侧壁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厚度,而应通过刚度计算确定。本文主要通过对矩形型腔的刚度分析,推导出矩形型腔的侧壁厚度计算公式。二、现有资料的理论计算公式矩形型腔侧壁的刚度计算公式,如表1所示。表1矩形型腔侧壁壁厚刚度计算公式图按刚度计算壁厚组合式314132δEHPHLS矩形型腔整体式S≥34δECPH现在相关书籍上所给出的计算公式形式各异,而且也只考虑了弯矩对模板引起的变形,均未考虑剪力引起的变形,根据材料力学卡氏定理,剪力对细长梁变形可忽略不计,但对短梁变形影响较大,由于模具型腔属于厚板,在计算时必须考虑到弯曲以及剪切应力。本文主要根据材料力学推理方法对型腔侧壁在注射成型过程中的刚度进行分析,得出模板总变形量。三、型腔的侧壁变形分析计算1.组合式矩形型腔侧壁变形分析型腔侧壁在注射压力的作用下,模板主要承受弯曲应力及剪切应力,受力模型如图1所示。此模型可简化为承受均布载荷的简支梁。根据材料力学弯矩与剪力引起的变形计算公式,得图1组合式矩形型腔侧壁受力模型邢台职业技术学院学报2008年第1期44SHEPHLSHEPHLf1231411282.112384µSEHPHLSEHPHL12314412.132µ(1)式中P注射压力L型腔侧壁长边长度H型腔深度1H型腔侧壁总高S型腔壁厚E弹性模量µ泊松比。2.整体式矩形型腔侧壁变形分析整体式矩形型腔侧壁变形因受其底部影响,可根据叠加法进行分析计算。一副完整的模具由不同的零件组成,而各零件又承受不同的载荷,因此我们在计算模具的变形时,可将模具按其特性分成几个元件,并考虑其弹性行为,这样就可利用简单的方法,确定模具的总变形量,如图2所示。1f2ff图2模具元件分离载荷1载荷221111fff1f载荷1引起的变形2f载荷2引起的变形f总变形。整体式矩形型腔侧壁变形受底部对其作用,受力模型如图2所示11f的计算。1f的计算公式与组合式矩形型腔侧壁相同。22f的计算。型腔底部作用使侧壁产生的变形,受力模型如图3所示图3整体式矩形型腔底部对侧壁变形影响受力分析根据材料力学弯矩与剪力引起的变形计算公式,得LSEPhLSEPhf1262.11282342µELSPhELSPh312.123234µ(2)整体式矩形型腔总变形量21111fff四、矩形型腔计算实例组合式矩形型腔如图4所示,内腔长度为1L170mm,2L120mm,型腔深度H120mm,型腔侧壁总高1H160mm注射压力P100Mpa,材料的弹性模量E210GPa,型腔材料的许用变形量δ0.05mm。求其型腔的侧壁厚度。邢台职业技术学院学报2008年第1期45图4组合式矩形型腔根据表1所列公式计算314132δEHPHLS4606.015010210321701205034mm根据本文推导公式计算SHEPHLSHEPHLf1231411282.112384µ89mmS89mm根据参考资料组合式矩形型腔侧壁壁厚的经验数据,当型腔内壁L170mm时,侧壁厚度推荐值为8999mm。表1所列公式计算的侧壁厚度与推荐值有一定差距,本文公式计算与推荐值较相符。五、结论通过以上分析可知,对于矩形型腔侧壁厚度分析时,不能只考虑弯矩引起的变形,必须考虑剪切变形,否则,就会因为刚度不足,使模具失效。本文所推导力学计算公式,为合理确定注射模具矩形型腔侧壁壁厚提供了可靠的理论依据。参考文献1(德)G.曼格斯,P.默兰著,李玉泉译.塑料注射成型模具的设计与制造M.北京中国轻工业出版社,1993.167~177.2刘鸿文.材料力学M.北京高等教育出版社,1993.167~235.3王文广等.塑料注射模具设计技巧与实例M.北京化学工业出版社,2004.4陆瑛等.框式塑料注射模具设计中的刚度J.郑州纺织工学院学报,1998,(9).ToughnessAnalysisofRectangularInjectionMoldCavityLIHongLi,LIYun(ShanxiPolytechnicInstitute,Xianyang,Shanxi712000,China)AbstractTheshortcomingofformulastotheinjectionmoldingthicknesswasanalyzedpresentlyformulasofrectangularmoldcavitythicknesswereconducted.Thisprovidestheoreticalbasisfordecidingthemoldcavitydimensionrightly.KeywordsInjectionMoldrectanglemoldcavitythickness(责任编辑冯和平)

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