第九章 成形零件设计.pdf

精 密 模 具 设 计精 密 模 具 设 计 Precision Mould Design 大 连 理 工 大 学 机 械 工 程 学 院大 连 理 工 大 学 机 械 工 程 学 院 模具研究所模具研究所 Institute of Die Mould of School of Mechanical Engineering Dalian University of Technology 第 九 章第 九 章 成型零件设计成型零件设计 9 1 成型零件的结构设计9 1 成型零件的结构设计 9 2 成型零件工作尺寸计算9 2 成型零件工作尺寸计算 9 3 成型零件的强度与刚度校核9 3 成型零件的强度与刚度校核 9 4 成型零件应用举例9 4 成型零件应用举例 1 成型零件的概念1 成型零件的概念 成型零件是指构成模具封闭型腔的各类零件 这类零件直 接与高温塑料熔体接触 如形成塑件外表面的型腔和形成 塑件内表面的型芯 以及形成塑件某一局部结构的镶块 成型杆 侧滑块等 成型零件是模具结构设计中的核心零件 其尺寸 形状及 精度要求和材料性能及热处理要求都很高 模具的制造精 度主要体现在成形零件的加工质量上 而最终成形塑件的 质量及模具的使用寿命也主要取决于成形零件 9 1 成型零件的结构设计 9 1 成型零件的结构设计 成型零件的工作条件 成型零件的工作条件 成型零件工作时都是直接与高温 高压的塑料熔体相接 触 并承受充模时熔体对其施加的温度 压力及高速冲击 的综合作用 成型零件的性能要求 成型零件的性能要求 1 具有足够的强度 刚度强度 刚度 以承受充模时熔体的高压 力 2 具有足够的硬度与耐磨性和抗疲劳性硬度与耐磨性和抗疲劳性能 以抵抗 充模时高速料流的冲蚀与塑件脱模时的磨损 以及冷热交 变应力的作用 通常塑料模具成形零件的硬度要达到求 HRC40左右 2 成型零件的基本要求2 成型零件的基本要求 3 具有优良的耐腐蚀性耐腐蚀性 有些塑料 如PVC POM PF等 成型时会产生腐蚀性气体 损伤成形零件表面 应选用优质耐 腐蚀钢或进行表面防腐处理 如镀硬铬 化学镀Ni P合金等 4 成形零件材料的抛光性能抛光性能要好 通常表面粗糙度要求 Ra0 4 m以下 有些成型零件表面要求达到镜面 5 切削加工性切削加工性能好 热处理变形小 可淬透性好 6 焊接性能焊接性能好 便于损伤时修理 7 零件的成型部位须有很高的尺寸精度尺寸精度和准确的几何形几何形 状状 型腔成型塑件外表面 其形状要求准确无误 表面粗糙 度值要求低 型芯形成塑件内表面 尺寸精度要高 表面粗 糙度值可高于型腔 8 成形零件的结构应合理 便于加工 装配与维修加工 装配与维修 1 型腔的结构设计 1 型腔的结构设计 1 整体式结构1 整体式结构 适于形状简单的中小型模具 特点是在模板上直接加工型 腔 零件强度与刚度高 不易变形与破裂 塑件外观无镶拼 痕迹 如图10 3 对某些形状复杂的大型模具型腔可采用整 体结构 但需电火花及NC等加工手段 材料费用较高 图9 3 整体式结构型腔 3 成型零件的结构设计3 成型零件的结构设计 2 镶拼式结构2 镶拼式结构 镶拼式结构可分为整体镶拼 局部镶拼和大面积镶拼 型 腔一般由多个零件共同组成 拆分的零件便于加工 易于保 证加工精度 但塑件外表面会有镶拼痕迹 成型时排气好 可节约优质钢材 整体镶拼式 如图10 4 型腔整体作为一个镶块镶装到 模板上 在镶块上加工型腔要比在模板上直接加工型腔方 便 镶块可采用与模板不同的材料与热处理工艺 图9 4 整体镶拼式结构 局部镶拼式 如图10 5 型腔的局部结构采用镶块 可 解决型腔加工与抛光困难 便于采用不同材料或热处理工艺 图9 5 型腔的局部镶拼式结构 a b c d e f 3 组合式结构3 组合式结构 型腔侧壁和底部均由不同的零件组合而成 各部分零件 加工后通过精确装配组合在一起 适合大型或复杂塑件 但型腔刚性下降 可采取四周由模框套在一起 型腔四壁 的拼合可采用互相扣锁式结构 模框与底板紧固联接 另 外若四面均为侧滑块式结构 则其拼块需靠合模后 锁紧 机构来保证模腔拼合紧密 如图10 7所示 特点是型腔加 工与抛光方便 排气效果好 但塑件外观有拼合线 图9 6 组合式型腔结构 b c 图9 7 模框组合式型腔结构 b a c 5 5块组成 型腔 加工研 合后 装入模 框4 4中 型腔四 周为圆 角 为 避免接 缝痕 迹 连 接处设 在圆角 切点 双型腔组 合结构 采用T T型 槽连接方 式 增强 连接强度 合刚度 四壁拼 合组合 式凹模 2 型芯结构设计 2 型芯结构设计 型芯也可分为整体式和拼合式结构 设计时需考虑的因素 与型腔一致 1 整体型芯 整体型芯结构是模板与型芯做成一体 如图10 8所示 特 点是结构简单 强度与刚性好 但浪费材料和工时 不宜修 复和更换 2 整体组合型芯 整体组合式就是将主体型芯单独做成一件 然后再镶嵌到 模板中并紧固 其形式如图10 9所示 图9 8 整体结构型芯图9 9 整体组合型芯 3 局部组合型芯 根据塑件的结构形状和复杂程度 在整体组合型芯中可再镶入局 部的小型芯或镶块 形成局部镶拼结构的型芯 如图10 10所示 型芯设计时更应注意其强度与刚度要求 型芯工作时多为悬臂结 构 尤其细小型芯 在注射压力的作用下很容易发生弯曲变形 型 芯的固定应牢固可靠 不允许有任何松动 通常固定端以台肩或螺 钉紧固 方便可靠 模具设计时型芯的固定型式应视具体的模具结构情况灵活选择 所考虑的原则是加工及抛光方便 工作时不产生变形或断裂 图9 10 局部镶拼式型芯的结构 a b c d 4 完全组合型芯 是由多块分解的小型芯镶拼组合而成的主体型芯 多用于结 构有规律的排列而又难于整体加工的塑件 其特点是 各拼块可分别加工和热处理 达到不同的尺寸精度和硬度 要求 以提高成形零件的强度 刚度和耐磨性 延长模具的精 度保持性和使用寿命 便于进行精密磨削加工 提高零件精度及尺寸互换性 既 保证了塑件的成形精度要求 又有利于成形零件的维修与更换 对每一个拼块便于加工脱模斜度和表面抛光 还可方便的 开设排气槽 有利于塑件的脱模和成形过程中的排气 保证塑 件细部结构填充完满 由于组合的拼块数量较多 每块的加工误差要求很小 提 高了加工难度 否则装配时的累计误差会影响塑件尺寸精度 不利于型芯的冷却系统布局 完全组合结构的实例如图10 13所示 图9 13 完全组合式型芯结构的实例 5 小型芯的固定5 小型芯的固定 小型芯是模具中常见的结构 由于其尺寸较小 工作时在 压力作用下容易变形 因此其结构形式与固定方式都应根据 具体情况合理确定 常见的小型芯的固定方式如图10 14和 图10 15所示 图9 14 小型芯的固定形式 图9 15 小型异形 型芯的固定 9 2成型零件工作尺寸计算 9 2成型零件工作尺寸计算 成型零件工作尺寸是指直接用以成型塑件结构与形状的那 部分尺寸 1 影响塑件尺寸精度的因素及误差1 影响塑件尺寸精度的因素及误差 影响塑件尺寸精度的因素 主要有塑料材料特性 模具制造 误差 模具工作过程中的磨损以及成形工艺条件等方面 塑件成型加工中 各种影响因素造成的误差累积 便是塑件 总的尺寸误差 可表示为 gpczs 式中 成型塑件尺寸总误差 s 塑料收缩率确定引起的尺寸误差 z 模具零件制造误差 p 模具装配间隙引起的误差 c 模具使用过程中磨损引起的误差 g 成形工艺条件波动引起的误差 塑件设计图纸上的尺寸误差若用 表示 则成形加工后的 塑件尺寸总误差不能超过设计给定的误差 即 式中 塑件设计图纸上给定的误差 上述影响因素及其造成的误差 在实际成型加工中 未必都同 时存在 而且其对塑件尺寸精度的影响程度也不同 通常 s z g影响较大 c对型芯类零件的影响大于型腔 件 其中 s对塑件尺寸精度的影响 随塑件基本尺寸大小不同 而变化 当塑件基本尺寸较小时 s的影响较小 z是主要影响 因素 当塑件基本尺寸较大时 s的影响则为主要因素 z的 影响较小 2 材料收缩率及其计算2 材料收缩率及其计算 收缩率是材料本身热胀冷缩而导致其尺寸缩小的现象 收缩率的概念收缩率的概念 塑料的收缩率是指塑件从模腔中取出后 冷却至室温时其尺 寸缩小的程度 并用百分数 表示 Shrinks and adheres to the core After Cooling Mold 塑料收缩率的特点 塑料收缩率的特点 大多数塑件在脱模后几小时内 就会达到其收缩量的90 以上 剩下的10 左右一般在10天内完成 少数材料需要几个月 才能完全收缩停止 每一种塑料都有一定的收缩率范围 材料不同 收缩率往 往差别很大 如ABS的收缩率为0 3 0 8 而PE则为1 5 3 6 PP为1 2 5 同一品种的塑料 不同厂家生产 其收缩率也不一样 甚 至同一厂家生产的同一种塑料 只是生产批次不同 收缩率值 也会有差别 模具设计时收缩率的确定 模具设计时收缩率的确定 由于塑料材料的收缩率值都是给定一个范围 而模具设 计时计算成形零件尺寸又需要一个确定的值 因此 必须弄 准材料的收缩率值后 才能计算成型零件尺寸 收缩率取值 不准就会使塑件成型后的实际收缩值与确定值之间产生较大 误差 即前面所说的 s的影响 对于精密塑件的成形 欲获得准确的收缩率值 可在 模具设计制造之前 先做一套试验模具 用实际生产时将使 用的材料及成型工艺条件和设备来成形塑件 然后测量尺寸 并计算出收缩率值 以此作为正式模具设计的依据 收缩率的计算 塑料材料收缩率的计算分为实际收缩率和计算收缩率两种 方法 实际收缩率为实际收缩率为 式中Lsc 塑件在成型温度 模腔中 下的尺寸 Ls 塑件在室温下的尺寸 计算收缩率为计算收缩率为 式中LM 模具成型零件在室温下的尺寸 由于Lsc无法测量 与又相差很小 所以实践中就用代替 来计算成型零件尺寸 100 s ssc L LL S 实 100 S SM L LL S 计 模具成型零件尺寸计算 由计算收缩率公式可得 此为按收缩率计算模具成型零件尺寸的常用公式 如某塑件基本尺寸为115mm 材料为ABS 收 缩率为 0 3 0 8 计算模具成型零件尺寸如下 115 1 0 3 115 345 小 小 115 1 0 8 115 92 大 大 115 1 0 55 115 63 均 均 S SM L LL S 计 1 计 SLL SM 1 计 SLL SM 例 1 常用塑料材料的收缩率值如表10 1所示 表9 1 常用塑料材料的收缩率 模具成型零件工作尺寸 主要是指型腔 型芯的径向 尺寸 型腔深度和型芯高度尺寸以及中心距类尺寸等 为计算尺寸方便作如下规定 无论塑件基本尺寸和模具成型零件工作尺寸 都是按 基准制规定的标注方法来表示 即 凡是孔都按基准孔标注 基本尺寸是最小极限尺寸 公差为正偏差 凡是轴都按基准轴标注 基本尺寸是最大极限尺寸 公差为负偏差 成型零件工作尺寸的计算方法 目前有两种 一是按 平均收缩率平均收缩率计算 另一是按公差带公差带计算 平均收缩率方法 计算简单 应用普遍 但误差相对公差带方法要大 对普通 精度塑件一般采用平均收缩率法计算 而精密塑件应按公差 带方法计算 3 成型零件工作尺寸的计算3 成型零件工作尺寸的计算 1 型腔 型芯径向尺寸的计算 1 型腔 型芯径向尺寸的计算 1 型腔径向尺寸 型腔成型塑件外表面 对模具而言 型腔是孔 塑件是 轴 其尺寸关系如图10 16 塑件图纸上规定的径向尺寸为 按统计规律 成型后的塑件其 合格尺寸的平均值为 对于模具型腔 图纸上规定的 尺寸为 无论采用何种加工方法 只要 型腔尺寸在DM和DM z范围内都 是合格的 按统计规律 型腔径向合格尺寸平均值是 考虑到型腔径向尺寸在工作过程中磨损变大 若设允许的 磨损量是 c c 当磨损量达到允许值之半时 即 则型腔 径向尺寸为 0 D 2 D 2 Z D 2 c 22 CZ M D 图9 16 型腔与塑件尺寸关系 将和分别作为塑件和模具型腔平均工作尺寸 代入式中 S计计取平均收缩率计算 则有 展开括号略去极小项 整理得 标注上制造公差 得到平均值法计算型腔径向尺寸的公式为 上式中Smax和Smin分别为材料最大和最小收缩率 此式适用于各种截面形状的型腔径向尺寸计算 2 D 22 CZ M D 1 计 SLL SM 平均minmax 2 1 SSS 1 2 22 平均 SDD CZ M Z z czM SDD 0 0 2 1 1 平均 考虑到型腔径向尺寸在工作过程中磨损变大 若设允许的 磨损量是 c c 当磨损量达到允许值之半时 即 则型腔 径向尺寸为 2 c 22 CZ M D 2 型芯径向尺寸 型芯成型塑件内表面 型芯是轴 塑件是孔 其径向尺寸 关系如图10 17 塑件图上规定尺寸为 其平均合格尺寸应为 模具型芯图上给定尺寸为 加工时其平均合格尺寸为 型芯工作过程中 磨损使其径向 尺寸减小 当达到磨损量之半时 即 型芯径向尺寸为 同理将和代入式中 并 展开整理得 0 d 2 d 0 z M d 2 Z M d 2 c 图9 17 型芯与塑件尺寸关系 22 CZ M d 2 d 22 CZ M d 1 平均 SLL SM d 0 dM z z 0 标注制造公差后 得型芯径向尺寸为 平均czM Sdd 2 1 1 0 0 2 1 1 Z z czM Sdd 平均 1 型腔深度尺寸 模具型腔深度和塑件上相应尺寸关系如图10 18 HM z z 0 H 0 图9 18 型腔深度与塑件尺寸关系 2 型腔深度和型芯高度尺寸计算 2 型腔深度和型芯高度尺寸计算 此式同样适用于其它截面形状的型芯径向尺寸计算 塑件图上规定尺寸 其平均尺寸为 模具图上规定 其平均尺寸为 型腔深度磨损不计 即 c c 0 将和代入式中 整理得 标上制造公差得 0 H 2 H z M H 0 2 Z M H 2 H 2 Z M H 1 平均 SLL SM 平均zM SHH 2 1 1 Z z zM SHH 0 0 2 1 1 平均 2 型芯高度尺寸 型芯高度和塑件上相应尺寸关系如图10 19 塑件图上的尺寸及其平均尺寸分别为和 模具图上的尺寸及其平均尺寸分别为和同理将 和代入式中 整理得 型芯高度方向无磨损 c c 0 0 h 2 h 0 z M h 2 Z M h 2 h 2 Z M h 1 平均 SLL SM 平均zM Sdh 2 1 1 0 0 2 1 1 Z z zM Shh 平均 图9 19 型芯高度与塑件尺寸关系 标注公差后得 h 0 h 0 M z 对于中心距类尺寸 模具和塑件上的尺寸都是双向对称 偏差 且模具工作中的磨损不影响中心距尺寸 塑件和模具尺寸的对应关系如图10 20 LM Z Z 2 2 L 2 2 LM Z Z 2 2 L 2 2 3 中心距尺寸计算 3 中心距尺寸计算 图9 20 塑件与模具中心距尺寸关系 塑件图上尺寸为 L是基本尺寸 也是平均尺寸 模具图上尺寸为 LM是基本尺寸 又是平均尺寸 同理将和代入式中 整理后并标注公差得 对于模具成型零件的其它类尺寸可参照上述计算处理 上述公式中 制造公差一般取 z 3 成形零件制 造公差一般取成形制品公差的25 50 或1 4 1 2 磨 损误差一般取 c 6 2 L 2 Z M L 2 L 2 Z M L 1 平均 SLL SM 2 1 2 ZZ M SLL 平均 塑件上的螺纹成型后 其径向尺寸和螺距都要产生收 缩而变小 从而影响螺纹径向尺寸和螺距 实际应用中对于同种塑料的螺纹塑件或收缩率相近的 螺纹塑件之间的配合 成型零件工作尺寸计算时可不考虑收 缩率的影响 当塑件螺纹与金属螺纹配合长度较小时 也可不考虑 收缩率的影响 但当塑件螺纹与金属螺纹配合长度超过7 8扣时 则螺 纹型环与型芯工作尺寸必须考虑收缩率的影响 1 螺纹型环径向尺寸计算 螺纹型环用于成型塑件上的外螺纹 外螺纹规定有大径和 中径公差 无小径公差 其计算式为 Z SDD M 0 1 中平均中中 4 螺纹成型零件工作尺寸的计算 4 螺纹成型零件工作尺寸的计算 式中 分别是螺纹型环的中 大 小径尺寸 分别为塑件螺纹的中 大 小径尺寸 分别为塑件螺纹的中 大径公差 按金属标准螺 纹8级公差考虑 模具上螺纹型环和型芯的制造公差 可按表9 2选用 Z SDD M 0 4 3 1 大平均大大 Z SDD M 0 1 中平均小小 中M M 大M M 小M M 中 D 大 D 小 D 中 大 z 表9 2 2 螺纹型芯径向尺寸计算 螺纹型芯用于成型塑件上的内螺纹 内螺纹规定有中径和 小径公差 无大径公差 其计算公式如下 式中 分别是螺纹的中 大 小径尺寸 分别是塑件螺纹的中 大 小径尺寸 塑件螺纹的中 小径公差 按金属标准螺纹7 级公差考虑 模具上螺纹型环和型芯的制造公差 可按表9 2选用 0 1 Z Sdd M 中平均中中 0 1 Z Sdd M 中平均大大 0 4 3 1 Z Sdd M 小平均小小 中M d 大M d 小M d 中 d 大 d 小 d 中 小 z 3 螺距尺寸计算 螺纹型环 型芯均用下式计算螺距尺寸 式中 螺纹型环或型芯的螺距尺寸 P 塑件上的螺纹螺距尺寸 但这样计算出来的螺距工作尺寸 成为非标准螺距 使切削加工困难 对此可采取相应措施来解决 如利用增 大螺纹中径公差来补偿螺距收缩 这在螺纹配合长度不大 时可用 其次可采用切削加工出大的螺距的办法 较麻烦 2 1 Z M SPP 平均 M P 9 3 成型零件的强度与刚度校核 9 3 成型零件的强度与刚度校核 注射成型加工时 模具型腔内塑料熔体具有很高的压力 型腔必须具有足够的壁厚来承受这一压力 否则会产生过大 弹性变形引起塑件尺寸超差或脱模困难 对于镶拼式型腔 过大的弹性变形将导致镶拼间隙增大而 发生溢料 甚至发生零件破坏 1 型腔壁厚的强度与刚度设计的依据1 型腔壁厚的强度与刚度设计的依据 理论分析与生产实践都证明 按模腔尺寸大小不同 强度 或刚度都可能成为模具失效的主要原因 对于小尺寸模具 强度是主要问题 满足强度条件必定能 满足刚度条件 对大尺寸模具 刚度逐渐成为主要问题 因此大模具必须 进行刚度计算 满足了刚度条件必能满足强度条件 对于组合式圆型腔 当型腔压力P 49MPa 型腔允许的 变形量 0 05mm 型腔材料许用应力 157MPa时 随 型腔基本尺寸的增大 分别按强度和刚度条件计算所得型腔壁 厚的比较曲线如图9 21所示 其它形式的型腔结构 也有类 似的壁厚变化趋势 图9 21 组合式圆形型腔壁厚随内半径的变化 54 86 按强度条件计算壁厚 应使型腔所受应力不超过型腔 材料的许用应力 即 按刚度条件计算壁厚 应使型腔的弹性变形不超过允 许变形量 即 按刚度条件进行型腔壁厚计算时 型腔允许变形量 的 确定应考虑以下因素 1 从保证塑件尺寸精度考虑 1 从保证塑件尺寸精度考虑 型腔变形过大必然引起塑件尺寸超差 因此其需用变形量 应为塑件尺寸及其公差的函数 从保证塑件尺寸精度 考虑 允许的变形量与塑件基本尺寸及其公差的关系如表 10 3所示 2 从不生产溢料考虑2 从不生产溢料考虑 镶拼式结构的模腔最大变形量应以保证镶拼间隙不发生溢料为 限 对于粘度不同的塑料 发生溢料的最小间隙如表10 4所示 表9 4 组合式型腔的刚度条件 表9 3 3 从保证塑件顺利脱模考虑 3 从保证塑件顺利脱模考虑 当型腔壁厚较小时 型腔压力会使型腔零件产生弹性扩 张 导致更多的熔体注入型腔 当型腔扩胀量超过塑件收缩 减小的数值时 型腔弹性变形恢复就要受到塑件壁厚的阻 碍 使塑件卡紧在型腔内 从而造成脱模困难 因此 型腔 允许变形量应小于塑件壁厚收缩值 即 式中 型腔允许变形量 t 塑件侧壁厚度 S 塑料收缩率 以上三种考虑所选定的 均应取数值最小者作为模腔厚度 的刚度设计计算依据 St 圆形型腔组合方式如图9 22 是整体侧壁镶以型腔底部 其 型腔受力为两端敞开 圆周侧壁受均匀的内压力 1 按刚度条件计算 1 按刚度条件计算 在熔体压力作用下 型腔内径增大 使侧壁和型腔底部配合 处产生间隙 其值为 22 22 rR rR E rP 式中P 型腔内单位面积熔体 压力 钢材泊松比 0 25 E 钢材拉伸弹性模量 E 2 1 10 MPa R 型腔镶块半径 r 型腔半径 5 图9 22 组合式圆形型腔 2 组合式圆形型腔壁厚计算2 组合式圆形型腔壁厚计算 按 将 0 25代入上式 解得 将侧壁厚S R r 代入上式得 此式即为按刚度条件计算组合式圆形型腔侧壁厚度公式 注意 应用此式时 只有当E 1 25 r P时 公式才有意 义 因此要求取尽可能大的 值 2 按强度条件计算 2 按强度条件计算 厚壁圆筒型腔受均布载荷作用 型腔内产生径向应力 如 图10 18所示 按第三强度理论可得型腔壁厚强度计算条件为 2 1 25 1 75 0 rPE ErP rR 1 25 1 75 0 2 1 rPE ErP rS 式中符号意义同上 1 2 2 1 P rS 1 按刚度条件计算 1 按刚度条件计算 整体式圆形型腔在熔体压力作用下 因受底部板厚的约 束 其变形沿型腔高度不同部位大小不同 如图9 23 由图可见 变形量随型腔深度h的增大而变大 型腔底部 变形为零 型腔壁厚可用下式求得 式中h 型腔深度 mm 3 1 4 15 1 E Ph S R r S 图9 23 整体式圆形型腔 P 3 整体式圆形型腔壁厚计算3 整体式圆形型腔壁厚计算 2 按强度条件计算 2 按强度条件计算 整体式圆形型腔受内部压力作用时 上口部分将产生最大 位移 相应的最大剪切应力也在该处 其壁厚计算式与组合 式圆形型腔的强度条件相同 即为 式中符号意义同上 4 组合式矩形型腔壁厚计算4 组合式矩形型腔壁厚计算 1 按刚度条件计算 1 按刚度条件计算 组合式矩形型腔受熔体压力作用时 四壁变形为两长边 L1 变形大于两短边 L2 当长 短边侧壁厚度相同时 长 边能满足要求 短边亦能满足要求 因此 只计算长边壁厚 即可 常见的组合式矩形型腔结构如图9 24 侧壁与底部为分 体结构 一般有如下两种情况 1 2 2 1 P rS 1 当 且时 可将长边视为两端固定的梁 分 析其变形 因短边变形很小 可忽略其对长边的影响 长边变形的最 大挠度产生在梁的中央 其值为 应小于允许值 即 代入上式可得 P L1S2 P 12 LL 12 SS 3 1 4 1 max 32 EHS PhL max max 3 14 1 1 32 EH PhL S 图9 24 组合式矩形型腔 式中 L1 型腔侧壁长边的长度 h 型腔深度 受压部分 H 型腔包括底板在内的高度 2 将型腔视为受均布载荷的矩形框架 分析侧壁变形时 不仅要考虑该面受载荷时自身的挠度 还应考虑到相邻侧壁变 形对其影响 仍分析长边的变形 若设长 短边壁厚相等 即 则长 短边的总变形量为 式中 长边自身挠度 相邻短边变形 拉伸 是对一侧长边 的影响 长边最大挠度在中点 即 式中 由短边与长边的边长比 决定的系数 其 值如表9 5 21 SS 2 2 1 L S 总 1 2 L 2 2 L 3 4 1 1 32EHS hPL 1 2 L L 0 10 20 30 40 50 60 70 80 91 0 1 361 641 841 962 001 961 841 641 361 00 0 10 20 30 40 50 60 70 80 91 0 1 361 641 841 962 001 961 841 641 361 00 1 2 L L 表9 5 矩形型腔边长比 确定的系数 短边拉伸变形为 将 1和 L2和代入 总总可得 按刚度条件 应使 由此可得 此式为按刚度条件计算矩形型腔侧壁厚度计算公式 应用 时先给定一壁厚值 若按验算得 需再增大S值 务 使 EHS hPL L 2 4 1 2 8 32 2 2 1 3 4 1 SL EHS hPL 总 总 8 32 2 2 1 3 4 1 SL EHS hPL 总 总 2 按强度条件计算 2 按强度条件计算 仍按长 短边壁厚相等 均为S 从强度考虑 侧壁每边 都受到弯曲应力与拉伸应力的双重作用 对两端固定受均布 载荷的梁 其最大弯曲应力在梁两端 其值为 同时由于两相邻边的作用 使侧壁受到的拉应力为 侧壁所受总的应力为弯曲应力和拉应力之和且应小于许用 应力 即 将弯曲应力和拉应力代入上式得 应用此式可先给定一壁厚值S 若求得的 再增 大S值 务使 2 2 1 2HS PhL W HS PhL 2 2 1 1 W总 总 22 2 2 2 1 HS PhL HS PhL 总 总 5 整体式矩形型腔壁厚计算5 整体式矩形型腔壁厚计算 1 按刚度条件计算 1 按刚度条件计算 整体式矩形型腔四壁 每一个边都可看作三边固定 一边 自由的矩形板 其受力情况如图9 25 图9 25 整体式矩形型腔 P P L1S 若仍设长 短边壁厚相等 即均为S 在型腔压力作用下 矩形 板的最大挠度必产生在自由边中点 即侧壁上口边缘中点 按此 可得 整体矩形型腔的刚度条件为 式中C 与型腔深度和长边边长比h L1有关的系数 见表9 6 F 与长边平行的短边侧壁和底板受拉断面积 F L1 H h 2hS 长边与短边之比L2 L1 应用此式时