【文章內(nèi)容簡介】 ；δc ——模具成型零件的磨損引起的誤差；δj ——模具成型零件配合間隙變化誤差；δa ——模具裝配引起的誤差。由此可見，塑件尺寸誤差為累積誤差，由于影響因素多，因此塑件的尺寸精度往往較低。設(shè)計(jì)塑件時(shí),其尺寸精度的選擇不僅要考慮塑件的使用和裝配要求，而且要考慮塑件在成型過程中可能產(chǎn)生的誤差，使塑件規(guī)定的公差值Δ大于或等于以上各項(xiàng)因素引起的累積誤差δ，即 Δ≥δ （4－3）在一般情況下，收縮率的波動(dòng)、模具制造公差和成型零件的磨損是影響塑件尺寸精度的主要原因。因而并不是塑件的任何尺寸都與以上幾個(gè)因素有關(guān)，另外所有的誤差同時(shí)偏向最大值或同時(shí)偏向最小值的可能性是非常小的。從式（4－3）可以看出，因收縮率的波動(dòng)引起的塑件尺寸誤差隨塑件尺寸的增大而增大。因此，生產(chǎn)大型塑件時(shí)，收縮率波動(dòng)是影響塑件尺寸公差的主要因素，若單靠提高模具制造精度等級(jí)來提高塑件精度是困難和不經(jīng)濟(jì)的，應(yīng)穩(wěn)定成型工藝條件和選擇收縮率波動(dòng)較小的塑料；生產(chǎn)小型塑件時(shí)，模具制造公差和成型零件的磨損是影響塑件尺寸精度的主要因素，因此，應(yīng)提高模具制造精度等級(jí)和減少磨損。 型芯和型腔徑向尺寸的計(jì)算下面介紹一種常見的按平均收縮率、平均磨損量和平均制造公差為基準(zhǔn)的計(jì)算方法。根據(jù)查表可知常用塑料的最大收縮率Smax和最小收縮率 Smin，該塑料的平均收縮率為 =[（Smax+ Smin）/2]100% （4－4）根據(jù)上式可以算出本設(shè)計(jì)中塑料的平均收縮率=[（+2）/2]%=在以下的計(jì)算中，塑料的平均收縮率均為平均收縮率。這里首先說明，在型腔、型芯徑向尺寸以及其他各類工作尺寸計(jì)算公式導(dǎo)出過程中，所涉及的無論是塑件尺寸和成型模具尺寸的標(biāo)注都是按規(guī)定的標(biāo)注方法。凡孔都是按基孔制，公差下限為零，公差等于上偏差，凡軸都是按基軸制，公差上限為零，公差等于下偏差；中心距基本尺寸為雙向等值偏差。 如圖4－2：圖4－2 模具零件工作尺寸與塑料尺寸的關(guān)系1. 型腔徑向尺寸的計(jì)算如前面所說，塑件外形的基本尺寸Ls是最大尺寸，其公差Δ為負(fù)偏差，如果塑件上原有公差的標(biāo)注與此不符，應(yīng)按此規(guī)定轉(zhuǎn)換為單向負(fù)偏差，因此，塑件的平均徑向尺寸為Ls+δz/2。型腔的平均磨損量為δc/2，考慮到平均收縮率，則可以列出如下等式：Lm+δz/2+δc/2=（LsΔ/2）（1+） （4－5）略去比其他各項(xiàng)小得多的Δ/2，則得到模具型腔的徑向尺寸為 Lm=（1+）Ls（Δ+δz+δc）/2 （4－6）式中δz和δc是與Δ有關(guān)的量，公式后半部分可用χΔ表示，標(biāo)注制造公差后得： （Lm）+δz0=[（1+）LsχΔ] +δz0 （4－7） 由于δz、δc與Δ的關(guān)系隨塑件的精度等級(jí)和尺寸大小的不同而變化，因此式中Δ前的系數(shù)χ在塑料件尺寸較大、精度級(jí)別較低時(shí)，δz和δc可忽略不計(jì)，則χ=；當(dāng)塑件尺寸較小、精度級(jí)別較高時(shí)，δc可取Δ/δz可取Δ/3，此時(shí)，χ=，則式（4－8）為 （Lm）+δz0=[（1+）Ls（～）Δ] +δz0 （4－8）式中 Lm ——模具型腔徑向基本尺寸；Ls ——塑件外表面的徑向基本尺寸；——塑料平均收縮率；Δ——塑件外表面徑向基本尺寸的公差。根據(jù)以上推出的公式，可計(jì)算出本設(shè)計(jì)中塑件的型腔徑向基本尺寸：（Lm）+δz0=（1+）50－=㎜ （4－9）塑件孔的徑向基本尺寸ls是最小尺寸，其公差Δ為正偏差，型芯的基本尺寸lm是最大尺寸，制造公差為負(fù)偏差，經(jīng)過與上面型腔徑向尺寸相類似的推導(dǎo)，可得： （lm）0δz=[（1+）Ls+（～）Δ] δz0 （4－10）式中 Lm ——模具型芯徑向基本尺寸；Ls ——塑件內(nèi)表面的徑向基本尺寸；Δ ——塑件內(nèi)表面徑向基本尺寸的公差；δz ——模具制造公差。根據(jù)以上公式，可以計(jì)算出塑件的型芯徑向基本尺寸：（lm）0δz=（1+）47+=㎜計(jì)算型腔深度和型芯高度尺寸時(shí)，由于型腔的底面或型芯的端面磨損很小，所以可以不考慮磨損量，由此推導(dǎo)型腔深度公式為 （Hm）+δz0=[（1+）Hs－χΔ] +δz0 （4－11）式中 Hm ——模具型腔深度基本尺寸；Hs ——塑件凸起部分高度基本尺寸；χ——修正系數(shù)，χ=1/3～1/2，當(dāng)塑件尺寸較大、精度要求較低時(shí)取最小值；反之取最大值。根據(jù)上式，塑件的型腔深度： （Hm）+δz0=（1+）25－1/2=80+㎜型芯高度公式為 （hm）0δz=[（1+）hs－χΔ] 0δz （412）式中 hm——模具型腔高度基本尺寸；hs——塑件孔或凹槽深度尺寸。根據(jù)上式，塑件的型芯高度： （hm）0δz=（1+）+1/2=㎜ 成型零部件的強(qiáng)度和剛度計(jì)算塑料模具是在一定溫度和一定壓力下工作的，模具型腔受到塑料熔體壓力的作用，必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度。如果型腔側(cè)壁和底板厚度過小，就可能因強(qiáng)度不夠而產(chǎn)生塑性變形甚至破壞；也可能因剛度不夠產(chǎn)生撓曲變形，導(dǎo)致溢料和出現(xiàn)飛邊，降低塑料件尺寸精度并影響順利脫模。因此，應(yīng)該通過強(qiáng)度和剛度計(jì)算來確定型腔的壁厚和地板的厚度。尤其對(duì)于尺寸精度要求高的或大型的模具型腔，更不能單純地憑經(jīng)驗(yàn)確定它們的尺寸。 成型零部件強(qiáng)度、剛度計(jì)算需要考慮的問題模具型腔壁厚的計(jì)算應(yīng)以成型過程中型腔受到的最大壓力為準(zhǔn)。注射成型時(shí)，最大壓力是在熔體充滿型腔的瞬間產(chǎn)生的。在保壓過程中，隨著塑料的冷卻和澆口的凍結(jié)，型腔內(nèi)的壓力逐漸降低，在開模時(shí)接近常壓。理論分析和生產(chǎn)實(shí)踐證明，對(duì)于大尺寸模具型腔，剛度不足是主要矛盾，型腔壁厚應(yīng)以滿足剛度條件為準(zhǔn)；對(duì)于小尺寸模具型腔，在發(fā)生大的彈性變形前，其應(yīng)力往往超過了模具材料的許用應(yīng)力，因此，強(qiáng)度不足是主要矛盾，計(jì)算型腔壁厚應(yīng)以滿足強(qiáng)度條件為準(zhǔn)。型腔壁厚的強(qiáng)度計(jì)算條件是型腔在各種受力形式下受到的最大應(yīng)力值不得超過模具材料的許用應(yīng)力，即σmax≤[σ]；型腔壁厚的剛度計(jì)算條件應(yīng)使型腔彈性變形的最大值不超過允許變形量，即δmax≤[δ]。塑件成型過程中，當(dāng)高壓熔體進(jìn)入型腔時(shí)，模具型腔配合面的某些過大的間隙會(huì)出現(xiàn)溢料。這時(shí)應(yīng)根據(jù)塑料的粘度特征，在不產(chǎn)生溢料的前提下，將允許的最大間隙值[δ]作為型腔的剛度條件。某些塑件個(gè)別部位的尺寸精度比較高，這就要求模具型腔應(yīng)具有很好的剛性，以保證塑料熔體進(jìn)入型腔時(shí)不能產(chǎn)生過大的彈性變形。此時(shí)，型腔的允許變形量[δ]可由塑件尺寸和公差值確定。如果型腔剛度不足，在熔體高壓作用下會(huì)產(chǎn)生過大的彈性變形，當(dāng)變形量超過塑件的受縮率時(shí)，塑件周邊將被型腔緊緊包住而難以脫模。如果強(qiáng)制推出，容易使塑件劃傷或破裂，因此，型腔的允許變形量應(yīng)小于塑件壁厚的受縮值，即 [δ]＜tS （4－13）式中 [δ]——保證塑件順利脫模的型腔允許彈性變形量，㎜；T——塑件厚度，㎜；S——塑件的收縮率。在一般情況下，因塑料的收縮率較大，型腔的彈性變形量不會(huì)超過塑料冷卻時(shí)的收縮值，因此，型腔的剛度要求主要是由不溢料和塑件精度來決定的。當(dāng)塑件某一尺寸同時(shí)有幾項(xiàng)要求時(shí)，應(yīng)以其中最苛刻的條件作為剛度設(shè)計(jì)的依據(jù)。型腔尺寸以強(qiáng)度和剛度計(jì)算的分界值取決于型腔的形狀、結(jié)構(gòu)，模具材料的許用應(yīng)力，型腔允許的彈性變形量以及型腔內(nèi)熔體的最大壓力。在以上諸因素一定的條件下，以強(qiáng)度計(jì)算所需要的壁厚和以剛度計(jì)算所需要的壁厚相等時(shí)的型腔尺寸即為強(qiáng)度計(jì)算和剛度計(jì)算的分界值。在分界值不確定的情況下，應(yīng)分別按強(qiáng)度條件和剛度條件算出壁厚，取其中較大值作為模具型腔的壁厚。由于型腔的形狀、結(jié)構(gòu)形式是多種多樣的，同時(shí)在成型過程中模具受力狀況也很復(fù)雜，一些參數(shù)難以確定，因此對(duì)型腔壁厚作精確的力學(xué)計(jì)算幾乎是不可能的。因此，只能從實(shí)踐觀點(diǎn)出發(fā)，對(duì)具體的情況作具體分析，建立接近實(shí)際的力學(xué)模型，確定較為接近實(shí)際的計(jì)算參數(shù)，采用工程上常用的近似計(jì)算法，以滿足設(shè)計(jì)上的需要。對(duì)于不規(guī)則的型腔，可簡化為規(guī)則的矩形型腔和圓形型腔進(jìn)行近似計(jì)算。當(dāng)然在本設(shè)計(jì)中，型腔的結(jié)構(gòu)不復(fù)雜。 矩形型腔側(cè)壁和底板厚度的計(jì)算矩形型腔是指模具型腔橫截面呈矩形的結(jié)構(gòu)，型腔結(jié)構(gòu)可分為組合式和整體式兩類。對(duì)于本塑件，則選擇整體式矩形型腔側(cè)壁和底板的計(jì)算公式。整體式矩形型腔結(jié)構(gòu)與組合式型腔相比剛度較大。由于底板與側(cè)壁為一整體，所以在型腔底面不會(huì)出現(xiàn)溢料間隙，因此，在計(jì)算型腔時(shí)，變形量的控制主要是為了保證塑件尺寸精度和順利脫模。（1）按剛度條件計(jì)算 圖5－3所示為組合式矩形型腔工作時(shí)側(cè)壁受力情況。在熔體壓力作用下，側(cè)壁向外膨脹產(chǎn)生彎曲變形，使側(cè)壁與底之間出現(xiàn)間隙，間隙過大將發(fā)生溢料或影響塑件的尺寸精度。整體式矩形型腔的任一側(cè)壁均可視為三邊固定、一邊自由的矩形板。在塑料熔體壓力作用下，矩形板的最大變形發(fā)生在自由邊的中點(diǎn)，變形量為 δmax=cpH14/Es3 (4－14)根據(jù)上面的公式可以計(jì)算出： δmax=40804=㎜應(yīng)使即δmax≤[δ]，按剛度條件計(jì)算側(cè)壁厚度： (4－15) 式中 c——由H1/l決定的系數(shù)，可以查文獻(xiàn)[3]得到。（2）按強(qiáng)度條件計(jì)算 整體式矩形型腔側(cè)壁的最大彎曲應(yīng)力為圖4－3 矩形型腔結(jié)構(gòu)及受力情況 σmax=Mmax/W (4－16)式中 σmax ——型腔側(cè)壁的最大彎曲變形；Mmax——型腔側(cè)壁的最大彎矩；W ——抗彎截面系數(shù)。查文獻(xiàn)[3]得到。根據(jù)上式，可以計(jì)算出： σmax=1. 整體式矩形型腔底板厚度的計(jì)算（1）按剛度條件計(jì)算 整體式矩形型腔的底板，如果后部沒有支承板，直接支撐在模腳上，中間是懸空的，那么底板可以看成是周邊固定的受均勻載荷的矩形板。由于熔體的壓力，板的中心將產(chǎn)生最大的變形量，按剛度條件，型腔底板厚度為 (4－17)式中 c′——由型腔邊長比l/b決定的系數(shù)。查文獻(xiàn)[3]得c′。根據(jù)上式，可以計(jì)算出： （2）按強(qiáng)度條件計(jì)算 整體式矩形型腔底板的最大應(yīng)力發(fā)生在短邊與側(cè)壁交界處，按照強(qiáng)度條件，型腔底板厚度為) (4－18)式中 α′——由模腳（墊塊）之間距離和型腔短邊長度比l/b所決定的系數(shù)，查文獻(xiàn)[3]可得α′。根據(jù)上式，可以計(jì)算出：