塑料模成型零部件强度和刚度是计算.doc

第三节 成型零部件的设计
成型零部件的强度与刚度的计算
一、模具强度及刚度概念
从工程力学的角度上讲：
构件刚度—是指构件抵抗变形的能力
构件强度 —是指某种材料抵抗破坏的能力，
即材料破坏时所需要的应力。
模塑成型过程中，型腔受到塑料熔体的压力会产生一定的内应力及变形。
若型腔或底板壁厚不够，当内应力超过材料的许用应力时，型腔会因强度不够而破裂。
若型腔刚度不足也会发生过大的弹性变形，因此导致溢料、影响塑件尺寸和精度、脱模困难。
型腔刚度计算的依据可归纳为以下几个方面 ：
（1）防止溢料 （2）保证塑件精度 （3）有利于脱模
二 、壁厚的受力分析
1.模塑过程中模具承受的力
设备施加的锁模力
注射过程中塑料流动的注射压力
浇口封闭前一瞬间的保压压力
开模时的拉应力
2.型腔受内压力作用发生膨胀变形
影响塑件的尺寸精度
配合面处产生溢料飞边
小型腔的许用变形量小，压力作用会导致其破坏
3.型腔壁厚的最大允许变形量δ
从中小型塑件的尺寸精度考虑：δ≤Δ/5
从不产生溢料飞边考虑： δ ﹤塑料的溢料值（表5-3）
保证塑件的顺利脱模： δ≤S·t（收缩量
腔力学计算的特征和性质：
大型腔以刚度为主计算，小型腔以强度为主计算
圆形凹模直径：D﹤67～86mm时以强度计算为主
　矩形凹模长边：L﹤108～136mm时以强度计算为主
4．型腔壁厚和底板壁厚的校核
型腔要承受塑料融体的高压作用
若壁厚不够可表现为：
刚度不够——产生过大的弹性变形。
强度不够——型腔发生塑性变形、破裂
型腔壁厚计算以最大压力为准
大型模具以刚度计算为主
小型模具以强度计算为主
刚度与强度的校核目的
保证强度和刚度
（1）．刚度——防止过大弹性变形
⑴从保证塑件精度要求方面出发：要求弹性变形δ ＜1/5Δ
弹性变形量[δ]由塑件的尺寸公差值决定
⑵从保证模具型腔不发生溢料方面出发：由塑料粘度特性决定

塑 料
允许间隙
低粘度塑料（PA，PE，PP）
0.025～0.04
中粘度塑料（PS，ABS，PMMA）
0.04～0.05
高粘度塑料（PSU，PC，PPO）
0.06～0.08
⑶保证顺利脱模：
弹性变形值应小于制件收缩值
型腔尺寸＋弹性变形＝制件尺寸＋热膨胀（收缩）值
当变形大于热收缩值时，冷却减压后，型腔弹性恢复，塑件收缩导致制件尺寸大于型腔尺寸以致难以脱模
2．强度——防止型腔变形、破裂
刚度和强度校核，其选择以一分解值为标准
影响因素：
(1) 型腔形状(2) 模具材料的许用应力(3) 型腔的允许变形量
(4) 塑料融体压力
单型腔侧壁厚度tc的经验计算公式为：tc=0.20t+17（型腔压力PM<49MPa）。多腔模具的型腔与型腔之间的壁厚t’c的
经验计算公式为t’c≥tc/2。

三、壁厚尺寸的计算
1.圆形凹模壁厚计算
凹模内壁直径
2r
整体凹模壁厚
S=R-r
镶拼式凹模
凹模内壁直径
2r
整体凹模壁厚
S=R-r
镶拼式凹模
凹模壁厚S1
模套壁厚S2
凹模壁厚S1
模套壁厚S2
～40
20
8
18
>90～100
50
14
40
>40 ～ 50
25
9
22
>100～120
55
15
45
>50 ～ 60
30
10
25
>120～140
60
16
48
>60 ～ 70
35
11
28
>140～160
65
17
52
>70 ～ 80
40
12
32
>160～180
70
19
55
>80 ～ 90
45
13
35
>180～200
75
21
58

2.矩形凹模壁厚计算
矩形凹模内侧短边长
b
整体凹模壁厚
S
镶拼式凹模
凹模壁厚　S1
模套壁厚 S2
～40
25
9
22
>40 ～ 50
25 ～ 30
9 ～ 10
22 ～ 25
>50 ～ 60
30 ～ 35
10 ～ 11
25 ～ 28
>60 ～ 70
35 ～ 42
11 ～ 12
28 ～ 35
>70 ～ 80
42 ～ 48
12 ～ 13
35 ～ 40
>80 ～ 90
48 ～ 55
13 ～ 14
40 ～ 45
>90 ～ 100
55 ～ 60
14 ～ 15
45 ～ 50
>100 ～ 120
60 ～ 72
15 ～ 17
50 ～ 60
>120 ～ 140
72 ～ 85
17 ～ 19
60 ～ 70
>140 ～ 160
85 ～ 95
19 ～ 21
70 ～ 78

※表中壁厚是边长比L/b=1.8时的参考尺寸，当L/b＞1.8时壁厚应适当增大。
3.支承板厚度的计算
塑件在分型面上的投影面积
Ａ（cm2）
支承板厚度
Ｈ
～5
15
>5 ～ 10
15 ～ 20
>10 ～ 50
20 ～ 25
>50 ～ 100
25 ～ 30
>100 ～ 200
30 ～ 40
当塑件的投影面积较大时，支承板会很厚，为减小厚度可加支柱。
加一个支柱：Ｈ′=Ｈ/2.7
加两个支柱：Ｈ″=Ｈ/4.3
※板厚值也可参考表