如何计算9.4型芯构件的力学特性？

时间：2023-07-01 理论教育版权反馈

【摘要】：图9-47a所示为塑料熔体从型芯根部进料的压力分布。很明显，图9-47b的受载情况，会使型芯产生颇大的偏移量。若作用型芯上的压力呈线性分布，型腔的计算压力p应为三角形压力分布的最大值，并假定型腔间隙在充模前是均匀的。它是弯矩引起的变形fb，和剪切力引起的变形fs之和。刚体型芯整体位移量由以上各计算式和线图可知。存在极限长径比，超过此极限值，型芯变形量急剧上升。

如何计算9.4型芯构件的力学特性？

在高压熔体作用下整个型芯长度上存在侧向压力，造成型芯的变形和偏移。致使成型注塑件的内孔与外轮廓偏心，壁厚不均，甚至尺寸超差，也会产生脱模困难。本节介绍的计算式和线图可估测型芯的实际偏移量和作深入力学分析。

1.实际偏移量组成

在模具型腔的充填过程中，型芯的实际偏移量f_a由两部分叠加而成，即型芯在刚性固定下的最大变形量f_t与型芯装配部位偏移量f_e之和。

f_a=f_t+f_e （9-70）

其中，装配偏移量f_e又可分为刚体型芯整体位移量f_es，和整个型芯的倾侧偏移量f_em。所以实际偏移量由三部分组成，见图9-46，有

f_a=f_t+f_es+f_em （9-71）

图9-46 型芯实际偏移量的组成

（1）型芯受载类型在注射成型状态中，型芯受载分布情况可分为三种类型，如图9-47所示。图9-47a所示为塑料熔体从型芯根部进料的压力分布。图9-47b为型芯顶部进料。图9-47c上沿型芯长度方向压力保持大致相同，是发生在侧边浇口进料场合。很明显，图9-47b的受载情况，会使型芯产生颇大的偏移量。注射模的进料浇口大多在型芯的根部。

图9-47 型芯的各种受载分布

a）根部进料 b）顶部进料 c）侧边浇口进料

（2）型芯几何体简化型芯几何体可简化成圆柱体和矩形柱体两大类。型芯一般有冷却用圆孔通道。矩形截面的型芯有矩形的和圆形的冷却管道，如图9-48所示。型芯通常都有脱模斜度，计算时用平均尺寸。

图9-48 各种不同截面种类的型芯

a）圆柱体型芯 b）矩形柱体型芯矩形冷却管道c）矩形柱体型芯圆形冷却管道

2.型芯的最大变形量

从安全角度考虑，应计算熔体充模初期单向压力作用下型芯的实际偏移量。若作用型芯上的压力呈线性分布，型腔的计算压力p应为三角形压力分布的最大值，并假定型腔间隙在充模前是均匀的。

这里仅介绍，从型芯根部进料时圆孔冷却的圆柱型芯的最大变形量f_t。它是弯矩引起的变形f_b，和剪切力引起的变形f_s之和。

f_t=f_b+f_s

由弹性弯曲的微分方程，可得到圆柱型芯的挠曲变形量

式中 p——型腔压力，三角形分布的最大值（N/mm²）；

E——型芯材料的弹性模量（N/mm²）；

h——型芯长度（mm）；

d——型芯的平均外径（mm）；

d₀——冷却水孔直径（mm）。

在型芯顶端，由剪切力引起的最大变形量

在2≤W≤10时

W>10时

C₁=1

型芯厚度比W的定义为

这样，可得总变形量

式（9-72）、式（9-73）和式（9-74）说明了总变形量f_t跟几何与物理参量之间的关系，是基于受一般载荷的横梁推导的。在注射模内高压熔体作用下，型芯的实际总变形量比理论计算值更大些。图9-49～图9-53给出了型芯在型腔压力p=10N/mm²作用下，最大实际总变形量f_t的线圈。使用时必须根据实际型腔压力和注塑件壁厚等因素作修正。