- 相關(guān)推薦
淺談注塑模具的計(jì)算
引導(dǎo)語：下面是小編為大家精心準(zhǔn)備的關(guān)于淺談注塑模具的計(jì)算的相關(guān)資料，希望可以幫助到大家哦!
1.引言
工業(yè)設(shè)計(jì)的目的，就是通過對產(chǎn)品的合理規(guī)劃，而使人們能更方便地使用它們，使其更好地發(fā)揮效力。在研究產(chǎn)品性能的基礎(chǔ)上，工業(yè)設(shè)計(jì)還通過合理的造型手段，使產(chǎn)品能夠具備富有時(shí)代精神，符合產(chǎn)品性能、與環(huán)境協(xié)調(diào)的產(chǎn)品形態(tài)，使人們得到美的享受。工業(yè)設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)技術(shù)與藝術(shù)相結(jié)合，所以它是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與現(xiàn)代文化藝術(shù)融合的產(chǎn)物。它不僅研究產(chǎn)品的形態(tài)美學(xué)問題，而且研究產(chǎn)品的實(shí)用性能和產(chǎn)品所引起的環(huán)境效應(yīng)，使它們得到協(xié)調(diào)和統(tǒng)一，更好地發(fā)揮其效用。叢林法則(the law of the jungle)是自然界里生物學(xué)方面的物競天擇、適者生存、優(yōu)勝劣汰、弱肉強(qiáng)食的規(guī)律法則。激烈的市場競爭讓塑料制品在利用工業(yè)設(shè)計(jì)的同時(shí)，不得不引入?yún)擦址▌t，正是工業(yè)設(shè)計(jì)和叢林法則促使塑料制品的外觀造型越來越復(fù)雜，而電腦技術(shù)的發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造使這一切復(fù)雜的設(shè)計(jì)造型都有了實(shí)現(xiàn)的可能性。
塑料制品的成型，絕大多數(shù)都離不開模具。近年來，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造的發(fā)展，對塑料制品的設(shè)計(jì)和模具制造帶來了翻天覆地的變化。模具制造的技術(shù)已經(jīng)由過去的以鉗工手工為主發(fā)展到以數(shù)控機(jī)床加工為主，塑料產(chǎn)品的設(shè)計(jì)也從手工制圖發(fā)展到完全利用電腦繪圖，產(chǎn)品制圖的表現(xiàn)手法也由過去2D圖紙轉(zhuǎn)向3D數(shù)據(jù)為主，產(chǎn)品的造型也從過去的方形、三角形和圓形等規(guī)則形狀變化為復(fù)雜的空間曲面造型，這些變化都使得產(chǎn)品的外觀形狀越來越復(fù)雜，也給模具設(shè)計(jì)和制造帶來了極大的挑戰(zhàn)。因此要求我們的模具設(shè)計(jì)必須適應(yīng)這種挑戰(zhàn)，與時(shí)俱進(jìn)。
對于注塑模具的計(jì)算，模具專業(yè)教科書、技術(shù)資料、論文和設(shè)計(jì)手冊已經(jīng)有很多公式和資料，在過去幾十年的歲月里，這些公式在模具行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)在利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造的情況下，這些公式的局限性也凸顯出來，因而有些傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)計(jì)算公式在實(shí)際中已經(jīng)失去使用價(jià)值，繼續(xù)使用某些公式可能會給模具設(shè)計(jì)專業(yè)的新生帶來困擾，本文旨在探討在模具設(shè)計(jì)的實(shí)踐中哪些內(nèi)容需要計(jì)算，哪些內(nèi)容不需要計(jì)算，如何選擇計(jì)算公式等問題。
2、注塑模具型腔尺寸的計(jì)算
2.1型腔尺寸計(jì)算的誤區(qū)
塑料被溶化后注入型腔，冷卻后脫模其尺寸會縮小，因此在模具設(shè)計(jì)時(shí)會考慮到收縮因素，加大型腔尺寸從而使塑料制品冷卻后能獲得我們所需要的尺寸。公式，把計(jì)算方式歸納為平均尺寸法和極限尺寸法兩類。事實(shí)上，上述的公式在實(shí)際的模具設(shè)計(jì)中根本無法使用，這些公式只能應(yīng)用在圖1所示的形狀單純的簡單制品。因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)的很多塑料制品是由多個(gè)復(fù)雜曲面組成的不規(guī)則的3D模型，在這些不規(guī)則制品中，很難找到尺寸并套用公式。另一方面，經(jīng)過多年的發(fā)展，模具加工機(jī)床的精度、刀具材料等都發(fā)生了很大的變化，數(shù)控技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)代的CNC機(jī)床、慢走絲線切割和精密電火花加工機(jī)床的加工精度已經(jīng)達(dá)到微米級，在歐洲的模具設(shè)計(jì)資料中，取消類似的計(jì)算公式已經(jīng)有20多年了，因此我們也要與時(shí)俱進(jìn)。對于模具型腔的磨損，在現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)中，不作為考慮的因素了。
如果型腔過度磨損，產(chǎn)品尺寸超出公差要求，則更換模仁或者重新設(shè)計(jì)制造模具。過去使用這些公式的背景是機(jī)床精度不高或者加工不到位，一部分加工需要依靠手藝精良的鉗工來修配，這時(shí)采用保守的計(jì)算公式是十分必要的。
2.2 塑件收縮率計(jì)算的方法
前文已經(jīng)述及，利用傳統(tǒng)的計(jì)算方法，已經(jīng)很難適應(yīng)模具設(shè)計(jì)工作了。在歐洲、美國和日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國家，我國香港和臺灣地區(qū)都是采用以下的簡化計(jì)算方法，經(jīng)過多年的實(shí)踐表明，采用以下計(jì)算方法可以滿足實(shí)際需要。
塑件沒有尺寸公差要求(自由公差)時(shí)：
成型尺寸公差仍取塑件尺寸公差的1/2~1/3.
2.3 加纖維塑件的型腔尺寸計(jì)算
加纖維塑件的各個(gè)方向收縮并不一致，而且數(shù)值相差較大，通常在塑膠流動方向收縮率較小，垂直于塑膠流動方向收縮率較大，這時(shí)采用表1和表2的公式更是無從下手，目前流行的3D設(shè)計(jì)軟件PRO/E和UG等軟件里，可以在X,Y,Z三個(gè)方向設(shè)置不同的收縮率，較好地解決了這個(gè)問題。
2.4.高精度尺寸的調(diào)整
高精度的尺寸，先將尺寸公差轉(zhuǎn)化成上下偏差值相等的公差，再按照上述計(jì)算方法，對高精度的部位按照后期可以減鋼的方法預(yù)留0.05的鋼料，方便試模后的修整。
3、熱膨脹的計(jì)算
熔化樹脂流入澆口、流道、定模型腔，模具受到180～300℃左右高溫樹脂所傳來的熱量, 通常溫度上升時(shí)金屬發(fā)生熱膨脹, 因此，注塑成型模具的零部件也發(fā)生熱膨脹。對于熱膨脹對注塑模具性能的影響，很多模具教科書和設(shè)計(jì)手冊，沒有提供典型的案例。熱流道系統(tǒng)模具、大型模具、存在大型滑塊和多斜頂?shù)哪＞咭约案邷爻尚偷哪＞撸瑹崤蛎泴τ谏鲜鏊念惸＞邅碚f，影響較大，高溫的情形下，正常的模具運(yùn)動間隙會縮小，因此熱膨脹會導(dǎo)致：影響導(dǎo)柱導(dǎo)套的配合、擦穿位的配合、側(cè)抽芯滑塊滑動不順暢、斜頂和滑塊容易卡滯、型芯尺寸脹大。
對于三維的具有各向異性的物質(zhì)，有線膨脹系數(shù)和體膨脹系數(shù)之分。對于可近似看做一維的物體，長度就是衡量其體積的決定因素，這時(shí)的熱膨脹系數(shù)可簡化定義為：單位溫度改變下長度的增加量與的原長度的比值，這就是線膨脹系數(shù)。在模具設(shè)計(jì)中，通常采用線膨脹系數(shù)來計(jì)算熱膨脹的影響。
4、流長比的計(jì)算
塑料的流長比是指塑料熔體流動的長度與壁厚的比值。塑料的流長比直接影響到塑料制品的進(jìn)澆點(diǎn)數(shù)量和分布情況，同時(shí)也會影響到塑料的壁厚。
對于所采用塑料的流長比，我們是要牢記的，有利于我們塑料模具報(bào)價(jià)和模具設(shè)計(jì)。LDPE的流長比是270;HDPE的流長比是230;PP的流長比是250;PS的流長比是210;ABS的流長比是190;PC的流長比是90;PA的流長比是170;POM的流長比是150;PMMA的流長比是150.
不同的塑料的流長比都會不同，往往流長比越少的塑料，其流動性也就會越差。設(shè)計(jì)中小型模具時(shí)，一般不需要計(jì)算流長比，但是對于大型模具則不可忽視流長比的計(jì)算。
5、型腔的強(qiáng)度計(jì)算
型腔在成型過程中受到塑料熔體的高壓作用，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，實(shí)踐表明，對于大型模具，特別是大深度型腔模具，剛度不足是主要矛盾，型腔尺寸應(yīng)以滿足剛度條件為準(zhǔn)。對于中小型模具，特別是小深度的型腔，強(qiáng)度不足是主要矛盾，但是小尺寸型腔的強(qiáng)度計(jì)算環(huán)節(jié)一般省略，模具設(shè)計(jì)者往往利用現(xiàn)有的經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行設(shè)計(jì)，在實(shí)際中并不會出現(xiàn)任何問題。強(qiáng)度不足時(shí)，會使模具型腔破裂，因此，強(qiáng)度計(jì)算的條件是滿足受力狀態(tài)下的許用應(yīng)力。而剛度不足，會導(dǎo)致型腔在受力狀態(tài)下尺寸擴(kuò)大，其結(jié)果會使制品出現(xiàn)毛邊，尺寸超差甚至難以脫模。關(guān)于大型腔注塑模具的型腔深度計(jì)算，請參考相關(guān)模具設(shè)計(jì)手冊。
6、鎖模力的計(jì)算
對于中小型模具，鎖模力一般憑經(jīng)驗(yàn)估計(jì)為主。大型模具應(yīng)根據(jù)型腔內(nèi)的壓強(qiáng)乘以水平投影面積計(jì)算出鎖模力，計(jì)算出的鎖模力應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于注塑機(jī)的額定鎖模力。對于注射量的計(jì)算也是如此。
7、斜頂和行位行程的計(jì)算
斜頂?shù)男谐�，對于簡單模具，一般是通過正切三角函數(shù)就可以計(jì)算出來的，對于復(fù)雜模具，斜頂?shù)男谐汤萌呛瘮?shù)計(jì)算后，需要在3D軟件中模擬驗(yàn)證。行位行程的計(jì)算，很多教科書都列出了公式，并舉了例題。在實(shí)際中，簡單模具的行位行程，可能不需要通過計(jì)算，一目了然，例如表3第一例。
一般列出了一種行位抽芯的特例，即形狀比較簡單的HALF抽芯�，F(xiàn)實(shí)中很多的復(fù)雜行位的抽芯距離是很難列出公式計(jì)算的，而通過3D軟件移動模擬就可以很簡單的確定抽芯距。因此過多的使用計(jì)算公式可能會誤導(dǎo)初學(xué)者，到處查閱資料找計(jì)算公式。
8、脫螺紋模具的計(jì)算
對于脫螺紋模具的計(jì)算，計(jì)算傳動比、螺紋型芯轉(zhuǎn)動圈數(shù)等等都是必要的，參見相關(guān)手冊。
9、抽芯力、脫模力和頂出力的計(jì)算
抽芯力、脫模力和頂出力的計(jì)算相當(dāng)復(fù)雜，現(xiàn)有的公式也很難準(zhǔn)確的計(jì)算，只能通過經(jīng)驗(yàn)的積累，估計(jì)脫模力，并采取相應(yīng)的對策。
10、冷卻系統(tǒng)的計(jì)算
對于冷卻系統(tǒng)的計(jì)算�，F(xiàn)在已經(jīng)有很多的計(jì)算公式，但是在現(xiàn)實(shí)中，應(yīng)用計(jì)算比較少，一般的簡單模具，制造周期都很短，模具設(shè)計(jì)的時(shí)間更短了，所以冷卻系統(tǒng)的計(jì)算大都是省略了，通過經(jīng)驗(yàn)類比解決。雖然不需要計(jì)算，但是雷諾數(shù)的計(jì)算、層流紊流等理論會給模具設(shè)計(jì)者提供思考的思路。
11、總結(jié)
注塑模具的計(jì)算，對于大型模具和中小型模具來說，二者有著本質(zhì)的區(qū)別。中小型模具通過經(jīng)驗(yàn)很容易解決，而大型模具，一旦設(shè)計(jì)失誤就會造成巨大損失，但是模具設(shè)計(jì)的計(jì)算，都必須建立在實(shí)踐的基礎(chǔ)上，模具是一門實(shí)踐遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于理論的技術(shù)，模具技術(shù)來源于實(shí)踐。
【淺談注塑模具的計(jì)算】相關(guān)文章：
注塑模具原理09-29
注塑模具的設(shè)計(jì)過程09-21
哪些結(jié)構(gòu)組成注塑模具-注塑模具由哪些結(jié)構(gòu)組成10-01
注塑模具設(shè)計(jì)流程05-25
注塑模具的設(shè)計(jì)過程詳解08-24
注塑模具設(shè)計(jì)基本方法03-19
PMMA鏡片模具的設(shè)計(jì)與注塑工藝的要點(diǎn)07-23
注塑模具設(shè)計(jì)的基本流程06-21
注塑模具必須這樣驗(yàn)收才敢用06-02