如果板的背面没有完全被支承,那么剪切应力将会使板发生弯曲变形。在推出支架和动模侧的型腔之间的固定板很容易发生弯曲变形。剪切应力τ定义为作用力F除以剪切面积Αshear,即
图12.9所示为部分Bezel模具在静力作用时受剪切的示意图。而熔体压力作用在型腔时的实际剪切应力分布有很多不同,假定剪切应力在模具型腔周围均匀分布,则可以得到较为合理的计算。剪切面积为
图12.9 型腔周围的剪切应力
例:如果作用在型腔上的熔体压力为200t,计算型芯和支承板的剪切应力。图12.10给出了模具设计的尺寸。
图12.10 剪切应力分析用的Bezel模具尺寸
剪切面积为
Ashear=(2×0.248+2×0.168)×(0.12-0.012)m2=0.090m2
剪切应力为
对于铝或钢来说这一剪切应力要远远小于其极限应力。
一般在模具设计中,板的弯曲并不使板中存在剪切应力,但是无支承的长跨度板会产生相当大的变形。许多模具应用移动推出装置,所以推出支架导轨之间的支承板没有完全被支承。模具板的弯曲和梁的弯曲类似。用图12.11所示的理想状况来代替板的受力情况,假定作用力F集中作用在模具表面的中心处。这一假定是对最大变形的一个保守估算。
图12.11 板弯曲模型视为梁的弯曲(www.xing528.com)
通过假定为受集中力的梁的弯曲保守计算板的变形为
式中,L是板的跨度;I是惯性矩。
对于矩形截面,惯性矩为
式中,W是模具板弯曲截面的宽(图12.11中截面的法线方向);H是型芯和支承板的总厚度。
例:假定作用在Bezel模具上的熔体压力为200t,计算板弯曲的变形量。
受弯曲模具的宽度保守假定为型腔的宽度,如图12.10所示为248mm。型芯和支承板的总高度为120mm。因此惯性矩为
弯曲的自由跨度为推出支架内表面之间的距离,如图12.11所示为215.9mm。弯曲变形量为
这一变形量是图12.6所示通过有限元分析计算出的变形量0.024mm的两倍还多。原因是有限元分析假定载荷为均匀分布,它比假定单一集中作用力减少了60%的变形量。这一分析方法可能过高估计模具的弯曲变形量,但其处于正确范围,而且可以使设计的模具更可靠。
对于多型腔模具,这一分析方法应对每一部分分别进行。图12.12所示为一六型腔模具的俯视图和侧视图。一种分析方法是熔体压力作用在三个型腔上来计算作用力F,其主要作用在有效宽度W上。另外也要注意板的有效厚度H,当型芯不是明显有助于增大模具刚度时,板的厚度不应包括型芯的厚度。
图12.12 不同弯曲面积的分解图
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