计算大中型模具侧壁的刚度

前已论及大尺寸模具的刚度十分重要。大型注射模的动模，有用模框镶拼的，有镶底板的，有与定模间用斜面镶条或企口辅助定位的，有许多提高模具刚度的结构设计。为保证大型模具有足够刚性，对于各种结构设计有专门型腔侧壁厚度、刚度的计算式。

1.镶底矩形型腔侧壁厚度的计算

镶底矩形型腔结构如图9-38所示，可视为内表面受均布载荷的矩形框架模型。按刚度条件考量，得侧壁厚度的计算式

最大应力发生在转角处，强度条件校核式

图9-38 镶底矩形型腔结构

[例]已知注射模如图9-38所示。模板高度H=250mm；制品l₁=350mm，l₂=250mm，h=150mm，壁厚2mm为简单箱体；要求达到SJ/T 10628的6级精度；制品材料为聚丙烯；型腔压力p=32N/mm²。确定模框壁厚。

[解]由组合式、低黏度和6级精度的条件，查表9-16，以W=l=350mm代入。根据表9-17，α=l₂/l₁=250/350≈0.7得β=1.84，γ=0.79，φ=0.67，代入式（9-54），有模框厚

代入式（9-55）校核强度，其[σ]=160N/mm²而

表9-17 由矩形型腔边长比α确定β、γ和φ系数

以上的计算都是在型腔四壁厚度相等的条件下进行的。如果结构上需要S₁不等于S₂时，表9-17中的数值需要加以修正。当S₂=nS₁时，有

γ_n、β_n和ϕ_n为修正系数。例如，当S₂=1.5S₁，α=0.5时，γ_n=0.9，β_n=1.4，φ_n=0.84，以修正系数代入式（9-54）和式（9-55）运算。

2.带模框的镶底矩形型腔侧壁厚度的计算

这种结构更能节约贵重合金钢并便于加工，见图9-39。在设计这类型结构时，通常先确定型腔镶件的壁厚S′，然后根据刚性要求计算模框尺寸S，再进行强度校核。

在型腔压力的作用下，型腔侧壁变形膨胀，并将此压力传递给模框。按刚度条件计算模框壁厚

式中β查表9-17，而ϕ₂见图9-40。

图9-39 带模框的镶底矩形型腔结构

图9-40 矩形型腔的变形与结构的关系系数

注：图中，ϕ₁用于式（9-40）整体式矩形型腔的侧壁厚的刚度计算；ϕ₂用于式（9-57）带模框的镶底矩形型腔的侧壁厚的刚度计算；ϕ₂用于式（9-60）双面止口的矩形型腔的侧壁厚的刚度计算；ϕ₃用于式（9-58）带模框的整体式矩形型腔的侧壁厚的刚度计算。

此种结构的型腔侧壁在注射成型时的受力状态与镶底矩形型腔相似，其强度校核可借助于式（9-55）进行。但在该公式中的l₁需代以L₁，S需代以（S+S′）。

[例]如图9-39所示带框的镶底矩形型腔的注射模。用ABS成型正方形箱体制件，壁厚2.5mm，要求以SJ/T 10628的6级精度成型。模腔边长l₁=l₂=225mm；模板厚H=205mm；模腔深h=165mm。现确定型腔镶件的壁厚S′=35mm，所以模框内孔L₁=L₂=225+2×35=295mm，估算得型腔压力p=40N/mm²。试求模框壁厚S。

[解]由α=l₂/l₂=1，从表9-17得β=1.0。由α=1，从图9-40得ϕ₂=0.70。从表9-16，根据组合式、中等黏度和6级精度，又W=L₁=295mm，则有

[δ]=25i₂=25×[0.45×（295）^1/5+0.001×295]μm=43μm=0.043mm

将以上数据代入式（9-57）

强度校核运用式（9-55）。由α=l₂/l₂=1，从表9-17得γ=1，有

符合强度条件，取模框壁厚至少为94mm。

3.带模框的整体式矩形型腔侧壁厚度的计算

图9-41是带模框的整体式矩形型腔结构，视为三边固定，一边自由的矩形板。可用与图9-39带模框的镶底矩形型腔结构相类似的方法予以计算。此类结构按刚度条件的模框厚度设计式(www.xing528.com)

式中系数C查表9-18，而ϕ₃见图9-40。

由于此种结构在注射成型时的受力状况与整体式矩形型腔相似，故其强度校核可视h/l₁之值不同，有以下两式

当h/l₁≥0.41

当h/l₁<0.41

式中α=l₂/l₁，系数ω查表9-18，

图9-41 带模框的整体式矩形型腔结构

表9-18 系数C和ω

[例]如图9-41所示带模框的整体式矩形型腔结构的注射模，用ABS成型正方形箱体制件，要求以SJ/T 10628的6级精度成型。模腔边长l₁=l₂=225mm；模板厚H=205mm；模腔深h=165mm。现确定型腔镶件的侧壁厚S′=35mm，所以模框内孔L₁=L₂=225+2×35=295mm。估算得型腔压力p=40N/mm²。试求模框壁厚S。

[解]由α=l₂/l₁=1，从图9-40得ϕ₃=0.80。再由h/l₁=0.7，从表9-18查得C=0.117、ω=0.176。从表9-16，根据组合式、中等黏度和6级精度，又W=L₁=295mm，则有

[δ]=25i₂=25×[0.45×（295）^1/5+0.001×295]μm=43μm=0.043mm将以上数据代入式（9-58）

强度校核运用式（9-59a），其中h/L₁=165/295=0.56>0.41，有

符合强度条件，故模框壁厚S=90mm为所求。

4.双锥面止口的矩形型腔侧壁厚度计算

图9-42是尺寸较大的箱壳制品常用的型腔结构。其特点是设置锥面止口，使型腔侧壁四边均受约束，从而减小变形量。此种结构的型腔壁均布受力状态，可视为两对边简支，另两边固定的矩形板。矩形型腔侧壁厚度的设计式

图9-41所示型腔长边l₁的中心有最大应力，其强度校核式

式中 ϕ₂——系数，在线图9-40中，以α=l₂/l₁值由曲线ϕ₂查得；

C₁、C₂——系数，根据h/l₁或l₁/h比值由表9-19查出。

当h>l₁时，式（9-60）和式（9-61）中的h均应置换成l₁。

图9-42 具有双锥面止口的矩形型腔结构

当分型面上具有单锥面止口的矩形型腔，见前4.3节图4-51所示结构。其模板侧壁厚度计算方法可与上述双锥面止口的矩形型腔相同。

表9-19 系数C₁和C2

[例]如图9-42所示双锥面止口结构注射模注射PP箱体。制件的外形边长l₁=350mm，l₂=250mm，模板厚h=365mm，h=165mm，壁厚2.5mm。要求按SJ/T 10628的6级精度成型，直浇口设在注塑件底部中央。已估算得型腔压力p=50N/mm²。试求其长边l₁处的侧壁厚度。

[解]根据组合式、低黏度和6级精度，由表9-16，取W=h=350mm，则有

[δ]=25i₂=25×[0.45×（350）1/5+0.001×350]μm=37μm=0.037mm

由α=l₂/l₁=250/350=0.7，从图9-40得ϕ₂=0.75。再由h/l₁=1.0，从表9-19查得C₁=0.0214、C₂=0.0698。将已知数值代入式（9-60），得其侧壁厚为

将值代入式（9-61），进行强度校核有