注塑模具设计资料荟萃-注塑模成型零件工作尺寸的概率计算法

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1、第31卷第1期南　京　航　空　航　天　大　学　学　报Vol.31No.11999年2月JournalofNanjingUniversityofAeronautics&AstronauticsFeb.1999X注塑模成型零件工作尺寸的概率计算法黄　翔　沈建新　余国华　周儒荣(南京航空航天大学CAD/CAM工程研究中心　南京,210016)摘要　在分析塑料收缩率波动规律的基础上,导出了注塑模成型零件工作尺寸的概率计算公式,讨论了塑料收缩率波动范围、塑件尺寸公差、制造公差以及修模裕磨量之间的关系。研究表明,概率法计算注塑模成型零件工作尺寸比广为采

2、用的极值计算法更为合理。关键词:注塑模;成型收缩;型芯;型腔;工作尺寸;收缩率中图分类号:TQ320162;TG241注塑模成型零件(型芯、型腔)工作尺寸直接影响塑件的尺寸精度和模具使用寿命,它是设计注塑模的重要一环。注塑模成型零件工作尺寸的计算原则是既应保证塑件尺寸要求,又应使设计尺寸具有一定的修模裕磨量,以提高模具寿命。注塑模成型零件工作尺寸计算[1～3]公式有多种不同的形式,但就其本质而言,不外乎是平均收缩率法和极值法两种。平均收缩率法是建立在对收缩率的平均估计上,计算的合用性是由计算选取的收缩率和实际收缩率的偏差决定的,极值法则考虑

3、了收缩率的波动范围,是一种普遍采用的计算公式。极值法计算成型零件工作尺寸的关键是确定塑料收缩率的波动范围,它直接决定了计算的合用性。本文提出了用概率确定塑料收缩率的方法,进而建立了注塑模成型零件工作尺寸的概率计算法,讨论了塑料收缩率波动范围、塑件尺寸公差、模具制造公差及修模裕磨量间的定量关系。1　成型零件工作尺寸的概率计算法塑件从模具中取出即出现收缩。确定各种塑料收缩率的方法,一般以(23±1)°时模具型腔尺寸与成形后放置24h,在温度为23℃,相对湿度为(50±5)%条件下测出的相应塑件尺寸之差算出。收缩率难以精确确定的主要原因是因为不同

4、厂家生产的同种材料的收缩率不同,即使是同一厂家生产的不同批号的同种材料的收缩率也不一样,其次在成形过程中塑件的实际收缩率还受塑件形状、模具结构、成形条件等因素的影响。因此各厂家资料只能提供塑料的收缩率范围,该范围往往也是设计人员计算注塑模成型零件工作尺寸的依据。X收稿日期:1997211206;修改稿收到日期:1998211224第一作者　黄　翔　男,副教授,1964年6月生。©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.第1期黄　翔,等:注塑模成型零件工作尺寸

5、的概率计算法109事实上,象塑料收缩率这样受多种因素影响的随机变量,根据概率论的大数定律,其分布可近似认为服从正态分布。对于服从正态分布,变化范围为[Smin,Smax]的塑料收缩率而言,有Smax+Sminα=(1)2Smax-Sminσ=(2)2式中α,σ分别为数字期望和标准差。由概率论可知,符合正态分布的随机变量取值在[α-4σ,α+4σ]之外的概率几乎为0。因此在计算注塑模成型零件工作尺寸时,可认为收缩率在[α-3σ,α+3σ]或[α-2σ,α+2σ]内波动,其相应的实际可能的收缩率范围为[S′min,S′max]。由式(1,2)易

6、得表1中S′min,S′max的计算关系式。表1S′min,S′max的计算关系式计算方法3σ法2σ法收缩率变化范围(α-3σ,α+3σ)(α-2σ,α+2σ)概率99173%95.44%Smax+7SminSmax+3SminS′min847Smax+Smin3Smax+SminS′max84[1]用最大和最小的实际可能的收缩率S′max,S′min分别代替极值法公式中的塑料最大、最小收缩率Smax,Smin,即为注塑模成型零件工作尺寸的概率计算公式。2　成型零件工作尺寸分析不论按极值法还是概率法计算模具成型零件各类工作尺寸,都应验算成型

7、出的塑料相应尺寸是否合格,即检查塑件的最大实际尺寸Lrmax(模具的最大极限尺寸LLmax减去最小收缩量)和最小实际尺寸Lrmin(模具的最小极限尺寸LLmin减去最大收缩量)是否在塑件尺寸的允许范围内,可用下列关系式表示(·)(·)(·)(·)Lrmax=LLmax-LLmaxSmin≤Lmax(3)(·)(·)(·)(·)Lrmin=LLmin-LLminSmax≥Lmin(4)(·)(·)(·)δSUM=Lrmax-Lrmin≤Δ(5)式中Lmax,Lmin分别为图纸规定的塑件的最大和最小尺寸。Δ为塑件公差,(·)为概率计算法,否则为

8、极值计算法。若式(5)不能满足,塑件尺寸超差将无法补救,应在许可的条件下适当增大塑件公差Δ或另选收缩率波动较小的塑料;若式(3,4)不能同时满足,但满足式(5)则可通过修模补救;