模具设计指南-5.模具结构设计(2)

    普通意义上的模具强度包括模具的强度、刚度。模具的各种成型零部件和结构零部件均有强度、刚度的要求，足够的强度才可以保证模具能正常工作。

    由于模具形式较多，计算也不尽相同且较复杂，实际生产中，采用经验设计和强度校核相结合的方法，通过强度校核来调整设计，保证模具能正常工作。

    模具强度计算较为复杂，一般采用简化的计算方法,计算时采取保守的做法，原则是：选取最不利的受力结构形式，选用较大的安全系数，然后再优化模具结构，充分提高模具强度。

    为保证模具能正常工作，不仅要校核模具的整体性强度，也要校核模具局部结构的强度。

    整体性强度主要针对型腔侧壁厚度，型腔底板厚度，合模面所能承受的压力等几个方面，计算按MQP702中附录D《模具设计验证》执行。实际选用尺寸应大于计算尺寸并取整。

    对于其他零部件，如镶件、斜顶、行位、铲鸡、甚至导柱等的强度，根据下面的简单计算进行校核，校核时应从强度与弯曲两个方面分别计算，选取较大的尺寸。(参见《材料力学》上册p174/p212/p259，高等教育出版社，刘鸿文主编)

    简化模型如图5.3.1所示

 

    F—杆件所受的力;   fy—弹性变形量    MMax最大弯距

 D—圆直径

[δ]—允许最大抗弯应力，  王牌钢[δ]=200 Mpa ； 预硬化模具钢[δ]=300~350Pa E=2.1X105 Mpa

(1)尽量避免凹腔内尖角，如图5.3.2 增加圆角对增强侧壁刚度有较明显的帮助，另外也可减小应力疲劳，延长模具使用寿命，所以前后模框的四个角必需制成圆角，前后模中的镶件也应尽力避免尖角的出现

(2)增加锁紧块,减少弹性变形。如图5.3.3

 (3) 减小方铁间距，如图5.3.4

    为减少弹性变形量y，在可满足顶出的条件下，尽量减小方铁间距L，同时将型腔压力移向方铁，尽量保证图示要求。

 (4)注意模肉镶拼时的方向，选择合理的镶拼结构。如图5.3.5所示。

(5)增加撑头 如图5.3.6

    撑头的布置需根据实际情况而定，数量尽可能多，装配时两端面必需平整，且所有撑头高度需一致。

    撑头常用规格：Ø38mm  Ø45mm    
    撑头材料：王牌钢

    对于模具而言，组件的强度与整体强度同等重要，组件的受力情况复杂，除通过简单计算进行校核外，必须遵守一个基本原则：强度最强，即是说在结构空间容许时，组件结构最大化。

    下面列举几类可提高组件强度的方法。

(1)修改胶件结构，避免产生尖钢、簿钢。由于胶件结构不合理，将引致模具尖钢、簿钢时，应与产品设计协商解决。

 (2)增加锁紧块 ，改进模具结构，提高组件(铲鸡)强度。如图5.3.8

(3)利用模胚刚性，提组件(铲鸡)强度。 如图5.3.9

(4) 改善组件结构，增大组件尺寸，提高组件强度。

    图5.3.10所示中，左图“W1”较小，易变形；右图不仅改善了组件结构，并增大了组件尺寸“W2”，有利于提高强度。在此结构中，为了减小变形，还应该增加图示“R”处的圆角，减小“H”的尺寸， “H”一般取8.0~10.0mm.

(5)高型芯或长型芯端部定位，提高强度，减少型芯变形。

    在具有高型芯或长型芯的模具结构中(如图5.3.11a)，设计时应充分利用端部的通孔对型芯定位，如图5.3.11b结构所示。端部不允许有通孔时，应同模具设计负责人协商解决。

(6)利用镶拼结构，提高局部强度。

    在胶件的细小结构处，如果存在薄钢或应力集中点(如图5.3.12a)，设计时应将此处设计成镶拼结构，以消除应力集中点，减小疲劳损坏，也有利于对镶件进行热处理而增加强度，如图5.3.12b所示。