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關(guān)鍵詞:橋梁鋼結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)
引言
中國鋼結(jié)構(gòu)橋梁的發(fā)展,近年來取得了驕人的成績,南京三橋、蘇通大橋、昂船洲大橋的建造,表明在大跨徑橋梁上鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢越來越明顯。橋梁是為滿通功能的建筑物,現(xiàn)代橋梁鋼結(jié)構(gòu)由結(jié)構(gòu)鋼加上單元經(jīng)焊(栓)連接組成為復(fù)雜的受力系統(tǒng),有明確的承載安全和服役耐久性要求。
一、鋼結(jié)構(gòu)橋梁整體設(shè)計(jì)理念概述
鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是質(zhì)量輕,強(qiáng)度高,并且具備其抗壓以及抗拉等相關(guān)優(yōu)點(diǎn),對于混凝土結(jié)構(gòu)而言,其外觀更為直觀,強(qiáng)度等級(jí)更高。在我國,鋼結(jié)構(gòu)橋梁應(yīng)用十分廣泛。因?yàn)樽鳛殇摻Y(jié)構(gòu)的施工而言,其施工周期短。鋼結(jié)構(gòu)橋梁主要應(yīng)用在:①城市立交橋段,尤其是交通要道處,如果采用混凝土橋,必然增加施工周期,對于現(xiàn)場交通不能較好地維護(hù)。②大跨徑海、江、河橋梁(長江大橋、杭州灣大橋等),因?yàn)榇罂鐝降囊笙拢荒芸紤]鋼結(jié)構(gòu),因?yàn)槿绻捎没炷两Y(jié)構(gòu),根本滿足不了大跨徑要求。
1.1鋼結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)目標(biāo)我國橋梁鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限為100年,與國際標(biāo)準(zhǔn)(BS5400,EUROCODE)基本一致。完整性設(shè)計(jì)的目標(biāo)是確保結(jié)構(gòu)在使用年限內(nèi)的可靠與安全。橋梁鋼結(jié)構(gòu)的完整性設(shè)計(jì)由荷載、材料性能、結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)構(gòu)造、制造工藝、安裝方法、使用環(huán)境及維護(hù)方式等多種因素所確定。設(shè)計(jì)除對結(jié)構(gòu)、構(gòu)件連接及構(gòu)造細(xì)節(jié)按常規(guī)考慮強(qiáng)度、剛度要求外,尚需對損傷與損傷容限、斷裂與抗斷裂作出評定。
1.2鋼結(jié)構(gòu)損傷及損傷容限鋼結(jié)構(gòu)從材料加工過程到服役期不可避免的會(huì)在內(nèi)部和表面形成和發(fā)生微小缺陷,在一定外部因素(荷載、溫度、腐蝕等)作用下,這些缺陷不斷擴(kuò)展與合并形成宏觀裂紋,導(dǎo)致材料和結(jié)構(gòu)力學(xué)性能劣化。對橋梁鋼結(jié)構(gòu)而言,完整性和損傷是相對應(yīng)的,損傷程度將會(huì)對結(jié)構(gòu)的完整性帶來影響,損傷極限則是結(jié)構(gòu)的失效。而損傷容限是指鋼結(jié)構(gòu)在規(guī)定的使用周期內(nèi)抵抗由缺陷、裂紋或其他損傷而導(dǎo)致破壞的能力。損傷容限概念的使用是承認(rèn)鋼結(jié)構(gòu)在使用前存在有初始缺陷,但可通過結(jié)構(gòu)完整性設(shè)計(jì)方法評判帶缺陷或損傷的鋼結(jié)構(gòu)在服役期限內(nèi)的安全性。
國內(nèi)橋梁鋼結(jié)構(gòu)因損傷導(dǎo)致局部破壞的實(shí)例近幾年時(shí)有發(fā)生,結(jié)構(gòu)損傷構(gòu)成了對橋梁安全與耐久最大的威脅。在引起設(shè)計(jì)者對焊接結(jié)構(gòu)損傷、損傷擴(kuò)展以及結(jié)構(gòu)系統(tǒng)失效過程關(guān)注的同時(shí),也引發(fā)了人們對如何保證橋梁鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)整體完整性的思考。
二、橋梁鋼結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)策略
2.1橫向抗傾覆穩(wěn)定設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)的橋梁普遍比較輕而且強(qiáng)度非常高,然而,在小半徑以及多車道設(shè)計(jì)時(shí),其橫向抗傾覆是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)內(nèi)容。早前的橋梁施工中,由于設(shè)計(jì)原因,導(dǎo)致在施工過程中或者橋梁使用過程中發(fā)生橋體傾覆。因?yàn)檫B續(xù)鋼梁的半徑比較小,所以相對而言,其跨度顯得較大,如果再加上橋面寬于鋼梁,這一必定顯得活載不是最優(yōu),弄不好橫梁外側(cè)支座受力增大,而內(nèi)側(cè)支座出現(xiàn)不受力,這樣橫梁受力極其不均勻,發(fā)生梁體的傾覆。在設(shè)計(jì)過程中,通過合理的計(jì)算,來設(shè)計(jì)橫梁的偏心受力情況,這樣即可滿足橋梁的荷載要求,也能似的橋體均勻受力。在橫梁處采取灌砂措施,并在滿足規(guī)范的條件下,增加多車道時(shí)的橋梁整體穩(wěn)定度。
2.2焊接結(jié)構(gòu)完整性設(shè)計(jì)要點(diǎn)橋焊接結(jié)構(gòu)的完整性設(shè)計(jì)是保障橋梁整體穩(wěn)定性的重要因素,其焊接的接頭形式因受力的不同而各有差異,其接頭部位的應(yīng)力作用導(dǎo)致了母材結(jié)構(gòu)以及受力性能的不同,同時(shí),在焊接過程中不能100%消除應(yīng)力,焊接應(yīng)力通常導(dǎo)致焊接接頭的變形,造成焊接接頭形成大量缺陷,不能滿足橋梁整體性設(shè)計(jì)要求。所以在橋梁整體設(shè)計(jì)中,必須考慮焊接接頭的設(shè)計(jì),在滿足相干規(guī)范的前提下,必須做到:①因地制宜地選擇形式,并通過焊接性檢測要求來獲取靜力和疲勞等級(jí),來決定焊縫相關(guān)形式。②在焊接設(shè)計(jì)中,必須詳細(xì)設(shè)計(jì)其關(guān)鍵細(xì)節(jié),達(dá)到焊接中受力均勻,盡可能降低應(yīng)力。③在設(shè)計(jì)中必須考慮焊接檢測相關(guān)要求,必須以無損檢測等相關(guān)控制指標(biāo)來檢測焊縫質(zhì)量。2.3加勁肋設(shè)置加勁肋是在支座或有集中荷載處,為保證構(gòu)件局部穩(wěn)定并傳遞集中力所設(shè)置的條狀加強(qiáng)件。加勁肋的設(shè)計(jì),通常很多人都認(rèn)為這方面是可有可無的,實(shí)際上必須通過設(shè)計(jì)計(jì)算才能決定是否加勁肋。加勁肋與否,是有腹板的h0/δ的值來決定。如果確定需要加勁肋,則優(yōu)先考慮豎向加勁肋,并且其設(shè)置距離由腹板厚度以及相關(guān)剪應(yīng)力來決定。當(dāng)豎向加勁肋仍然不能滿足要求時(shí),可設(shè)置水平加勁肋,水平加勁肋是豎向加勁肋的補(bǔ)充形式。加勁肋的設(shè)置是因?yàn)樵袠?gòu)件截面的不足而用來增強(qiáng)抵抗彎矩和剪力的,因?yàn)樵O(shè)置加勁肋可以縮小原構(gòu)件截面大小,從而有效的降低用鋼量,壓縮成本,所以在工程中,一般設(shè)置在原有構(gòu)件上起到增強(qiáng)抵抗彎矩和剪力的作用。
2.4鋼箱梁橫梁設(shè)計(jì)當(dāng)橋梁主道設(shè)計(jì)過寬時(shí),必須優(yōu)化車道鋼結(jié)構(gòu)寬箱梁,在設(shè)計(jì)中,重點(diǎn)滿足其豎向計(jì)算要求,對于橫梁的跨徑,需要從支座間雙懸臂簡支梁的計(jì)算中得知,在支座處可采取豎向加勁肋相關(guān)措施,當(dāng)豎向加勁肋不能滿足要求時(shí),考慮橫向加勁肋,其計(jì)算措施與縱向計(jì)算措施相仿。
2.5施工人孔的設(shè)置橋梁的整體設(shè)計(jì)中,其不可忽視的一環(huán)是人孔的設(shè)置,通常情況下,人孔是為了方便施工,在橋梁箱梁頂板和腹板上開設(shè)。頂板施工人孔的具置可設(shè)置在1.5跨徑處,而腹板的施工人孔的具置必須設(shè)置在應(yīng)力相對薄弱的地方,比如簡支梁,其腹板施工人孔可設(shè)置在跨中,而連續(xù)梁,必須精確計(jì)算剪力,選取剪力最小處。有時(shí)候人孔的設(shè)計(jì)不止一個(gè),不能將所有人孔分布在相同斷面,采取錯(cuò)開設(shè)置。當(dāng)應(yīng)力較大的地方必須加設(shè)施工人孔,必須采取加強(qiáng)措施。
2.6結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算是以邊孔采用單懸臂,中孔采用簡支掛梁作為結(jié)構(gòu)的計(jì)算模式。將橋梁縱向劃分為多個(gè)單元,并對每個(gè)單元截面進(jìn)行編號(hào),然后進(jìn)行項(xiàng)目原始數(shù)據(jù)輸入。輸入的數(shù)據(jù)信息有:項(xiàng)目總體信息、單元特征信息、預(yù)應(yīng)力鋼束信息、施工階段和使用階段信息。按全預(yù)應(yīng)力構(gòu)件對全橋結(jié)構(gòu)安全性進(jìn)行驗(yàn)算,計(jì)算的內(nèi)容包括預(yù)應(yīng)力、收縮徐變及活載計(jì)算。橋臺(tái)處滑動(dòng)設(shè)支座,橋墩處設(shè)固定支座,碇梁與掛梁間存在主從約束,掛梁一端設(shè)置固定支座,另一端設(shè)滑動(dòng)支座。牛腿計(jì)算是對預(yù)先設(shè)計(jì)好的牛腿尺寸和配筋分4個(gè)步驟進(jìn)行驗(yàn)算:①牛腿的截面內(nèi)力。求出截面內(nèi)力后對各種危險(xiǎn)截面進(jìn)行強(qiáng)度校核;②豎截面驗(yàn)算。按偏心受壓桿件驗(yàn)算抗彎和抗剪強(qiáng)度或按受彎桿件驗(yàn)算強(qiáng)度;③最弱斜截面驗(yàn)算。求得最弱斜截面位置后,按偏心受拉構(gòu)件驗(yàn)算此斜截面的強(qiáng)度;④45°斜截面的抗拉驗(yàn)算。:
三、結(jié)語
我國基礎(chǔ)建設(shè)的加快,帶動(dòng)了橋梁技術(shù)的長足發(fā)展,在當(dāng)前形勢下,橋梁鋼結(jié)構(gòu)的整體應(yīng)用也十分廣泛,主要是在設(shè)計(jì)過程中的優(yōu)化,才能確保橋梁鋼結(jié)構(gòu)的整體性、穩(wěn)定性。必須從整體性角度出發(fā),全面分析橋梁受力情況,加強(qiáng)焊接形式的優(yōu)化設(shè)計(jì),才能保障橋梁鋼結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量。
參考文獻(xiàn):
[1]中華人民共和國鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(TB10002.2-2005).北京.中國鐵道出版社.2005.
[關(guān)鍵詞]服裝設(shè)計(jì)構(gòu)思技巧設(shè)計(jì)對象
服裝設(shè)計(jì)的對象是人,它是美化、裝飾人體、表現(xiàn)人的個(gè)性與氣質(zhì)的一種手段。因此,服裝設(shè)計(jì)的第一目的是:適合功能,美化人體。同樣,這也是服裝設(shè)計(jì)構(gòu)思要遵循的原則。
服裝的存在和發(fā)展有著綿延數(shù)千年的歷史,而作為設(shè)計(jì)正式出現(xiàn)在服裝上只有數(shù)百年的時(shí)間。構(gòu)思在設(shè)計(jì)出現(xiàn)以后變得尤為重要,世界服裝設(shè)計(jì)大師們層出不窮的不凡構(gòu)思使服裝真正具有了前所未見的內(nèi)容與形式,從而引導(dǎo)了服裝市場一次又一次的穿著潮流。
構(gòu)思,“指作者在寫文章或創(chuàng)作文藝作品過程中所進(jìn)行的一系列思維活動(dòng)。包括確定主題、選擇題材、研究布局結(jié)構(gòu)和探索適當(dāng)?shù)谋憩F(xiàn)形式等?!痹谒囆g(shù)領(lǐng)域里,一般說,構(gòu)思是意象物態(tài)化之前的心理活動(dòng),是“眼中自然”轉(zhuǎn)化為“心中自然”的過程,是心中意象逐漸明朗化的過程。無論是在生活還是藝術(shù)領(lǐng)域里,都需要進(jìn)行設(shè)計(jì)。談到設(shè)計(jì),就離不開人的一系列思維活動(dòng),就離不開構(gòu)思。有些人在設(shè)計(jì)時(shí)常感到構(gòu)思貧乏,不知如何下手,或是最終的作品與原來的構(gòu)思差距很大,達(dá)不到預(yù)想的效果。因此,服裝設(shè)計(jì)構(gòu)思要依據(jù)服裝設(shè)計(jì)原理從以下幾方面思考:如穿著的對象、場合、時(shí)間及穿著的目的,還有加工條件、市場情況、人們消費(fèi)心理及流行趨勢的分析等諸多方面的問題。
一、T(Time)時(shí)間
時(shí)間(Time)簡單地說不同的氣候條件對服裝的設(shè)計(jì)提出不同的要求,服裝的造型、面料的選擇、裝飾手法甚至藝術(shù)氣氛的塑造都要受到時(shí)間的影響和限制。同時(shí),一些特別的時(shí)刻對服裝設(shè)計(jì)提出了特別的要求,例如畢業(yè)典禮、結(jié)婚慶典等等。服裝行業(yè)還是一個(gè)不斷追求時(shí)尚和流行的行業(yè),服裝設(shè)計(jì)應(yīng)具有超前的意識(shí),把握流行的趨勢,引導(dǎo)人們的消費(fèi)傾向。
二、P(Place)場合、環(huán)境
場合、環(huán)境(Place)人在生活中要經(jīng)常處于不同的環(huán)境和場合,均需要有相應(yīng)的服裝來適合這不同的環(huán)境。服裝設(shè)計(jì)要考慮到不同場所中人們著裝的需求與愛好以及一定場合中禮儀和習(xí)俗的要求。一件夜禮服與一件運(yùn)動(dòng)服的設(shè)計(jì)是迥然不同的。夜禮服適合于華麗的交際場所,它符合這種環(huán)境的禮儀要求,而運(yùn)動(dòng)服出現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)場合,它的設(shè)計(jì)必然是輕巧合體而適合運(yùn)動(dòng)需求的。一項(xiàng)優(yōu)秀的服裝設(shè)計(jì)必然是服裝與環(huán)境的完美結(jié)合,服裝充分利用環(huán)境因素,在背景的襯托下更具魅力。
三、O(Object)主體
主體、著裝者(Object)人是服裝設(shè)計(jì)的中心,在進(jìn)行設(shè)計(jì)前我們要對人的各種因素進(jìn)行分析、歸類,才能使人們的設(shè)計(jì)具有針對性和定位性。服裝設(shè)計(jì)應(yīng)對不同地區(qū)、不同性別和年齡層的人體形態(tài)特征進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,并對人體工程學(xué)方面的基礎(chǔ)知識(shí)加以了解,以便設(shè)計(jì)出科學(xué)、合體的服裝。從人的個(gè)體來說,不同的文化背景、教育程度、個(gè)性與修養(yǎng)、藝術(shù)品位以及經(jīng)濟(jì)能力等因素都影響到個(gè)體對服裝的選擇,設(shè)計(jì)中也應(yīng)針對個(gè)體的特征確定設(shè)計(jì)的方案。
四、加工條件
服裝工藝的功能性與裝飾性要通過相應(yīng)的加工條件才能體現(xiàn)出來,與服裝款式、服裝材料、服裝工藝三者進(jìn)行融會(huì)貫通。只有能實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)才是好的設(shè)計(jì),好的設(shè)計(jì)要有好的構(gòu)思。設(shè)計(jì)師在構(gòu)思時(shí)要考慮加工制作的可實(shí)施性。比如:①人體平均尺寸、人體運(yùn)動(dòng)功能的放松度、當(dāng)時(shí)的流行尺寸;②面料的質(zhì)地、性能、輔料、配件的選用;③裁剪方法、工藝車縫還是手工藝制作。這樣,才能使最后的成品服裝既符合設(shè)計(jì)者的意圖,又能保持服裝制作的可行性。
五、市場情況
設(shè)計(jì)師在構(gòu)思階段要進(jìn)行市場調(diào)研,把握當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐臍v史潮流和市場變化。資料信息市場:時(shí)裝信息、流行趨勢、設(shè)計(jì)師手稿資料;成衣市場:品牌、批發(fā)與零售;服飾市場:首飾、配飾、美容護(hù)膚等;生產(chǎn)一線市場:制作、洗水、制衣、整染、印花等。了解不同的檔次要求和品質(zhì)要求,對成本價(jià)格要核算。這樣在設(shè)計(jì)構(gòu)思時(shí),才能廣開思路,廣泛借鑒。作為一種產(chǎn)品設(shè)計(jì),服裝設(shè)計(jì)效果的優(yōu)劣不是靠某位專家來評說的,而是由市場來檢驗(yàn)的。因此,設(shè)計(jì)師如果對自己所服務(wù)的目標(biāo)市場一無所知就構(gòu)思設(shè)計(jì),那將非常危險(xiǎn),因?yàn)槠湓O(shè)計(jì)投產(chǎn)后很可能不被市場認(rèn)可而造成積壓,給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失,甚至使之倒閉。設(shè)計(jì)師應(yīng)保持自己的個(gè)性和獨(dú)特的設(shè)計(jì)風(fēng)格構(gòu)思,但這并不等于無視市場的需求。設(shè)計(jì)師與畫家不同,不能孤芳自賞,一定要時(shí)刻注意把握市場的新動(dòng)向,在保持自己的設(shè)計(jì)風(fēng)格的基礎(chǔ)上,一定要站在消費(fèi)者的立場上來構(gòu)思服裝,每個(gè)細(xì)部都經(jīng)營到位,這樣才能在激烈的市場競爭中立于不敗之地。
六、人們消費(fèi)心理及流行趨勢
設(shè)計(jì)的主體是人,好的設(shè)計(jì)構(gòu)思要吻合人們的消費(fèi)心理,滿足人們的消費(fèi)需求。服裝流行意味著人們服飾審美心理和審美標(biāo)準(zhǔn)的變化,反映了在不同時(shí)代和環(huán)境條件下,人們的個(gè)性表現(xiàn)和社會(huì)規(guī)范之間的平衡和協(xié)調(diào)。服裝設(shè)計(jì)師把握服裝流行的脈搏,洞悉服裝流行的趨勢。構(gòu)思設(shè)計(jì)時(shí)針對所要設(shè)計(jì)服裝的消費(fèi)層的消費(fèi)對象的風(fēng)格、喜好,以市場需求為設(shè)計(jì)定位。這樣,才能使設(shè)計(jì)構(gòu)思順應(yīng)潮流、趨向成熟、有所創(chuàng)造。
服裝設(shè)計(jì)構(gòu)思和一般的藝術(shù)創(chuàng)作活動(dòng),既有共性,又有個(gè)性。其共同點(diǎn)是它們來自生活,來自創(chuàng)作者的思想指導(dǎo)。不同之處在于藝術(shù)創(chuàng)作相對有更多的獨(dú)立性和主觀性,而服裝設(shè)計(jì)必須通過生產(chǎn)環(huán)節(jié)與市場銷售才能體現(xiàn)其價(jià)值,帶有較多的依附性和客觀性。由于服裝設(shè)計(jì)的創(chuàng)作活動(dòng)需要依賴人體,依靠紡織材料和加工生產(chǎn)相結(jié)合,所以在服裝設(shè)計(jì)的構(gòu)思中,必須兼顧到這些必要的因素。
參考文獻(xiàn):
摘要:隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展及塑料制品在各個(gè)領(lǐng)域的推廣應(yīng)用,產(chǎn)品對模具的要求也越來越高。同時(shí)也對專業(yè)設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)提出了更高的要求,在塑料制品模具設(shè)計(jì)時(shí)制品材料的選擇是決定產(chǎn)品性能的重要因素。還有制品壁厚等問題是輔助設(shè)計(jì)軟件所不能解決的,要需要專業(yè)設(shè)計(jì)人員長時(shí)間經(jīng)驗(yàn)的積累才能做好的。因此本文就塑料制品模具設(shè)計(jì)中若干重要問題做以簡要的討論。
在我國塑料工業(yè)發(fā)展中,計(jì)算機(jī)的應(yīng)用起到了重要作用。計(jì)算機(jī)技術(shù)在模具設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用,大大縮短了模具設(shè)計(jì)時(shí)間,尤其計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)技術(shù)的大規(guī)模推廣,解決了塑料產(chǎn)品開發(fā)、模具設(shè)計(jì)及產(chǎn)品加工中的薄弱環(huán)節(jié)。更在提高生產(chǎn)率、保證產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本等方面體現(xiàn)出現(xiàn)代科技的優(yōu)越性。但是現(xiàn)代技術(shù)并不能替代專業(yè)設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn),在塑料模具設(shè)計(jì)時(shí)制品材料的選擇是決定模具設(shè)計(jì)時(shí)模具材料選用的重要因素。怎樣選用合適的材料,是模具設(shè)計(jì)中一個(gè)重要的問題。
一、塑料制品材料的選用對模具設(shè)計(jì)的影響
一般來說,并沒有不好的材料,只有在特定的領(lǐng)域使用了錯(cuò)誤的材料。因此,設(shè)計(jì)者必須要徹底了解各種可供選擇的材料的性能,并仔細(xì)測試這些材料,研究其與各種因素對成型加工制品性能的影響。本文只就傳統(tǒng)的熱塑性材料進(jìn)行分析以說明問題。在注射成型中最常用的是熱塑性塑料。它又可分為無定型塑料和半結(jié)晶性塑料。這兩類材料在分子結(jié)構(gòu)和受結(jié)晶化影響的性能上有明顯不同。一般來說,半結(jié)晶性熱塑性塑料主要用于機(jī)械強(qiáng)度高的部件,而無定型熱塑性塑料由于不易彎曲,則常被應(yīng)用于外殼。這是材料選用的大框,其次,還要根據(jù)填料和增強(qiáng)材料繼續(xù)選擇。
(一)根據(jù)填料和增強(qiáng)材料進(jìn)行選擇的分析
熱塑性塑料可分為未增強(qiáng)、玻璃纖維增強(qiáng)、礦物及玻璃體填充等種類產(chǎn)品。玻璃纖維主要用于增加強(qiáng)度、堅(jiān)固度和提高應(yīng)用溫度;礦物和玻纖則具較低的增強(qiáng)效果,主要用于減少翹曲。玻璃纖維會(huì)影響到成型加工,尤其會(huì)對部件產(chǎn)生收縮和翹曲性。所以,玻璃纖維增強(qiáng)材料不能被未增強(qiáng)熱塑性塑料或低含量增強(qiáng)材料來替代,而不會(huì)有尺寸改變。玻璃纖維的取向由流動(dòng)方向決定,這將引起部件機(jī)械強(qiáng)度的變化。試驗(yàn)(從注射成型片的橫向和縱向截取了10個(gè)測試條,并在同一個(gè)拉力測試儀上對它們的機(jī)械性能進(jìn)行了比較)表明,對添加了30%玻璃纖維增強(qiáng)的熱塑性聚酯樹脂,其橫向的拉伸強(qiáng)度比縱向(流動(dòng)方向)低了32%,撓曲模量和沖擊強(qiáng)度分別減少了43%和53%。
在綜合考慮安全因素的強(qiáng)度計(jì)算中,應(yīng)注意到這些損失。
在一些熱塑性塑料中加入了一系列增強(qiáng)材料、填料和改性劑來改變它們的性質(zhì)。由這些添加劑產(chǎn)生的性能變化必須認(rèn)真地從手冊或數(shù)據(jù)庫中查閱,更好的是聽取原材料制造廠家的專家的技術(shù)建議。以選用最為合適的材料。
(二)考慮濕度對材料性能影響
一些熱塑性材料,特別是PA6和PA66,吸濕性很強(qiáng)。這可能會(huì)對它們的機(jī)械性能和尺寸穩(wěn)定性產(chǎn)生較大的影響。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)特別注意這種性能,考慮其對產(chǎn)品性能的影響。模具材料的選用取決于制品材料,細(xì)致分析制品材料后,才能在模具設(shè)計(jì)時(shí)選用最為合適的模具材料。
(三)塑料制品模具材料選用
細(xì)致分析塑料制品使用的材料后,選取最為合適的模具材料。目前我國市場常見的、適合熱縮性材料的模具材料有:非合金型塑料模具鋼(即碳素鋼)、滲碳型塑料模具鋼、預(yù)硬型塑料模具鋼、時(shí)效硬化型塑料模具鋼、整體淬硬型塑料模具鋼、耐腐蝕型塑料模具鋼幾種。在模具材料選取時(shí),根據(jù)制品材料是否改性和增加填充劑,添加何種添加劑來選取適合的模具材料。例如:制作形狀復(fù)雜的大、中型精密塑料制品時(shí),其模具材料可選用預(yù)硬型塑料模具鋼;制造復(fù)雜、精密且生產(chǎn)時(shí)間較長,需要高壽命模具時(shí)刻采用時(shí)效硬化型塑料模具鋼。具體選用時(shí)主要還是要針對塑料制品的材料和模具預(yù)計(jì)使用情況選取。適宜的材料加上合理的設(shè)計(jì)將極大的提高模具使用周期,同時(shí)也可以提高產(chǎn)品質(zhì)量。
二、壁厚及相關(guān)注意事項(xiàng)對產(chǎn)品性能的影響
在工程塑料零件的設(shè)計(jì)中,還有一些設(shè)計(jì)要點(diǎn)要經(jīng)??紤],其中對于壁厚的設(shè)計(jì)尤為重要,壁厚設(shè)計(jì)的合理與否對產(chǎn)品影響極大,改變一個(gè)零件的壁厚,對以下主要性能將有顯著影響:零件重量、在模塑中可得到的流動(dòng)長度、零件的生產(chǎn)周期、模塑零件的剛性、公差、零件質(zhì)量,如表面光潔度、翹曲和空隙等。
(一)塑料模具設(shè)計(jì)工藝中的基礎(chǔ)要求
在設(shè)計(jì)的最初階段,有必要考慮一下所用材料是否可以得到所要求。流程與壁厚比率對注塑工藝中模腔填充有很大影響。如果在注塑工藝中,要得到流程長、而薄,則聚合物應(yīng)具有相當(dāng)?shù)牡腿廴谡扯龋ㄒ子诹鲃?dòng)熔解)是非常必要的。為了深入了解聚合物熔化時(shí)的流動(dòng)性能,可以使用一種特殊的模具來測定流程。
增加壁厚不僅決定了機(jī)械性能,還將決定成品的質(zhì)量。在塑料零件的設(shè)計(jì)中,很重要的一點(diǎn)是盡量使均勻。同一種零件壁厚不同可引起零件的不同收縮性,根據(jù)零件剛性不同,這將導(dǎo)致嚴(yán)重的翹曲和尺寸精度問題。為取得均勻的,模制品的厚壁部分應(yīng)設(shè)置模心。此舉可防止形成空隙,并減少內(nèi)部壓力,從而使扭曲變形減至最小。零件中形成的空隙和微孔,將使橫截面變窄,內(nèi)應(yīng)力升高,有時(shí)還存在切口效應(yīng),從而大大降低其機(jī)械性能。不同壁厚塑料制品的模具設(shè)計(jì)時(shí),模腔的要求也不同,根據(jù)制品的要求,設(shè)計(jì)模具的模腔及脫模斜度,斜度要與塑膠制品在成型的分?;蚍帜C嫦噙m應(yīng);是否會(huì)影響外觀和壁厚尺寸的精度。
(二)熱塑性塑料設(shè)計(jì)中的指標(biāo)分析
熱塑性塑料一般具有高的延展性和彈性,不需要像具有高剛性、低延展性和低彈性的金屬一樣指定嚴(yán)格的范圍。設(shè)計(jì)者在決定熱塑性塑料模具制品的成本方面起了關(guān)鍵作用,合理且不影響產(chǎn)品性能的、縮小公差,較少成本是可以實(shí)現(xiàn)的。一般商業(yè)上可接受的產(chǎn)品與標(biāo)準(zhǔn)尺寸的偏差不高于0.25-0.3%,但這還需要與應(yīng)用時(shí)的具體要求相結(jié)合來判斷。精確的模具可以有效的縮小制品公差,從而降低制品成本。因此,模具精密度對制品生產(chǎn)廠家具有重要意義。
三、塑料模具設(shè)計(jì)時(shí)對收縮值的考慮
為了不對塑料部件制定過分嚴(yán)格的范圍,必須要注意一些影響塑料制品尺寸準(zhǔn)確性的因素。模具制造的標(biāo)準(zhǔn)必須嚴(yán)格遵守,同時(shí)要特別注意脫模斜度的重要性,因?yàn)樗鼪Q定了脫模容易與否及防翹曲性能。
還有一個(gè)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)相關(guān)的重要問題是,當(dāng)成型品是由不同材料或不同壁厚制成時(shí),其模后收縮值與方向和厚度相關(guān)如果復(fù)雜的成型對加工的要求非常嚴(yán)格,必須要獲得模具原型有關(guān)收縮值和翹曲行為的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)玻璃增強(qiáng)材料的這一性質(zhì)最為明顯。玻璃纖維的取向性可在水平方向和垂直方向產(chǎn)生具有顯著性差異的收縮,從而導(dǎo)致尺寸不準(zhǔn)確。塑料制品的幾何形狀對收縮也有影響,進(jìn)而影響到產(chǎn)品的性能,這也是設(shè)計(jì)者值得關(guān)注的一點(diǎn)。因此在此類制品模具設(shè)計(jì)時(shí)要注意制品脫模收縮后的尺寸是否為產(chǎn)品要求尺寸,否則因制品模后收縮值的影響,極有可能導(dǎo)致產(chǎn)品尺寸不符合標(biāo)準(zhǔn)。
結(jié)論:
與產(chǎn)品模后性能相關(guān)問題還有許多,設(shè)計(jì)人員可以參考手冊進(jìn)行設(shè)計(jì)??傊?,在塑料制品模具設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮可能影響制品尺寸、性能、外觀等多方面因素,綜合利弊,選用適合的材料,合理的設(shè)計(jì),才能保證產(chǎn)品的性能。
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