毕业论文汽车内饰件的注塑成型工艺分析与模具设计（定稿） 11106.doc

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1、汽车内饰件的注塑成型工艺分析与模具设计摘 要随着科学技术的发展，塑料注射成型已经广泛应用于汽车行业，在国民经济中占有重要地位。对于注射成型，塑料模具的设计至关重要。在塑料材料、加工工艺确定后，塑料模具对实现塑件加工要求、塑件使用要求和塑件外观要求，起着不可替代的作用。本文以汽车内饰件为具体实例进行注塑工艺分析与模具设计，除了工艺分析计算，还包括Moldflow成型过程模拟和UG模具设计。通过工艺分析计算，选择合适的注塑机，合理设计模具的模架、浇注系统、成形零件、导向定位机构、脱模机构、侧抽芯机构及冷却系统。利用Moldflow分析软件进行充填、料流、翘曲和冷却模拟，优化成型工艺参数、浇注系统和

2、冷却系统，提高模具的质量。同时，应用UG的Moldwizard模块进行模具设计，充分运用标准件，提高设计效率。关键词：浇注系统；侧抽芯；冷却系统；Moldflow分析；优化Injection process analysis and mold design of an automobile interiorAbstractWith the development of science and technology, plastic injection molding has already been widely used in the automobile industry. It play

3、s an important part in the national economy. For the injection molding, the design of plastic mold is essential. After the plastic material and processing technology are identified, the design of plastic mold plays an irreplaceable role in realizing the requirement of parts processing, using and app

4、earance. In this paper, the automobile interior is designed as the specific example for injection process analysis and mold design. In addition to the process analysis and calculation, there are also the process of Moldflow Simulation and UG mold design. Through the process analysis and calculation,

5、 we can choose the suitable injection molding machine, design the mold base, the feed system, forming parts, position-oriented institutions, Demoulding agencies, side core slide and cooling system rationally. Using the Moldflow software to simulate the process of filling, material flowing, warpage a

6、nd cooling for the purpose of optimizing the molding process parameters, the feed system and cooling system. Then, we can improve the quality of the die. At the same time, with the application of UGs Moldwizard, we can make full use of standard parts and improve the efficiency in the process of mold

7、 design.Keywords: feed system; side core-slide; cooling system; Moldflow analysis; Optimization目 录1 引言12 塑件工艺分析22.1 塑件成型工艺分析22.2原料（ABS）的成型特性、性能指标与工艺参数22.2.1 成型特性22.2.2 性能指标32.2.3工艺参数33 注塑机选择43.1 注塑机初选43.2 注塑机校核44 成型零件设计74.1 成型零件结构设计74.2 成型零件钢材选用74.3 成型零件的力学计算74.4 定位楔块设计125 浇注系统设计155.1 浇注系统的组成及设计原则15

8、5.2 流道及浇口设计155.2.1 主流道设计155.2.2 冷料穴设计175.2.3 分流道设计185.2.4 浇口设计195.2.5 拉料杆设计205.3 型腔压力估算226 分型面及排气槽设计236.1 分型面设计236.2 排气槽设计237 冷却系统设计257.1 模具温度调节的必要性257.1.1 模具温度调节对塑件质量的影响257.1.2模具温度调节对生产效率的影响257.2 无定型塑料薄壁塑件冷却时间的计算257.3 冷却系统的计算267.4 冷却回路布置288 导向与定位机构设计308.1 导向机构设计308.2 定位圈设计319 脱模机构设计329.1 脱模机构选择329.

9、2 脱模力计算329.3 推杆脱模机构设计339.4 浇注系统凝料脱出限位机构设计3610 抽芯机构设计3810.1 侧抽机构选择3810.2 抽拔距计算3810.3斜推杆的斜角3811 注塑机与注射模的关系3911.1 安装参数校核3911.2 开模行程校核3912.Moldflow成型过程模拟4012.1 塑件平均厚度4012.2 导入实体4012.3 划分网格4012.4 重新网格划分4112.5 网格诊断并修复4212.6 浇注系统分析4412.7 冷却系统分析5813 UG模具设计6513.1 模具设计过程6513.2模具三维图形7114 结论72致谢73参考文献741 引言工程塑料

10、质量轻，不腐蚀，绝缘性好，易成型，越来越被汽车业界认识和接受，工程塑料在汽车中应用也就变得越来越广泛，所以，塑料模具的应用也越来越广泛。其中，汽车内饰件用塑料量已占整车塑料用量的50%左右。现代塑料制品生产中，合理的加工工艺、高效率的设备和先进的模具，被誉为塑料制品成形技术的“三大支柱”。尤其是塑料模对实现塑件加工工艺要求、塑件使用要求和塑件的外观造型要求，起着不可替代的作用。塑料模技术，包括设计技术、材料选择、加工技术管理与维修技术等多种领域，属于系统工程技术。随着计算机行业的不断发展，塑料模已经向着CAD/CAM/CAE集成化发展。模具设计不但要求能够生产出一定尺寸精度和形状精度的制品，还

11、应满足结构合理、加工容易、操作容易等要求。本文以汽车内饰件为具体实例进行注塑工艺分析与模具设计，其步骤如下：首先，进行工艺分析计算，选择合适的注塑机，合理确定模具的型腔数目、分型面、排气槽、浇注系统、成形零件、导向定位机构、脱模机构、侧向抽芯机构及冷却系统。然后，应用Moldflow分析软件划分网格，对浇口位置进行模拟，对注塑过程进行填充、料流、翘曲进行模拟，在确定浇注系统时得到理想的塑料熔体流动形式、控制熔接痕的形成位置、减小制品可能发生的翘曲变形；同时，对几种冷却通道布置进行冷却分析，根据分析结果选择最佳设计方案，并确定该通道合适的水流速度、水温、模具温度等参数，从而优化成型工艺参数，确定

12、浇注系统和冷却系统。最后，用UG的Moldwizard模块进行模具三维设计，充分应用标准件，提高设计效率。2 塑件工艺分析2.1 塑件成型工艺分析图2-1 汽车内饰件汽车内饰件如图2-1所示，原料选用ABS（苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物）。此塑件形状比较复杂，同时壁厚很薄，在2.5mm左右，不容易充填，大而薄的曲面注射成型后容易发生翘曲变形，因此要保证浇注平衡和冷却均匀，尽量减小翘曲变形；分析塑件外观，凹槽成型需要内抽芯机构，所以，要保证内抽芯机构与脱模机构不发生干涉；考虑到塑件外观要求，采用侧浇口进行注射成型；为了保证流道凝料的顺利脱出，采用两次分型，并设定限位装置；因为型芯的形状比较复杂，

13、用整体形式损坏后不容易维修，同时加工难度高，所以适当增加镶件，并保证型芯的强度和刚度。2.2原料（ABS）的成型特性、性能指标与工艺参数查中国模具设计大典表8.3-7，苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物（ABS），综合性能较好，冲击韧度、力学强度较高，选用成型汽车内饰件，可提高汽车的安全系数，减轻碰撞时对人体造成得伤害；尺寸稳定，耐化学性、电气性能良好，易于成形和机械加工。2.2.1 成型特性 （1）吸湿性强，含水量应小于0.3%，必须充分干燥；（2）流动性中等，溢边料0.04mm左右；（3）比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、模温；料温对物性影响较大，料温过高易分解，分解温度为250；（4）模具设计时

14、要注意浇注系统，选择好进料口位置、形式；脱模斜度宜取2以上。2.2.2 性能指标密度 1.021.16g/ cm3收缩率 0.30.8%熔点 130160吸水率 0.20.4%（24h）比热容 1470J /（KgK）屈服强度 50MPa抗拉强度 38MPa2.2.3工艺参数注塑机类型 螺杆式料筒温度 前段180200中段165180后段150170喷嘴温度 170180模具温度 5080注射压力 60110MPa注射时间 090s高压时间 05s冷却时间 20120s螺杆转速 30r/min前处理 烘干处理 8090 2h后处理 红外线灯或烘箱 70 24h3 注塑机选择3.1 注塑机初选

15、（1）塑件体积估算使用UG软件，打开塑件，并计算出其体积，塑件体积；塑件体积较大，可采用一模一件，加上浇注系统凝料，估算总成型体积为：所需塑料的体积为： 式中，压缩系数，查塑料模具设计表3-5，取；（2）注塑机选择根据所需塑料的体积，查中国模具设计大典表9.9-3，选用注塑机型号：SZ-2500/5000，注塑机参数如下：理论注射量 2622cm3注射压力 160MPa螺杆直径 95mm注射速率 500g/s螺杆转速 10170r/min锁模力 5000KN拉杆内间距 900900mm移动行程 950mm最大模具厚度 870mm最小模具厚度 450mm喷嘴口孔径 7mm喷嘴球半径 SR20mm

16、3.2 注塑机校核（1）最大注射量的校核 塑件的体积必须与所选择的注塑机的最大注射量相适应。为了保证正常的注射成型，最大注射量应大于塑件的体积（包括流道及浇口凝料）。所选注塑机的最大注射量以最大注射容积标定，按如下公式校核：式中，利用系数，； 注塑机最大注射量；故 ，注塑机满足要求。（2）注射压力校核 注塑机的最大注射压力应大于塑件成型所需的注射压力，即式中，注塑机的最大注射压力，160MPa； 塑件成型所需的注射压力，60110MPa；故 ，注塑机满足要求。（3）锁模力校核 锁模力又称合模力，是指注塑机的合模装置对模具所施加的最大夹紧力。为避免塑件注射成型时由于锁模力不足而使模具沿分型面胀开

17、，注塑机的锁模力可按如下公式计算：式中，注塑机的公称锁模力，3200KN； 模具型腔内最大熔体压力即型腔压力，取35MPa；安全系数，查中国模具设计大典表9.9-4，K2取1.2；塑件及浇注系统在分型面上的投影面积之和（cm2）；在UG中打开塑件，计算塑件的投影面积故 ，注塑机满足要求。经过Moldflow分析，注射成型所需的锁模力约为6500 KN，所选注塑机不满足要求，查塑料注射模具设计实用手册附录B，选用注塑机型号：SZ-3200/8000，注塑机参数如下：理论注射量 2855cm3注射压力 165MPa螺杆直径 105mm锁模力 8000KN拉杆内间距 11001100mm移动行程 1

18、000mm最大模具厚度 1050mm最小模具厚度 450mm喷嘴口孔径 7mm喷嘴球半径 SR20mm4 成型零件设计4.1 成型零件结构设计（1）凹模结构设计凹模是成型塑件外表面的成型零件。为了保证强度和刚度要求，同时保证塑件外表面无拼接缝痕迹，选用整体嵌入式凹模。整体嵌入式凹模装在凹模固定板上，需用螺钉紧固，并用楔块定位。（2）型芯结构设计为了节省优质模具钢材，便于机加工和热处理，选用组合式型芯。组合式型芯装在型芯固定板上，需用螺钉紧固，并用楔块定位。4.2 成型零件钢材选用用作注射模成型零件的钢材，应具备如下性能：（1）机械加工性能良好，易于切削，加工后能得到高精度零件；（2）抛光性能优

19、良，钢材的显微组织应均匀致密，极少杂质；（3）注射模型腔不仅受高压塑料熔体冲刷，而且还受冷热交变的应力作用，要求材料的耐磨性和抗疲劳性能好。查中国模具设计大典表9.4-1，ABS工程塑料选用P20钢材（3Cr2Mo），将模板预硬化后以硬度3638HRC供应，其抗拉强度为133MPa。模具制造中不必热处理。4.3 成型零件的力学计算对于大尺寸模具主要是刚度问题，要防止模具产生过大的弹性变形。因此，须先确定不同情况下的许用变形量，用刚度条件计算公式进行壁厚和垫板厚度的设计计算，再用强度条件计算公式进行校验。利用UG进行型腔、型芯分型，数据如图4-1所示。图4-1分型数据（1）许用变形量p的计算从模

20、具型腔不产生溢料考虑，查中国模具设计大典表9.4-13，取其值为；（2）刚度和强度条件计算 带模框的整体式矩形凹模侧壁厚度计算图4-2 整体式矩形凹模此类结构按刚度条件进行计算，模框厚度为：式中，模具型腔内最大熔体压力即型腔压力，取35 MPa； 凹模型腔深度，查图4-1得：，； 查图4-1得：，； 矩形凹模型腔中塑件长度，查图4-1得：，； 矩形凹模型腔长度查图4-1得：，； 矩形凹模型腔侧壁厚度； 根据，查中国模具设计大典表9.4-17，； 查中国模具设计大典图9.4-29，根据得：； 一般中碳钢的弹性模量取2.1105 MPa； 许用变形量；故 型腔凹模长边厚度为：型腔凹模短边厚度为：型

21、芯凹模长边厚度为：型芯凹模短边厚度为：通过以上计算，查中国模具设计大典表13.2-10，型腔凹模固定板选用：500 mm710 mm；型芯凹模固定板选用：500 mm710 mm；强度条件进行校验，所以选用公式型腔凹模长边厚度校核型腔凹模短边厚度校核型芯凹模长边厚度校核型芯凹模短边厚度校核式中，模具型腔内最大熔体压力即型腔压力，取35 MPa ； 凹模型腔深度，利用UG求，查图4-1得：，； 一般中碳钢为160 MPa； ； 根据，查中国模具设计大典表9.4-17得：；S矩形凹模厚度，；矩形凹模型腔侧壁厚度； 经强度校核，所选用模板满足要求。凹模结构采用整体嵌入式如图4-3所示。图4-3 嵌入

22、式凹模1.型芯固定板 2.楔块 3.型芯 整体式矩形凹模底板厚度式中，模具型腔内最大熔体压力即型腔压力，取35MPa ； 矩形凹模型腔短边长度（mm），查图4-1得：； 矩形凹模型腔长边长度（mm），查图4-1得：；一般中碳钢的弹性模量取2.1105MPa；许用变形量；故 强度条件进行校验整体式矩形凹模底板厚度式中，模具型腔内最大熔体压力即型腔压力，取35MPa ； 矩形凹模型腔短边长度（），查图4-1得：； 一般中碳钢为160MPa；故 经强度校核，整体式矩形凹模底板厚度最小为。通过以上计算，查中国模具设计大典表13.2-10，型腔凹模固定板选用：；型芯凹模固定板选用：；模架总高度，满足注塑

23、机要求（最大模具厚度，最小模具厚度）。4.4 定位楔块设计（1）型芯固定板上定位楔块设计长边方向上定位楔块，如图4-4所示。图4-4 定位楔块短边方向上定位楔块，如图4-5所示。图4-5 定位楔块（2）型腔固定板上定位楔块设计长边方向上定位楔块，如图4-6所示。图4-6 定位楔块短边方向上定位楔块，如图4-7所示。图4-7 定位楔块5 浇注系统设计5.1 浇注系统的组成及设计原则浇注系统是引导塑料熔体从注塑机喷嘴到模具型腔的进料通道，具有传质、传压和传热的功能，对塑件质量影响很大；浇注系统设计的正确与否，对注射成型过程和塑件质量均有着直接影响，在浇注系统设计时应遵循如下原则：（1）在满足塑料成

24、形和排气良好的前提下，尽量缩短熔体的流程，以便降低压力损失、缩短充模时间；（2）浇口尺寸、位置和数量的选择十分关键，应有利于熔体流动、避免产生湍流、涡流、喷射和蛇形流动，并有利于排气和补缩；（3）设计浇注系统时，应考虑取出浇口方便，修正浇口时在塑料塑件上不留痕迹，以保证塑料塑件外观。5.2 流道及浇口设计5.2.1 主流道设计主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注塑机喷嘴注射出的熔体导入分流道或是型腔中。主流道的大小和塑料进入型腔的速度及充模时间长短有着密切联系。若主流道太大，其主流道塑料体积增大，回收的冷料多，冷却时间增长；若主流道太小，则塑料在流动过程中的冷却面积相应增加，热量损失

25、增大，粘度增高，流动性降低，注射压力增大，易造成塑料成形困难。主流道的形状为圆锥形，以便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。（1）主流道设计原则 浇口套的内孔呈圆锥形，锥度为26； 浇口套进口的直径应比注塑机喷嘴孔直径大12mm； 浇口套球面半径一般要比注塑机喷嘴接触处球面半径大0.51mm； 浇口套（主流道长度）应尽量短，可以减小冷料回收量，减小热量和压力损失； 浇口套部位热量集中，温度很高，应考虑冷却。（2）主流道设计 计算体积流率式中，塑件体积；注射时间，查中国模具设计大典表9.2-1，取4.6s； 确定恰当的剪切速率对于主流道，取；对于分流道，取；对于矩形类浇口，取； 求当量半径

26、根据剪切速率和体积流率，查中国模具设计大典图9.2-15得：主流道的当量半径；分流道的当量半径；浇口的当量半径； 主流道尺寸根据注塑机喷嘴口孔径，为了使凝料顺利拔出，主流道的小端直径应稍大于注塑机喷嘴直径，通常取；主流道入口得凹坑球面半径也应大于注塑机喷嘴球头半径，通常为：主流道的半锥角，主流道长度，则主流道大端直径为：取，在当量半径范围内，塑料塑件成型质量好。主流道如图5-1所示。图5-1 主流道（3）浇口套设计根据大型注塑模具设计技术原理与应用图5-9和表5-14，选取基本尺寸30 mm的A型浇口套尺寸，如图5-2所示。图5-2 浇口套5.2.2 冷料穴设计冷料穴的长度通常为流道直径的1.

27、52倍，如图5-3所示。图5-3 冷料穴5.2.3 分流道设计（1）分流道设计原则 在保证正常注射成型工艺条件下，分流道的截面面积应尽量小，长度应尽量短； 较长分流道末端应开设冷料穴，便于容纳注射开始时产生的冷料，防止空气进入型腔内；（2）分流道设计 水平分流道设计考虑分流道的效率和加工的难易，采用梯形流道，如图5-4，其中，流道直径查中国模具设计大典图9.2-12，；图5-4 水平分流道 竖直分流道设计竖直分流道采用圆锥形，与水平分流道连接处直径采用点浇口公式进行计算，如下：式中，塑料材料系数，查中国模具设计大典表9.2-2，； 塑件壁厚的函数值，查中国模具设计大典表9.2-3，； 型腔表面

28、积；取直径为，后经Moldflow分析，小端直径太小，体积剪切速率太大，容易导致塑料裂解，所以将设为。圆锥大端直径，取，与水平分流道一样，则竖直分流道示意图如图5-5所示。图5-5 竖直分流道5.2.4 浇口设计（1）浇口设计原则 浇口应开设在塑料塑件断面较厚的部位，能使熔融的塑料从塑料塑件厚断面流向薄断面，保证塑料充填完全； 浇口位置得选择，应使塑料充填流程最短，减小压力损失，有利于排除模具型腔中的气体； 浇口位置应尽量开设在不影响塑料塑件外观的部位，如开设在塑料塑件的边缘和底部等。（2）浇口设计成形零件为大面积薄壁塑件，采用扇形浇口，首先，确定侧浇口深度和宽度的经验公式如下：其中，侧浇口深

29、度（mm）； 塑件壁厚（mm）； 塑料材料系数，查表9.2-2，； 浇口宽度（mm）； 型腔表面积；扇形浇口的面积根据分流道直径和扇形最大宽度，求它们对应的深度，如下：后经Moldflow分析得：浇口尺寸太小，体积剪切速率太大，容易导致塑料裂解，所以，将浇口设为，设为；侧浇口的长度，而扇形浇口的长度比侧浇口的长度长一些，常为，在设计中采用。5.2.5 拉料杆设计（1）水平分流道拉料杆设计 确定拉料杆的尺寸要想实现脱出凝料的作用，在凝料断裂前，拉料杆不能断裂，即 （）式中，拉料杆头部小端直径（mm）； 竖直分流道小端直径，； 拉料杆所选钢的抗拉强度，拉料杆选用45钢，查机械设计实用手册表2.8-

30、22得：45钢的抗拉强度； ABS的抗拉强度，查中国模具设计大典表8.3-9b得：；则 查大型注塑模具设计技术原理与应用图5-13及表5-17得：选用C型分流道拉料杆，相应参数如下： 强度校核拉料杆将凝料从竖直分流道上拉断，则必须保证凝料在拉料杆前端、的面积之差大于断面面积，即保证：式中，竖直分流道小端直径，；通过验证得：凝料在拉料杆前端、的面积之差小于断面面积，为了保证顺利拉出凝料，可将拉料杆的前端退入定模板2mm，依靠拉料杆前端与定模板共同作用，实现顺利脱料。（2）竖直分流道拉料杆设计参考先进注塑模330例设计评注图5-4，竖直分流道拉料杆采用钩形拉料杆，选用的顶杆，并参考中国模具设计大典

31、图9.2-7，在UG中作图，将顶杆顶端做成钩形拉料杆，其二维图如图5-6所示。图5-6 拉料杆5.3 型腔压力估算浇注系统初步确定后，对于大型注射模具，必要时应对整个系统的压力降进行估算，以预测浇注系统设计是否合理。此外，它还是对型腔壁厚、垫板等模具零件进行刚度和强度校核的理论依据。查中国模具设计大典表9.9-4，型腔平均计算压力为35MPa。6 分型面及排气槽设计6.1 分型面设计分型面应选择在塑件的最大截面处，否则，塑件无法脱模，所以，分型线和分型面设计仅有一种可能，只能把最大截面处作为分型面。6.2 排气槽设计（1）排气槽设计方法对于大型模具，可利用镶件的缝隙排气，也可利用推杆与孔的配合

32、间隙排气，但可靠而有效的方法是在分型面上开设专用排气槽，即在熔体最后充满的部位开设。（2）排气槽高度排气槽的截面尺寸，以有利于排气而又不溢料为原则，查中国模具设计大典表9.3-2得：ABS排气槽高度；气流方向的排气槽长度L，一般不超过2mm，排气槽后续的导气沟应适当增大，以减小排气阻力，其高度，单个宽度；排气槽表面应沿气流方向进行抛光。（3）排气槽截面尺寸计算排气槽的截面面积公式计算如下：式中，排气槽截面面积（m2）； 模具内气体质量（Kg）； 模内气体的初始压力，； 模内被压缩气体的最终温度（）； 充模时间（s），取2s；模具内气体质量，按常压常温20的氮气密度计算，有式中，模具型腔体积（m

33、3），利用UG得：；应用气体状态方程，可求得上式中被压缩气体的最终温度（）：式中，模具内气体的初始温度，取室温20；模具内被压缩气体最终排气压力（MPa），取35 MPa；则： 取排气槽高度，则排气槽总宽度为：实际排气槽宽度应大于计算值，因为当模具使用一段时间后，挥发性气体的积垢使排气有效截面减小；根据熔体流动特点，可设置两个排气槽，宽度均为20mm，分别在熔体最后充满部位。7 冷却系统设计7.1 模具温度调节的必要性7.1.1 模具温度调节对塑件质量的影响 （1）变形 模具温度稳定、冷却速度均衡可以减小塑件的变形。对于形状复杂的塑件，经常会因为收缩不均匀而产生翘曲变形，因此，必须选用合适的温

34、度调节系统，使型腔和型芯各部分的温度基本保持均衡，以便塑料熔体同时凝固； （2）尺寸精度 利用模具温度调节系统保持模具温度的恒定，能减少塑件成形收缩率的波动，提高塑件尺寸精度的稳定性； （3）表面质量 提高模具温度调节系统能改善塑件的表面质量，过低的模温会使塑件轮廓不清晰并产生明显的熔接痕，导致塑件表面粗糙度大。7.1.2模具温度调节对生产效率的影响 据统计，模具的冷却时间约占整个成型时间的三分之二，因此，缩短冷却时间是提高生产效率的重要因素。在注射模中，冷却系统是通过冷却水的循环将塑料熔体的热量带走的，冷却通道中冷却水是处于层流状态还是湍流状态，对于冷却效果有显著影响；在湍流下的热传递比层流

35、高1020倍，所以，为了缩短冷却时间，可提高冷却水的流速，使冷却水处于湍流状态。7.2 无定型塑料薄壁塑件冷却时间的计算塑件在模具内的冷却时间，通常是指塑料熔体从充满模具型腔到开模取件的时间。对于无定型塑料的薄壁塑件通常按照塑件截面的平均温度来计算冷却到该温度（出模温度）的时间。式中，塑件的最大壁厚，利用UG得：塑件最大厚度为4 mm； 塑料的热扩散系数（mm2/s），可查中国模具设计大典表9.8-2得：； 塑料熔体的注塑温度，查中国模具设计大典表9.8-2，取220 C； 模具温度，查中国模具设计大典表9.8-2，取50 C； 塑件截面的平均脱模温度，查中国模具设计大典表9.8-2，取60

36、C；7.3 冷却系统的计算（1）热平衡计算在单位时间内熔体凝固时放出的热量应等于冷却水所带走的热量，因此有式中，冷却水的体积流量（）；单位时间内注入模具中的塑料重量（），估算；单位重量的塑料塑件在凝固时所放出的热量（）；冷却水的密度（）；冷却水的比热容（）；冷却水的出口温度（C），通常出入口水温相差应在5C以内，取25 C；冷却水的入口温度（C），取20 C；可表示为式中，塑料的比热容（），查中国模具设计大典表9.8-3得：；塑料熔体的初始温度（C），取220 C；塑料塑件在推出时的温度（C），取60 C；结晶型塑料的熔化质量焓（），查中国模具设计大典表9.8-3，；查中国模具设计大典表9.8

37、-1，选用冷却通道直径，最低流速，保证冷却水的稳定湍流；冷却水在圆管中的流速为即为最低流速；为了保证密封，在型腔与固定板之间应加密封圈，防止冷却水从缝隙中流出，查机械设计实用手册表7.2-17，选用材料为氯丁橡胶，内径，截面直径的O形橡胶密封圈。（2）冷却管道总传热面积计算式中，单位时间内注入模具中的塑料重量（），估算； 单位重量的塑料塑件在凝固时所放出的热量（）； 冷却管道孔壁与冷却水之间的传热膜系数; 模具温度与冷却水温度之间的平均温差（C）；对于细长冷却管道，其冷却管道孔壁与冷却水之间的传热膜系数的计算式为： 式中，与冷却水温度有关的物理系数，查中国模具设计大典表9.8-5，； 冷却水的

38、密度（）； 冷却水在圆管中的流速（）； 冷却管道的直径（）； （3）冷却管道的孔数由式式中，冷却管道总传热面积（）； 冷却管道开设方向上模具长度（）； 冷却管道的直径（）；所以，冷却管道孔数大于1根都满足要求。7.4 冷却回路布置（1）凹模和型芯平衡成型塑件的型芯形状远复杂于凹模形状，同时塑件在固化时因收缩包紧在型芯上，这时，绝大部分热量将依靠型芯的冷却回路来传递，所以，型芯上的冷却回路可多于凹模，以保证冷却均衡；（2）冷却管道一般冷却管道中心线与型腔壁的距离应为冷却管道直径的12倍，冷却管道的中心距约为管道直径的35倍；（3）冷却回路成型塑件的模具型腔较浅，同时塑件形状大体为曲面，为了便与加

39、工，型腔冷却回路和型芯冷却回路均采用平面回路式冷却回路，并以长边为主；对于重要位置（如形状复杂的地方），采用隔板式冷却回路。8 导向与定位机构设计8.1 导向机构设计（1）导柱设计参考先进注塑模330例设计评注图4-7，采用带头导柱，对于大中型模具，因为导柱需要支撑型腔板得重量，导柱直径可用下式校核：根据中国模具设计大典表13.2-5得：选用的标准带头导柱（GB/T4169.4-1984），其参数如下：，材料选用20钢，热处理 渗碳0.50.8淬硬5660HRC；经过开模行程校核，导柱不能满足第二次分型时的导向作用，可在型腔和型芯上做凸台来实现型腔和型芯的导向，所以，可将导柱直径做小一些，根据

40、中国模具设计大典表13.2-5得：选用，的导柱。（2）导套设计参考先进注塑模330例设计评注图4-7，采用带头导套，用于比较厚的模板，根据导柱，查中国模具设计大典表13.2-4得：选用标准带头导套型，安装在型腔固定板上，其参数如下：，材料选用20钢，热处理 渗碳0.50.8淬硬5660HRC；，材料选用20钢，热处理渗碳0.50.8淬硬5660HRC；（3）导向机构位置设计导柱中心至模具外缘至少应有一个导柱直径的厚度；导柱工作部分的配合精度采用H7/f7;导柱固定部分配合精度采用H7/k6;导套外径的配合精度采用H7/k6;导柱工作部分的表面粗糙度为，固定部分为，导套内外圆柱面表面粗糙度取；（

41、5）凸台设计在型腔和型芯的四个角上建凸台，然后倒圆角，实现型腔和型芯分型、合模时导向作用。8.2 定位圈设计根据大型注塑模具设计技术原理与应用图5-8，选取特殊型定位圈e，如图8-1所示。图8-1 定位圈9 脱模机构设计9.1 脱模机构选择根据所设计的浇注系统，脱模机构采用浇注系统凝料脱出机构，一次分型实现凝料脱离，二次分型实现塑件脱模。9.2 脱模力计算脱模力由两部分组成，即 式中，塑件对型芯包紧的脱模阻力； 使封闭壳体脱模需克服的真空吸力，为型芯的横截面面积；薄壁矩形塑件的脱模阻力计算公式如下：式中，塑料的拉伸弹性模量（MPa），查中国模具设计大典表9.6-1，； 塑料塑件的厚度，； 塑料

42、的平均成形收缩率，查中国模具设计大典表9.6-1，； 型芯脱模方向高度； 塑料的泊松比，查中国模具设计大典表9.6-1，； 脱模斜度修正系数，其计算公式为式中，塑件与钢材表面之间的静摩擦系数，查中国模具设计大典表9.6-1，； 型芯的脱模斜度，对于ABS，脱模斜度通常取2以上，所以取为3；则：因为所以9.3 推杆脱模机构设计（1）推出零件设计 推杆设计原则推杆除了起推出作用，同时端部作为成型部分，起到成形塑件作用，为了防止圆柱头推杆旋转，可选用标准圆柱头推杆，然后对头部进行加工，如图9-1所示。图9-1 推杆头部推杆边缘须距侧面以上；推杆应均匀布置，在脱模阻力特别大的地方可增加推杆数目，在肋、

43、凸台、支撑等部位应多设推杆；为防止熔体的渗漏，推杆的工作段应有配合要求，常是H8/f7或H7/f7；推杆材料多用45号钢或是T8、T10碳素工具钢。 推杆尺寸的确定根据压杆稳定公式推导，公式如下：式中，推杆直径，查中国模具设计大典表13.2-2，选用的标准推杆，材料为T8A； 安全系数，通常取； 推杆长度，根据所选模架，取； 脱模力； 推杆材料的弹性模量（MPa），取2.1105MPa； 推杆根数；即，选用17根推杆。强度校核式中，脱模力； 推杆根数； 推杆直径； 推杆材料的屈服点（MPa），查机械设计实用手册表2.8-22，；通过以上计算，所选用推杆满足要求，根据表13.2-2得，其参数如下：，材料：T8A（2）复位零件设计利