轿车骨架注塑模具结构的虚拟设计

1.6冷却系统设置

考虑到制品冷却的均匀性及模具加工的方便，在定模型腔板上开设了两条对称且不在一个截面上的水道；在动模主型芯上开设了4条冷却水道，水道进、出口开在型芯垫板上，水的流向如图2所示。 在每条水道沿型芯的纵向开设了若千个垂直于轿车 骨架的孔，并在孔的中间插人隔板，以保证能增大 散热面积。

2、理论计算

2.1脱模力与锁模力

包紧力p可采用式（1）计算：

p＝q（rkl一rk2）/rk2＝eεt/rk2（1）

式中：q—拉应力，pa；

rk1 、rk2注塑件和型芯的径向尺寸，m；

e ——弹性模量，pa；
ε——收缩率，％；
t——注塑件壁厚，m。

q=khpa(μcosa-sina)=31.7mn (3)

式中：地f1、f2——注塑件和型芯的当量截面积，m2
q——脱模力，n；
k——可靠性系数，一般取2~3;
h ——型芯埋入注塑件深度，m；
a——型芯断面周长，m；
μ——摩擦系数，取0.1~0.2；
a-脱模斜度，为23°。

锁模力f＝p′×s，最大注塑压力p取100mpa，注塑件和浇注系统在轴向的投影面积之和s约为1.44 m2，实际生产中f为：

f ≥p x s＝100 x 1. 44＝144 mn (4)

2.2开模行程与侧抽芯尺寸

开模行程h可用式（5）计算：

h≥hl＋h2＋a十10 mm＝2 650 mm（5）

式中h1——注塑件脱模距离，为1200 mm;
h2——注塑件高度，为1200 mm;
a—脱出浇口所需次分型面打开距离，为240 mm。

骨架尾部有对称的单向侧抽芯孔，抽芯距离s′＝156 mm，斜导柱与水平线夹角a＝23°，因此得到斜导柱有效长度l为：

l＝s/sina＝400 mm（6）

最小开模行程hc＝l x cosa＝445 mm，因此保证了hc＜hl＋h2。2.3冷却水道尺寸

研究表明，湍流状态下的对流传热效果比层流状态下好。判断流动状态的准则是雷诺数（re）。re ≥4000时即为湍流状态，由此可以计算出当量直径大于等于4 mm时为湍流。本模具初定水孔直径为50.5 mm。

假设制品冷却时所有热量全由冷却系统带走，则

模具冷却水道最大长度

式中：μ——冷却水流速，实际生产中为1~1.5 m/s；
dw--冷却水道断面为非圆形时的当量直径，为0.0505 m；
p—水的密度，为998.2 kg/m3；
μ—水的粘度，为1.005 x 10 -3 pa·s ;
cw—水的比热容，为4. 183 kj/ ( kg·k)；
λ—热导率，为0. 599 w/（m·k）（以上均为20 ℃下的数据）；
θm-模具平均温度，为60℃；
θw—冷却水平均温度，为25 ℃；
c-熔体比热容，为2. 2 kj/（kg·k）；
pi—熔体密度，为778 .3 kg/m3；
v—一次注射量，m3。

3、结论

（1)轿车骨架的造型和模具结构全都采用虚拟方法设计，并对浇注和冷却系统进行cae优化，使模具结构设计合理，能大大缩短开发周期，降低成本。

(2）该单型腔、针点浇口的三板式模具总体尺寸大，浇口多（可缩短充模时间）且能自动脱出，不会留下明显的痕迹。

(3)轿车骨架尾部左、右灯孔采用了斜导柱与侧滑块同在动模的分型抽芯机构，可使滑块分型抽芯与合模复位安全；采用顶杆和推件板联合脱模机构，可使脱模时受力均匀，而弹簧可保证顶出系统安全复位。

(4)定模型腔沿轿车骨架的表面开设了两条冷却水道，可保证型腔曲面均匀冷却；型芯采用了4条相互错位交叉进出水的冷却水道，每一条水道沿型芯的纵向开设了若干个垂直轿车骨架的孔，并在孔中间插人隔板，它保证了水的流速和散热面积在计算值的许可范围内，可进一步用cae优化冷却系统获得准确的控温参数。