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計(jì) 算 內(nèi) 容
說(shuō) 明
一、 塑件的分析 ……………………………………… (1)
二、 分型面的選擇 …………………………………(5)
三、 型腔數(shù)目的確定及排布 ……………………………(6)
四、 注射機(jī)的初步選擇 ……………………………… (7)
五、 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) …………………………………（8）
六、 排氣槽設(shè)計(jì)…………………………………(11)
七、 成形零件的設(shè)計(jì)…………………………… (12)
八、 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)…………………………… (21)
九、 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)…………………………… (23)
十、 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)………………………………(25)
十一、 注射機(jī)的參數(shù)校核 …………………………… (28)
十二、設(shè)計(jì)小結(jié) …………………………………(30)
十三、參考文獻(xiàn) ……………………………………(31)
湖南工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)
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說(shuō) 明
第一部分 塑件的分析
一、塑件的使用要求
耐用，耐磨，可以承受較大的沖擊力，不易摔壞；好看，
有光澤表面較光滑；化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，可以耐高溫（一般低于
100oC），耐化學(xué)腐蝕。
二、塑件的材料選擇及其材料的介紹
根據(jù)塑件的用途及其使用要求，選用ABS塑料。
ABS的介紹：
1.名稱(chēng) 中文名：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物
英文名：Acrylonitrile-Butadiene-Styrene copolymer
2.基本特性 無(wú)毒無(wú)味，呈微黃色，成型的塑件有較好的
密度在1.02~1.05g/cm3,其收縮率為0.3~0.8%。ABS 吸濕性
很強(qiáng)成型前需要充分干燥，要求含水量小于0.3%。流動(dòng)性
一般，溢料間隙約在0.04mm。ABS有極好的抗沖擊強(qiáng)度，
且在低溫下也
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說(shuō) 明
不迅速下降。有良好的機(jī)械強(qiáng)度和一定的耐磨性、耐
性、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。
3.成型特點(diǎn) ````````````````
ABS在升溫時(shí)粘度增高，所以成型壓力較高，塑料上的脫模斜度宜稍大；易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量減小澆注系統(tǒng)對(duì)料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度及收縮率影響極小。要求塑件精度高時(shí)，模具溫度可控制在50~60oC，要求塑件光澤和耐熱時(shí)，應(yīng)控制在60~80 oC。
4.主要技術(shù)指標(biāo)
比容：0.86~0.98cm3/g。 熔點(diǎn)：130~160oC
吸水性：0.2~0.4% (24h)
熱變形溫度：4.6×105Pa---- 90~108oC
18.0×105Pa---- 83~103oC
屈服強(qiáng)度: 50MPa
拉伸彈性模量：1.8GPa
抗彎強(qiáng)度：80MPa
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5.ABS的注射工藝參數(shù)
注射機(jī)類(lèi)型： 螺桿式
螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）： 30~60
噴嘴形式： 直通式
噴嘴溫度（oC）： 180~190
料筒溫度（oC）： 前 200~210 中 210~230 后 180~200
模溫（oC）： 50~70
注射壓力（MPa）： 70~90
保壓力（MPa）： 50~70
注射時(shí)間(s)： 3~5
保壓時(shí)間(s)： 15~30
冷卻時(shí)間(s)： 15~30
成型周期(s)： 40~70
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三、 塑件的形狀及其尺寸
塑件的工作條件對(duì)精度要求較低，根據(jù)ABS的性能可選擇其塑件的精度等級(jí)為5級(jí)精度（查閱《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》P66表3-8）。
經(jīng)計(jì)算得塑件的底面積為：S塑=2827.433mm2
得塑件的體積為：V塑=13.619cm3
塑件的質(zhì)量為：W塑 =V塑×r塑=13.7(g)。
塑件圖
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第二部分 分型面的選擇
分型面為定模與動(dòng)模的分界面。合理地選擇分型面是使塑件能完好的成形的先決條件。
一、分型面的選擇原則
1.使塑件在開(kāi)模后留在有動(dòng)模上；
2.分型面的痕跡不影響塑件的外觀；
3.澆注系統(tǒng)，特別是澆口能合理的安排；
4.使推桿痕跡不露在塑件外觀表面上；
5.使塑件易于脫模。
二、分型面的設(shè)計(jì) 如下圖所示：
分型面圖
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第三部分 型腔數(shù)目的決定及排布
已知的體積V塑或質(zhì)量W塑 ，又因?yàn)榇水a(chǎn)品屬大批量生產(chǎn)的小型塑件，綜合考慮生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本等各種因素，初步確定采用一模四腔對(duì)稱(chēng)性排布。排布圖如下圖示：
型腔數(shù)目及排布圖
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第四部分 注射機(jī)的初步選擇
一、注射量的計(jì)算：Q=4x13.7=54.8 (g)
二、初步選擇：XS-ZY-125型注射機(jī)
三、XS-ZY-125型注射機(jī)的主要參數(shù)
額定注射量(cm3)： 125
螺桿直徑 (mm): 42
注射壓力 (MPa): 120
注射行程（mm）： 115
注射時(shí)間（s） : 1.6
注射方式 ： 螺桿式
合模力 kN : 900
最大注射面積（cm2）： 320
最大開(kāi)（合）模行程（mm）： 300
模具最大厚度（mm）： 300
模具最小厚度（mm）： 200
噴嘴圓弧半徑（mm）： 12
噴嘴孔徑（mm）： 4
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第五部分 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是注射模設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它對(duì)注射成形周期和塑件質(zhì)量（如外觀，物理性能，尺寸精度等）都直接影響。
一、設(shè)計(jì)時(shí)須遵循如下原則
1.結(jié)合型腔布局考慮；
2.熱量及壓力損失要??；
3.確定均衡進(jìn)料；
4.塑料耗量要少；
5.消除冷料；
6.排氣良好。
二、澆注系統(tǒng)的組成
普通流道澆注系統(tǒng)一般由主流道，分流道，澆口和冷料穴等四部分組成。
三、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
為使塑件去掉澆口方便，并結(jié)合物料特性，以及塑件的形狀，以采用點(diǎn)澆口為宜。
1.主流道尺寸 根據(jù)該塑件體積及表3-10，可得體積流率Q=（13.7x4）/1.6≈35cm3/s,取主流道中熔體流動(dòng)rs=5x103s-1,由圖
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3-56r-Q-Rn關(guān)系曲線(xiàn)圖，可得Rn=2mm,故得主流道大端尺寸D=2Rn=4mm，小端尺寸由注射機(jī)噴嘴尺寸，取d=4mm,SR=12+2=14mm。主流道的形狀和尺寸如圖所示：.
澆口套圖
2.分流道尺寸 為使四澆口能同時(shí)進(jìn)料，各分流道按平衡式布置，故熔體在各分流道中的流速Q(mào)R=35/4=8.5cm3/s,取 rR=5x102s-1由圖3-56得：Rn=2.5mm,取3mm，為使分流道易于加工和頂出凝料系統(tǒng)容易，采用設(shè)在模具一邊的U形分流道。
3.點(diǎn)澆口尺寸 根據(jù)QG=QR=8.5cm3/s,并取rG=105s-1,由圖3-56可得Rn=0.5mm，故得dG=2Rn=1.0mm。
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4.冷料穴 底部設(shè)計(jì)成帶有球頭形拉料桿的冷料穴，目的是捕集料流前鋒的“冷料”，防止“冷料”進(jìn)入型腔而影響塑件質(zhì)量。
該模具澆注系統(tǒng)的尺寸如圖所示。
模具澆注系統(tǒng)圖
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第六部分 排氣槽設(shè)計(jì)
一、排氣槽設(shè)計(jì)
當(dāng)塑料熔體填充型腔時(shí),必須順序排出型腔及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑料受熱或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體。如果型腔內(nèi)因各種原因而產(chǎn)生的氣體不被排除干凈,一方面將會(huì)在塑件上形成氣泡、接縫、表面輪廓不清及充填缺料等成型缺陷，另一方面氣體受壓，體積縮小而產(chǎn)生高溫會(huì)導(dǎo)致塑件局部碳化或燒焦（褐色斑紋），同時(shí)積存的氣體還會(huì)產(chǎn)生反向壓力而降低充模速度，因此設(shè)計(jì)型腔時(shí)必須考慮排氣問(wèn)題。有時(shí)在注射成型過(guò)程中，為保證型腔充填量的均勻合適及增加塑料熔體匯合處的熔接強(qiáng)度，還需在塑料最后充填到的型腔部位開(kāi)設(shè)溢流槽以容納余料，也可容納一定量的氣體。
通常中小型模具的簡(jiǎn)單型腔，可利用推桿、活動(dòng)型芯以及雙支點(diǎn)的固定型芯端部與模板的配合間隙進(jìn)行排氣，其間隙為0.03~0.05mm。
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第七部分 成形零件設(shè)計(jì)
一、成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1.凹模 采用整體式凹模
2.凸模 由于塑件帶有螺紋，為了簡(jiǎn)化模具的加工工藝，凸模設(shè)計(jì)成活動(dòng)鑲塊的形式，活動(dòng)鑲塊的固定方式如下圖所示：
活動(dòng)鑲塊的固定方式
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二、成型零件工作尺寸的計(jì)算
1.產(chǎn)生偏差的原因
①.塑料的成型收縮 成型收縮引起制品產(chǎn)生尺寸偏差的原因有：預(yù)定收縮率（設(shè)計(jì)算成型零部件工作尺寸所用的收縮率）與制品實(shí)際收縮率之間的誤差；成型過(guò)程中，收縮率可能在其最大值和最小值之間發(fā)生的波動(dòng)。
σs=(Smax-Smin)×制品尺寸
σs —— 成型收縮率波動(dòng)引起的制品的尺寸偏差。
Smax、Smin —— 分別是制品的最大收縮率和最小收縮率。
②.成型零部件的制造偏差 工作尺寸的制造偏差包括加工偏差和裝配偏差。
③.成型零部件的磨損
２.本產(chǎn)品為抗沖ＡＢＳ制品，屬于大批量生產(chǎn)的小型塑件，預(yù)定的收縮率的最大值和最小值分別?。?8%和０.3％。
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此產(chǎn)品采用５級(jí)精度，屬于低精度制品。因此，凸凹模徑向尺寸、高度尺寸及深度尺寸的制造與作用修正系數(shù)x取值可在0.5~0.75的范圍之間，凸凹模各處工作尺寸的制造公差，因一般機(jī)械加工的型腔和型芯的制造公差可達(dá)到IT７～I(xiàn)T８級(jí)，綜合參考，相關(guān)計(jì)算具體如下：
型腔徑向尺寸的計(jì)算：
LM1=[(1+(Smax+Smin)/2)Ｌsl-0.5Δ]+δZ0
= [(1+0.55%)×36.2-0.5×0.36]+0.36/30
=36.22+0.120 mm
LM2=[(1+(Smax+Smin)/2)Ｌs2-0.5Δ] +δZ0
= [(1+0.55%)×46-0.5×0.40]+0.40/30
=46.03+0.130 mm
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LM3=[(1+(Smax+Smin)/2)Ｌs3-0.5Δ] +δZ0
= [(1+0.55%)×60-0.5×0.46]+0.46/30
=60.1+0.150 mm
型腔深度尺寸的計(jì)算：
HM1=[(1+(Smax+Smin)/2)Hsl-0.5Δ] +δZ0
= [(1+0.55%)×18-0.5×0.28]+0.28/30
=17.88+0.090 mm
HM2=[(1+(Smax+Smin)/2)Hs2-0.5Δ] +δZ0
= [(1+0.55%)×16-0.5×0.24]+0.24/30
=15.87+0.080 mm
型腔工作尺寸圖
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型芯的徑向尺寸的計(jì)算：
lM1=[(1+(Smax+Smin)/2)lsl+0.5Δ]0-δZ
= [(1+0.55%)×46+0.5×0.40]0-0.40/3
=46.430-0.13 mm
lM2=[(1+(Smax+Smin)/2)ls2+0.5Δ]0-δZ
= [(1+0.55%)×44+0.5×0.40]0-0.40/3
=44.420-0.13 mm
lM3=[(1+(Smax+Smin)/2)ls3+0.5Δ]0-δZ
= [(1+0.55%)×40+0.5×0.40]0-0.40/3
=40.420-0.13 mm
型芯深度尺寸的計(jì)算：
hM1=[(1+(Smax+Smin)/2)hsl+0.5Δ]0-δZ
= [(1+0.55%)×14+0.5×0.24]0-0.24/3
=14.270-0.08 mm
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說(shuō) 明
hM2=[(1+(Smax+Smin)/2)hs2+0.5Δ]0-δZ
= [(1+0.55%)×15+0.5×0.40]0-0.24/3
=15.280-0.08 mm
型芯工作尺寸圖
計(jì)算螺紋型芯的工作尺寸：
螺紋型芯大徑： (dM大)0-δz=[(1+ sˉ)ds大+Δ中] 0-δz
螺紋型芯中徑： (dM中)0-δz=[(1+ sˉ)ds中+Δ中] 0-δz
螺紋型芯小徑： (dM小)0-δz=[(1+ sˉ)ds小+Δ中] 0-δz
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說(shuō) 明
dM大, dM中, dM小——— 分別為螺紋型芯的大，中，小徑；
ds大， ds中，ds小——— 分別為塑件內(nèi)螺紋大，中，小徑基本尺寸；
Δ中———塑件螺紋中徑公差；
δz———螺紋型芯的中徑制造公差，其值取Δ/5。
則 (dM大)0-δz =[(1+0.55%)×56+0.03]0-0.03/5
=56.3380-0.006
(dM中)0-δz =[(1+0.55%)×55+0.03]0-0.03/5
=55.3320-0.006
(dM小)0-δz =[(1+0.55%)×54+0.03]0-0.03/5
=54.3270-0.006
三、成型零件的強(qiáng)度、剛度計(jì)算
注射模在其工作過(guò)程需要承受多種外力，如注射壓力、保壓力、合模力和脫模力等。如果外力過(guò)大，注射模及其成型零部件將會(huì)產(chǎn)生塑性變形或斷裂破壞，或產(chǎn)生較大的彈性彎曲變形，引起成型零部件在它們的對(duì)接面或貼合面處出現(xiàn)較大的間隙，由此而發(fā)生溢料及飛邊現(xiàn)象，從而導(dǎo)致整個(gè)模具失效或無(wú)法達(dá)到技術(shù)質(zhì)量要求。因此，在模
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說(shuō) 明
具設(shè)計(jì)時(shí)，成型零部件的強(qiáng)度和剛度計(jì)算和較核是必不可少的。
一般來(lái)說(shuō)，凹模型腔的側(cè)壁厚度和底部的厚度可以利用強(qiáng)度計(jì)算決定，但凸模和型芯通常都是由制品內(nèi)形或制品上的孔型決定，設(shè)計(jì)時(shí)只能對(duì)它們進(jìn)行強(qiáng)度校核。
因在設(shè)計(jì)時(shí)采用的是整體式圓形型腔。因此，計(jì)算參考公式如下：
側(cè)壁：
按強(qiáng)度計(jì)算：
按剛度計(jì)算：
底部：按強(qiáng)度計(jì)算：
按剛度計(jì)算：
凸模、型芯計(jì)算公式：
按強(qiáng)度計(jì)算：
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按剛度計(jì)算：
由公式分別計(jì)算出相應(yīng)的值為：
按強(qiáng)度計(jì)算得：tc=11.1mm th=14.8mm r=18.5mm
按剛度計(jì)算得：tc=2.83mm th=1.91mm r=3.97mm
參數(shù)符號(hào)的意義和單位：
Pm 模腔壓力（MPa）
E —— 材料的彈性模量（MPa）查得2.06×105；
—— 材料的許用應(yīng)力（MPa）查得176.5；
u —— 材料的泊松比 查表得0.025；
—— 成型零部件的許用變形量（mm）查得0.05；
采用材料為45，調(diào)質(zhì)，≥200HBS。
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第八部分 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證動(dòng)定?；蛏舷履：夏r(shí)，正確定位和導(dǎo)向的零件。
一、 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用
1.定位件用 模具閉合后，保證動(dòng)定?；蛏舷履Ｎ恢谜_，保證型腔的形狀和尺寸精確，在模具的裝配過(guò)程中也起定位作用，便于裝配和調(diào)整。
2.導(dǎo)向作用 合模時(shí)，首先是導(dǎo)向零件接觸，引導(dǎo)動(dòng)定?；蛏舷履?zhǔn)確閉合，避免型芯先進(jìn)入型腔造成成型零件損壞。
3.承受一定的側(cè)向壓力。
二、 導(dǎo)柱導(dǎo)套的選擇
1. 導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)約形式及尺寸如下圖：
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導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式
其材料采用T8A經(jīng)淬火處理，硬度為50~55HRC。導(dǎo)柱、導(dǎo)套固定部分表面粗糙度Ra為08μm，導(dǎo)向部分表面粗糙度Ra為0.8~0.4μm。具體尺寸如上圖所示。導(dǎo)柱、導(dǎo)套用H7/k6配合鑲?cè)肽０濉?
2.導(dǎo)柱的布置采用等徑導(dǎo)柱不對(duì)稱(chēng)布置，如圖所示。
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導(dǎo)柱的布置形式
第九部分 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
一、推出機(jī)構(gòu)的組成
推出機(jī)構(gòu)由推出零件、推出零件固定板和推板、推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)
向與復(fù)位部件組成。即推件板、推件板緊固螺釘、推板固定板、推桿墊板、頂板導(dǎo)柱、頂板導(dǎo)套以及推板緊固螺釘。
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二、設(shè)計(jì)原則
1.推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)在動(dòng)模一側(cè)；
2.保證塑件不因推出而變形損壞；
3.機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單動(dòng)作可靠；
4.合模時(shí)的正確復(fù)位。
三、推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
此塑件帶有螺紋，它的型芯是設(shè)計(jì)成活動(dòng)鑲塊的形式，所以可以利用活動(dòng)鑲塊來(lái)推塑件，開(kāi)模時(shí)，塑件和鑲塊一起脫模，在模外，用手將塑件旋出。
四、復(fù)位零件
利用彈簧的彈力使推出機(jī)構(gòu)復(fù)位。
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第十部分 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)
一、注射模冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)
基本原則：熔體熱量95%由冷卻介質(zhì)（水）帶走，冷卻時(shí)間占成型周期的2/3。
A、 冷卻系統(tǒng)從模具中帶走熱量：Q=KAΔTt/3600 (J)
A 冷卻介質(zhì)傳熱面積（m2）:A=πdL。
ｄ 冷卻管道直徑（m）;
L 冷卻管長(zhǎng)度（m）;
K 冷卻管壁與介質(zhì)間的傳熱膜系數(shù)〔J/（m2hC）
K=0.032x/d(vd/)0.8(gC/)0.4 .
冷卻水的平均導(dǎo)熱系數(shù)(w(/mk))；
f 與冷卻介質(zhì)溫度有關(guān)的物理系數(shù)；
g 重力加速度（m/s）
v 冷卻介質(zhì)在管中流速（m/s）;
ρ 冷卻介質(zhì)在該溫度下的密度〔kg/m3〕,水在30℃
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時(shí)取為0.996×103kg/m3。
d. 冷卻管直徑；
△T 模溫與冷卻介質(zhì)的平均溫差（℃）；
t 冷卻時(shí)間；
水溫與f關(guān)系
平均水溫
20
25
30
35
40
45
f
6.45
6.84
7.22
7.60
7.98
8.31
二、冷卻管尺寸（直徑d，長(zhǎng)度L、面積A=∏dL）
1.忽略其他散熱，冷卻介質(zhì)流量。
V=WQ/（（t-t）） (m/min)
C 介質(zhì)比熱J/kg.C，水為4.187x10；
W 單位時(shí)間內(nèi)注入模具中塑料重量（kg/min）;
Q 塑料熔體的單位熱量（J/kg）;
冷卻介質(zhì)密度（kg/ m）,水為10kg/ m
計(jì) 算 內(nèi) 容
說(shuō) 明
2. 經(jīng)驗(yàn)確實(shí)管道直徑
直徑d(mm)
最低流速v(m/s)
流量Ｖ(m/min)
8
1.66
5.0x10
10
1.32
6.2 x10
12
1.10
7.4 x10
15
0.87
9.2 x10
20
0.66
12.4 x10
25
0.53
15.5 x10
3. 冷卻水對(duì)其通道表壁傳熱系數(shù)的簡(jiǎn)化公式
當(dāng)冷卻水平均溫度在２0C以上，Ｒe=6 x10時(shí)，其計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生誤差在２％以?xún)?nèi)：
K=2041x(1-0.015)v/d
為冷卻水平均溫度；
4.計(jì)算
流量 V=W Q/（
=2.62x10
初步確定冷卻水道 d=8mm;
流速為 =Q/πd
=1.31x10m/s
管子的長(zhǎng)度L=60WQ/k
計(jì) 算 內(nèi) 容
說(shuō) 明
熱傳導(dǎo)面的平均溫度與冷卻水平均溫度的差值，其中冷卻的平均溫度為冷卻水在進(jìn)口處和出口處溫度的平均值。
第十一部分 注射機(jī)的參數(shù)校核
一、塑件在分型面上的投影面積與鎖模力校核
注射成型時(shí)，塑件在模分型面的投影面積是影響鎖模力的主要因素，其數(shù)值越大，需鎖模力也就越大，若超過(guò)注射機(jī)的允許最大成型面積，則在成型過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)漲模溢料現(xiàn)象。因此有：
塑件總的投影面積nA與澆注系統(tǒng)的投影面積之和要小于最大成型面積 A。 nA+A
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