轿车发动机零件12811注塑模具设计-毕业论文

毕 业 设 计（论 文）题 目 轿车发动机零件12811注塑模具设计姓 名 学 号 所在学院 机械工程学院 专业班级 模具一班 指导教师 日 期 年 6 月 9 日 摘 要 本文介绍了现代模具制造技术的现状及其发展方向，重点说明了轿车发动机零件12811注射模具的设计过程。它主要从产品制件的工艺分析（主要包括脱模斜度、壁厚、孔、尺寸精度和表面粗糙度、收缩率等），成型方案的确定，注射机的选用与确定，轴座注射模具的几大系统（浇注系统、成型零部件、冷却系统、排气系统、导向系统等）的分析与设计，各种技术数据的校核等方面出发，详细的介绍了注射模具设计过程中的若干问题，并简要的介绍了发动机零件注射模具零件加工过程中的相关问题。关键词： 轿车发动机零件 工艺分析 成型设备 注射模具设计 AbstractThis text has introduced the current situation of the modern mould manufacturing technology and developing direction, have proved especially that the car engine part 12811 injects the design process of the mould. It mainly since products of axle flat analyze (mainly including drawing of patterns slope, wall thick, hole, size precision and surface roughness , shrinking rate ,etc.), sureness of the shaping scheme, exertion and fixing of the injecting machine, axle flat inject several big analysis and design of system (pour system , shaping spare part , cooling system , exhaust system , guidance system ,etc.) of mould, the respects , such as check of different technical data ,etc. set out, the detailed introduction injects several questions in the design process of the mould , and the brief introduction Car engine part injects the relevant problem in the part processing course of the mould .key words: Car engine part Process analysis Injection machines Injection mould design 目 录目 录III前 言11 发动机零件12811的技术要求和工艺性结构分析21.1 零件的技术要求21.2 塑料的收缩21.3 脱模斜度31.4 成型工艺对塑件几何形状的要求41.4.1 零件的壁厚51.4.2 零件的加强筋、支撑面61.4.3 零件的圆角61.4.4 零件的孔61.4.5 零件模座尺寸精度和表面粗糙72 发动机零件注射模具的结构设计82.1 成型设备的选择82.1.1 选型82.1.2 校核92.1.3 定型102.2 分型面的设计112.2.1 概述112.2.2 零件在型腔中放置位置的确定112.2.3 分型面位置的选择112.2.4 分型面形状的确定132.3 浇注系统的设计142.3.1 概述142.3.2 主流道142.3.3 主流道衬套142.3.4 冷料井162.3.5 主流道的表面粗糙度182.3.6 浇口的设计182.4 成型零部件的设计212.4.1 概述212.4.2 成型零件的结构设计212.5 温度调节系统的设计232.5.1 概述232.5.2 冷却效果对生产效率的影响及其提高办法232.5.3 冷却系统设计原则243.6 排气系统的设计262.7 脱模机构的设计262.7.1 概述262.7.2 简单脱模机构272.8 合模导向和定位机构的设计312.8.1 概述312.8.2 导柱导向机构设计322.9 其他部件的设计372.9.1 定位圈的设计372.9.2 其他结构零部件的设计382.9.3 模架的选用383发动机零件注射模具侧向抽芯结构设计3931 侧向分型与抽芯机构的分类393.2侧向分型与抽芯机构的设计403.2.1侧向分型与抽芯机构的组成与作用403.2.2斜导柱的设计413.2.3 侧滑块的设计433.2.4 导滑槽的设计443.2.5 压紧块的设计453.3 侧向抽芯机构的装配464 发动机零件注射模具零件的机加工工艺设计474.1 型芯.型腔机加工工艺分析474.2 导柱、导套机加工工艺设计474.3 动模板、定模板机加工工艺设计484.4 动模座板、定模座板、动模固定板机加工工艺设计484.5 推杆底板、推杆固定板机加工工艺设计49设计小结50致 谢51参考文献52附 件53 V 毕业设计（论文）前 言目前近几年来，我国模具产业发展迅速，模具工业已从过去依赖进口的附属产业走向独立的新型产业。我国已成为模具生产和消费大国，世界模具生产中心也正在向我国转移。20世纪50年代以前，中国模具制造基本是用手工工具配以一般通用机床进行。50年代后期，电加工工艺开始在模具制造中应用。在国际机械加工行业，先进国家早在八十年代就在现在的模具生产中，大约三分之一的加工工作是由电火花加工机床完成的。研制和生产低速走丝电火花线切割机（俗称慢机）而在当时中国尚属空白。模具是制造业的重要工艺基础，在我国，模具制造属于专用设备制造业。中国虽然很早就开始制造模具和使用模具，但长期未形成产业。直到20世纪80年代后期，中国模具工业才驶入发展的快车道。模具在现代工业生产中，起到举足轻重的作用，是生产各种工业用品的一种重要的工艺设备，它是以其特定的形状通过一定的方式使材料成型。由于模具成型具有优质，高产，省料和成本低等特点，现代广泛用于国民经济各部门，特别是汽车，拖拉机，航空航天，仪器仪表，机械制造，家用电器，石油化工，轻工日用品等工业部门得到了极其广泛的应用。塑料成型模具是成型塑料制件的主要工艺装备之一。它使塑料获得一定的形状和所需性能，对达到塑料加工工艺要求，塑料制件使用要求和造型设计要求起着重要作用。在塑料加工行业中约有95的产品靠模具生产，产品的更新都是以工艺的改进和模具的更新为前提。据有关方面预测,模具市场的总体趋势是平稳向上的,在未来的模具市场中,塑料模具的发展速度将高于其他模具,在模具行业中的比例将逐步提高。本次毕业设计课题为轿车发动机零件12811注射模设计。通过此次设计，让我了解了发动机零件注射模具设计的重点以及注意事项，掌握了模具设计的一般过程。1 发动机零件12811的技术要求和工艺性结构分析1.1 零件的技术要求 轿车发动机零件12811，材料为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）。ABS的基本特性是，呈微黄色、无毒、无味，用ABS成型的塑料件有较好的光泽。ABS有较好的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降；它还有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性化学稳定性和电气性能。ABS的成型特点是：在升温时粘度增高，故成型压力较高，塑料上的脱模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理；易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减小浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚熔料温度及收缩率影响极小。要求塑件精度高时，模具温度可控制在5060，要求塑件光泽和耐热时，应控制在6080。所以发动机零件模具温度可控制在6080。发动机零件技术要求为：表面光滑无熔接痕、无飞边。1.2 塑料的收缩塑料经过成型后所获得的制品从热模具中拿出来后，因为冷却及其它原因而引起尺寸减少或者体积收缩的性质即塑料的收缩性。收缩性是每一种塑料的固有特性之一，它因塑料种类以及模具条件的不同而不同。 为使塑件产品符合图纸要求，在设计模具时，对于收缩性总是可以补偿的。但现在的资料还不足以使设计者准确精确的估计塑料各个部位的收缩程度。对于收缩率本身的复杂程度及造成收缩的诸多原因间的相互关系，还需进行研究。但从前人总结的经验可知，影响收缩率的因素大致可分为塑料的性质、塑件结构、模具结构、成型工艺条件等几方面。 收缩率表示塑件收缩性大小的一个数字指针，它有一个一般的计算公式： A=B/(1-Q) (2-1) 式中： Q-塑料的收缩率； A-室温下模具的实际尺寸； B-室温下塑料制品的实际尺寸。 而对于大多数的塑料制品，设计者无须根据此公式来计算某种塑料在某种配方下的收缩率，目前再精确的计算也只是理论上的计算，它与实际还是有很大的差别。前人已经为我们总结了常用塑料的常用收缩率，对于生产性的塑件，实际已经证明，这些资料是能够应付实际的生产要求。即使对于精密塑件也给予了其它方面的补偿。故而，对于实际的生产只要按照经验资料就可以满足生产要求了。常见塑料的收缩率见表2-1：表2-1 常用塑料的收缩率塑料名称PEPPPVCPSPCN6ABSPOM计算收缩率1.5-3.61.0-2.50.6-1.50.6-0.80.5-0.80.8-2.50.3-0.81.2-3.0对于轿车发动机零件12811产品，图纸要求为ABS料，理论收缩率为38/1000，而实际与理论是有区别的。按照要求我们取6/1000。1.3 脱模斜度由于发动机零件12811制品在冷却后产生的收缩，会使塑件紧包在型芯上，或由于粘附作用，使塑件紧贴在型腔内，脱模时会产生塑件表面被划伤、擦毛，甚至使塑件变形等。为便于制件从模具中顺利脱模和保证质量，必须对制件的设计提出脱模斜度的要求，要求在设计塑件或在设计模具时给予充分的考虑，设计出脱模斜度。塑件的脱模斜度的大小与塑料的性质、收缩率、摩擦系数、塑件壁厚和几何形状有关，一般情况下取30分到1度30分，最小为15到20分。下表为几种塑料的常用脱模斜度：制品斜度聚酰胺通用聚酰胺增强聚乙烯聚甲基丙稀酸甲脂聚苯乙烯聚碳酸脂ABS塑料脱模斜度型腔20-4020-5020-4520-4035-13035-140-120型芯25-4020-4020-4530-130-130-5035-1表2-2 几种塑料的常用脱模斜度在选择脱模斜度时应注意以下原则：1、在不妨碍塑件使用的前提下，脱模斜度可取大些。2、塑料的强度越高或收缩率越大，冷却后对模具的抱紧力越大，斜度应取大些。3、塑件的形状越复杂或壁厚增加，对模具的抱紧力越大，脱模斜度也应取大些。4、塑件比较高时，为减少对其精度的影响，应取较小的脱模斜度，而塑件高度小于23mm时，因脱模力小而可不设计斜度。5、因收缩的原因使塑件尺寸变小，对凹模型腔的紧贴力要小于对凸模的抱紧力，外表面斜度可比内表面斜度小些。6、当工艺需要脱模时塑件仍留在凸模上，内表面斜度应比外表面斜度小。7、制品上带有雕刻花纹或标记符号时，也应带有脱模斜度。由于塑料制件的体积很小，约为1.4cm3，高只有50.823mm，故脱模斜度也很小。根据上表，ABS塑料的脱模斜度设计型腔的脱模斜度为40，型芯的脱模斜度为35。1.4 成型工艺对塑件几何形状的要求零件结构的合理性、工艺性直接关系到其成型模具结构、类型、生产周期与成本。只有符合模具工艺要求的塑料制品的设计，才能顺利的成型，确保内在与外观的质量要求，达到高效率生产和低成本目的，在设计时应充分考虑这些因素。分析零件12811的结构特点可知，该塑件结构比较复杂，主要难度在头部外表面和内表面是不规则曲面，塑件有一个孔，长度较深，为30.5mm,需用型芯成型。选择从垂直塑件圆形截面（即塑件中心线所在平面）分型，塑件体积适中，因此如何正确设计浇注系统、脱模机构及冷却系统是该模具设计的主要问题。 塑件的三维图如图1-1，二维图如图1-2所示。图1-1 发动机零件12811三维图图1-2发动机零件12811二维图发动机零件12811的工艺性分析主要从以下几个方面出发。1.4.1 零件的壁厚 塑料制品应该有一定的厚度，这不仅是为了塑料制品本身在使用中有足够的强度和刚度，而且也是为了塑料在成型时有良好的流动状态。发动机零件壁厚受使用要求、塑料材料ABS的性能、其几何尺寸以及成型工艺等众多因素的制约。根据成型工艺的要求，应尽量使制件各部分壁厚均匀，否则成型后会因收缩不均匀而使制品变形或产生缩孔，凹陷烧伤或者填充不足等缺陷。塑件局部壁厚太厚，内部会产生气泡和缺陷，同时也不易冷却。如果结构要求必须有不同壁厚时，不同壁厚的比例不应超过1:3，且应采用适当的修饰半径以减缓厚薄过渡部分的突然变化。轿车发动机零件12811产品图反映出，其最大壁厚为5.3mm（局部），最小壁厚为0.5mm，壁厚均匀，过渡部分由半径为0.51mm的圆角平缓过渡，易于成型。1.4.2 零件的加强筋、支撑面 为使零件即有一定的强度和刚性，又不使零件模座截面壁太厚，而产生成型缺陷，行之有效的方法就是，在零件结构允许的位置适当设置加强肋或者增设防止变形结构。加强肋不仅可防止零件变形，而且有利于改善零件模塑成型的充模状况。设置加强肋后，可能出现背部塌坑，但只要位置设置得当，壁厚合适，既可避免。观察得知，可以在制件孔内部设置加强肋。1.4.3 零件的圆角 塑件的边缘和边角带有圆角，可以增强塑件某部位或者整个塑件的机械强度从而改善成型时塑料在模腔内流动条件，也有利于塑件的顶出和脱模；还可以使模具成型零部件加强，排除成型零部件热处理或使用时可能产生的应力集中问题。因此塑件除了使用上的要求采用尖角或者不能出现圆角外，应该尽量采用圆角特征。由风扇的产品图可知：风扇模座所有边缘均带有圆角特征，最大圆角特征R=1mm，最小圆角特征r=0.5mm。1.4.4 零件的孔塑件上孔的形状是盲孔。理论上讲，可用模具上的型芯成型任何形状的孔，但成型复杂的孔，其模具制造困难，成本较高。因此，在塑件上设计孔时应考虑便于模具的加工制造。由零件12811模座的三维图我们不难看出此零件上的孔比较简单，可以直接用型芯来成型。1.4.5 零件模座尺寸精度和表面粗糙 塑件的尺寸精度是指成型后所获得的塑件产品尺寸和图纸中尺寸的符合程度。一般而言，塑件尺寸精度是取决于塑料因材质和工艺条件引起的塑料收缩率范围大小，模具制造精度、型腔型芯的磨损程度以及工艺控制因素。而模具的某些结构特点又在相当大程度的影响塑件的尺寸精度。故而，塑件的精度应尽量选择低些。对于轿车零件风扇，图纸未注明尺寸精度，我们取IT8级精度。2 发动机零件注射模具的结构设计2.1 成型设备的选择2.1.1 选型1.估算塑件体积。经测得零件的实际重量约为10.6g,又因为材料ABS的密度为1.021.05g/ cm3，所以一腔零件的实际体积约为1.31.4 cm3。2.初选注射机根据物料体积并查阅材料成形技术手册初选注射机为HTF60W2-II A型其工艺参数如下：结构形式： 卧式 注射方式： 螺杆式 螺杆直径： 26mm 螺杆长径比： 24.2最大注射量： 66cm3或是60g 注射压力： 236 锁模力： 600KN 模具最大厚度； 330mm 模具最小厚度： 120mm 最大开模行程： 270mm 喷嘴： 球半径SR10 孔径2.0 定位圈直径： 100mm 模板尺寸： 296 X 246mm 2.1.2 校核1.最大注射量校核 螺杆式注塑机是以一次所能注塑的塑料熔体体积表示。Mmax=VD (2-1)式中 Mmax注塑任意种塑料时的最大熔体质量，g； V注塑机最大注射量，cm3； D所注塑的塑料熔体密度，g/cm3；Mmax=VD =661.05=69.31.3cm3 ，符合要求。2锁模力校核注塑机的锁模机构应该提供足够的锁紧力，使动、定模两部分在注塑过程中保持紧密闭合。每台注塑机都有一个定额的锁模力，所设计的模具在注塑充模时，分型面胀开的总力不能超过这一定额锁模力，用关系式表示为 FqP (2-2)式中 F 塑件加浇注系统在分型面上的投影面积； q 型腔内塑料熔体的单位面积压力； P 注塑机额定锁模力；而 q=pK (2-3)式中 p 注射压力； K 熔体流经喷嘴和浇注系统时的压力损耗系数，一般在0.30.7之间。由式(3-2)和式(3-3)可得 FP/pK (2-4)表3-1 常用塑料注射时型腔内单位面积压力的估算值塑料名称模腔内压力/MPa塑料名称模腔内压力/MPaHDPE200350AS300LDPE100150ABS300PP150PMMA300PS150200CA350F=3.658 cm2P/pK=600/236X0.5= 5.01cm2，符合要求。3最大注射压力校核每种塑料都有适于成形的压力范围，具体塑料件所需成形压力范围不仅与塑料品种有关，也与塑料件形状、壁厚及浇注系统截面积大小和长度有关。设计模具时，所要求的成形压力应当在注塑机所允许的最大注射压力范围内。校核公式： (2-5)注射机额定注射压力=236，安全系数取1.3，成型时的注射压力取150。 =1.3180=195 ，符合要求。4开模行程校核注射机的开模行程是有限制的，塑件从模具中取出时所需的开模距必须小于注射机的最大开模距离，否则塑件无法从模具中取出。经测得流道凝料长度加上产品的高度约为60.386mm左右，注射机的开模行程为270mm，符合要求。2.1.3 定型预选的注射机HTF60W2-II A型经各项校核都符合要求，所以选择此种注射机即HTF60W2-II A型。2.2 分型面的设计2.2.1 概述如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则：1) 分型面应选在塑件外形最大轮廓处。2) 便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。3) 保证塑件的精度要求。4) 满足塑件的外观质量要求。5) 便于模具加工制造。6) 对成型面积的影响。7) 对排气效果的影响。8) 对侧向抽芯的影响。其中最重要的是第2、5、8点。2.2.2 零件在型腔中放置位置的确定 塑件从模具内取出时，一般只采用一个与注塑机开模运动方向垂直的分型面，特殊情况下才采用多个分型面。观察制件可知，塑料制品上具有与开模方向不一致的侧孔和侧凹，成型模具的相应部件就必须有侧向移动的零件，以便在脱模之前先抽出侧向成型零件，否则就无法脱模。可采用瓣合式模具结构或是侧向分型与抽芯机构。因为侧凹和侧孔部分不规则，如采用瓣合式模具结构，零件竖直放置，无疑会增大模具的结构和外形尺寸，抽芯顶出机构设置比较复杂。为了便于模具加工制造，提高生产效率，将制件在长度方向水平放置，头部向里，孔向外，采用侧抽芯机构。2.2.3 分型面位置的选择 分型面的选择应尽可能使塑件在开模后留在动模一边，这样有助于动模设置的推出机构动作，由于塑件收缩会包在型芯和动模镶件上，依靠注射机的顶出装置和模具的推出机构推出塑件。因为分型面处不可避免地会在塑件上留下溢料痕迹，或拼合不准确的痕迹，故分型面最好不要选在制品光亮的外表面或带圆弧的转角处。除了必须开设在零件断面轮廓最大的地方，还应考虑以下几种因素。 （1）从零件的推出装置方便考虑，零件有相对较大盲孔，分型时要尽可能地使零件留在动模边。零件型芯形状复杂、锥度小时，零件对型芯的包紧力特别大，这种型芯应设在动模边，而将放在定模边。零件留在型芯上，这时可将型芯和下型腔主要部分都设在动模边，用推杆脱模。（2）从保证制件制件相关部位的同心度出发，取分型面时最好把要求同心的部分放在模具分型面的一侧。当某些制件上要求互相同心的部位不便设在分型面的同一侧时，则应设计特殊的定位装置，如侧凹应该设置在动模型腔一侧。（3）从排气效果考虑，零件模具分型面应尽量与型腔充填时塑料熔体的料流末端所在的型腔内壁表面重合。2.2.4 分型面形状的确定 分型面有多种形式，常见的有水平分型面、阶梯分型面、斜分型面、异形分型面、瓣合模的分型面、成形芯的分型面。风扇模具分型面是与注塑机开模方向相垂直的面。概括起来可以分为四种基本类型：第一类制品全部在动模内成形；第二类制品全部在定模内成形；第三类制品同时在动、定模内成形；第四类制品在瓣合模内成形。具体采用哪种分型面，要综合考虑各种因素，如制品的几何形状、浇注系统、脱模机构等。因为零件大体是个筒状，有采用直接浇口和推杆推出机构，因此制件12811分型面采用水平分型面，如图2-1所示。图2-1 轿车发动机零件12811注射模具的分型面2.3 浇注系统的设计2.3.1 概述浇注系统控制着塑件在注塑成型过程中充模和补料两个重要阶段，对塑件关系极大。多型腔模具的浇注系统由主流道、冷料穴、分流道、浇口几部分组成。对于单型腔模具有时可省去分流道和冷料穴，简单的只有一个圆锥主流道直接和塑件相连，这段流道又叫主流道浇口。发动机零件12811模具浇注系统设计的内容包括：根据零件大小和形状进行流道布置、决定流道断面尺寸、对浇口的数量、位置、形式进行优化。2.3.2 主流道 主流道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道，熔融塑料进入模具时首先经过它。它与注塑机喷嘴在同一轴心线上，物料在主流道中不改变流动方向。 主流道内壁的表面粗糙度在0.8um以下。主流道长度一般根据模板厚度而定，为减少压力损失和物料损耗，应尽可能减少主流道长度，一般控制在60mm以内。主流道出口处的圆角半径较大，一般取r=0.125D。主流道形状一般为圆锥形或圆柱形。主流道小端尺寸为3.54mm。零件12811模具的主流道开在浇口套上，采用SR10的凹球面半径，2的小端尺寸，锥度为3，长度为52mm。2.3.3 主流道衬套 为了有效地传递保压压力，浇注系统主流道及其附近的塑料熔体应该最后固化。在卧式或立式注塑机用模具中，主流道垂直分型面，而角式注塑机用模具的主流道则开设在分型面上。前者为了便于流道凝料的拨出，设计成具有锥角的圆锥形，内壁有以下的粗糙度，在内壁研磨和抛光时应注意抛光方向，不形成垂直于脱模方向的划痕，否则会发生脱出困难而造成成型中断。主流道与喷嘴接触处多做成半球开的凹坑，二者应严密的结合，避免高压塑料熔体溢出，凹坑球半径应比喷嘴球头半径大12mm，如若相反则主流道凝料无法脱出;如大得太多则密封作用不好。主流道小端直径应比注塑机喷嘴孔直径约大0.51mm，常取48mm，视制品大小及补料要求决定。大端直径应比分流道深度大1.5mm以上，其锥角不宜太大，一般取26。由于主流道与注塑机的高温喷嘴反复接触和碰撞，所以设计成独产的主流道衬套，选用优质钢材制作并经热处理提高硬度。主流道衬套要求承受交变应力，其外圆盘直径不能太大，以避免肩部弯矩过大，配合段的直径亦不宜过大，以免注入模内的塑料产生过大的反压力，使主流道衬套后退，甚至将连接螺钉拉断。图2-2 喷嘴与主流道衬套接触面的尺寸关系SR2= SR1+12（mm） d=d+0.51（mm）h=3有的设计将主流道衬套的大圆盘设计成模具定位环，用来安装模具时作定位作用，并高出定模表面510mm，但当定位环直径D与配合段外径相差大时，则应将衬套与定位环分开设计。零件12811注射模具浇口套固定形式如图2-3所示： 图2-3 发动机零件12811注射模具浇口套固定形式2-定位圈 3-内六角螺钉 4-浇口套 5-定位销 6-定位销2.3.4 冷料井 在完成一次注射循环的间隔，考虑到注射机喷嘴和主流道入口这一小段熔体因辐射散热而低于所要求的塑料熔体的温度，从喷嘴端部到注射机料筒以内约1025mm的深度有个温度逐渐升高的区域，这时才达到正常的塑料熔体温度。位于这一区域内的塑料的流动性能及成型性能不佳，如果这里温度相对较低的冷料进入型腔，便会产生次品。为克服这一现象的影响，用一个井穴将主流道延长以接收冷料，防止冷料进入浇注系统的流道和型腔，把这一用来容纳注射间隔所产生的冷料的井穴称为冷料井。冷料井一般开设在主流道对面的动模板上（也即塑料流动的转向处），其标称直径与主流道大端直径相同或略大一些，深度约为直径的11.5倍，最终要保证冷料的体积小于冷料穴的体积。常用的冷料井有以下三类：（1）冷料井底部带有推料杆的冷料井 在冷料井底部有一根与冷料井圆孔成动配合的推杆，其中最常见的是带Z型头的拉料勾的推杆，又称为拉料杆，这是最常用的形式。由于拉料杆头部的侧凹将主流道拉料钩住，分模时即可将凝料从主流道中拉出。拉料杆的根部固定在推杆固定板上，在推出制件时，冷料也一同被推出，取产品时向拉料钩的侧向稍许移动，即可脱钩将制作连同浇注系统凝料一道取下。此种冷料井如图2-4所示： （2）带球形头拉料杆的冷料井 这种拉料杆专用于制件以推件板脱模的模具中。塑料进入冷料穴后，紧包在拉料杆球头形的侧凹内，开模时即可将主流道凝料从主流道中拉出。球头拉料杆的根部固定在动模边的型芯固定板上，不随推出装置移动，故当推件板推塑件时，将主流道凝料从拉料杆球头上强制推下。此种冷料井如图2-5所示： 图2-4 底部带有推料杆的冷料井 图2-5 用于脱模板脱模的拉料杆图（3）无拉料杆冷料井 其结构是在主流道对面的动模板上开一90锥角圆锥形凹坑，为了拉出主流道凝料，在锥形凹坑的锥壁上平行于对应边钻有一深度不大的小孔，分模时靠小孔内塑料的固定作用将主流道凝料从主流道中拉出，推出时推杆推在制件上或分流道上，这时冷料头先沿着小孔的轴线移动脱出，然后被全部拨出。为了能让冷料头完成这种斜向移动，分流道必须设计成S型或其它的带有挠性的形状。此种冷料井如图2-6所示。图2-6 无拉料杆冷料井零件12811体积很小，周边壁很薄，我设计成推件板脱下制件，故选用带球形头 拉料杆的冷料井。2.3.5 主流道的表面粗糙度由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因面分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6m左右既可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。实际加工时，用铣床铣出流道后，少为省一下模，省掉加工纹理就行了。（省模：制造模具的一道很重要的工序，一般配备了专业的省模女工，即用打磨机，沙纸，油石等打磨工具将模具型腔表面磨光，磨亮，降低型腔表面粗糙度。）2.3.6 浇口的设计浇口是指紧接流道末端将塑料引入型腔的狭窄部分，主流道型浇口以外的各种浇口，其断面尺寸都比分流道的断面尺寸小得多，长度也很短，起着调节料流速度、控制补料时间等作用。其断面形状常见的有圆形、矩形等，各种断面形状如图2-7所示： 图2-7 流道断面形状圆形截面是分流道比较理想的形状，但其加工的工艺性不佳，生产实际中不常用。相对而言，半圆形易加工，故在发动机零件12811注射模具中分流道截面形状设计成半圆形。a. 浇口位置的选择模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则：1）尽量缩短流动距离。2）浇口应开设在塑件壁厚最大处。3）必须尽量减少熔接痕。4）应有利于型腔中气体排出。5）考虑分子定向影响。6）避免产生喷射和蠕动。7）浇口处避免弯曲和受冲击载荷。8）注意对外观质量的影响。根据本塑件12811的形状特征，综合考虑以上几项原则，型腔设计一个进浇点如下图2-7所示，进浇点开在定模板型腔上。图2-8 发动机零件12811注塑模浇口b. 浇口形式的选择浇口直接与塑件相连，把塑料熔体引入型腔。常用的浇口形式有直接浇口、侧浇口、扇形浇口、平缝浇口、环形浇口、盘形浇口、轮辐浇口、爪形浇口、点浇口、潜伏浇口、护耳浇口共11种。浇口是浇注系统的关键部位，浇口的形状和尺寸对塑件质量影响很大，浇口在大多数情况下是整个流道中断面尺寸最小的部分，对充模流动起控制性作用，成型后制品与浇注系统从浇口处分离，因此其尺寸又影响着后加工工作量的大小和塑件外观。轿车发动机零件12811的模具就采用直接浇口（见图2-7），因为直接浇口是塑料熔体从主流道直接进入型腔，但与单腔模的单点浇口不同，熔体进入型腔处的浇口截面并不比主流道截面小，而是主流道的自然延伸，因此是一种非限制性的浇口。直接浇口又称中心浇口，因为一般都开设在塑料件一端的中心，用于成形大型深腔塑料件，特别是壁较厚的塑料件。直接浇口适合于所有塑料。直接浇口的优点是压力损失小，容易成形，但不适用于聚乙烯、聚丙烯成形浅而平的塑料件（这是因为易造成流动方向和垂直于流动方向收缩率差别大，引起翘曲变形）、直接浇口的缺点是切除困难，凝料切除后留下的疤痕较大。若将直接浇口开在制品内侧，则开模是制品会留在定模一侧，需要倒装脱模机构。采用直接浇口制造方便，模具外形小，为常用浇口。流道长30mm以上时直径d宜取9mm，30mm以下时宜取6mm，塑件大的则直径d宜取大值。因塑件的端部直径不超过六，取浇口直径为4mm。2.4 成型零部件的设计2.4.1 概述型腔是模具上直接成型塑料制件的部位。直接构成模具型腔的所有零件都称为成型零部件，通常包括：凹模、凸模、成型杆、成型环、各种型腔镶嵌件等。轿车发动机零件12811模具型腔设计步骤和主要内容如下：1根据零件12811形状、零件使用要求、塑料ABS的成型性能等确定型腔的总体结构，其内容包括：分型面位置、进浇位置、排气位置、脱模方式等。2从制造角度决定型腔是否采用组合式。若需组合，决定各构成零件之间的组合方式，详细的确定各零件的结构。3.根据零件12811尺寸和成型收缩率大小计算成型零件上对应的成型尺寸。4.根据成型时的塑料熔体压力，对成型零件进行刚度和强度校核。2.4.2 成型零件的结构设计构成模具型腔的零件统称为成型零件，它主要包括凸模、凹模、型芯、镶块、各种成型环、各种成型杆。由于型腔直接与高温高压的塑料相接触，它的质量直接影响制件风扇的质量，因此要求型腔有足够的强度、刚度、硬度、耐磨性，以承受塑料的挤压力和料流力、摩擦力，有足够的精度和适当的表面粗糙度，以保证塑料制品表面的光亮美观、容易脱模。一般来说，成型零件都应进行热处理，或预硬化处理，使其具有HRC30以上的硬度。如成型时用有腐蚀性气体的塑料如聚氯乙烯等，还应选用耐腐蚀的钢材或表面镀硬铬。1、凹模的结构设计 凹模的结构有整体式凹模和组合式凹模。组合式凹模按组合形式的不同可分为整体嵌入式凹模、局部镶嵌式的凹模、四壁拼合的组合式凹模、底部大面积镶嵌组合式凹模等。（1）整体式凹模 整体式凹模是一整块金属切削加工而成，特点是牢固、不易变形，刚度、强度可得到保证，但更换成型部分不方便。因此整体式凹模常用在形状简单的中、小型模具上或大型注射力要求高的模具上。（2）整体嵌入式凹模 为了便于加工，保证型腔沿主分型面分开的两半合模时的对中性，常将小型型腔对应的两半做成整体嵌入式，两嵌块的外廓断面尺寸相同，分别嵌入相互对中的动定模模板的通孔内。为保证两通孔的对中性良好，可将动定模配合后一道加工，当机床精度要求高时也可分别加工。（3）局部镶嵌式的凹模 为了加工方便或由于型腔的某一部分容易损坏，需经常更换者应采取局部镶嵌的办法。（4）四壁拼合的组合式凹模 对于大型和形状复杂的凹模，当凹模的侧壁上有较复杂的花纹或型状时，可以把它的四壁和底面分别加工研磨后压入模套中。（5）底部大面积镶嵌组合式凹模 为了机械加工、研磨、抛光、热处理的方便而采取大面积组合的办法，最常见的是把凹模做成空通的再把镶块镶入型腔底部。发动机零件12811的模具的凹模采用整体嵌入组合式，这样减少了热处理变形，拼合处有间隙可用于排气，也便于模具维修，还节省了贵重的模具钢。型腔加工好后再嵌入型腔固定板中，如图2-9（a）、（b）所示： 图2-9（a） 模具的上型腔与定模板 图2-9（b） 模具的下型腔与动模板2型芯的结构设计 型芯也有整体式和组合式之分，形状简单的主型芯和模板可以作成整体式。形状比较复杂多采用组合式型芯。固定板和型芯可分别采用不同的材料制造和热处理，然后在连成一体，最常用的连接形式即用轴肩和底版连接。轿车零件 12811注射模具的凸模采用嵌入式，由于 图2-10 发动机零件12811模具的型芯是一模两腔，为便于加工制造，将做成的型芯嵌入到动模板中，如图2-9所示。2.5 温度调节系统的设计2.5.1 概述注塑模具型腔壁的温度高低及其均匀性对成型效率和制品的质量影响很大，一般注塑模具的塑料熔体的温度为200300，而塑件固化后从模具中取出的温度为6080以下，视塑料品种不同而不同。为了调节型腔的温度，需在模具内开设冷却水道，通过模温调节机调节冷却介质的温度。以冷却水为介质的模温调节机，其温度可调节到90以内，以油作冷却介质的模温调节机，其温度可调节到100以上；也可以在模具上插上加热棒或用加热套来获得100以上的模温，但是这样高的模温相对高温的熔体塑料来说仍然是起冷却作用，只不过脱模温度较高而已。与此相反有的塑料为提高生产效率或鉴于工艺上的需求可采用低于室温的模温，这时可用冷冻水进行冷却，必须采用有致冷功能的模温调节机，但应注意模具型腔表面的温度不可调节到该大气环境的露点温度以下，否则型腔内壁会有冷凝水凝结，会直接影响制品的质量。2.5.2 冷却效果对生产效率的影响及其提高办法一般来说在整个成型周期中模内冷却时间约占75。因此提高冷却效率、缩短冷却时间是提高生产效率的关键。在注塑成型过程中高温（约200）塑料熔体转变成塑料制品（约60）要放出潜热和显热，其中约5以对流和辐射的方式散发到大气中，5左右通过模板传走，其余90由冷却介质（水或油）带走，要提高冷却效率可以从以下几方面着手。1提高模板对冷却介质的传热系数 提高传热系数关键一点是提高冷却介质在模具冷却通道内的流速，或采取其他方式增加扰动使流体从层流状态转变成为湍流状态。据分析研究湍流时管壁和芯部的流体发生无规则的快速对流，所以湍流下的传热系数比层流高1020倍，使传热效果明显加强，可以用表示流动状态的雷诺准数Re来校验冷却介质在流动通道中的流动状态。 （2-6）式中 d圆形流道直径或非圆形流道的当量直径(m) 流速(m/s) 水的运动粘度()当雷诺准数Re达到4000以上时一般可视为湍流，但有时在管壁处仍有一层滞流层，为了使冷却介质处于稳定的湍流状态，希望雷诺准数Re达到600010000以上。2降低冷却介质温度增加传热推动力 对于非结晶型塑料，在塑料熔体能顺利充满型腔的前提下，可适当降低冷却介质的温度，以缩短降低冷却介质的温度，以缩短冷却时间，对于尺寸和性能要求不高的结晶型塑料制品都可采用较低的模温，而不必考虑后结晶等问题。一般注塑模所用冷却介质是常温水，若改用低温水便可提高注塑成型冷却效率，但如前所述温度不宜低到使型腔表面发生凝结水。3增大冷却传热面积 模具型腔一边的传热面积是不可更改的，仅可增加冷却水道一边的传热面积。在模具上开设尺寸尽可能大和数量尽可能多的冷却水道，但由于模具上众多的推杆和型芯布置以及型腔型芯的组合拼接，使水道开设位置受到限制。因此在考虑模具总体结构时应率先考虑冷却水道布置方案，而不能等到设计的最后才来考虑水道开设的问题。2.5.3 冷却系统设计原则为了提高冷却效率，获得质量优良的风扇制品，零件12811模具的冷却系统可按下述原则进行设计。1、冷却水道应尽量多、截面尺寸应尽量大 冷却水孔间距越小，直径越大，则对塑件冷却越均匀。2、水道孔与相邻型腔表面距离应尽量相等 壁厚是均匀的制件，冷却水道到型腔表面距离取相等值。但是当有些塑件壁厚不均匀时，厚的地方冷却水道到型腔表面的距离应近一些，间距也可适当小一些。一般水道孔边至型腔表面的距离应大于10mm,常用1215mm。3、浇口处加强冷却 熔体充模时浇口附近温度最高，流动末端温度较低，因此在浇口部位应加强冷却，并将冷却回路的入口设在浇口附近，出口设在流动末端，如下图3-10为侧浇口的冷却水路和方形塑件采用直接浇口的冷却水道。 图2-11（a）冷却水道出、入口排列 图2-11（b）方形塑件采用直接浇口的冷却水道4、冷却水道出、入口温差应尽量小 如果冷却水道较长，则冷却水出、入口的温差就比较大，易使模温不均匀。如图3-11（b）的形式比图3-11（a）的形式好，降低了出、入口水的温差，提高了冷却效果。 图2-12 冷却水道的排列形式5、冷却水道应沿着塑料收缩的方向设置 对收缩率较大的塑料，例如PP，冷却水道应尽量沿着塑料收缩的方向设置。如图3-12所示是风扇模具冷却水道的布置。 图2-13（a）内型腔的冷却水道布置示意 图2-13（b）中型芯的冷却水道布置示意3.6 排气系统的设计当塑料熔体注入型腔时，如果型腔内原有气体、蒸汽等不能顺利地排出，将在制品上形成气孔、灰雾、银丝、表面轮廓不清、接缝、型腔不能安全充满等弊病；同时还会因气体压缩而产生高温，引起流动前沿物料温度过高，粘度下降，容易从分型面溢出，发生飞边，重则灼伤制件，而产生焦痕。而且型腔内气体压缩产生的反压力会降低充模速度，影响注塑周期和产品质量。因此设计型腔时必须充分地考虑排气问题。模具成型时的排气方法通常有以下几种：1利用分型面或配合间隙排气 对于一般的小型塑件，当不采用特殊的高速注射时，可利用分型面排气或利用推杆与孔、推管与孔、脱模板与型芯、活动型芯与孔的配合间隙排气。其间隙为0.030.05mm。为了增加分型面的排气效果，可增加分型面的粗糙度，并使加工的刀痕或磨削痕顺着排气方向。为了增加推杆的排气效果，可将推杆后方距型腔5mm以外处的配合间隙加大，或将推杆的配合圆柱面磨出一小平面。2开设专用排气槽 对大型塑件或高速注塑模，应开专用的排气槽，最常见的是在型腔周边的分型面上开排气槽，槽深在0.010.03mm之间变化，宽约510mm，随塑料品种而定。低粘度取小些，对