汽车风扇件注射模具设计分析解析

1、汽车风扇件注射模具设计 高分子材料科学与工程 10123228 丁风英 摘要：家庭轿车的普及率越来越高， 轿车上一些易损的零部件需求量 逐年增加。而轿车上的塑料零部件品种多、精度高、形状复杂、塑料 变形复杂。本文介绍了轿车风扇这个典型的汽车塑料制品通过模具设 计过程，重点介绍了浇注系统、成型零件、合模导向机构、脱模机构 以及冷却系统的设计。 关键词：注射模；分型面；汽车风扇；模具设计 Mold design of automobile fan Abstract : With the increasing high penetration rate of family cars, Variety

2、 some of the vulnerable parts demand increases every year. But plastic parts of cars are Variety, high precision, complex shapes, plastic deformation complicated. This article introduces auto plastic products by using die design series of process , and focus on gating system, molding parts, mold cla

3、mping oriented institutions,molding mechanism,cooling system design. key words：injection mold ；parting surface；automobile fan；die design. 1 引言 合理的冷却系是提高发动机寿命的关键， 汽车发动机冷却风扇是 保证发动机正常工作的一个重要部件， 它的制作质量直接影响发动机 的冷却效果和工作噪音的大小。 钢板风扇从性能、 结构和寿命等方面 都不能完全满足使用要求。因此，国外 60 年代就开始开发塑料冷却 风扇。塑料冷却风扇具有重量轻、噪音低、寿命长和成本低等优点

4、， 而且叶片形状可根据需要制成各种有利于空气流功的飞机机翼形。 目 前世界先进的汽车生产厂家， 都采用了塑料冷却风扇。 该零件制造的 主要难点在于其叶片的空间尺寸， 下面通过来研究风扇叶注塑模具设 计。 2 选材 发动机塑料冷却风扇的材料主要有尼龙 (PA)和聚丙稀 (PP)。尼龙的 各项性能优，但价格高。 PP 是工程塑料中最轻的品种之一，比重 0.900.91，PP的加工性能好，价格便宜，但 PP 的耐寒性、耐老化性 差，为克服上述缺点，需对 PP 改性才能应用于汽车制品。因而，汽 车发动机冷却风扇选用增强聚丙烯 1 。 3 模具设计 2 3.1 动模和定模设计 风扇模的结构设计重点在于分

5、型面的设计。 在设计分型面时要求分型 面尽可能简单、 顺滑、便于加工。同时为便于动、 定模的加工， 把动、 定模设计成镶块式结构， 7 个叶片部分采用同一大小的镶块构成，这 样分型面的设计就可简化成上下叶片镶块的分型面， 在保证分型面设 计原则的基础上 ,设计成图 1 所示的分型面。 型芯的设计则相对简单，采用常规的即可，至此 ,动、定模总体 结构设计便已完成。 3.2 浇注系统 由于是两板式模具 ,因此在注射过程中采用标准直浇口。流道凝料 采用人工去除。浇口开在产品中间 ,去除浇口凝料后，不会影响产品 的外观质量。 3.3 冷却系统设计 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

6、量 影响很大，一般注塑模具的塑料熔体的温度为200 300C，而塑件 固化后从模具中取出的温度为 6080C 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。 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

7、道中的流动状态。 （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

8、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。 模具的冷却主要考虑叶片处的冷却 ,防止叶片变形。为此，在定 模叶片镶块上设计了冷却水道 ,模具结构设计如下图所示 3.4 成型零部件结构分析 2 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。 3.4.1 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

9、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，需在与模具开模相垂直的方向。这样布置可显著减小模具厚度， 便于开模和

10、取出制品； 3.4.2 分型面 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、锥分型面和异型分型面，选择分型面的原则是： (1) 分型面的选择不能对塑料制品外观和质量产生影响。对产生出来 的溢料和飞边要能够容易清除和修整 (2) 分型面的选择应该有利于产品脱模，能够尽量使模具结构简单。 (3) 分型面的选择对塑料制品的尺寸精度不能产生影响。 (4) 分型面要离熔体末端尽可能的近，以便于排气。 (5) 分型面的选择要使成型坯料便于分割，以便减少型芯、型腔、和 电极的加工难度。 4 风扇注塑模设计 3 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

11、： 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。因为风扇大体是个圆盘状，有采 用的使直接浇口和推杆推出机构。轿车风扇分型面采用水平分型面。 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。轿车风扇分型面采用水平分型面。 零件风扇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。