喷油器塑料外壳注塑模具设计及加工工艺制定

本科毕业设计(2014届)题目：喷油器塑料外壳注塑模具设计和加工工艺制订学院: 机电工程学院专业: 机械工程及自动化班级: 10机自本一姓名: 徐石明学号: 10113003336指导老师: 孙树峰完成日期: 2014年5月3日喷油器塑料外壳注塑模具设计和加工工艺制订摘要：如今塑料在市场上的运用十分广泛，不仅价格低廉，绝热性能好，而且能熔融塑料根据模具的形状形成各种形状的塑料制品。

注塑模具是经久不衰的产业，大部分的塑料制品都是由注塑模具完成的。

汽车喷油器是汽车发动机的关键部件，在汽车上广为运用。

为了给企业设计和制造汽车喷油器塑料外壳模具提供一些参考，本毕业设计将采用PRO/E软件，设计一款汽车喷油器的塑料外壳，并设计出该塑料外壳零件的注塑模具，并对该模具零件进行加工工艺的制订，形成工艺文件。

在本文中，将围绕塑料外壳的设计，塑料模具设计及模具加工三个方面，进行详细的说明。

关键词：喷油器塑料外壳；注塑模具设计；PRO/E；模具加工Fuel injector plastic shell injection mold design and processingtechnology to developAbstract：Nowadays, the use of plastic in the market is very wide, not only for its low price, but also insulation performance is good, and can on the basis of the mold to form various shapes of plastic products. Most of the plastic products are made by injection mold, so we can say injection mold is enduring industry. As a key part of automobile engine, Fuel Injector is widely used in the car, in order to provide some reference for companies about designing and manufacturing Fuel Injector plastic shell injection mold. PRO/E software is adopted in this graduation design, it is used to design a car Fuel Injector plastic shell, and also used to designed the injection mold, Through the injector plastic shell to formulate mold parts processing technology, finally forming process files. In this article, it will revolve around the design of the plastic shell, the plastic injector mold design and mold made processing three parts, for detailed instructions.Keywords：Injector plastic shell; Injection mold design; PRO/E; mold made目录摘要 (I)abstract (Ⅱ)引言 (1)1 概况 (2)1.1 喷油器概况 (2)1.2 塑料外壳材料的选择 (2)1.3 工艺流程 (3)1.4 注射成型的工艺参数 (3)1.5 注射机有关参数的校核 (5)2 塑料外壳设计 (7)2.1 塑料外壳设计过程 (7)2.2 塑料外壳的排样 (10)2.3 注塑塑料外壳时的定位 (12)3 注塑模具设计 (13)3.1 模具总体设计 (13)3.2 分型面的选择 (14)3.3 浇注系统的设计 (14)3.3.1 主流道设计 (15)3.3.2 分流道设计 (16)3.3.3 浇口的设计 (16)3.3.4 冷料穴的设计 (18)3.4 排气系统的设计 (18)3.5 冷却系统的设计 (19)3.6 推出系统的设计 (21)3.7 侧向抽芯机构的设计 (23)4 模具加工工艺制订 (26)4.1 加工中常用的加工设备说明 (26)4.2 零件加工工艺 (27)4.2.1 下型腔板加工工艺 (27)4.2.2 上型腔板加工工艺 (29)4.2.3 侧滑块抽芯结构加工 (30)致谢 (31)参考文献 (32)附录1 (33)附录2 (34)附录3 (35)引言塑料从它的诞生到现在，已经有一个多世纪了，目前市场上的各种塑料产品层出不穷。

塑料的主要是由树脂和添加剂组成，在价格上，也较为低廉。

塑料因为有许多的良好的特点，所以用处十分广泛。

主要的特性有：质量轻，化学稳定性比较好，不会生锈，缓冲性好，有较好的透明性和耐磨耗性，绝缘性好，导热性低，着色性好，加工成本低，容易燃烧、变形、老化。

常用的塑料有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS等普通塑料，还有聚碳酸酯、PA、POM、PSU等工程塑料，还有其他的特种塑料如PPS等。

喷油器的外部由一层塑料包裹，需要有注塑机将熔融的塑料注入模具中形成。

作为汽车发动机的关键部位，我国在该方面的生产水平还跟不上一些发达国家，目前汽车喷油器主要由国外生产厂家（德国博世、美国德尔福、日本电装等）生产。

本课题将以设计一款新型喷油器的塑料外壳为目标，更进一步的去了解喷油器塑料带来的作用，同时设计出更为合适的喷油器塑料外壳。

如果研究顺利，将为中国一些汽车喷油器生产商带来一些参考，如果有更多有识之士参与进来，对中国的一些喷油器行业将带来很大的推动作用。

喷油器的塑料外壳在设计中存在着许多的难点，在参阅了一些参考资料的情况下，了解了喷油器的工作环境，安装情况，组成部分和使用情况等，这样才能对喷油器的塑料外壳从材料选择，到外形设计上有更加明确的目标。

在明白塑料材料的情况下，更加确定塑料的收缩率和流动性，便对熔融塑料充入模具中时，对填充问题有了更加明确的了解。

在对国内外一些相关的技术文件还有一些专业的设计软件进行简单分析之后，本文将会采用美国的CAD/CAE/CAM软件PRO/E对喷油器的塑料外壳进行造型设计，并且通过设计的塑料外壳进行注塑模具的设计，最后将模具的零件进行加工工艺的制订。

1 概况1.1 喷油器概况喷油器是发动机电控燃油喷射系统中的一个关键的执行器，在汽车发动机中起到了举足轻重的作用，喷油器主要是考电磁阀控制的，所以全称为电磁喷油器，英文名为Injector,简称INJ。

按喷油嘴可将喷油器分为针轴式和孔轴式两种。

按针轴式的喷油器来说主要有塑料外壳、滤网、插座、电磁线圈、衔铁、轴针、阀针、上下密封圈组成。

由于柴油机压缩比高，压缩终了时，气缸内的空气压力达到3.5-4.5Mpa，温度可以达到750-1000K，而汽油机的稍微低一点，压缩比为0.6-1.2Mpa,温度达到600-700K。

而对于喷油器来说，一般的工作温度为-30~125℃，储存温度为-40~60℃。

1.2 塑料外壳材料的选择表1.1常用工程塑料特性对比通过上面的表格可以看出PA材料抗冲击性强，而且耐化学性好，使用温度也适合，同样在高温的时候，不会因为高温而燃烧。

在工程上，喷油器的塑料外壳是选用添加了玻璃纤维的PA6，添加玻璃纤维对尼龙的影响很大，让PA6更能耐高温。

同样添加了玻璃纤维，收缩率下降，强度和刚性也会很大的提高。

1.3 工艺流程本设计将参照以下流程图进行：良的塑料制件，而影响最大的为温度、压力和时间三个要素。

温度温度主要是三个部分，料筒温度、喷嘴温度和模具温度。

料筒温度料筒温度主要是根据塑料的品种和特性进行选择。

料筒温度如果过高，塑料容易产生低分子化合物和分解产生气体，产品的性能将急剧下降。

温度如果过低，那么熔融的塑料流动性比较差，会产生熔接痕等。

最适合的料筒温度应该在粘流温度或熔点温度θf和热分解温度θd之间。

喷嘴温度喷嘴温度一般略低于料筒中最高的温度。

如果喷嘴温度过高，则会产生流涎现象，若温度过低，那么塑料融化不够，形成硬块，从而堵住喷嘴。

模具温度模具温度对塑件的质量有直接影响，涉及到充模时间、成型的速度和产品的质量。

在模具里面，一般都会设计冷却水道，目的就是控制模具的温度。

一般模具的温度要低于玻璃化温度。

一般要求是，在满足注射要求的温度下，尽量降低模具温度。

根据查阅资料，玻纤增强PA6选用螺杆式注射机，螺杆转速20~40r/min，直通式喷嘴，喷嘴温度为250~260℃，料筒前段温度为260~270℃，中段为260~290℃，后段温度230~260℃，模具温度为100~120℃。

压力注塑机中，主要涉及的三个压力，分别是塑化压力、注射压力和保压压力。

塑化压力塑化压力是螺杆头部溶料在螺杆转动时受到的压力。

在其他条件不变的情况下，塑化压力的增到，会提高溶料的温度，顺利将塑料中的空气排除，使得塑料的综合性能会有所增加，但是过高的塑化压力会降低塑化的速率，使得成型的时间加长。

注射压力注射压力是指柱塞或螺杆轴向移动时其头部对塑料熔体所施加的压力。

注射压力对塑料的流动性影响较大，较大的注射压力会溢料、溢边，易产生反应力，塑件也比较容易变形。

压力低的时候，塑件的流动性比较小，气泡堆积比较多，产品的质量会严重受损。

保压压力型腔充满之后，继续对模内溶料施加压力称为保压压力。

溶料在注塑机里完成充型之后，温度降低会使得塑件的形状变小，在塑件成型之后，注塑机施加保压压力，能够实现对塑件的补缩，对部分进行塑件补充，从而生产出合格的塑件。

保压压力过大会产生飞边等，如果不足，则塑件成型不足。

根据查阅资料，玻纤增强PA6塑料通常使用的注射压力为80~130MPa，保压压力为40~50MPa。

时间时间指的是模具从开模到下一次开模所经历的时间，就是一个模具时间周期。

主要指的模具合模时间、喷嘴注射时间、塑料保压时间以及塑件在模内冷却时间，还有其他时间。

控制模具的各个运动的时间，能够有效的提高成产效率。

玻纤增强PA6的注射时间3~5s，保压时间19~49s，冷却时间19~39s，成型周期控制为49~100s。

1.5 注射机有关参数的校核根据单个塑件的体积和排样方式可以确定，四个塑件的体积和浇注系统凝料的体积之和约为27.4cm3(其中单个塑件的体积约为5.496cm3,凝料的体积约为5.42cm3),选取XS-Z-60型塑料注射成型机。