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摘要 本論文闡述一套用于生產風扇葉片的注塑模具設計，給定參數(shù)：風扇直徑30CM，風扇功率45W來進行設計。設計時首先設計出塑件模型，然后選擇合適的材料，接下來再進行模具設計（此次設計應用Pro/E野火4.0版設計）。包括設計模具的成型系統(tǒng)、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、導向系統(tǒng)、脫模系統(tǒng)等。設計的重點在于成型系統(tǒng)和澆注系統(tǒng)與脫模系統(tǒng)，而成型系統(tǒng)的重點在于分型面的設計，它決定了型芯和型腔結構以及模具的質量。因為扇葉塑件比較特殊，葉片的厚度較薄，所以澆注系統(tǒng)澆口和主分流道的選擇顯得尤為重要。 在設計中,通過合理設計推出機構和脫模機構，保證了扇葉脫模時受力均勻，避免了葉片變形、扭曲。最后，通過選用合適的標準模架，設計出一套完整的模具。此外,為保證設計合理，對注塑件進行各種工藝仿真，提高了模具的設計效率！ 關鍵詞：風扇葉片；注塑模具與英文順序不符合 ；Pro/E設計；分型面；成型系統(tǒng)；澆注系統(tǒng)  ABSTRACT This paper need to design a set of injection molds for the production of fan blade. Given parameters: fan diameter 30CM, fan power 45W. Firstly the designation should design plastic model, and then select the appropriate materials, then you can design the mould system. The system includes molding system, pouring system, cooling systems, guidance systems, mold release system and so on. The importance are molding system and pouring system. The importance of the molding system is designing parting surface, it influent Core and cavity structure and the quality of the mold; As the blade is very thin, the designation of pouring system is more important. Of course, Introduced institutions and Stripping institutions must also be carefully designed. The molding institutions like blades must be even by force, otherwise the blade is easily deformed and distorted. At last, choose a standard mold base to form a complete set of molds. But during the design process, you must do various simulation to avoiding problems in the production process! Keywords: fan blades; parting surface; Pro/E; injection mould forming system; gate system 窗體底端  目錄 第一章 前言 1 1.1研究的意義 1 1.2國內外研究動態(tài) 1 1.3設計的任務和要求 3 第二章 風扇造型和材料選擇 4 2.1風扇造型 4 2.2材料選擇 5 第三章 工藝分析 6 3.1總體分析 6 3.2拔模檢測 6 3.3厚度檢測 7 3.4澆口分析 7 3.5注射機選擇 8 第四章 成型系統(tǒng)設計 10 4.1裝配參照模型 10 4.2設置收縮率 10 4.3創(chuàng)建工件 11 4.4創(chuàng)建分型曲面 11 4.5創(chuàng)建模具體積快 11 4.6拉桿設計 12 第五章 澆注系統(tǒng)設計 13 5.1主流道設計 13 5.2分流道設計 14 5.3澆口設計 15 5.4冷料穴設計 16 第六章 冷卻系統(tǒng)設計 17 第七章 合模導向機構設計 18 7.1導柱的設計 18 7.2導柱的布置 19 7.3導套的設計 19 7.4導柱與導套的配合 20 第八章 推出機構設計 21 8.1設計原則 21 8.2推出力的計算 21 8.3 推桿設計 22 8.4復位桿設計 22 8.5推出機構導向系統(tǒng)設計 22 第九章 其他輔助件設計 24 9.1 標準模架與選擇原則 24 9.2 支撐零部件的設計 25 第十章 總結與展望 27 10.1總結 27 10.2展望 28 致謝 29 參考文獻 30  38 第一章 前言 1.1研究的意義 隨著我國制造業(yè)的國際地位的不斷提高,模具工業(yè)獲得了飛速的發(fā)展,模具的需求量也成倍增加,其生產周期愈來愈短。而模具生產是多品種小批量生產,乃至單件生產。其特點為:品種多樣化；生產過程多樣化；生產能力復雜化。為解決這一問題,首先要普及CAD 技術,利用現(xiàn)代的CAD/CAM/CAE 技術,才是經濟、快捷的模具開發(fā)設計制造手段,也是其今后的發(fā)展方向。CATIA是目前最具影響力的CAD系統(tǒng)軟件之一,它已在不同的領域被普及,被眾多的用戶所青睞。CATIA是法國Dassault System公司的CAD/CAE/CAM一體化軟件,居世界CAD/CAE/CAM領域的領導地位,廣泛應用于航空航天、汽車制造、造船、機械制造、電子/電器、消費品行業(yè),它的集成解決方案覆蓋所有的產品設計與制造領域,其特有的DMU電子樣機模塊功能及混合建模技術更是推動著企業(yè)競爭力和生產力的提高。CATIA在塑料模具設計和分析階段充分應用了參數(shù)化特征造型技術和數(shù)據庫技術以及自由形式特征技術,為模具設計提供了強有力的工具。塑料模具中的標準件,如標準模具架、頂出機構、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等都采用基于數(shù)據庫管理的參數(shù)化特征造型設計方法進行設計或建立標準件庫以實現(xiàn)數(shù)據共享,同時滿足用戶對設計的隨時修改,使模具的設計分析快速、準確、高效。參數(shù)化特征造型不僅可以完整地描述產品的幾何圖形信息,而且可以獲得產品的精度、材料及裝配等信息,其所建立的產品模型是一種易于處理、能反映設計意圖和加工特征的模型[1]。 當然對于我本身，選擇注塑模具作為畢業(yè)設計題目，也有很多積極的意義。首先模具設計還是屬于機械學科領域，完成一整套的注塑模具設計必然能夠鞏固并且拓展自己的專業(yè)知識，如工程圖學材料力學用“、”分隔 等。第二的話，對于熟練應用各類工程軟件有著莫大的幫助，像AUTOCAD和PROE等。第三，畢業(yè)設計是相對獨立的一次任務，對于自我各個方面都會有所提高，因為一切都要靠自己。第四，畢業(yè)之際，也就是事業(yè)生涯的開始，有利于開闊工作視野，了解生產實情。 1.2國內外研究動態(tài) 模具是用來成型物品的工具，這種工具由各種零件構成，不同的模具由不同的零件構成。它主要通過所成型材料物理狀態(tài)的改變來實現(xiàn)物品外形的加工。按所成型的材料的不同，模具可分為金屬模具和非金屬模具。金屬模具又分為：鑄造模具（有色金屬壓鑄，鋼鐵鑄造）、和鍛造模具等；非金屬模具也分為：塑料模具和無機非金屬模具。而按照模具本身材料的不同，模具可分為：砂型模具，金屬模具，真空模具，石蠟模具等等。其中，隨著高分子塑料的快速發(fā)展，塑料模具與人們的生活密切相關。塑料模具一般可分為：注射成型模具，擠塑成型模具，氣輔成型模具等等[2]。 注塑模具是生產各種工業(yè)產品的重要工藝裝備，隨著塑膠模具設計工業(yè)的迅速發(fā)展以及塑膠制品在航空、航太、電子、機械、船舶和汽車等工業(yè)部門的推廣應用，產品對模具的要求越來越高，傳統(tǒng)的塑膠模具設計方法已無法適應產品更新?lián)Q代和提高質量的要求。電腦輔助工程（CAE）技術已成為塑膠產品開發(fā)、模具設計及產品加工中這些薄弱環(huán)節(jié)的最有效的途經。 注塑模具是生產各種工業(yè)產品的重要工藝裝備，隨著塑膠模具設計工業(yè)的迅速發(fā)展以及塑膠制品在航空、航太、電子、機械、船舶和汽車等工業(yè)部門的推廣應用，產品對模具的要求越來越高，傳統(tǒng)的塑膠模具設計方法已無法適應產品更新?lián)Q代和提高質量的要求。電腦輔助工程（CAE）技術已成為塑膠產品開發(fā)、模具設計及產品加工中這些薄弱環(huán)節(jié)的最有效的途經。 美國上市公司 Moldflow 公司是專業(yè)從事注塑成型CAE 軟體統(tǒng)一為“軟件” 和諮詢公司，自 1976 年發(fā)行了世界上第一套流動分析軟體 以來，一直主導塑膠成型CAE軟體 市場。近幾年，在汽車、家電、電子通訊、化工和日用品等領域得到了廣泛應用。 利用 CAE 技術可以在模具加工前，在電腦上對整個注塑成型過程進行類比分析，準確預測熔體的填充、保壓、冷卻情況，以及制品中的應力分布、分子和纖維取向分布、制品的收縮和翹曲變形等情況，以便設計者能盡早發(fā)現(xiàn)問題，及時修改制件和模具設計，而不是等到試模以后再返修模具。這不僅是對傳統(tǒng)塑膠模具的設計方法一次突破，而且對減少甚至避免模具返修報廢、提高制品質量和降低成本等，都有著重大的技術經濟意義。 塑膠模具設計不但要采用 CAD 技術，而且還要采用 CAE 技術。這是發(fā)展的必然趨勢。注塑成型分兩個階段，即開發(fā)/設計階段（包括產品設計、模具設計和模具制造）和生產階段（包括購買材料、試模和成型）。傳統(tǒng)的注塑方法是在正式生產前，由于設計人員憑經驗與直覺設計模具，模具裝配完畢后，通常需要幾次試模，發(fā)現(xiàn)問題后，不僅需要重新設置工藝參數(shù)，甚至還需要修改塑料模具設計制品和塑膠模具的設計，這勢必增加生產成本，延長產品開發(fā)周期。 總的來說，模具研究動態(tài)呈現(xiàn)出以下幾方面特點： 1.超大型、超精密、長壽命、高效模具將得到發(fā)展。 2.多種材質、多種顏色、多層多腔、多種成型方法一體化的模具將得到發(fā)展。 3.為各種快速經濟模具，特別是與快速成型技術相結合的RP/RT技術將得到快速發(fā)展。 4.模具設計、加工及各種管理將向數(shù)字化、信息化方向發(fā)展CAD/CAE/CAM/CAPP及PDM/PLM/ERP等將向智慧化、集成化和網絡化方向發(fā)展。 5.更高速、更高精度、更加智慧化的各種模具加工設備將進一步得到發(fā)展和推廣應用。 6.更高性能及滿足特殊用途的模具新材料將會不斷發(fā)展，隨之將產生一些特殊的和更為先進的加工方法。 7.各種模具型腔表面處理技術，如涂覆、修補、研磨和拋光等新工藝也會不斷得到發(fā)展。 8.逆向工程、并行工程、復合加工乃至虛擬技術將進一步得到發(fā)展。 9.熱流道技術將會迅速發(fā)展，氣輔和其它注射成型工藝及模具也將會有所發(fā)展?！? 10.模具標準化程度將不斷提高。 11.在可持續(xù)發(fā)展和綠色產品被日益重視的今天，“綠色模具”的概念已逐漸被提到議事日程上來。即，今后的模具，從結構設計、原材料選用、制造工藝及模具修復和報廢，以及模具的回收利用等方面，都將越來越考慮其節(jié)約資源、重復使用、利于環(huán)保，以及可持續(xù)發(fā)展這一趨向。 1.3設計的任務和要求 主要任務為設計一套風扇模具，根據給出的題目參數(shù)要求，先設計產品造型，再選擇材料，然后設計模具系統(tǒng)。大致流程如下： （1）家用電風扇葉片造型設計； （2）工藝分析及電風扇葉片材料選擇； （3）電風扇葉片三維CAD造型設計； （4）電風扇注塑模具成型系統(tǒng)結構設計； （5）電風扇注塑模具導向系統(tǒng)結構設計； （6）電風扇注塑模具冷卻系統(tǒng)結構設計； （7）電風扇注塑模具脫模系統(tǒng)結構設計。 上面幾步中，成型系統(tǒng)與澆注系統(tǒng)的設計最為關鍵。第二步，工藝分析也是必不可少的。  第二章 風扇造型和材料選擇 2.1風扇造型 根據題目要求：設計一套用于加工家用電風扇葉片的注塑模具。 1. 自行設計或選擇某種品牌電風扇葉片做設計對象，測繪并選擇合適材料； 2. 電風扇葉片三維CAD造型； 3. 電風扇葉片注塑模具設計：包括成型系統(tǒng)、導向系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和脫模系統(tǒng)的結構設計； 要求完成不少于總量3張0號圖紙的裝配圖和零件圖紙。 設計參數(shù)：風扇直徑30CM，風扇功率45W。在指導老師的幫助建議下，選擇用Pro/E軟件進行風扇葉片造型以及后續(xù)模具設計一系列設計工作。下圖零件在Pro/E“零件”模塊下完成整體設計。 圖2.1 風扇造型 圖中風扇各參數(shù)如下： 輪轂直徑d=80mm； 葉片圓角R1=40mm； 葉片圓角R2=30mm； 葉片厚度=1； 輪轂中間螺釘孔直徑d=2.5（后期加工）； 要求塑件防有轉角處都要以圓角（圓?。┻^渡，因尖角容易應力集中。 塑件有圓角，有利于塑料的流動充模及塑件的頂出，塑件的外觀好，有利于模具的強度及壽命。所以在輪轂上部做R=8mm的圓角[3]； 輪轂的高度無特殊要求，自行設定高度h=30mm； 由于考慮到后期生產，需要設置一定的拔模斜度，設定結果如圖2.2設定后使輪轂曲面成一斜度,即下表面直徑略大于上表面直徑。 圖 2.2 拔模斜度 2.2材料選擇 風扇為人們日常生活常用品,需要大批量進行生產。又與人們緊密接觸，所以必須是無毒害材料，有考慮到無很高的強度要求，收縮率等給方面也無特殊要求，故最后決定選擇ABS材料進行注塑生產。 ABS具有良好的成型加工性，制品表面光潔度高，且具有良好的涂裝性和染色性，可電鍍成多種色澤[4]。 ABS尚具有良好的配混性，可與多種樹脂配混成合金(共混物)，如PC/ABS、ABS/PC、ABS/PVC、PA/ABS、PBT/ABS等，使之具有新的性能和新的應用領域，ABS若與MMA摻混可制成透明ABS，透光率可達80%。相比較其他的AS、PA等材料ABS材料具有明顯的優(yōu)勢。 選定ABS材料后，還需選擇合適的型號，不同型號間存在一定的差別，根據市場與塑件所需性能，選用余姚中發(fā)生產的FR765型。 第三章 工藝分析 3.1總體分析 （1）葉片最大直徑為300mm,輪轂高度為30mm。 （2）根據前面得到分析結果，塑件采用ABS材料，收縮率為0.4%-0.6%，一般取中間值0.5%，流動性好，排氣要求高，否則容易產生熔接痕、氣泡，影響塑件強度。 （3）葉片側面并無測側 孔，所以不需要做設計 側抽芯機構 。 （4）塑件有中間輪轂和3個葉片組成，面積較大，且考慮葉片較薄，精度要求高，故采用一模一腔。 （5）生產上要明確塑件的體積，應用Pro/E輸入材料密度分析得到此塑件的體積為1.2333422e+05 mm3。 3.2拔模檢測 塑件冷卻時因收縮會包緊型芯或型腔的凸起部分，為保證塑件最終能順利從型腔中脫出，故一般要設定一定的脫模斜度。 圖3.1 拔模檢測 設置脫模斜度需注意（1）斜度不能太大，應使塑件整體無太大變化；（2）斜度方向：如果方向設置反了，則塑件一定不能脫模。綜上各因素考慮：有必要對塑件進行徹底的拔模檢測。用Pro/E檢測結果如下圖3.1，檢測時，注意拔模方向設定與檢測對象選擇。 3.3厚度檢測 任何塑料制品都需要一定的壁厚。厚度既不能太薄，不能保證足夠大強度，也不能太厚，應力過大，容易產生氣泡，成型時間也會加長。產品的各分部的厚度也應保持均勻，不能有突變，否則會產生缺水現(xiàn)象。同樣Pro/E自帶了厚度檢測功能，為確保避免以上問題，故作厚度檢測如圖3.2所示。 圖3.2 厚度檢測 設定允許的最大厚度與最小厚度，然后選擇兩個點，連接這兩個點應能貫穿整個零件，設定檢測偏距，預覽可見右邊檢測結果：是否超過規(guī)定厚度，圖中均顯示否，即厚度滿足要求。 3.4澆口分析 澆口是指塑料熔體從分流道進入型腔的一段通道，其尺寸狹小且短，目的是使塑料熔體進入型腔前產生加速度，便于充滿型腔，且有利于封閉型腔口，防止熔體倒流[5]。 澆口位置并不能任意選擇，首先應位于塑件背面，其次澆口設置應能保證塑料熔體能快速充滿型腔，并保證足夠的注塑壓力，以上各種需求，Pro/E均能智能分析并給出分析結果。對風扇葉片澆口分析結果如下：右邊參照欄從紅色逐漸過渡到藍色，即從最差到最好效果過渡。由圖可見，葉片澆口位置越靠近中間軸，效果越佳，又考慮塑件表面美觀，所以將澆口設置在背面靠近中心處。但還不能確定澆口數(shù)量。 先選定一個澆口，并把位置設置在靠中心5mm處，用塑料顧問進行模擬填充過程。自動分析結果如圖：葉片的每一個點均顯示為綠色，即表明填充可行，且質量為high標志。所以采用單個澆口即可。 圖3.3為澆口位置分析圖,3.4為模擬注塑結果圖。 圖3.3 澆口分析 圖3.4模擬注塑 3.5注射機選擇 按外形分有：立式的，臥式的。 按注塑量分有：超小型注塑機，小型注塑機，中型注塑機，大型注塑機，超大型注塑機。也就是注塑量從幾毫克到幾十千克不等。 按合模力分有：幾噸到幾千噸不等。 注射機的選擇應遵循以下的原則： 1.選對型：由于注塑機有非常多的種類，因此一開始要先正確判斷此產品應由哪一種注塑機，或是哪一個系列來生產。 2.放得下：由模具尺寸判定機臺的“大柱內距”、“模厚”、“模具最小尺寸”及“模盤尺寸”是否適當，以確認模具是否放得下。 3.拿得出：由模具及成品判定“開模行程”及“托模行程”是否足以讓成品取出。開模行程至少需大于成品在開關模方向的高度的兩倍以上，且需含豎澆道（sprue）的長度；托模行程需足夠將成品頂出。 4.鎖得?。河僧a品及塑料決定“鎖模力”噸數(shù)。當原料以高壓注入模穴內時會產生一個撐模的力量，因此注塑機的鎖模單元必須提供足夠的“鎖模力”使模具不至于被撐開。鎖模力需求的計算如下：由成品外觀尺寸求出成品在開關模方向的投影面積；撐模力量＝成品在開關模方向的投影面積(cm2)模穴數(shù)模內壓力(kg/cm2);模內壓力隨原料而不同, 一般原料取350~400kg/cm2;機器鎖模力需大于撐模力量，且為了保險起見，機器鎖模力通常需大于撐模力量的1.17倍以上。至此已初步決定夾模單元的規(guī)格，并大致確定機種噸數(shù)，接著必須再進行下列步驟，以確認哪一個射出單元的螺桿直徑比較符合所需。 5.射得飽：由成品重量及模穴數(shù)判定所需“射出量”并選擇合適的“螺桿直徑”。計算成品重量需考慮模穴數(shù)（一模幾穴）；為了穩(wěn)定性起見，射出量需為成品重量的1.35倍以上，亦即成品重量需為射出量的75％以內。 6.射得好：由塑料判定“螺桿壓縮比”及“射出壓力”等條件。有些工程塑料需要較高的射出壓力及合適的螺桿壓縮比設計，才有較好的成型效果，因此為了使成品射得更好，在選擇螺桿時亦需考慮射壓的需求及壓縮比的問題。一般而言，直徑較小的螺桿可提供較高的射出壓力。 7.射得快：及“射出速度”的確認。有些成品需要高射出率速射出才能穩(wěn)定成型，如超薄類成品，在此情況下，可能需要確認機器的射出率及射速是否足夠，是否需搭配蓄壓器、閉回路控制等裝置。一般而言，在相同條件下，可提供較高射壓的螺桿通常射速較低，相反的，可提供較低射壓的螺桿通常射速較高。因此，選擇螺桿直徑時，射出量、射出壓力及射出率（射出速度），需交叉考量及取舍。 根據塑件的體積，質量，塑料材料以及型腔總體尺寸，選定用臥式注塑機，產品重量選擇從150噸到300噸之間，價格從3萬到40萬。  第四章 成型系統(tǒng)設計 做完了上述一系列前期工作之后，現(xiàn)在正式開始進入模具設計版塊模塊 ，即分模階段。將現(xiàn)有的風扇葉片3D造型通過Pro/E模具設計版塊 ，制作出整套模具的成型系統(tǒng)與澆注、冷卻系統(tǒng)。 4.1裝配參照模型 進入Pro/E模具設計版塊 的第一步，就是要明確是為什么塑件設計整套模具，故需要調入先前制作的風扇葉片造型。并調整塑件坐標中心和模具設計坐標中心重合，同時還應確認拔模方向。使圖中拔模方向pull direction 和實際設計的拔模方向保持一致，調入后經調整結果如圖4.1所示。 4.2設置收縮率 塑料從注塑機到型腔再到形成塑件的過程是逐漸冷卻的過程。這個過程不可避免塑料會“縮小”。并且因此，塑件會停留在有凸起部分的型芯或型腔上。此處風扇葉片會停留在定模處，故需設計一拉桿機構將塑件拉像動模處。設置收縮率時應注意不僅僅設置整個塑件，還應包括各類參考平面，故設置時點選坐標系。收縮率大小應根據所選塑料相應的收縮系數(shù)。 圖4.2 工件設計 4.3創(chuàng)建工件 模具成型部件主要由型芯和型腔組成。型芯與型腔閉合時組成的空心腔體即塑件實體；閉合時兩兩接觸的表面即分型面。在這里，先要創(chuàng)建一個毛胚工件包住塑件，經后續(xù)分割形成型芯和型腔。創(chuàng)建后結果如圖4.2：綠色毛胚工件包住風扇葉片。 4.4創(chuàng)建分型曲面 分型面的選擇直接關系到塑件質量跟模具結構，是模具設計的中心環(huán)節(jié)。當然分型面的選擇并不單一固定。但一定要根據以下原則進行 （1）分型面應設在塑件延拔模方向投影的最大輪廓處； （2）盡量選擇平直分型面以保證塑件精度與質量； （3）應使制件全部或大部位于同一型芯內； （4）分型面的選擇應不影響制件外觀要求； （5）分型面的選擇還應利于排氣； （6）分型面選擇應便于模具加工制造[7]。 當然，在選擇時應綜合考慮各方原則，不一定要滿足全部原則要求。在Pro/E軟件中有多種方法可以創(chuàng)建分型面?？紤]風扇葉片分型面比較復雜，首先畫出分型線，再利用分型線延伸至工件表面最后形成分型面。形成的分型面如圖4.3所示。 圖4.3 分型面 4.5創(chuàng)建模具體積快 在完成工件分型面的創(chuàng)建后，就可以把工件分割成型芯和型腔來組成整套模 具的成型系統(tǒng)。通過分割、抽取后，即可形成型芯和型腔。在界面左邊模型樹上也新加了兩個制件標志。抽取的體積快分別就是型芯和型腔。所以到這一步成型系統(tǒng)就基本完成了。完成的型腔和型芯如圖4.4所示。 圖4.4 成型零件 4.6拉桿設計 考慮塑件冷卻成型后會收縮，又因為凸模在定模一側，所以需要加設一拉桿機構。這樣就能拉向動模，然后通過推出機構脫模。這里采用球形頭拉桿,即可將塑件帶同凝料一起拉回。 第五章 澆注系統(tǒng)設計 澆注系統(tǒng)是指熔體塑料從注塑機嘴進入模具型腔所通過的通道。澆注系統(tǒng)可分為熱流道澆注系統(tǒng)和普通澆注系統(tǒng)。風扇設計用普通澆注系統(tǒng)即可。普通澆注系統(tǒng)分為主流道、分流道、澆口和冷料穴四部分。澆注系統(tǒng)設計也是模具設計中較為重要的一個環(huán)節(jié)，設計的好壞對塑件的性能和塑料袋利用率等有直接的影響。澆注系統(tǒng)的設計需要遵循以下原則： （1）充分了解塑料的各種性能，流動特性、剪切速率、粘度等； （2）盡量避免減少產生熔接痕； （3）澆注系統(tǒng)通道應有利于氣體的排出； （4）防止型芯的變形和嵌件的偏移； （5）盡量選用較短的路徑設計流道； （6）需做流動距離比的校核工作，防止出現(xiàn)填充不足的現(xiàn)象[8]。 5.1主流道設計 主流道是指注塑機嘴和分流道之間的通道，是熔料最先進入模具的部分。主流道的設計主要考慮減少熔體溫度降低和注塑壓力損失。一般來說，主流道垂直于分型面，且設置在澆口套中。為了后續(xù)脫模方便，主流道也應當設置一定的拔模斜度，通常設成圓錐臺狀?？上炔堇L成半個梯形狀，再通過旋轉成主流道。設計的主流道如圖5.2所示。 圖5.2 圖5.1？？ 澆口套（內含主流道） (1)便于流道凝料從主流道襯套中拔出，主流道設計成圓錐形 。錐角 =2~ 4，粗糙度Ra≤0.63 與噴嘴對接處設計成半球形凹坑，球半徑略大于噴嘴頭半經。 (2)主流道要求耐高溫和摩擦，要求設計成可拆卸的襯套，以便選用優(yōu)質材料單獨加工和熱處理。 (3)襯套大端高出定模端面 5~10mm ，并與注射機定模板的定位孔成間隙配合，起定位隙作用。 (4)主流道襯套與塑料接觸面較大時，由于腔體內反壓力的作用使襯套易從模具中退出，可設計定住??? 。 (5)直角式注射機中，主流道設計在分型面上，不需沿軸線上拔出凝料可設計成粗的圓柱形[9]。 5.2分流道設計 分流道指塑料熔體從主流道進入多腔模各個型腔的通道，對熔體流動起分流轉向作用，要求熔體壓力和熱量在分流道中損失小。 (1)分流道的截面形式： a、 圖形斷面：比表面積?。鞯辣砻娣e與其體積之比），熱損失小，但加工制造難，直徑 5~10mm b、 梯形：加工較方便，其中h/D = 2/3 ~ 4/5 邊斜度 5~15; c、 u形：加工方便，h/R=5/4; d、 半圓形：h/R=0.9 。 (2)分流道的斷面尺寸要視塑件的大小，品種注射速度及分流道的長度而定。一般分流道直經在5~6mm以下時，對流動性影響較大，當直經大于8mm 時，對流動性影響較小。 (3)多腔模中，分流道的排布：平衡式和非平衡式： 平衡式：分流道的形狀尺寸一致。非平衡式：靠近主流道澆口尺寸設計得大于遠離主流道的澆口尺寸。分流道不能太細長，太細長，溫度，壓加體大會使離主流道較遠的型腔難以充滿。一般需要多次修復，調理達到平衡。即使達到料流和填充平衡，但材料時間不相同，制品出來的尺寸和性能有差別，對要求高的制品不宜采用。非平衡式分布，分流道長度短 。 如果分流道較長，可將分流道的尺寸頭沿熔體前進方向稍征長作冷料穴，使冷料不致于進入型腔。分流道和型腔布置時，要使用塑件投影面積總重心與注塑機鎖模力的作用線重合。 5.3澆口設計 澆口是指流道末端與型腔之間的細小通道。形狀一般為圓形或矩形，面積與分流道比為0.03~0.09，長度一般0.5~2.0mm。澆口的作用主要是冷卻材料和使熔體快速進入型腔，按順序填充。此塑件如果在葉片處作側澆口進澆，由于葉片壁薄，且到另一側葉片末端行程相對較長，易產生缺料充不滿現(xiàn)象，故采用在塑件頂部作點澆口，這既可縮短流程，又可均衡進料，而且可以減少熔接痕，有利于排氣，點澆口還可采用自動脫料系統(tǒng)，提高生產率。為了點澆口的自動脫落，主流道應盡量短，為此采用了加深型澆口套，由于此模具為一模一腔，拉料桿的位置受到模具結構的限制，所以將拉料部位直接設置在澆口套上，澆口套端部做成倒扣，利用澆口套進行拉料[12]。 為保證注射過程平衡均勻，三張葉片處能夠同時填充完成，又風扇輪轂為圓筒式結構所以澆口分布形式選用輪輻式澆口，也稱圓環(huán)式。其主流道在中心位置，通常設置四條分流道，成十字分布，聯(lián)通末端澆口，從內環(huán)處注塑進模具型腔。 圖5.3 輪輻式澆口設計 5.4冷料穴設計 冷料穴一般位于主流道的下方，其作用是容納注塑進來的先鋒冷料，設計師需結合拉料桿進行整體考慮。其形式有Z字形和球形，配合前面拉桿設計，選用球形頭狀。  第六章 冷卻系統(tǒng)設計 為了防止塑件變形和提高生產率，模具就應該充分冷卻，為此模具要設置幾條冷卻水道組成模具的冷卻系統(tǒng)。 冷卻水道的設計原則： 1.冷卻加空格，下同 水孔數(shù)量盡量多，尺寸適當大； 2.冷卻水孔距型腔表面距離要適當，太近型腔表面溫度不均勻；太遠熱阻大； 3.水料并進，強化澆口處的冷卻； 4.入水與出水的溫差不宜過大； 5.冷卻水孔應便于加工裝配。 相對于其他系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)較為簡單，只需在距塑件表面一定距離處開設水路即可。不過應注意不要與其他桿件重合，以免漏水；在進出水口要用管螺紋接頭，加強其密封性；在兩塊板接觸時，水道間應加設密封圈；在出二維圖時，水道間的相貫線應為虛線。設計的冷卻水道如圖6.1。 圖6.1 冷卻水道示意圖 第七章 合模導向機構設計 7.1導柱的設計 在注塑時，為了保證動模成型零件和定模成型零件在合模時的正確定位，以確保塑件的形狀和尺寸精度，并避免模內各零件碰撞和干涉，必須設置開合模導向機構。開合模導向機構主要有導柱導向和錐面定位兩種形式，有以下三點作用： （1）定位作用 合模和裝配時避免動、定模的錯位，保證塑件形狀和尺寸精度。 （2）導向作用 合模時導向零件先接觸，引導動、定模準確閉合，避免型芯先進入型腔造成成型零件的損壞。 （3）承受一定的側向壓力 塑料熔體在在填充過程中可能產生側向壓力或由于注射機精度的影響，導柱也將承受一定的側向壓力。 導柱導向機構是最常用的一種形式，同樣也很適合此風扇塑件，因此決定采用導柱導套導向機構。所以下面就導柱導套設計做一些注意說明[15]。 圖7.1 帶頭導柱 圖7.1為帶頭導柱，除安裝部分的軸肩外，其余部分直徑相同，這種導柱加工方便，較為常用。 圖7.2為有肩導柱，柱身有兩種直徑，上部直徑較大，且一般與導套外徑相同。上部直徑加大主要是為了加強強度考慮。 根據塑件電風扇特點，質量較輕，模具類型也不大，所以采用第一種帶頭導柱即可。 關于導柱技術處理：在不妨礙脫模的情況下，導柱通常設在型芯高出分型面較多的一側。導柱導向部分長度應比凸模前端面的高度高出6～8mm，以免出現(xiàn) 圖7.2 有肩導柱 導柱未導正方向而型芯先進入型腔的情況。導柱前端應做成錐臺形或半球形，以使導柱能順利的進入導向孔。由于必須具有良好的耐磨性，內部堅韌。故一般多采用20號鋼（表面滲碳淬火處理），硬度為HRC50-55。粗糙度一般取0.8um。 7.2導柱的布置 導柱一般均勻布置在分型面的四周，導柱中心與模具的邊緣應該留有足夠的距離，以保證強度。最后應該注意：為確保合模時只能按一個方向合模，導柱的布置可采用如下幾種形式。 圖7.3 導柱布局形式 圖a、d為不等直徑對稱布置，即導柱直徑設成不同，圖b、c為等直徑不對稱形式。兩種形式可任意選用，在這里，風扇塑件我采用圖c形式。 配合精度：一是導柱固定端與模版之間一般采用H7/m6或H7/k6過渡配合，二是導柱導向部分通常采用H7/f7或H8/f7間隙配合。 7.3導套的設計 導套是與導柱相配合的，因此其結構主要由導柱形式決定。導套結構確定之后，其生產形勢也有多種。對于如題風扇的導向機構，為了方便更換，可以簡化結構，采用導向孔直接開設在模板上的形勢。 導套的技術要求： 1.為確保導柱順利進入導套，導套的前端應倒圓角，導向孔最好做成通孔，以便于排出合模時孔內的空氣。如果做成盲孔，則可以在側面打一個小孔利于排氣。 2.導套硬度比導套低。 3.導套固定部分和導向部分的粗糙度均可選為Ra=0.8um 固定形式及配合精度：此處所選帶頭導套應為H7/m6或H7/k6過渡配合打入模版[16]。 7.4導柱與導套的配合 根據設定的導柱及導套形式，同時考慮動、定模的設計，以及塑件的精度生 產批量選用合適的配合方式，此設計為帶頭直導柱與模版上導向孔直接配合形式即可。 此套模具有兩處導向裝置：開合模導向與推出機構導向，雖然兩處的結構尺寸不同，但是 導柱與導套的配合基本一致。 圖7.3圖7.4 導柱與導套 第八章 推出機構設計 8.1設計原則 塑件冷卻成型后，并不會自動脫落。所以需要設計脫出機構，即脫模系統(tǒng)來把塑件從動模上脫落。推出機構一般由推出元件、復位元件和導向元件三部分組成。 與塑件直接接觸并將其從動模上脫落的部件稱為推桿，也叫頂針，通常為平衡起見，設置對稱的好多根。 使推出機構在下一次注射前能夠復位的元件稱為復位元件，有多種形式，可靈活選擇。 這里區(qū)別于合模導向元件，推出機構也會有自己的導向需要，為了能夠保證推出和復位運動的順暢進行，通常也會設置導向機構。 再設計推出機構之前，要先計算推出力并且明確推出機構設計的系列原則。設計原則如下： 1.開模時應使塑件留在動模一側； 2.推出機構不影響壓鑄件得外觀要求； 3.選好推出作用點； 4.避免推出時變形或損傷； 5.推出機構應移動順暢，靈活可靠； 6.推出機構的結構應有足夠的強度和耐磨性。 8.2 推桿設計 推桿就是塑件成型后，將其從動模上推出的頂針狀東西。對于復雜結構的塑件，需做二次推出動作，對于布滿孔面的、容易變形的塑件，還需采用推管形式，用以保證塑件表面的質量和推出過程的穩(wěn)定。由于風扇葉片處較薄，葉片處不能用推桿頂出，否則葉片易變形且推桿印痕影響外觀，而只在塑件內部用推桿頂出則頂出困難，因此加用推板推出，這樣作用面積大，推出力大而均勻，運動平穩(wěn)，而且塑件內孔為圓形，推件板配合處易加工，為了減少摩擦，推板和型芯采用錐面配合，斜角為5度，推板和型芯還需淬火，以提高耐磨性，塑件內部3根骨位處再加3根直徑為￠3的推桿頂出。所設計推桿如圖8.1所示。 圖8.1 推桿設計此圖背景改白色，線條改黑色 8.3復位桿設計 在開模推出塑件后，還要為下一次的成型做好準備，因此在下一個塑件成型前，推出機構一定要先復位。所以就要設定復位機構即復位桿。 首先在位置設計上要求平衡考慮，一般設計成偶數(shù)對稱形式使受力均勻。 其次，復位形式也是多種多樣的，在這里可以選用最為常用的一種。該種形式在裝配時復位桿與分型面齊平，在推出機構推出塑件后，它的合模運動與復位運動則同時進行。 8.4推出機構導向系統(tǒng)設計 在注塑過程中，每開合模一次，推出機構就往復運動一次。為了確保推出機構能平穩(wěn)靈活的進行，對于大多的模具都需要為推出機構設置導向裝置。其材料、配合精度、剛度等都與開合模的導向系統(tǒng)差不多。但是區(qū)別于合模導向重點導柱導套，這里導套一般設在推板與推桿固定板上，而導柱則整個穿過導套，如圖8.2所示對于中小型的模具來說，一般用2個導柱導套定位即可，但對于大型模具來說，為保證推出機構的靈活平穩(wěn)，需設置4根導柱甚至更多。 對于此風扇模具，雖然平穩(wěn)度要求較高，但是塑件本身工藝要求并不高，而且規(guī)格上也屬小型模具，所以用支撐柱來作為其導向機構即可。 圖8.2 支撐住導向機構  第九章 其他輔助件設計 9.1 標準模架與選擇原則 模架的形式是多種多樣的，主要根據型芯和型腔的結構以及尺寸來選擇，對于本設計無側抽芯的結構來說，選用普通模架即可。 模架的選擇原則： （1）模架厚度H與注塑機的閉合距離L必須滿足以下關系式： Lmax?H?Lmin （2）開模行程必須大于取出塑件所需的動、定模分開距離；模具推出距離應小于推出機構液壓缸的額定行程。 （3）模架選擇應符合塑件機器技術工藝的要求，包括力學性能以及長、寬、高等各種尺寸。 本設計中，塑件最大直徑為300mm，型芯和型腔最大長度為420mm，塑件最大寬度為40，所需脫模行程為100mm。通過翻看和比較各類標準模架，最終選擇如圖9.2所示模架。 圖9.2圖9.1??? 所選模架 模架從上到下依次為定模座板，定模，動模，動模固定板，墊塊，推板，推板固定板，動模座板。其中動、定模座板尺寸略大于其他各板，且其他板長寬與導柱孔間距、螺釘孔間距數(shù)值均相等。定模座板中間孔為定位環(huán)孔，動模座板中間孔則是設計拉桿的需要。長寬高及孔間距尺寸見表9.1： 表9.1 模架各板尺寸 名稱 長 寬 高 定模座板 496 446 36 定模 446 446 106 動模 446 446 106 動模固定板 446 446 56 墊塊 446 56 106 動模座板 496 446 36 導柱孔徑為42mm，螺釘沉孔直徑為25mm，螺桿直徑為17.5mm.導柱孔間距為390mm，螺釘孔間距為282mm。 9.2 支撐零部件的設計 固定板也稱面板，他并無結構上特殊要求，只要能保證零件的穩(wěn)定性即可，所以需要一定的強度與厚度，一般采用碳素結構鋼制成。 9.2.2 支撐板 支撐板是墊在動模型腔下面的支撐，在合模注塑時，由于受到強大的注射壓力，動模很有可能翹曲變形，所以需要在動模下面加上支撐板來保持穩(wěn)定。因此對支撐板的定位精度，表面粗糙度，平行度，強度都有較高的要求。 9.2.3 墊塊 圖9.1 中，零件6即稱為墊塊，它的主要作用就是支撐起一個空間以供推出機構推出成型塑件和復位運動。所以其高度設計應根據脫模所需行程來定，另外，其強度和平穩(wěn)度要求較高。  第十章 總結與展望 10.1總結 經過了一系列的設計、計算、校核等工作，終于完成了此次畢業(yè)設計，即風扇葉片注塑模具的設計。設計主要包括一開始的自己設計葉片造型、塑料材料的選擇、模具各個系統(tǒng)的設計以及最后模架的加工設計，最終裝配成一完整模具。 此設計就工程來說，屬一般性難度，適宜作為畢業(yè)設計題目，因為此模具并未設側抽芯結構，這就決定總體結構不是很復雜；然而分型面的選擇在這里為比較復雜的曲面，需要靈活運用各種方法，具備一定的模具專業(yè)深度，而我在這塊也花了很多時間。做完分型面，模具的成型機構就出來了，把工件按分型面分開就得到了型芯和型腔。之后是澆注系統(tǒng)，初以為就是幾條流道加上幾個口子，其實內容也是非常的豐富，形式多種多樣，不同的樣式又可以做不同的組合。設計澆注系統(tǒng)主要應做到眼觀全局，大局為重。在澆口、主分流道選擇時，考慮整體方案那個更好，而不要停留在一個片面上。推出機構的設計在本身并無特別之處，結構也相對簡單，但是要注意配合整套模具，選擇適當?shù)奈恢?；同理，冷卻系統(tǒng)也是不可與其他機構起沖突，水路設置應充分考慮密封性，所以在開口設為管螺紋形式。 總的此設計做以下幾個特殊說明： 1. 風扇葉片設計采用圓柱方程編輯得出特征曲線； 2. 塑料為ABS材料，所以收縮率為0.005； 3. 分型面做法為復制掃描曲面； 4. 工件為圓柱形，即型芯和型腔為圓形板實際是方形 。 風扇的造型乍看起來似乎不可思議，3個扇葉不知如何做他的曲面。不過只要明白它的成型原理，就不難畫出來了。也就是抓住它形狀的外圈骨架，然后用Pro/E的邊界混合后，就可得到扇葉的曲面。所以凡事要從源頭、原理上著手，這樣就不難解決問題。 模具的設計對我而言是一個嶄新的東西，而且所用Pro/E軟件也是未曾接觸過，所以設計的前期工作其實是摸索學習的過程。學習的話分自學和教學部分，雖然說名師出高徒，通過對視頻書本資料的學習能夠快速高效的掌握這些知識，但這其實是授人以魚之法，可以讓你安身立命，卻讓人難以有所作為。自學之法雖然辛苦漫長，而且效果也不比前者，但是收獲的東西要更多更好。所以如果著眼未來的話，可以試著多去自學、摸索，不過會一時落后別人。 設計工作靠著軟件的指令一點一點的做下去。深有體會的是：我們不能只淺顯地看到這個指令是干什么的，還要清楚指令是如何完成這一過程的。不然，很多時候都會看上去一點都沒錯，但結果卻是后續(xù)操作失敗。其實那是一開始亂用一些指令所造成的。 10.2展望 隨著我國制造業(yè)的國際地位的不斷提高,模具工業(yè)獲得了飛速的發(fā)展,模具的需求量也成倍增加,其生產周期愈來愈短。而模具生產是多品種小批量生產,乃至單件生產。其特點為:品種多樣化；生產過程多樣化;生產能力復雜化。為解決這一問題,首先要普及CAD 技術,利用現(xiàn)代的CAD/CAM/CAE技術,才是經濟、快捷的模具開發(fā)設計制造手段,也是其今后的發(fā)展方向。CATIA是目前最具影響力的CAD系統(tǒng)軟件之一,它已在不同的領域被普及,被眾多的用戶所青睞。CATIA是法國Dassault System公司的CAD/CAE/CAM一體化軟件,居世界CAD/CAE/CAM領域的領導地位,廣泛應用于航空航天、汽車制造、造船、機械制造、電子/電器、消費品行業(yè),它的集成解決方案覆蓋所有的產品設計與制造領域,其特有的DMU電子樣機模塊功能及混合建模技術更是推動著企業(yè)競爭力和生產力的提。凱特在塑料模具設計和分析階段充分應用了參數(shù)化特征造型技術和數(shù)據庫技術以及自由形式特征技術,為模具設計提供了強有力的工具。塑料模具中的標準件,如標準模具架、頂出機構、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等都采用基于數(shù)據庫管理的參數(shù)化特征造型設計方法進行設計或建立標準件庫以實現(xiàn)數(shù)據共享,同時滿足用戶對設計的隨時修改,使模具的設計分析快速、準確、高效。參數(shù)化特征造型不僅可以完整地描述產品的幾何圖形信息,而且可以獲得產品的精度、材料及裝配等信息,其所建立的產品模型是一種易于處理、能反映設計意圖和加工特征的模型。 近幾年又出現(xiàn)了很多全新的模具新興技術，想要跟上時代的潮流或是引領風潮，必須先要學好基礎知識，打下堅固的基礎,因為其實原理的東西還是相通的。  致謝 經過了幾個月的學習，終于快要完成這個畢業(yè)設計了。這一路走得并不順利 ，經歷了很多艱難困苦，當然也有解決困難后的喜悅與收獲。常言做人要懷感恩之心，確實一個人的力量總是微弱的，而且每個人都不是全能的，這里一定要感謝這一路給我?guī)椭c溫暖的人。首先就是指導老師曾老師：曾老師不僅在專業(yè)知識上給予強大的指導，而且頗有為人師者之風范。他為了給我們答疑都會專門多留在工作崗位，雖然較其他老師更為嚴格，不過這正是曾老正直負責的表現(xiàn)，也正是因此，我們組的同學都學到了比其他組的同學更多的東西。再就是一起做畢設的楊柯同學，這期間我們共同探討模具問題，一起進步。還有不得不說的是網上的免費教程，雖然那些老師只聞其聲，未見其人。不過他們的無私奉獻給了我極大的養(yǎng)分，讓我學到了不少東西。 此外，還要感謝同寢室的同學，后階段做畢設做的很晚，他們能給予理解并支持，他們日后必非等閑之輩。當然要感謝雄偉的XX圖書館，期間進進出出，給予強大的資料支持，包括在外文翻譯找文獻的時候，圖書館的電子資料庫提供了強大的收索功能。 最后，感謝母校XX，讓我在這4年學會了很多東西。還要感謝這4年里所有的任課老師與實驗指導老師，讓我不僅學到了很多理論知識，還加強了動手操作能力。衷心祝愿母校越辦越好，老師們工作順利，身體健康！  參考文獻 [1] 張洪峰.塑料模具設計與制造[M].北京：高等教育出版社，2008. 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