風扇葉片注射模具設計,風扇,葉片,注射,模具設計 34 第1章 注射?？尚行苑治? 1.1注射模設計的特點 塑料注射模塑能一次性地成型形狀復雜、尺寸精確或嵌件的塑料制品。在注射模設計時。必須充分注意以下三個特點： （1）塑料熔體大多屬于假塑料液體，能剪切變稀。它的流動性依賴于物料品種、剪切速率、溫度和壓力。因此須按其流變特性來設計澆注系統(tǒng)，并校驗型腔壓力及鎖模力。 （2） 視注射模為承受很高型腔壓力的耐壓容器。應在正確估算模具型腔壓力的基礎上，進行模具的結(jié)構設計。為保證模具的閉合、成型、開模、脫模和側(cè)抽芯的可靠進行，模具零件和塑件的剛度與強度等力學問題必須充分考慮。 （3）在整個成型周期中，塑件—模具—環(huán)境組成了一個動態(tài)的熱平衡系統(tǒng)。將塑件和金屬模的傳熱學原理應用于模具的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設計，以確保制品質(zhì)量和最佳經(jīng)濟指標的實現(xiàn)。 1.2注射模組成 凡是注射模，均可分為動模和定模兩大部件。注射充模時動模和定模閉合，構成型腔和澆注系統(tǒng)；開模時定模和動模分離，取出制件。定模安裝在注射機的固定板上，動模則安裝在注射機的移動模板上。根據(jù)模具上各個零件的不同功能，可由一下個系統(tǒng)或機構組成。 （1）成型零件 指構成型腔，直接與熔體相接觸并成型塑料制件的零件。通常有凸模、型芯、成型桿、凹模、成型環(huán)、鑲件等零件。在動模和動模閉合后，成型零件確定了塑件的內(nèi)部和外部輪廓尺寸。 （2）澆注系統(tǒng) 將塑料熔體由注射機噴嘴引向型腔的流道稱為澆注系統(tǒng)，由主流道、分流道、澆口和冷料井組成。 （3）導向與定位機構 為確保動模與定模閉合時，能準確導向和定位對中，通常分別在動模和定模上設置導柱和導套。深腔注射模還須在主分型面上設置錐面定位，有時為保證脫模機構的準確運動和復位，也設置導向零件。 （4）脫模機構 是指模具開模過程的后期，將塑件從模具中脫出的機構。 （5）側(cè)向分型抽芯機構 帶有側(cè)凹或側(cè)孔的塑件，在被脫出模具之間，必須先進行側(cè)向分型或拔出側(cè)向凸模或抽出側(cè)型芯。 （6）溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 為了滿足注射工藝對模具溫度的要求，模具設有冷卻或加熱額的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。模具冷卻，一般在模板內(nèi)開設冷卻水道，加熱則在模具內(nèi)或周邊安裝點加熱元件，有的注射模須配備模溫自動調(diào)節(jié)裝置。 （7）排氣系統(tǒng) 為了在注射充模過程中將型腔內(nèi)原有氣體排出，常在分型面處開設排氣槽。小型腔的排氣量不大，可直接利用分型面排氣，也可利用模具的頂桿或型芯與配合孔之間間隙排氣。大型注射模須預先設置專用排氣槽。 1.3塑料風葉設計與分析 風葉是利用一定空間曲面的葉片，通過主體的高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生風能。以前，大都是采用金屬片材，經(jīng)過模壓制成風葉片。然后與風葉主體固定安裝成風葉。由于模壓葉片和裝配等方面的原因，往往風葉的靜、動平衡難以達到設計要求。經(jīng)過較長時間的，由于涂層刮傷或脫落，以產(chǎn)生銹蝕，而且風葉的顏色單調(diào)，色澤不佳，不適合現(xiàn)代化（賓館，大廈）等的通風排氣和生活的需要。塑料風葉的優(yōu)點在與：可以一次注射成型，不須裝配、校正，省能省電；重量輕、慣性小，色彩豐富，色澤好，具有良好的動平衡性（塑料風葉葉片良好的彈性，在高速旋轉(zhuǎn)過程中能適度地自動調(diào)節(jié)葉片的相對位置，使葉片處于良好的平衡狀態(tài)）和裝潢效果。 圖 1-1 風扇立體圖 塑料風葉如圖1-1所示與金屬材料風葉設計有相似的一面，但差異也很大，這是塑料本身和注射成型特點所決定的，由于風葉葉面是空間曲面，設計時應考慮模具的制造技術和制造能力，嚴格說，風葉葉片的形狀應根據(jù)空氣動力學原理來設計，但這樣設計會使葉片形狀復雜，給模具設計與制造帶來困難，一般塑料風葉設計在保證一定風量情況下，采用簡化設計風葉葉片的方法，如采用空間螺旋面、模擬曲面等。葉片的厚度應內(nèi)厚外薄，逐漸過渡，以提高葉片的結(jié)構強度和剛度保證使用性能。主體部分設計要保證風葉的安裝和定位，因此中心軸設計有嵌件，并且輪轂外還設計了一個安裝定位的缺口。 1.4注射性能分析 （1）注射成型工藝的可行性分析： 本塑件形狀復雜，壁厚不均，尺寸精度要求較高，而且有較高的表面質(zhì)量和尺寸穩(wěn)定性的要求，因此對模具和設備的要求也較高。而注射成型方法有如下幾個優(yōu)點： a:形狀：幾乎沒有復雜性限制，容許模具內(nèi)有不同塑料的成型型腔； b:尺寸：塑件可小到不足1克，大到幾十千克，沒有限制； c:材料：在一定溫度范圍內(nèi)具有適宜流動性的熱塑性塑料； d:精度：可注射高精度的塑件，有較好表面質(zhì)量和尺寸穩(wěn)定性； e:生產(chǎn)率：中等，循環(huán)時間主要由塑件壁厚決定，最短可在十幾秒內(nèi)，可增加每模的型腔數(shù)來提高生產(chǎn)率。 由以上塑件的特點和注射成型工藝的優(yōu)點，分析可知：該塑件適合于采用注射成型方法。 （2）表面粗糙度： 由塑件外觀可知，塑件的外表面要求較高，因此其表面粗糙度取Ra0.4mm，而其內(nèi)表面由于是復讀機的內(nèi)部，為顧客視線所不及，故不影響其外觀視覺質(zhì)量，從簡化加工工藝和節(jié)約加工成本的角度考慮，其內(nèi)表面選用的表面粗糙度為Ra0.8mm。 一般情況下，模具粗糙度低于塑件1～2個等級，故取型腔表面粗糙度為Ra0.2um，而型芯表面粗糙度為Ra0.4um。 （3）尺寸精度： 按SJ1372—1978標準，塑料件尺寸精度分為8級。本塑件所用材料為AS塑料,由此查塑料模具設計手冊可知，本塑件宜選用5級精度。零件具體尺寸及其公差值可詳見零件圖。 塑件尺寸精度于模具的制造精度密切相關，尤以小型精密塑件為甚。從模具制造精度對塑件精度的影響可知，模具制造允許誤差和塑件尺寸公差之間具有對應的關系，由塑件零件圖可得，模具精度等級為IT8。 （4） 脫模斜度： 該塑件采用的塑料是AS，而AS的成型收縮率較小（0.2-0.6%），而且塑件較復雜，對型芯的包緊面積也較大，所以應取較大的脫模斜度。為保證壁厚的均勻一致，因此取塑料件的內(nèi)外表面的脫模斜度一致。再由零件設計圖紙要求可知α＝5。 （5） 壁厚： 由圖紙可知，該塑件有許多中不同的壁厚，輪轂壁較厚，風葉壁厚較薄， 因此要注意風葉可能會翹曲，不能在風葉處設計推桿。 （6）加強筋： 為了確保風扇中心嵌件與塑件外徑的同軸度在外側(cè)設計了三個加強筋，以防變形。 （7）圓角： 從塑件可知，該塑件內(nèi)外表面的轉(zhuǎn)折處加強筋的根部等處都設計了圓角。其采用圓角不僅降低了應力集中系數(shù)，提高了抗沖擊、抗疲勞能力，而且改善了塑料熔體的流動充模性能，減少了流動阻力。降低了局部的殘余應力，防止開裂和翹曲，也使塑料件外形流暢美觀。而且成型模具型腔也有了對應的圓角，提高了成型零件的強度。 1.5 材料選擇 1.5.1塑料介紹 塑料（Plastics)是以有機高分子化合物為基礎，加入若干其他材料（添加劑）制成的固體材料。 塑料的優(yōu)點：塑料的強度較小，有較高的比強度。塑料還具有較高的電絕緣和熱絕緣性，良好的耐磨性和耐腐蝕性，以及優(yōu)異的成型工藝性。 塑料的缺點：強度，硬度較底，易老化等。 1.5.2 分析塑料材料 該塑件為風扇葉片，有以下特點： （1）它所處的工作環(huán)境較好，處于室溫下，不承受沖擊載荷，也不處于酸、堿、鹽性環(huán)境中； （2）產(chǎn)量大，用于一般的日常生活中，故要求此塑件材料質(zhì)優(yōu)而價廉，且對人體不產(chǎn)生任何毒副作用。 （3）內(nèi)部結(jié)構較復雜成型較困難。 （4）葉片是空間曲面成型和模具制造都很困難。 （5）要求要有較美麗的外觀，很好的絕緣性。因此我初步選擇采用通用塑料。 通用塑料分為聚乙烯（PE）、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯（PS）、聚丙烯（PP）、ABS塑料等品種，多用于一般工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活之中，具有價格低等特點。 （ａ）聚乙烯PE：是由乙烯單體聚合而成的。 特點：采用不同的聚合條件可得到不同性質(zhì)的聚合物：有高壓PE、中壓PE、低壓PE三種。 高壓PE：由于有較低的密度、相對分子質(zhì)量、結(jié)晶度，故質(zhì)地柔軟，由于含有較高的相對分子質(zhì)量、密度、結(jié)晶度，故質(zhì)地堅硬，耐寒性能良好，在－70℃時還保持柔軟，化學穩(wěn)定性很高，能耐酸、堿及有機溶劑，吸水性極小有跟突出的電氣性能和良好的耐輻射性等。 缺點：是力學強度不高，熱變形溫度很低，故不能承受較高的載荷和不能在較高的溫度下正常工作。 （b）聚苯乙烯PS：聚苯乙烯略早于聚丙烯問世，其原料十分豐富，是目前最廣泛應用的材料之一。 聚苯乙烯的密度為1.04~1.16g/cm3 ,比聚氯乙烯小而大于聚丙烯和聚乙烯。聚苯乙烯遇火會自燃。 聚苯乙烯的代號為（PS），其分子結(jié)構式為： 聚苯乙烯的主鏈上有結(jié)構龐大的苯環(huán)，故柔順性差，質(zhì)地脆硬，抗沖擊性能差，敲打時發(fā)出類似金屬的響聲。 機械強度低于硬質(zhì)聚氯乙烯，尤其是相對分子量較小的品種強度更差，聚苯乙烯屬于非結(jié)晶型聚合物。 聚苯乙烯具有良好的可塑流動性和較小的成型收縮率，是成型工藝最好的塑料品種之一，容易制造形狀復雜的制品。 聚苯乙烯無色透明，透光性僅次于有機玻璃，容易著色，常用于制造要求透明或顏色鮮艷的制品。 聚苯乙烯具有很小的吸水率，在潮濕的環(huán)境中尺寸變化很小，適用于制造要求尺寸穩(wěn)定的制品，如儀表儀器殼體等。 聚苯乙烯具有優(yōu)良的電絕緣性能，尤其是在高頻條件下的介電損耗仍然很小，是優(yōu)良的高頻絕緣材料。聚苯乙烯的主要缺點是脆性大，形狀復雜的制品成型后存在較大的內(nèi)應力時，常會在使用中自行開裂。為改善聚苯乙烯的脆性，加入少量的聚丁烯可明顯降低脆性，提高沖擊韌性。這種塑料稱為高沖擊聚苯乙烯。 （c）ABS 它是苯乙烯-丁二烯-丙烯腈的共聚物，綜合性能較好,沖擊韌度、力學強度較高，尺寸穩(wěn)定，耐化學性，電氣性能好。易于成形和機械加工，與372有機玻璃的熔接性能好，可作雙色成形塑件，且表面可鍍鉻。 （d）AS塑料是丙烯腈——苯乙烯的聚合物。注塑的高透明、抗靜電、優(yōu)良的尺寸穩(wěn)定性，具有良好的流動性能，耐熱耐化學性、耐沖擊、高強度。用于汽車零件，如燈罩反光片代表面板；工業(yè)部件，如計算器面板，琴鍵等；家用電器部件，如電視機保護鏡，風扇葉片，電器外殼等和一般家庭器皿、文教用品、日用品。 1.6材料的確定 通過以上分析結(jié)合塑料本身的特點以及模塑成型的獨特性，如成型熱收縮，冷卻時的變形、翹曲、實效變形，不具有金屬風葉那樣可冷校正等等，因此，塑料風葉的選材既要保證風葉的使用性能和便于提高風葉形位精度，又要便于模塑成型。若采用結(jié)晶或半結(jié)晶性的塑料，在模素過程中，則易產(chǎn)生在流動方向上的取向，在冷卻過程中，由于結(jié)晶和取向，是塑料制品各方向上的收縮程度有很大的差異；再則冷卻不夠均勻和其他因素的影響，必然產(chǎn)生收縮應力，以使制品變形，而且制品后變形亦較大，不能保證所要求的形位尺寸，從而降低了風葉的精度和使用性能，因此，以采用聚苯乙烯、ABS、AS等非結(jié)晶塑料為佳，其收縮率相對較小。聚乙烯塑料由于脆性大，耐沖擊能力差使用中易開裂，一般不采用。ABS和AS塑料性能是合適的，其中ABS價格較高，因此，目前大部分用AS塑料。 根據(jù)滿足使用要求以及塑模成型條件等選擇臺灣大東樹脂化工有限公司生產(chǎn)的AS塑料。 商品名稱：愛塑先——SAN 型號：777 性能及用途： AS技術指標 項目 實驗方法ASTM777 熔體指數(shù)（g/10min） D——1238 1.1 密度(g/cm3) D——792 1.07 熱變形溫度（oC） D——648 99 軟化點（oC） D——1525 110 引張強度（MPa） D——638 71 沖擊強度（KJ/m2） D——256 0.8 彎曲強度（MPa） D——790 109 項目 實驗方法ASTM777 延伸率（%） D——638 3.2 絕緣耐力（KV/mm） D——149 20 電阻率（Ω·m） D——257 >10(16) 硬度（M） D——785 80 成型收縮率（mm/mm） D——955 0.004 吸水率% D——570 0.3 第2章 成型零部件設計 2.1成型零件的結(jié)構設計 構成型腔的零件統(tǒng)稱為成型零件，它主要包括凹模，凸模、型芯、鑲塊各種成型桿，各種成型環(huán)由于型腔直接與高溫高壓的塑料相接觸，它的質(zhì)量直接關系到制件質(zhì)量，因此要求它有足夠的強度、剛度、硬度、耐磨性以承受塑料的擠壓力和料流的磨擦力和足夠的精度和表面光潔度，以保證塑料制品表面光高美觀，容易脫模，一般來說成型零年都應進行熱處理，使其具有HRC50以上的硬度，如成型產(chǎn)生腐蝕性氣體的塑料如聚氯已烯等。還應選擇耐腐蝕的鋼材。 2.1.1型芯設計 根據(jù)風扇結(jié)構特點,沒有涉及到成型桿，螺紋型等結(jié)構。但是風扇曲面復雜，外觀要求美觀，因此設計時要使成型零件便于加工，和安裝。輪轂型心設計成整體式結(jié)構。如圖2-1所示： 圖2-1整體型芯 這種結(jié)構易于保證風扇安裝軸的同軸度，便于整體熱處理。整體結(jié)構有如下優(yōu)點： a.成型零件的剛性好。 b.模具分解組合容易。 c.零件數(shù)量少。 d.制品表面分型痕跡少， e.模具外形尺寸可以減少 精密成型模具若采用拼鑲結(jié)構，相對整體結(jié)構而言則有如下缺點： a 、精度相對下降。 b、法因采用磨削加工為主制作拼鑲件組合后難以達到零精度。 c、拼鑲件的加工精度要求高于整體結(jié)構的加工精度要求，制品的棱邊拐角難以設置過渡圓弧。 整體結(jié)構的缺點如下： a..難以排氣。 b.需要采用精密磨加工。 c.制品的棱邊，拐角處難以加工成角形。 一般此類成型零件都是在、、硬后在進行加工，所以整體結(jié)構的模具采用電火花成型加工為主、銑削加工、磨削加工、電火花線切割為輔的加工方法。 2.1.2葉片成型設計 由于葉片是空間曲面如采用整體式難以加工因此三個葉片采用拼鑲結(jié)構。 1、采用拼鑲結(jié)構的目的 a、由于制品有側(cè)向成型部位，為了制品脫模而采用拼鑲結(jié)構。 b、根據(jù)本單位的加工能力或為了利于加工而采用部分拼鑲結(jié)構。 c、為了模具的強度及耐磨性，提高制造精度而采用拼鑲結(jié)構。 2、拼鑲結(jié)構的優(yōu)點： （1）可以對應需要合理選擇鋼材。 a、可以選擇拋光后達到鏡面的鋼材。要達到鏡面效果除了剛才的材質(zhì)因素外，還要便于進行拋光作用，拼鑲結(jié)構可以滿足這種要求。 b、可以選擇耐磨性好的鋼材，鋼材的耐磨性與其所含的合金元素有關，單大致上與硬度成比例。 c、可以選擇耐腐蝕性好的鋼材， d、可以對應不同部位拼鑲件的使用要求設定熱處理條件，給予不同的強度或韌性，如易變形部位發(fā)拼鑲件硬度高一些，薄弱易斷裂處的拼鑲件韌性好一些。 （2）便于磨削及拋光作用 a、由于磨削便于磨削及拋光作業(yè)，可以提高拼鑲件的加工精度。 b、由于拼鑲件基本上能采用機械加工，提高了生產(chǎn)效率。 d、由于拼鑲件的尺寸容易測量，能進一步提高加工精度。 e、容易設置排氣槽，便于制品成型。 f、由于拼鑲件加工精度高便于維修更換。 3、拼鑲結(jié)構的缺點： （1）零件數(shù)量增多 a、分割的拼鑲件越多制造成本越高 b、各拼鑲件加工精度必須匹配，即必須提高各拼鑲件的平均加工精度 c、分解、組合的維修作業(yè)比較困難。 （2）零件的加工方法受到限制 （3）冷卻回路不易設置，成型周期難以縮短。 4、拼鑲結(jié)構的設計要點 a、根據(jù)裝配的形狀與功能的拼鑲。 b、根據(jù)加工技術拼鑲。 c、分割成難以變形的拼鑲件。 d、考慮排氣效果的拼鑲件。 e、考慮容易進行維修的拼鑲。 f、考慮容易進行分解、組合的拼鑲。 第3章 澆注系統(tǒng)的設計 澆注系統(tǒng)設計是否合理, 直接影響到制品的表觀質(zhì)量, 行位尺寸精度，制品物理力學性能，充模難易程度以及熔料在充模式的流動狀態(tài)。澆注系統(tǒng)是指從模具進料口開始到模腔止的流道部分。普通澆注系統(tǒng)由主澆道、分澆道、澆口和冷料穴四部分組成如圖3-1所示。 圖3-1 普通澆注系統(tǒng) 1、主流道 2、分流道 3、澆口 4、拉料口 5、冷料穴 6、制品 3.1澆注系統(tǒng)的功用和設計要求 澆注系統(tǒng)的作用：使來自注射機料筒噴嘴的熔料穩(wěn)定并順利地流入澆注系統(tǒng)，以充滿各格型腔同時，在充模過程中，將注射壓力傳遞到型腔各個部位，確保模塑成型。 澆注系統(tǒng)設計因制品的質(zhì)量要求，塑件品種，使用設備，成型工藝條件及用 戶對模具的要求等不同而變化，但要確保在合理的成型工藝條件下，獲得令人滿意的表觀質(zhì)量和物理力學性能的制品，澆注系統(tǒng)設計應遵循以下基本要求： 1、澆道設計 根據(jù)模具型腔數(shù)目的要求，選擇合理的澆道形式盡量采用平衡式澆注系統(tǒng)熔料流經(jīng)澆注系統(tǒng)時，應使熔料溫度下降盡可能?。蝗哿贤ㄟ^澆注系統(tǒng)，壓力損失應控制在規(guī)定的范圍內(nèi)；盡可能在同一時間內(nèi)充滿各個型腔；盡量減少澆注系統(tǒng)的容積；保證熔料的前鋒冷料不進入型腔內(nèi)。 2、澆口設計 澆口的形狀、尺寸有利于塑件成型，不會出現(xiàn)充模不足或過?，F(xiàn)象；澆口的位置有利于排氣；不會使成型件出現(xiàn)各種明顯的缺陷；制品中的氣孔、殘余應力、彎曲和尺寸變化應在允許的范圍內(nèi)；澆口殘留痕跡應盡量不影響制品的外觀；熔料流經(jīng)澆口時，不應出現(xiàn)熔料性能惡化現(xiàn)象。對熱敏性塑料尤為重要。 3.2主流道設計 3.2.1主流道的作用 主流道（也叫進料口），它是連接注射機料筒噴嘴和注射模具的橋梁，也是熔融的塑料進入模具型腔時最先經(jīng)過的地方。主流道的大小和塑料進入型腔的速度及充模時間長短有著密切關系。若主流道太大，其主流道塑料體積增大，回收冷料多，冷卻時間增長，使包藏的空氣增多，如果排氣不良，易在塑料制品內(nèi)造成氣泡或組織松散等缺陷，影響塑料制品質(zhì)量，同時也易造成進料時形成旋渦及冷卻不足，主流道外脫模困難；若主流道太小，則塑料在流動過程中的冷卻面積相應增加，熱量損失增大，粘度提高，流動性降低，注射壓力增大，易造成塑料制品成形困難。 主流道部分在成型過程中，其小端入口與注射機噴嘴及一定溫度、壓力的塑料熔要冷熱交替地反復接觸，屬易損件，對材料的要求較高因而模具的主流道部分常設計成可拆卸更換的主流道襯套式（俗稱澆口套），以便有效地選用鋼材單獨進行加工和熱處理。一般采用碳素工具鋼T8A、T10A等，熱處理要求淬火53～57HRC。 在一般情況下，主流道不直接開設在定模板上，而是制造成單獨的澆口套，鑲定在模板上。小型注射模具，批量生產(chǎn)不大，或者主流道方向與鎖模方向垂直的模具，一般不用澆口套，而直接開設在定模板上。 澆口套是注射機噴嘴在注射模具上的座墊，在注射時它承受很大的注射機噴嘴端部的壓力同時由于澆口套末端通過流道澆口與型腔相連接，所以也承受模具型腔壓力的反作用力。為了防止?jié)部谔滓驀娮於瞬繅毫Χ粔喝肽＞邇?nèi)，澆口套的結(jié)構上要增加臺肩，并用螺釘緊固在模板上，這樣亦可防止模腔壓力的反作用力而把澆口套頂出。 3.2.2主流道設計要點 (1) 澆口套的內(nèi)孔（主流道）呈圓錐形，錐度2°～ 6°。若錐度過大會造成壓力減弱，流速減慢，塑料形成渦流，熔體前進時易混進空氣，產(chǎn)生氣孔；錐度過小，會使阻力增大，熱量損耗大，表面黏度上升，造成注射困難。 (2) 澆口套進口的直徑d應比注射機噴嘴孔直徑d1大0.5～１mm。若等于或小于注射機噴嘴直徑，在注射成型時會造成死角，并積存塑料，注射壓力下降，塑料冷凝后，脫模困難。 (3) 澆口套內(nèi)孔出料口處（大端）應設計成圓角r，一般為0.5～3mm。 (4) 澆口套與注射機噴在接觸處球面的圓弧度必須吻合。設球面澆口套球面半徑為SR，注射機球面半徑為r，其關系式如下： SR＝r＋0.5～1mm 澆口套球面半徑比注射機噴嘴球面半徑大，接觸時圓弧度吻合的好。 (5) 澆口套長度（主流道長度）應盡量短，可以減少冷料回收量，減少壓力損失和熱量損失。 (6) 澆口套錐度內(nèi)壁表面粗糙度為Ra1.6～Ra0.8μm,保證料流順利，易脫模。 (7) 澆口套不能制成拼塊結(jié)構，以免塑料進入接縫處，造成冷料脫模困難。 (8) 澆口套的長度應與定模板厚度一致，它的端部不應凸出在分型面上，否則會造成合模困 難，不嚴密，產(chǎn)生溢料，甚至壓壞模具。 (9) 澆口套部位是熱量最集中的地方，為了保證注射工藝順利進行和塑件質(zhì)量，要考慮冷卻措施。 3.2.3澆口套的結(jié)構形式 澆口套的結(jié)構形式有兩種，一種是整體式，即定位圈與澆口套為一體，并壓配于定模板內(nèi)，一般用于小型模具；另一種為將澆口套和定位圈設計成兩個零件，然后配合在模板上，主要用于中、大型模具。本設計的模具較大，故采用后一種結(jié)構形式。且由于根據(jù)風扇輪轂底部有一個較小的凹坑,因此將澆口套設計成帶臺階的結(jié)構,即澆口套也充當了型芯.其結(jié)構如表3－1所示. 3.2.4澆口套材料及尺寸 材料選用碳素工具鋼T8A，淬火硬度為55～58HRC。根據(jù)以上設計要點設計澆口套尺寸如表3-1： 符號 名稱 尺寸 α 錐度 α＝３o d 主流道小端直徑 d１＋0.5＝４mm h 球面配合高度 4mm SR 主流道球面半徑 r+1=15+1=16 mm L 主流道長度 48mm D 主流道大端直徑 d＋2Ltg/2＝4＋2×48tg3/2=6.5 mm 表3－1 澆口套 具體尺寸如下與圖3-1： 3-1圖 澆口套 3.2.5澆口套的固定 澆口道的固定采用四個M6×20的內(nèi)六角螺釘與模板相連接，尺寸φ20處與模板之間采用H7/k6的過渡配合。 3.3澆口的設計 1） 澆口與塑件連接得部位應成R0.5的圓角或0.5×45°的倒角；澆口和流道連接的部位一般斜度為30°～45°，并以R1～R2的圓弧和流道底面相連接。 3.3.3澆口的類型 澆口的形式多種多樣，但常用的澆口有如下11種： 直接澆口、側(cè)澆口、扇形澆口、平縫澆口、環(huán)形澆口、盤形澆口、輪輻澆口、爪形澆口、點澆口、潛伏澆口、護耳澆口等。 3.3.4 風扇澆道、澆口的選擇 因塑料風葉尺寸較大，形狀復雜，故采用單型腔模。由于葉片尺寸較大，且壁厚較薄，外觀精度要求較高，設計的澆道、澆口必須具有快速充模、流動均勻的特點。據(jù)此，設計了變式直澆道。這樣即能使?jié)部诘礁魅~片外側(cè)的流程相等，又能保證快速充模，而且便于充模時排氣、切除澆道、不產(chǎn)生熔接痕，保證了外觀質(zhì)量。 3.3.5 中心澆口設計 中心澆口又稱直澆口如圖3- 2 所示。是澆口中最簡單的形式,其流動阻力小， 圖3-- 2 中心澆口 壓力損失小，進料速度快，成型比較容易，各種塑料都能適用：但澆口切除比較困難，會影響制品外觀。對于扁平、薄壁制品的注射成型，易產(chǎn)生翹曲變形，尤其對結(jié)晶性塑料的成型，由于塑料在流動方向和垂直于流動方向上的收縮率有很大差異，是制品變形的主要原因之一。澆口附近會產(chǎn)生大的殘余應力集中，往往產(chǎn)生裂紋等。因此，中心澆口常用于大而深的制品成型或較高粘度塑料成型。模具的大部分為單型腔結(jié)構。 中心澆口是圓形澆道，其進料口尺寸應根據(jù)塑料的性能和制品的重量來選擇，可參考主流道尺寸的選擇，但進料口直徑應大于噴嘴口徑0.5～1毫米，錐度為2°～4°，為防止冷料進入型腔，一般在中心澆口底部設置一個厚度為1/2D的冷料穴。常用塑料的中心澆口的進料口尺寸d參見表6-1。 表6-1 中心澆口進料口尺寸推薦值（mm） 制 品 質(zhì) 量 直 徑 塑 料 3克以下 3～12克 12克以上 d D d D d D 聚笨乙烯 2.5 4 3 6 3 6 聚乙烯 2.5 4 3 6 3 7 ABS 2.5 5 3 7 4 8 聚碳酸酯 3 5 3 8 5 10 由于AS的性能和ABS的性能很接近，因此，本次設計參考了ABS的尺寸進行設計。即d選擇4mm，D選擇8mm。 第4章 脫模導向機構設計 4.1合模導向機構的設計 1、導向機構對于塑料模具是必不可少的部件，因為模具在閉合時有一定的方向和位置，所以必須設有導向機構 。 導向機構的主要作用：定位、導向、承受一定側(cè)壓等作用。 a. 定位作用 為避免模具裝配時方位搞錯而損壞模具，并且在模具閉合后使型腔保持正確的形狀，不至因為位置的偏移而引起塑件壁厚不均。 b. 導向作用 動定模合模時，首先導向機構接觸，引導動定模正確閉合，避免凸模或型芯先進入型腔以保證不損壞成型零件。 c. 承受一定側(cè)壓力 塑料注入型腔過程中會產(chǎn)生單向側(cè)壓力，或由于注射機精度的限制使導柱在工作中承受一定的側(cè)壓力，此時，導柱能承擔一部分側(cè)壓力。 2、對導柱結(jié)構的要求 a.長度 導柱的長度必須比凸模端面要高出6~8毫米。以免導柱未導正方向而凸模先進入型腔與其相碰而損壞。 b.形狀，導柱的端部做成錐形或球形的先導部分，使導柱能順利進入導柱孔。 c.材料 導柱應具有硬而耐磨的表面、堅韌而不易折斷的內(nèi)芯，因此，多采用低碳鋼經(jīng)滲碳淬火處理。或碳素工具鋼（T8、T10）經(jīng)淬火處理硬度HRC50~55，導柱滑動部位按需要可設油槽。 e.配合精度 導柱裝入模板多用二級精度第二種過渡配合。 f.光潔度 配合部分光潔度要求7級，此外，導柱的選擇還應跟椐模架來確定。由于模架較大(500×500)所以設計成四導柱，據(jù)此導柱設計簡圖如下所示: 圖4-1導柱 3、導向孔 導向孔可以直接開設在模板上，且設計為通孔，這種形式的孔加工簡單，適用于生產(chǎn)批量小，精度要求較高的模具。 對導向孔的結(jié)構主要有四點要求，分述如下： (1)、形狀 為了使導柱進入導套比較順利，在導套的前端倒圓角，導柱孔最好打通，否則導柱進入未打通的導柱孔時，孔內(nèi)空氣無法逸出而產(chǎn)生壓力，給導柱的進入造成阻力。 (2) 材料 可用淬火銅或銅等耐磨材料制造，但其硬度應低于導柱硬度，這樣可以改善磨擦，以防止導柱或?qū)桌? (3) 導套的精度與配合 一般A型用二級精度過度配合，B型用二級精度靜配合。 (4) 光潔度 配合部分光潔度要求七級。 導套的選擇應根據(jù)模板的厚度來確定，材料為T8A 硬到HRC50~55,或采用20鋼滲碳0.5~0.8厚，淬硬到HRC56~60.本設計導套裝在公模板。 4、導柱與導套的配合 由于模具的結(jié)構不同，選用的導柱和導套的結(jié)構也不同，本設計采用A型導柱的A型導套的配合，結(jié)構簡圖如圖4－2所示: 圖4-2導柱導套配合簡圖 5、導柱布置 根據(jù)模具的形狀的大小，在模具的空閑位置開設導柱孔和導套孔，常見的導柱有2至4根不等，其布置原則必須保證定模只能按一個方向合模，此設計常用四根相同的導柱布置在動模固定板的四角。 4．2塑件脫模的機構設計 在注射成型 的每一循環(huán)中，塑件必須由模具型腔中脫出，脫出塑件的機構稱為脫模機構或頂出機。 1、 脫模機構的組成 脫模機構由頂桿、頂也固定板、頂出板、回程桿、勾料桿、回程彈簧組成，其中，勾料桿的作用是勾著澆注系統(tǒng)冷料，使其隨同塑件一起留在動模一側(cè)，頂桿用來頂制品，頂出固定板，用來固定頂桿，回程桿，利用回程彈簧起復位導向作用。 2、推出機構的設計設計原則 a、塑件滯留于動模邊，以便借助于開模力驅(qū)動脫模裝置，完成脫模動作，致使模具結(jié)構簡單。 b、防止塑件變形或損壞，正確分析塑件對模腔的粘附力的大小及其所在部位，有針對性地選擇合適的脫模裝置，使推出重心與脫模阻力中心相重合。 由于塑料收縮時包緊型芯，因此推車力作用點應盡量靠近型芯，同時推出力應施于塑件剛性和強度最大的部位，作用面積也應盡課能大一些，以防塑件變形或損壞。 c、力求良好的塑件外觀，在選擇頂處位置時，應盡量設在塑件內(nèi)部或?qū)λ芗庥^影響不大的部位。在采用推桿脫模時尤其要注意這個問題。 d、結(jié)構合理可靠，脫模機構應工作可靠，運動靈活，制造方便，更換容易且具有足夠的剛度和強度。 3、 脫模機構的分類 脫模機構可按動力來源分類也可按模具結(jié)構分類 a、按動力來源分類。分為手動脫模、機支脫模、液壓脫模、氣動脫模，本設計采用液壓脫模。即在注射機上設有專用的頂出油缸，并開模到一定距離后，活塞的動作實現(xiàn)脫模。 b、按模具結(jié)構分類。分為簡單脫模機構、雙脫模機構、順序脫模機構、二級脫模機構、澆注系統(tǒng)脫模機構等。本設計采用的頂出機構是頂桿頂出機構。 頂桿的機構特點：頂桿加工簡單，更換方便，脫模效果好，頂桿設計的注意事項： a、頂出位置頂桿的頂出位置應設在脫模阻力大的地方，頂桿不宜設在塑作最薄的處，以免塑件變形或損壞，當結(jié)構需要頂在薄壁處時，可增在頂出面積，來改善塑件受力狀況。此時，一般采用頂出盤頂出，此設計的頂桿放置在產(chǎn)品的中央。 b、 徑頂桿直徑不宜過細，應有足夠的剛度承受頂出力，當結(jié)構限制頂出面積較小是， 為了避免細長桿變形，可設計成階梯形頂桿。 c、 配位置頂桿端面應和型腔在同一平面或比型腔的平面高出0.05~1mm，否則，會影 響塑件使用。 d、數(shù)量不保證塑件質(zhì)量，能夠順利脫模的情況下，頂桿的數(shù)量不宜過多。當塑件不許可有頂出痕跡，可用頂出耳的形式脫模后將頂出耳剪掉。 a) 脫模機構的確定 由于制品分型面的確定，頂出機構對制品的頂出位置往往受到不同程度的限制。對于塑料風葉模具，若頂出位置選擇在三片葉子上，則在頂出過程中，葉片必然受力變形，甚至會使葉片根部開裂，不能保證葉片的形狀精度和尺寸精度，而且葉片上留下頂痕，影響外觀。模具開啟后風葉留在動模方，是風葉葉身緊緊抱住型芯的結(jié)果，即抱緊力主要集中在型芯外表面。因此，設計四個偏頭頂桿均布在葉身下端面，且在中心設置了一根中心推桿，這實際上是借助了嵌件推出。這樣有利于風葉在頂出時的受力，防止葉片變形，且頂出痕跡不會風葉外觀。為保證頂出機構的運動平穩(wěn)，頂桿受力均勻和復位，在頂出機構設置了導向、復位機構。 4.3開模力和脫模力計算、推桿數(shù)目與直徑的計算 脫模力Qe由兩部分組成，即 Qe = Qc + Qb 式中Qc---制品對型芯的包緊的脫模阻力（N） Qb----使封閉殼體脫模須克服的真空吸力（N） Qb=0.1Ab。這里0.1的單位是Mpa，Ab為型芯的橫截面面積（） 在脫模力計算中，將=的制品視為薄壁制品。反之視為厚壁制品。如圖所示，t為制品壁厚（mm）為型芯的平均半徑（mm）。制品對型芯包緊的脫模阻力計算公式分別如下所列： 圖4-3脫模力的組成 薄壁圓筒制品 厚壁圓筒制品 薄壁矩形制品 厚壁矩形制品 式中 E----塑件的拉伸彈性模量（Mpa） ---塑件的平均成型收縮率 ---塑件的泊松比 ---型芯的脫模斜度 ----型芯脫模方向高度 、---矩形型芯斷面的兩邊長度 ---脫模斜度修正系數(shù)，其計算式為 式中 f—制品與鋼材表面之間的靜摩擦系數(shù) ---厚壁制品的計算系數(shù),其計算式為 ---比例系數(shù), 型芯的平均半徑(mm),對于矩形型芯 t—制品厚度(mm) 由以上公式結(jié)合塑件結(jié)構得 mm ; t=3mm; h=23mm; ; 查表得 Mpa; ; f=0.5; ; 故即為厚壁圓筒制品 N =1109.61N 推桿直徑的校核 推出零件在推出制品時要承受脫模力, 因而其尺寸應當進行校核。 推桿推出制品或推頂推板時應有足夠的穩(wěn)定性,其受力狀態(tài)可簡化為一端固定,一端鉸支的壓桿穩(wěn)定性模型。根據(jù)壓桿穩(wěn)定性公式推導，推桿直徑計算公式為 此模具的推桿直徑設計成和嵌件的直徑等。即d=12mm。 推桿直徑確定后，還要進行強度校核 式中：d—推桿直徑 k--安全系數(shù)，通常k=1.5～2 l—推桿長度（mm） --脫模力 E—推桿材料的彈性模量（MPa） n—推桿根數(shù) ---推桿所受的壓力（MPa） --推桿材料的屈服強度（Mpa） 將數(shù)據(jù)代如上式得： 頂桿的材料多用鋼45、T8、T10,頂干頭部要 火處理達HRC50以上，光潔度7級以上。 本次設計選用了T8鋼。 第5章 分型面的設計 分開模具取出塑件的面稱為分型面;注射模有一個分型面或多個分型面，分型面的位置，一般垂直于開模方向。分型面的形狀有平面和曲面等，但也有將分型面作傾斜的平面或彎折面，或曲面，這樣的分型面雖加工難，但型腔制造和制品脫模較易。有合模對中錐面的分型面，分型面自然也是曲面。 5.1選擇分型面基本原則： 1） 分型面應選在塑件外形最大輪廓處 當已經(jīng)初步確定塑件的分型方向后分型面應選在塑件外形最大輪廓處，即通過該方向塑件的截面積最大，否則塑件無法從形腔中脫出。 2） 確定有利的留模方式，便于塑件順利脫模 從制件的頂出考慮分型面要盡可能地使制件留在動模邊，當制件的壁相當厚但內(nèi)孔較小時，則對型芯的包緊力很少常不能確切判斷制件中留在型芯上還是在凹模內(nèi)。這時可將型芯和凹模的主要部分都設在動模邊，利用頂管脫模，當制件的孔內(nèi)有管件（無螺紋連接）的金屬嵌中時，則不會對型芯產(chǎn)生包緊力。 3） 保證制件的精度和外觀要求 與分型面垂直方向的高度尺寸，若精度要求較高，或同軸度要求較高的外形或內(nèi)孔，為保證其精度，應盡可能設置在同一半模具腔內(nèi)。因分型面不可避免地要在制件中留下溢料痕跡或接合縫的痕跡，故分型面最好不選在制品光亮平滑的外表面或帶圓弧的轉(zhuǎn)角處。 4） 分型面應使模具分割成便于加工的部件，以減少機械加工的困難。 5） 不妨礙制品脫模和抽芯。 在安排制件在型腔中的方位時，要盡量避免與開模運動相垂直方向的避側(cè)凹或側(cè)孔。 6） 有利于澆注系統(tǒng)的合理處置。 7） 盡可能與料流的末端重合，以利于排氣。 5.2 風扇分型面的選擇: 由于葉片形狀復雜，且要保證同軸度，若采用單一形式的分型面，則難以滿足要求。本設計選擇葉片曲面與葉體上部階梯端面的組合體為分型面，如圖所示, 圖中用粗實線示出。 圖5－1風扇分型面 其特點是： 1、 葉片由上下凹凸配合的兩個葉片成型塊組合獲得，便于葉片成型塊空間曲面的 加工，保證葉片精度。 2、 在成型時，葉身可抱緊在成型芯上，使風葉保留在動模一方，便于風葉脫模和 頂出。 3、 風葉上裝配軸的由型芯成型，從加工和模具結(jié)構上保證其同軸度。 4、 分型面所留下的痕跡不在風葉表面，不影響風葉外觀。 5、 不需要增設抽芯機構，使模具結(jié)構簡化。 6、 可利用分型面進行排氣，不必增設排氣槽，有利于模塑時料的流動，提高制品 質(zhì)量。 7、 便于頂出機構的設置。