【導(dǎo)讀】風(fēng)扇葉片注射模具設(shè)計(jì)。展較快的種類(lèi)，因此，研究注塑模具對(duì)了解塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程和提高產(chǎn)品質(zhì)量有。本設(shè)計(jì)介紹了注射成型的基本原理，特別是單分型面注射模具的結(jié)構(gòu)與工作原。理，對(duì)注塑產(chǎn)品提出了基本的設(shè)計(jì)原則；詳細(xì)介紹了冷流道注射模具澆注系統(tǒng)、溫。度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和頂出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程，并對(duì)模具強(qiáng)度要求做了說(shuō)明；最后介紹了當(dāng)今。世界上最為普及的三維CAD/CAM系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)軟件PRO/ENGNEER的EMX模塊，對(duì)。導(dǎo)柱和導(dǎo)套進(jìn)行了參數(shù)化設(shè)計(jì)。通過(guò)本設(shè)計(jì)，可以對(duì)注塑模具有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)，注意到設(shè)計(jì)中的某些細(xì)節(jié)問(wèn)?；?，從而有效的提高工作效率。河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

　　

【正文】 度一致。再由零件設(shè)計(jì)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(fēng)葉壁厚較薄， 因此要注意風(fēng)葉可能會(huì)翹曲，不能在風(fēng)葉處設(shè)計(jì)推桿。 （ 6）加強(qiáng)筋： 為了確保風(fēng)扇中心嵌件與塑件外徑的同軸度在外側(cè)設(shè)計(jì)了三個(gè)加強(qiáng)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(qiáng)筋的根部等處都設(shè)計(jì)了圓角。其采用圓角不僅降低了應(yīng)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(dòng)充模性能，減少了流動(dòng)阻力。降低了局部的殘余應(yīng)力，河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 防止開(kāi)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(duì)應(yīng)的圓角，提高了成型零件的強(qiáng)度。 材料選擇 塑料介紹 塑料（ Plastics)是以有機(jī)高分子化合物為基礎(chǔ)，加入若干其他材料（添加劑）制成的固體材料。 塑料的優(yōu)點(diǎn)：塑料的強(qiáng)度較小，有較高的比強(qiáng)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(diǎn)：強(qiáng)度，硬度較底，易老化等。 分析塑料材料 該塑件為風(fēng)扇葉 片，有以下特點(diǎn)： （ 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(jià)廉，且對(duì)人體不產(chǎn)生任何毒副作用。 （ 3）內(nèi)部結(jié)構(gòu)較復(fù)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(jià)格低等特點(diǎn)。 （ａ ） 聚乙烯 PE：是由乙烯單體聚合而成的。 特點(diǎn)：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。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 高壓 PE：由于有較低的密度、相對(duì)分子質(zhì)量、結(jié)晶度，故質(zhì)地柔軟，由于含有較高的相對(duì)分子質(zhì)量、密度、結(jié)晶度，故質(zhì)地堅(jiān)硬，耐寒性能良好，在－ 70℃時(shí)還保持柔軟，化學(xué)穩(wěn)定性很高，能耐酸、堿及有機(jī)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(diǎn)：是力學(xué)強(qiáng)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(wèn)世，其原料十 分豐富，是目前最廣泛應(yīng)用的材料之一。 聚苯乙烯的密度為 ～ ， 比聚氯乙烯小而大于聚丙烯和聚乙烯。聚苯乙烯遇火會(huì)自燃。 聚苯乙烯的代號(hào)為（ PS），其分子結(jié)構(gòu)式為： 聚苯乙烯的主鏈上有結(jié)構(gòu)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(shí)發(fā)出類(lèi)似金屬的響聲。 機(jī)械強(qiáng)度低于硬質(zhì)聚氯乙烯，尤其是相對(duì)分子量較小的品種強(qiáng)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(dòng)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(fù)雜的制品。 聚苯乙烯無(wú) 色透明，透光性?xún)H次于有機(jī)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HHCHC n河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 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(diǎn)是脆性大，形狀復(fù)雜的制品成型后存在較大的內(nèi)應(yīng)力時(shí)，常會(huì)在使用中自行開(kāi)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(chēng)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(xué)強(qiáng)度較高，尺寸穩(wěn)定，耐化學(xué)性，電氣性能好。易于成形和機(jī)械加工，與 372 有機(jī)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(dòng)性能，耐熱耐化學(xué)性、耐沖擊、高強(qiáng)度。用于汽車(chē)零件，如燈罩反光片代表面板；工業(yè)部件，如計(jì)算器面板，琴鍵等；家用電器部件，如電視機(jī)保護(hù)鏡，風(fēng)扇葉片，電器外殼等和一般家庭器皿、文教用品、日用品。 材料的確定 通過(guò)以上分析結(jié)合塑料本身的特點(diǎn)以及模塑成型的獨(dú)特性，如 成型熱收縮，冷卻時(shí)的變形、翹曲、實(shí)效變形，不具有金屬風(fēng)葉那樣可冷校正等等，因此，塑料風(fēng)葉的選材既要保證風(fēng)葉的使用性能和便于提高風(fēng)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 模塑 過(guò)程中，則易產(chǎn)生在流動(dòng)方向上的取向，在冷卻過(guò)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(yīng)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(fēng)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(duì)較 小。聚乙烯塑料由于脆性大，耐沖擊能力差使用中易開(kāi)裂，一般不采用。 ABS 和 AS 塑料性能是合適的，其中ABS 價(jià)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(tái)灣大東樹(shù)脂化工有限公司河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 生產(chǎn)的 AS 塑料。 商品名稱(chēng)：愛(ài)塑先 —— SAN 型號(hào)： 777 性能及用途： AS 技術(shù)指標(biāo) 項(xiàng)目 實(shí)驗(yàn)方法 ASTM777 熔體指數(shù)（ g/10min） D—— 1238 密度 (g/cm179。) D—— 792 熱變形溫度（ 186。C） D—— 648 99 軟化點(diǎn)（ 186。C） D—— 1525 110 引張強(qiáng)度（ MPa） D—— 638 71 沖擊強(qiáng)度（ KJ/m178。） D—— 256 彎曲強(qiáng)度（ MPa） D—— 790 109 項(xiàng)目 實(shí)驗(yàn)方法 ASTM777 延伸率（ %） D—— 638 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 吸水率 % D—— 570 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 3 成型零部件設(shè)計(jì) 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 構(gòu)成型腔的零件統(tǒng)稱(chēng)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(guān)系到制件質(zhì)量，因此要求它有足夠的強(qiáng)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(lái)說(shuō)成型零年都應(yīng)進(jìn)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(yīng)選擇耐腐蝕的鋼材。 型芯設(shè)計(jì) 根據(jù)風(fēng)扇結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ， 沒(méi)有涉及到成型桿，螺紋型等結(jié)構(gòu)。但是風(fēng)扇曲面復(fù)雜，外觀要求美觀，因此設(shè)計(jì)時(shí)要使成型零件便于加工，和安裝。輪轂型心設(shè)計(jì)成整體式結(jié)構(gòu)。如圖 所示： 圖 31 整體型芯 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 這種結(jié)構(gòu)易于保證風(fēng)扇安裝軸的同軸度，便于整體熱處理。整體結(jié)構(gòu)有如下優(yōu)點(diǎn)： 的剛性好 。 。 。 。 。 精密成型模具若采用拼鑲結(jié)構(gòu)，相對(duì)整體結(jié)構(gòu)而言則有如下缺點(diǎn)： 。 。 ，制品的棱邊拐角難以設(shè)置過(guò)渡圓弧。 整體結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)如下： 。 。 ，拐角處難以加工成角形。 一般此類(lèi)成型零件都是在、硬后在進(jìn)行加工，所以整體結(jié)構(gòu)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。 葉片成型設(shè)計(jì) 由于葉片是空間曲面如采用整體式難以加工因此三個(gè)葉片采用拼鑲結(jié)構(gòu)。 采用拼鑲結(jié)構(gòu)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(gòu)。 b、根據(jù)本單位的加工能力或?yàn)榱死诩庸ざ捎貌糠制磋偨Y(jié)構(gòu)。 c、為了模具的強(qiáng)度及耐磨性，提高制造精度而采用拼鑲結(jié)構(gòu)。 拼鑲結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)： （ 1）可以對(duì)應(yīng)需要合理選擇鋼材。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 a、可以選擇拋光后達(dá)到鏡面的鋼材。要達(dá)到鏡面效果除了剛才的材質(zhì)因素外，還要便于進(jìn)行拋光作用，拼鑲結(jié)構(gòu)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(guān)，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(duì)應(yīng)不同部位拼鑲件的使用要求設(shè)定熱處理?xiàng)l件，給予不同的強(qiáng)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(jī)械加工，提高了生產(chǎn)效率。 d、由于拼鑲件的尺寸容易測(cè)量，能進(jìn)一步提高加工精度。 e、容易設(shè)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。 拼鑲結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)： （ 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(shè)置，成型周期難以縮短。 拼鑲結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn) a、根據(jù)裝配的形狀與功能的拼鑲。 b、根據(jù)加工技術(shù)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(jìn)行維修的拼鑲。 f、考慮容易進(jìn)行分解、組合的拼鑲。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否合理 ， 直接影響到制品的表觀質(zhì)量 ， 行為尺寸 精度，制品物理力學(xué)性能，充模難易程度以及熔料在充模 時(shí) 的流動(dòng)狀態(tài)。澆注系統(tǒng)是指從模具進(jìn)料口開(kāi)始到模腔 口的流道部分。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 41 所示。 圖 41 普通澆注系統(tǒng) 主流道 分流道 澆口 拉料口 冷料穴 制品 澆注系統(tǒng)的功用和設(shè)計(jì)要求 澆注系統(tǒng)的作用：使來(lái)自注射機(jī)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(shí) 在充模過(guò)程中，將注射壓力傳遞到型腔各個(gè)部位，確保模塑成型。 652134河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)因制品的質(zhì)量要求，塑件品種，使用設(shè)備，成型工藝條件及用戶對(duì)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(xué)性能的制品，澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下基本要求： 澆道設(shè)計(jì) 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(shí)，應(yīng)使熔料溫度下降盡可能小；熔料通過(guò)澆注系統(tǒng)，壓力損失應(yīng)控制在規(guī)定的范圍內(nèi)；盡可能在同一時(shí)間內(nèi)充滿各個(gè)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(jìn)入型腔內(nèi)。 澆口設(shè)計(jì) 澆口的形狀、尺寸有利于塑件成型，不會(huì)出現(xiàn)充模不足或過(guò)?，F(xiàn)象；澆口的位置有利于排氣；不會(huì)使成型件出現(xiàn)各種明顯的缺陷；制品中的氣孔、殘余應(yīng)力、彎曲和尺寸變化應(yīng)在允許的范圍內(nèi)；澆口殘留痕跡應(yīng)盡量不影響制品的外觀；熔料流經(jīng)澆口時(shí)，不應(yīng)出現(xiàn)熔料性能惡化現(xiàn)象。對(duì)熱敏性塑料尤為重要。 主流道設(shè)計(jì) 主流道的作用 主流道（也叫進(jìn)料口），它是連接注射機(jī)料筒噴嘴和注射模具的橋梁，也是熔融的塑料進(jìn)入模具型腔時(shí)最先經(jīng)過(guò)的地方。主流道的大小和塑料進(jìn)入型腔的速度及充模時(shí)間 長(zhǎng)短有著密切關(guān)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(shí)間增長(zhǎng)，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(shí)也易造成進(jìn)料時(shí)形成旋渦及冷卻不足，主流道外脫模困難；若主流道太小，則塑料河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 在流動(dòng)過(guò)程中的冷卻面積相應(yīng)增加，熱量損失增大，粘度提高，流動(dòng)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(guò)程中，其小端入口與注射機(jī)噴嘴及一定溫度、壓力的塑料 熔體 要冷熱交替地反復(fù)接觸，屬易損件，對(duì)材料的要求較高因而模具的主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸更換 的主流道襯套式（俗稱(chēng)澆口套），以便有效地選用鋼材單獨(dú)進(jìn)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(kāi)設(shè)在定模板上，而