风扇叶片注射模具设计说明书

风扇叶片注射模具设计摘要塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类，因此，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。本设计介绍了注射成型的基本原理，特别是单分型面注射模具的结构与工作原理，对注塑产品提出了基本的设计原则；详细介绍了冷流道注射模具浇注系统、温度调节系统和顶出系统的设计过程，并对模具强度要求做了说明。通过本设计，可以对注塑模具有一个初步的认识，注意到设计中的某些细节问题，了解模具结构及工作原理。关键词：塑料模具；参数化；镶件；分型面The plastic injection model design of Fan bladesAbstractPlastic industry is one of the fastest growing industrial categories in the world, and the injection mold is one of the fastest growing types. Therefore, it is of great significance to study the injection mold to understand the production process and improve the quality of the product.This design introduces the basic principle of injection molding, especially the structure and working principle of the injection mold for the single type surface, puts forward the basic design principles for the injection molding products, and introduces the design process of the pouring system, the temperature regulation system and the ejecting system of the injection mold for the cold flow passage, and explains the strength requirements of the mold.Through this design, we can have a preliminary understanding of the injection mold, pay attention to some details of the design, and understand the structure and working principle of the mold.Key words: plastic mold; parameterization; insert; parting surface目 录摘要1Abstract21绪 论61.1中国塑料模具市场分析61.2 塑料模的常用类型81.3 论文的主要研究目标及内容91.3.1 设计目标91.3.2 设计的主要内容91.3.3 设计的关键技术问题9第2章 塑料风叶设计与分析102.1注射性能分析112.2 材料选择122.2.1塑料介绍132.2.2 分析塑料材料132.3材料的确定13第3章 成型零部件设计163.1成型零件的结构设计163.1.1型芯设计163.1.2叶片成型设计17第4章 浇注系统的设计194.1浇注系统的功用和设计要求194.2主流道设计204.2.1主流道的作用204.2.2主流道设计要点214.2.3浇口套的结构形式224.2.4浇口套材料及尺寸224.2.5浇口套的固定234.3浇口的设计234.3.1浇口的作用234.3.2浇口设计的基本要点244.3.3浇口的类型254.3.4 风扇浇道、浇口的选择254.3.5 中心浇口设计26第5章 脱模导向机构设计275.1合模导向机构的设计2752塑件脱模的机构设计295.3开模力和脱模力计算、推杆数目与直径的计算31第 6章 分型面的设计356.1选择分型面基本原则：356.2 风扇分型面的选择:36第7章 冷却系统设计387.1模具温度调节的重要性387.2冷却的计算40第8章 模具材料的选择41第9章 注射机型号的确定419.1注射机的选择419.2 锁模力校核429.3 注射容量校核43第10章 模具总体设计45总 结46致 谢481绪 论近年来，中国的模具工业一直以每年约13%的速度增长。据预测，在第十个五年计划期间，中国模具工业的增长率将达到13%至15%。中国每年进口的模具占总市场的20%，超过10亿美元，其中塑料模具占所有进口模具的50%以上。虽然中国塑料模具工业的技术水平已经取得了很大的进步，但中国和发达工业国家之间仍然存在很大的差距。专家认为，落后的制造观念是其落后的直接原因。加快技术进步，调整产品结构，提高高档模具的比重，减少对进口模具的依赖，是塑料模具行业的发展方向。在未来模具市场中，塑料模具在模具总数中所占的比例将逐渐增加，而开发速度将高于其他模具。1.1塑料模的概况。1.1中国塑料模具市场分析中国塑料模具市场现状与展望近几年中国模具工业发展很快，据不完全统计，目前模具生产的昌店共有20000多家，员工约500000人，年模具产值约360亿元，总需求量约为2亿美元。大约10亿美元是进口的。目前，中国模具工业的发展具有以下特点：规模化、精密化、复杂化、长寿命中、高端模具和模具标准件发展速度快于行业的整体发展。塑料模具和压铸模具的比例增加。专业模具生产企业的数量和生产能力迅速增长。三是“企业和民营企业快速发展”，股份制改革加快推进。目前，发展最快、模具集中最集中的省份是广东和浙江，模具产值占全国总产值的60%以上。中国的模具总产量虽居世界第三位，但在设计制造水平上，总体上落后于德国、美国、日本、法国、意大利等发达国家，模具商业化和标准化程度均低于国际水平。中国有望在2018年底成为世界上最大的工具制造业基地之一，但这并不意味着一切都是完美的。由于中国市场过早地陷入价格战的误区，缺乏自主创新能力，因此没有建立起可信的市场体系。一种理想的解决方案是加强双方的合作，并在不断学习欧洲先进技术和管理理念的过程中，加快工业化的转型，努力提高自身的核心优势和竞争力。中国塑料模具需求强劲随着中国国民经济的快速发展，各相关行业对塑料模具的需求也越来越大。据估计，到2005年底，汽车工业将需要360000吨各种塑料制品。冰箱、洗衣机和空调机每年生产超过1000万台。到2010，在建筑和建材工业中，塑料门窗的渗透率为30%，塑料管材的穿透率将达到50%，这将大大增加对模具的需求。虽然中国塑料模具工业的技术水平已经取得了很大的进步，但中国和发达工业国家之间仍然存在很大的差距。专家认为，落后的制造观念是其落后的直接原因。加快技术进步，调整产品结构，提高高档模具的比重，减少对进口模具的依赖，是塑料模具行业的发展方向。而在未来模具市场中，塑料模具在模具总数中所占的比例将逐渐增加，而开发速度将高于其他模具。未来模具设计行业的主要发展方向近年来，全球制造业正以垂直一体化模式向中国和亚太地区转移，中国正成为世界制造业的重要基地。制造模式的改变必然导致对新技术的需求和CAD/CAM技术的发展。从我国国情出发，认真面对模具工业发展的现状，加快模具CAD/CAM技术推广，建立一套软件开发，运用维修评价体系，形成区域SC。ALE优势，相互交流与合作，集团化行业，尽快与国际接轨，参与国际竞争。我们有理由相信，随着中国经济的不断发展，模具行业将逐渐与国际CAD/CAM行业接轨，适应国CAD/CAM的要求，创造出具有中国特色的模具设计制造模式。 目前我国塑料模具存在的问题我国塑料模具存在六大问题：塑料模具行业与其发展需要和国外先进水平相比，主要存在六个方面的问题。（1）发展不平衡，产品总体水平较低。（2）工艺装备落后，组织协调能力差。（3）多数企业开发能力弱。一方面是技术人员比例低、水平不够高，另一方面是科研开发投入少，更重要的是观念落后，对开发不够重视。（4）管理落后。（5）供需矛盾一时还难以解决。（6）体制和人才问题的解决尚待时日。 1.2 塑料模的常用类型注射模有多种类型，如注射模、挤出模和压塑模具。但注射模具是最常见的。注塑模是一种安装在注塑机上的模具，完成注塑成型工艺。注塑模的种类很多，其结构与塑料的种类、塑料零件的结构、注塑机的种类等因素有关。注塑模具一般由零件、铸造系统、导向件、推送机构、温度控制系统、排气系统和支撑件组成。如果塑料件具有侧孔或凸台，注射模还包括侧分模和抽芯机构。在注射成型过程中，缸内的粒状固体塑料在注射成型机中加入预热，然后在螺杆机构内进一步加热熔融状态，形成螺杆机构后快速旋转模具闭合塑性熔融状态。喷嘴，使塑料在很短的时间内具有非常高的压力和充满的空腔速度。经过一定的保温、冷却和硬化处理后，产品可从模具中取出。注射技术的优点：生产周期效率低，易于实现单机生产自动化。议会的产品质量好，组织有序。压力机可形成薄壁零件，非常复杂的零压力型；劳动强度低。1.3 论文的主要研究目标及内容1.3.1 设计目标 （1） 完成风扇叶的结构设计。（2） 完成风扇叶的模具设计。（3） 完成风扇叶零件图和模具装配图的绘制。1.3.2 设计的主要内容本文对风机叶片的结构和模具设计进行了研究和探讨，并做了以下工作：（1）介绍了当今社会风机叶片的结构状况，并根据这些情况设计了风机叶片的结构形式。（2）根据风机叶片的结构形式，选择模具的基本模架，然后根据外盖的技术要求设计外盖的成型部件和模具的所有部件。（3）测试和调整模具。从而获得模具的实际生产要求。1.3.3 设计的关键技术问题在模具设计过程中，要解决的最重要的问题是零件之间的协调问题。各部件选择适当的协作方式，使各部件不发生碰撞，灵活自由，整个模具运行平稳。第2章 塑料风叶设计与分析风叶是利用一定空间曲面的叶片，通过主体的高速旋转产生风能。以前，大都是采用金属片材，经过模压制成风叶片。然后与风叶主体固定安装成风叶。由于模压叶片和装配等方面的原因，往往风叶的静、动平衡难以达到设计要求。经过较长时间的，由于涂层刮伤或脱落，以产生锈蚀，而且风叶的颜色单调，色泽不佳，不适合现代化（宾馆，大厦）等的通风排气和生活的需要。塑料风叶的优点在与：可以一次注射成型，不须装配、校正，省能省电；重量轻、惯性小，色彩丰富，色泽好，具有良好的动平衡性（塑料风叶叶片良好的弹性，在高速旋转过程中能适度地自动调节叶片的相对位置，使叶片处于良好的平衡状态）和装潢效果。图 1-1 风扇立体图塑料风叶如图1-1所示与金属材料风叶设计有相似的一面，但差异也很大，这是塑料本身和注射成型特点所决定的，由于风叶叶面是空间曲面，设计时应考虑模具的制造技术和制造能力，严格说，风叶叶片的形状应根据空气动力学原理来设计，但这样设计会使叶片形状复杂，给模具设计与制造带来困难，一般塑料风叶设计在保证一定风量情况下，采用简化设计风叶叶片的方法，如采用空间螺旋面、模拟曲面等。叶片的厚度应内厚外薄，逐渐过渡，以提高叶片的结构强度和刚度保证使用性能。主体部分设计要保证风叶的安装和定位，因此中心轴设计有嵌件，并且轮毂外还设计了一个安装定位的缺口。2.1注射性能分析（1）注射成型工艺的可行性分析：本塑件形状复杂，壁厚不均，尺寸精度要求较高，而且有较高的表面质量和尺寸稳定性的要求，因此对模具和设备的要求也较高。而注射成型方法有如下几个优点：a:形状：几乎没有复杂性限制，容许模具内有不同塑料的成型型腔；b:尺寸：塑件可小到不足1克，大到几十千克，没有限制；c:材料：在一定温度范围内具有适宜流动性的热塑性塑料；d:精度：可注射高精度的塑件，有较好表面质量和尺寸稳定性；e:生产率：中等，循环时间主要由塑件壁厚决定，最短可在十几秒内，可增加每模的型腔数来提高生产率。由以上塑件的特点和注射成型工艺的优点，分析可知：该塑件适合于采用注射成型方法。（2）表面粗糙度：由塑件外观可知，塑件的外表面要求较高，因此其表面粗糙度取Ra0.4mm，而其内表面由于是复读机的内部，为顾客视线所不及，故不影响其外观视觉质量，从简化加工工艺和节约加工成本的角度考虑，其内表面选用的表面粗糙度为Ra0.8mm。一般情况下，模具粗糙度低于塑件12个等级，故取型腔表面粗糙度为Ra0.2um，而型芯表面粗糙度为Ra0.4um。（3）尺寸精度：按SJ13721978标准，塑料件尺寸精度分为8级。本塑件所用材料为AS塑料,由此查塑料模具设计手册可知，本塑件宜选用5级精度。零件具体尺寸及其公差值可详见零件图。塑件尺寸精度于模具的制造精度密切相关，尤以小型精密塑件为甚。从模具制造精度对塑件精度的影响可知，模具制造允许误差和塑件尺寸公差之间具有对应的关系，由塑件零件图可得，模具精度等级为IT8。（4） 脱模斜度：该塑件采用的塑料是AS，而AS的成型收缩率较小（0.2-0.6%），而且塑件较复杂，对型芯的包紧面积也较大，所以应取较大的脱模斜度。为保证壁厚的均匀一致，因此取塑料件的内外表面的脱模斜度一致。再由零件设计图纸要求可知5。（5） 壁厚：由图纸可知，该塑件有许多中不同的壁厚，轮毂壁较厚，风叶壁厚较薄，因此要注意风叶可能会翘曲，不能在风叶处设计推杆。（6）加强筋：为了确保风扇中心嵌件与塑件外径的同轴度在外侧设计了三个加强筋，以防变形。（7）圆角：从塑件可知，该塑件内外表面的转折处加强筋的根部等处都设计了圆角。其采用圆角不仅降低了应力集中系数，提高了抗冲击、抗疲劳能力，而且改善了塑料熔体的流动充模性能，减少了流动阻力。降低了局部的残余应力，防止开裂和翘曲，也使塑料件外形流畅美观。而且成型模具型腔也有了对应的圆角，提高了成型零件的强度。2.2 材料选择2.2.1塑料介绍塑料（Plastics)是以有机高分子化合物为基础，加入若干其他材料（添加剂）制成的固体材料。塑料的优点：塑料的强度较小，有较高的比强度。塑料还具有较高的电绝缘和热绝缘性，良好的耐磨性和耐腐蚀性，以及优异的成型工艺性。塑料的缺点：强度，硬度较底，易老化等。2.2.2 分析塑料材料该塑件为风扇叶片，有以下特点：（1）它所处的工作环境较好，处于室温下，不承受冲击载荷，也不处于酸、碱、盐性环境中； （2）产量大，用于一般的日常生活中，故要求此塑件材料质优而价廉，且对人体不产生任何毒副作用。（3）内部结构较复杂成型较困难。（4）叶片是空间曲面成型和模具制造都很困难。（5）要求要有较美丽的外观，很好的绝缘性。因此我初步选择采用通用塑料。通用塑料分为聚乙烯（PE）、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯（PS）、聚丙烯（PP）、ABS塑料等品种，多用于一般工农业生产和日常生活之中，具有价格低等特点。2.3材料的确定通过以上分析结合塑料本身的特点以及模塑成型的独特性，如成型热收缩，冷却时的变形、翘曲、实效变形，不具有金属风叶那样可冷校正等等，因此，塑料风叶的选材既要保证风叶的使用性能和便于提高风叶形位精度，又要便于模塑成型。若采用结晶或半结晶性的塑料，在模素过程中，则易产生在流动方向上的取向，在冷却过程中，由于结晶和取向，是塑料制品各方向上的收缩程度有很大的差异；再则冷却不够均匀和其他因素的影响，必然产生收缩应力，以使制品变形，而且制品后变形亦较大，不能保证所要求的形位尺寸，从而降低了风叶的精度和使用性能，因此，以采用聚苯乙烯、ABS、AS等非结晶塑料为佳，其收缩率相对较小。聚乙烯塑料由于脆性大，耐冲击能力差使用中易开裂，一般不采用。ABS和AS塑料性能是合适的，其中ABS价格较高，因此，目前大部分用AS塑料。（a）ABS 它是苯乙烯-丁二烯-丙烯腈的共聚物，综合性能较好,冲击韧度、力学强度较高，尺寸稳定，耐化学性，电气性能好。易于成形和机械加工，与372有机玻璃的熔接性能好，可作双色成形塑件，且表面可镀铬。（b）AS塑料是丙烯腈苯乙烯的聚合物。注塑的高透明、抗静电、优良的尺寸稳定性，具有良好的流动性能，耐热耐化学性、耐冲击、高强度。用于汽车零件，如灯罩反光片代表面板；工业部件，如计算器面板，琴键等；家用电器部件，如电视机保护镜，风扇叶片，电器外壳等和一般家庭器皿、文教用品、日用品。根据满足使用要求以及塑模成型条件等选择台湾大东树脂化工有限公司生产的AS塑料。商品名称：爱塑先SAN 型号：777性能及用途： AS技术指标项目实验方法ASTM777熔体指数（g/10min） D1238 1.1密度(g/cm) D792 1.07热变形温度（C） D648 99软化点（C） D1525 110引张强度（MPa） D638 71冲击强度（KJ/m） D256 0.8弯曲强度（MPa） D790 109项目实验方法ASTM777延伸率（%） D638 3.2绝缘耐力（KV/mm） D149 20电阻率（m） D257 10(16)硬度（M） D785 80成型收缩率（mm/mm） D955 0.004吸水率% D570 0.3第3章 成型零部件设计3.1成型零件的结构设计构成型腔的零件统称为成型零件，它主要包括凹模，凸模、型芯、镶块各种成型杆，各种成型环由于型腔直接与高温高压的塑料相接触，它的质量直接关系到制件质量，因此要求它有足够的强度、刚度、硬度、耐磨性以承受塑料的挤压力和料流的磨擦力和足够的精度和表面光洁度，以保证塑料制品表面光高美观，容易脱模，一般来说成型零年都应进行热处理，使其具有HRC50以上的硬度，如成型产生腐蚀性气体的塑料如聚氯已烯等。还应选择耐腐蚀的钢材。3.1.1型芯设计根据风扇结构特点,没有涉及到成型杆，螺纹型等结构。但是风扇曲面复杂，外观要求美观，因此设计时要使成型零件便于加工，和安装。轮毂型心设计成整体式结构。如图2-1所示：图2-1整体型芯这种结构易于保证风扇安装轴的同轴度，便于整体热处理。整体结构有如下优点：a.成型零件的刚性好。b.模具分解组合容易。c.零件数量少。d.制品表面分型痕迹少，e.模具外形尺寸可以减少精密成型模具若采用拼镶结构，相对整体结构而言则有如下缺点：a 、精度相对下降。b、法因采用磨削加工为主制作拼镶件组合后难以达到零精度。c、拼镶件的加工精度要求高于整体结构的加工精度要求，制品的棱边拐角难以设置过渡圆弧。整体结构的缺点如下：a.难以排气。b.需要采用精密磨加工。c.制品的棱边，拐角处难以加工成角形。一般此类成型零件都是在、硬后在进行加工，所以整体结构的模具采用电火花成型加工为主、铣削加工、磨削加工、电火花线切割为辅的加工方法。3.1.2叶片成型设计由于叶片是空间曲面如采用整体式难以加工因此三个叶片采用拼镶结构。1、采用拼镶结构的目的a、由于制品有侧向成型部位，为了制品脱模而采用拼镶结构。b、根据本单位的加工能力或为了利于加工而采用部分拼镶结构。c、为了模具的强度及耐磨性，提高制造精度而采用拼镶结构。2、拼镶结构的优点：（1）可以对应需要合理选择钢材。a、可以选择抛光后达到镜面的钢材。要达到镜面效果除了刚才的材质因素外，还要便于进行抛光作用，拼镶结构可以满足这种要求。b、可以选择耐磨性好的钢材，钢材的耐磨性与其所含的合金元素有关，单大致上与硬度成比例。c、可以选择耐腐蚀性好的钢材，d、可以对应不同部位拼镶件的使用要求设定热处理条件，给予不同的强度或韧性，如易变形部位发拼镶件硬度高一些，薄弱易断裂处的拼镶件韧性好一些。（2）便于磨削及抛光作用a、由于磨削便于磨削及抛光作业，可以提高拼镶件的加工精度。b、由于拼镶件基本上能采用机械加工，提高了生产效率。d、由于拼镶件的尺寸容易测量，能进一步提高加工精度。e、容易设置排气槽，便于制品成型。f、由于拼镶件加工精度高便于维修更换。3、拼镶结构的缺点：（1）零件数量增多a、分割的拼镶件越多制造成本越高b、各拼镶件加工精度必须匹配，即必须提高各拼镶件的平均加工精度c、分解、组合的维修作业比较困难。（2）零件的加工方法受到限制（3）冷却回路不易设置，成型周期难以缩短。4、拼镶结构的设计要点a、根据装配的形状与功能的拼镶。b、根据加工技术拼镶。c、分割成难以变形的拼镶件。d、考虑排气效果的拼镶件。e、考虑容易进行维修的拼镶。f、考虑容易进行分解、组合的拼镶。第4章 浇注系统的设计浇注系统设计是否合理, 直接影响到制品的表观质量, 行位尺寸精度，制品物理力学性能，充模难易程度以及熔料在充模式的流动状态。浇注系统是指从模具进料口开始到模腔止的流道部分。普通浇注系统由主浇道、分浇道、浇口和冷料穴四部分组成如图3-1所示。 图3-1 普通浇注系统1、主流道 2、分流道 3、浇口 4、拉料口 5、冷料穴 6、制品4.1浇注系统的功用和设计要求浇注系统的作用：使来自注射机料筒喷嘴的熔料稳定并顺利地流入浇注系统，以充满各格型腔同时，在充模过程中，将注射压力传递到型腔各个部位，确保模塑成型。 浇注系统设计因制品的质量要求，塑件品种，使用设备，成型工艺条件及用 户对模具的要求等不同而变化，但要确保在合理的成型工艺条件下，获得令人满意的表观质量和物理力学性能的制品，浇注系统设计应遵循以下基本要求：1、浇道设计根据模具型腔数目的要求，选择合理的浇道形式尽量采用平衡式浇注系统熔料流经浇注系统时，应使熔料温度下降尽可能小；熔料通过浇注系统，压力损失应控制在规定的范围内；尽可能在同一时间内充满各个型腔；尽量减少浇注系统的容积；保证熔料的前锋冷料不进入型腔内。2、浇口设计浇口的形状、尺寸有利于塑件成型，不会出现充模不足或过剩现象；浇口的位置有利于排气；不会使成型件出现各种明显的缺陷；制品中的气孔、残余应力、弯曲和尺寸变化应在允许的范围内；浇口残留痕迹应尽量不影响制品的外观；熔料流经浇口时，不应出现熔料性能恶化现象。对热敏性塑料尤为重要。4.2主流道设计4.2.1主流道的作用主流道（也叫进料口），它是连接注射机料筒喷嘴和注射模具的桥梁，也是熔融的塑料进入模具型腔时最先经过的地方。主流道的大小和塑料进入型腔的速度及充模时间长短有着密切关系。若主流道太大，其主流道塑料体积增大，回收冷料多，冷却时间增长，使包藏的空气增多，如果排气不良，易在塑料制品内造成气泡或组织松散等缺陷，影响塑料制品质量，同时也易造成进料时形成旋涡及冷却不足，主流道外脱模困难；若主流道太小，则塑料在流动过程中的冷却面积相应增加，热量损失增大，粘度提高，流动性降低，注射压力增大，易造成塑料制品成形困难。主流道部分在成型过程中，其小端入口与注射机喷嘴及一定温度、压力的塑料熔要冷热交替地反复接触，属易损件，对材料的要求较高因而模具的主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套式（俗称浇口套），以便有效地选用钢材单独进行加工和热处理。一般采用碳素工具钢T8A、T10A等，热处理要求淬火5357HRC。在一般情况下，主流道不直接开设在定模板上，而是制造成单独的浇口套，镶定在模板上。小型注射模具，批量生产不大，或者主流道方向与锁模方向垂直的模具，一般不用浇口套，而直接开设在定模板上。浇口套是注射机喷嘴在注射模具上的座垫，在注射时它承受很大的注射机喷嘴端部的压力同时由于浇口套末端通过流道浇口与型腔相连接，所以也承受模具型腔压力的反作用力。为了防止浇口套因喷嘴端部压力而被压入模具内，浇口套的结构上要增加台肩，并用螺钉紧固在模板上，这样亦可防止模腔压力的反作用力而把浇口套顶出。4.2.2主流道设计要点(1) 浇口套的内孔（主流道）呈圆锥形，锥度2 6。若锥度过大会造成压力减弱，流速减慢，塑料形成涡流，熔体前进时易混进空气，产生气孔；锥度过小，会使阻力增大，热量损耗大，表面黏度上升，造成注射困难。(2) 浇口套进口的直径d应比注射机喷嘴孔直径d1大0.5mm。若等于或小于注射机喷嘴直径，在注射成型时会造成死角，并积存塑料，注射压力下降，塑料冷凝后，脱模困难。(3) 浇口套内孔出料口处（大端）应设计成圆角r，一般为0.53mm。(4) 浇口套与注射机喷在接触处球面的圆弧度必须吻合。设球面浇口套球面半径为SR，注射机球面半径为r，其关系式如下：SRr0.51mm浇口套球面半径比注射机喷嘴球面半径大，接触时圆弧度吻合的好。(5) 浇口套长度（主流道长度）应尽量短，可以减少冷料回收量，减少压力损失和热量损失。(6) 浇口套锥度内壁表面粗糙度为Ra1.6Ra0.8m,保证料流顺利，易脱模。(7) 浇口套不能制成拼块结构，以免塑料进入接缝处，造成冷料脱模困难。(8) 浇口套的长度应与定模板厚度一致，它的端部不应凸出在分型面上，否则会造成合模困难，不严密，产生溢料，甚至压坏模具。(9) 浇口套部位是热量最集中的地方，为了保证注射工艺顺利进行和塑件质量，要考虑冷却措施。4.2.3浇口套的结构形式浇口套的结构形式有两种，一种是整体式，即定位圈与浇口套为一体，并压配于定模板内，一般用于小型模具；另一种为将浇口套和定位圈设计成两个零件，然后配合在模板上，主要用于中、大型模具。本设计的模具较大，故采用后一种结构形式。且由于根据风扇轮毂底部有一个较小的凹坑,因此将浇口套设计成带台阶的结构,即浇口套也充当了型芯.其结构如表31所示.4.2.4浇口套材料及尺寸材料选用碳素工具钢T8A，淬火硬度为5558HRC。根据以上设计要点设计浇口套尺寸如表3-1：符号名称尺寸锥度d主流道小端直径d0.5mmh球面配合高度4mmSR主流道球面半径r+1=15+1=16 mmL主流道长度48mmD主流道大端直径d2Ltg/24248tg3/2=6.5 mm表31 浇口套具体尺寸如下与图3-1：3-1图 浇口套4.2.5浇口套的固定浇口道的固定采用四个M620的内六角螺钉与模板相连接，尺寸20处与模板之间采用H7/k6的过渡配合。4.3浇口的设计4.3.1浇口的作用浇口是分流道和型腔之间的连接部分，也是注射模具浇注系统的最后部分，通过浇口直接使熔融的塑料进入型腔内。浇口的作用是使从流道来的熔融塑料以较快的速度进入并充满型腔，型腔充满塑料后，浇口能迅速冷却封闭，防止型腔内还未冷却的热料回流。浇口设计与塑料制品形状、塑料制品断面尺寸、模具结构、注射工艺参数（压力等）及塑料性能等因素有关。浇口的截面要小，长度要短，这样才能增大料流速度，快速冷却封闭，便于使塑料制品分离，塑料制品的浇口痕迹亦不明显。 塑料制品质量的缺陷，如缺料、缩孔、拼缝线、质脆、分解、白斑、翘曲等，往往都是由于浇口设计不合理而造成的。4.3.2浇口设计的基本要点1） 尽量缩短流动距离 浇口位置的安排应保证塑料熔体迅速和均匀地充填模具型腔，尽量缩短熔体的流动距离，减少压力损失，有利于排除模具型腔中的气体，这对大型塑件更为重要。2） 浇口应设在塑件制品断面较厚的部位 当塑件的壁厚相差较大时，若将浇口开设在塑件的薄壁处，这时塑料熔体进入型腔后，不但流动阻力大，而且还易冷却，以致影响了熔体的流动距离，难以保证其充满整个型腔。另外从补缩的角度考虑，塑件截面最厚的部位经常是塑料熔体最晚固化的地方，若浇口开设在薄壁处，则厚壁处极易因液态体积收缩得不到收缩而形成表面凹陷或真空泡。因此为保证塑料熔体的充分流动性，也为了有利于压力有效地传递和比较容易进行因液态体积收缩时所需的补料，一般浇口的位置应开设在塑件壁最厚处。3） 必须尽量减少或避免熔接痕 由于成型零件或浇口位置的原因，有时塑料充填型腔时造成两股或多股熔体的汇合，汇合之处，在塑件上就形成熔接痕。熔接痕降低塑件的强度，并有损于外观质量，这在成型玻璃纤维增强塑料的制件时尤为严重。有时为了增加熔体的汇合，汇合之处，在塑件上就形成熔接痕。熔接痕降低塑件的强度，并有损于外观质量，这在成型玻璃纤维增强塑料的制件时尤其严重。一般采用直接浇口、点浇口、环形浇口等可以避免熔接痕的产生，有时为了增加熔体汇合处的溶接牢度，可以在溶接处外侧设一冷料穴，使前锋冷料引如其内，以提高熔接强度。在选择浇口位置时，还应考虑熔接的方位对塑件质量及强度的不同影响。4） 应有利于型腔中气体的排除 要避免从容易造成气体滞留的方向开设浇口。如果这一要求不能充分满足，在塑件上不是出现缺料、气泡就是出现焦斑。同时熔体充填时也不顺畅，虽然有时可用排气系统来解决，但在选择浇口位置时应先行加以考虑。5） 考虑分子定向影响 充填模具型腔期间，热塑性塑料会在流动方向上2呈现一定的分子取向，这将影响塑件的性能。对某一塑件而言，垂直流向和平行于流向的强度、应力开裂倾向等都是有差别的，一般在垂直于流向的方位上强度降低，容易产生应力开裂。6） 避免产生喷射和蠕动（蛇形流） 塑料熔体的流动主要受塑件的形状和尺寸以及浇口的位置和尺寸的支配，良好的流动将保证模具型腔的均匀充填并防止分层。塑料溅射进入型腔可能增加表面缺陷、流线、熔体破裂及气，如果通过一个狭窄的浇口充填一个相对较大的型腔，这种流动影响便可能出现。特别是在使用低粘度塑料熔体时更应注意。通过扩大尺寸或采用冲击型浇口（使料流直接流向型腔壁或粗大型芯），可以防止喷射和蠕动。7） 浇口与塑件连接得部位应成R0.5的圆角或0.545的倒角；浇口和流道连接的部位一般斜度为3045，并以R1R2的圆弧和流道底面相连接。4.3.3浇口的类型浇口的形式多种多样，但常用的浇口有如下11种：直接浇口、侧浇口、扇形浇口、平缝浇口、环形浇口、盘形浇口、轮辐浇口、爪形浇口、点浇口、潜伏浇口、护耳浇口等。4.3.4 风扇浇道、浇口的选择因塑料风叶尺寸较大，形状复杂，故采用单型腔模。由于叶片尺寸较大，且壁厚较薄，外观精度要求较高，设计的浇道、浇口必须具有快速充模、流动均匀的特点。据此，设计了变式直浇道。这样即能使浇口到各叶片外侧的流程相等，又能保证快速充模，而且便于充模时排气、切除浇道、不产生熔接痕，保证了外观质量。4.3.5 中心浇口设计中心浇口又称直浇口如图3- 2 所示。是浇口中最简单的形式,其流动阻力小， 图3- 2 中心浇口压力损失小，进料速度快，成型比较容易，各种塑料都能适用：但浇口切除比较困难，会影响制品外观。对于扁平、薄壁制品的注射成型，易产生翘曲变形，尤其对结晶性塑料的成型，由于塑料在流动方向和垂直于流动方向上的收缩率有很大差异，是制品变形的主要原因之一。浇口附近会产生大的残余应力集中，往往产生裂纹等。因此，中心浇口常用于大而深的制品成型或较高粘度塑料成型。模具的大部分为单型腔结构。中心浇口是圆形浇道，其进料口尺寸应根据塑料的性能和制品的重量来选择，可参考主流道尺寸的选择，但进料口直径应大于喷嘴口径0.51毫米，锥度为24，为防止冷料进入型腔，一般在中心浇口底部设置一个厚度为1/2D的冷料穴。常用塑料的中心浇口的进料口尺寸d参见表6-1。表6-1 中心浇口进料口尺寸推荐值（mm）制品质量直径塑料3克以下312克12克以上dDdDdD聚笨乙烯2.543636聚乙烯2.543637ABS2.553748聚碳酸酯3538510由于AS的性能和ABS的性能很接近，因此，本次设计参考了ABS的尺寸进行设计。即d选择4mm，D选择8mm。第5章 脱模导向机构设计5.1合模导向机构的设计1、导向机构对于塑料模具是必不可少的部件，因为模具在闭合时有一定的方向和位置，所以必须设有导向机构 。导向机构的主要作用：定位、导向、承受一定侧压等作用。a. 定位作用为避免模具装配时方位搞错而损坏模具，并且在模具闭合后使型腔保持正确的形状，不至因为位置的偏移而引起塑件壁厚不均。b. 导向作用动定模合模时，首先导向机构接触，引导动定模正确闭合，避免凸模或型芯先进入型腔以保证不损坏成型零件。c. 承受一定侧压力塑料注入型腔过程中会产生单向侧压力，或由于注射机精度的限制使导柱在工作中承受一定的侧压力，此时，导柱能承担一部分侧压力。2、对导柱结构的要求 a.长度 导柱的长度必须比凸模端面要高出68毫米。以免导柱未导正方向而凸模先进入型腔与其相碰而损坏。 b.形状，导柱的端部做成锥形或球形的先导部分，使导柱能顺利进入导柱孔。c.材料 导柱应具有硬而耐磨的表面、坚韧而不易折断的内芯，因此，多采用低碳钢经渗碳淬火处理。或碳素工具钢（T8、T10）经淬火处理硬度HRC5055，导柱滑动部位按需要可设油槽。e.配合精度 导柱装入模板多用二级精度第二种过渡配合。f.光洁度 配合部分光洁度要求7级，此外，导柱的选择还应跟椐模架来确定。由于模架较大(500500)所以设计成四导柱，据此导柱设计简图如下所示:图4-1导柱3、导向孔导向孔可以直接开设在模板上，且设计为通孔，这种形式的孔加工简单，适用于生产批量小，精度要求较高的模具。对导向孔的结构主要有四点要求，分述如下：(1)、形状 为了使导柱进入导套比较顺利，在导套的前端倒圆角，导柱孔最好打通，否则导柱进入未打通的导柱孔时，孔内空气无法逸出而产生压力，给导柱的进入造成阻力。(2) 材料 可用淬火铜或铜等耐磨材料制造，但其硬度应低于导柱硬度，这样可以改善磨擦，以防止导柱或导套拉毛。(3) 导套的精度与配合 一般A型用二级精度过度配合，B型用二级精度静配合。(4) 光洁度 配合部分光洁度要求七级。导套的选择应根据模板的厚度来确定，材料为T8A 硬到HRC5055,或采用20钢渗碳0.50.8厚，淬硬到HRC5660.本设计导套装在公模板。4、导柱与导套的配合 由于模具的结构不同，选用的导柱和导套的结构也不同，本设计采用A型导柱的A型导套的配合，结构简图如图42所示:图4-2导柱导套配合简图5、导柱布置根据模具的形状的大小，在模具的空闲位置开设导柱孔和导套孔，常见的导柱有2至4根不等，其布置原则必须保证定模只能按一个方向合模，此设计常用四根相同的导柱布置在动模固定板的四角。52塑件脱模的机构设计在注射成型 的每一循环中，塑件必须由模具型腔中脱出，脱出塑件的机构称为脱模机构或顶出机。1、 脱模机构的组成脱模机构由顶杆、顶也固定板、顶出板、回程杆、勾料杆、回程弹簧组成，其中，勾料杆的作用是勾着浇注系统冷料，使其随同塑件一起留在动模一侧，顶杆用来顶制品，顶出固定板，用来固定顶杆，回程杆，利用回程弹簧起复位导向作用。2、推出机构的设计设计原则a、塑件滞留于动模边，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作，致使模具结构简单。b、防止塑件变形或损坏，正确分析塑件对模腔的粘附力的大小及其所在部位，有针对性地选择合适的脱模装置，使推出重心与脱模阻力中心相重合。由于塑料收缩时包紧型芯，因此推车力作用点应尽量靠近型芯，同时推出力应施于塑件刚性和强度最大的部位，作用面积也应尽课能大一些，以防塑件变形或损坏。c、力求良好的塑件外观，在选择顶处位置时，应尽量设在塑件内部或对塑件外观影响不大的部位。在采用推杆脱模时尤其要注意这个问题。d、结构合理可靠，脱模机构应工作可靠，运动灵活，制造方便，更换容易且具有足够的刚度和强度。3、 脱模机构的分类脱模机构可按动力来源分类也可按模具结构分类a、按动力来源分类。分为手动脱模、机支脱模、液压脱模、气动脱模，本设计采用液压脱模。即在注射机上设有专用的顶出油缸，并开模到一定距离后，活塞的动作实现脱模。b、按模具结构分类。分为简单脱模机构、双脱模机构、顺序脱模机构、二级脱模机构、浇注系统脱模机构等。本设计采用的顶出机构是顶杆顶出机构。顶杆的机构特点：顶杆加工简单，更换方便，脱模效果好，顶杆设计的注意事项：a、顶出位置顶杆的顶出位置应设在脱模阻力大的地方，顶杆不宜设在塑作最薄的处，以免塑件变形或损坏，当结构需要顶在薄壁处时，可增在顶出面积，来改善塑件受力状况。此时，一般采用顶出盘顶出，此设计的顶杆放置在产品的中央。b、 径顶杆直径不宜过细，应有足够的刚度承受顶出力，当结构限制顶出面积较小是，为了避免细长杆变形，可设计成阶梯形顶杆。c、 配位置顶杆端面应和型腔在同一平面或比型腔的平面高出0.051mm，否则，会影响塑件使用。d、数量不保证塑件质量，能够顺利脱模的情况下，顶杆的数量不宜过多。当塑件不许可有顶出痕迹，可用顶出耳的形式脱模后将顶出耳剪掉。a) 脱模机构的确定由于制品分型面的确定，顶出机构对制品的顶出位置往往受到不同程度的限制。对于塑料风叶模具，若顶出位置选择在三片叶子上，则在顶出过程中，叶片必然受力变形，甚至会使叶片根部开裂，不能保证叶片的形状精度和尺寸精度，而且叶片上留下顶痕，影响外观。模具开启后风叶留在动模方，是风叶叶身紧紧抱住型芯的结果，即抱紧力主要集中在型芯外表面。因此，设计四个偏头顶杆均布在叶身下端面，且在中心设置了一根中心推杆，这实际上是借助了嵌件推出。这样有利于风叶在顶出时的受力，防止叶片变形，且顶出痕迹不会风叶外观。为保证顶出机构的运动平稳，顶杆受力均匀和复位，在顶出机构设置了导向、复位机构。5.3开模力和脱模力计算、推杆数目与直径的计算脱模力Qe由两部分组成，即Qe = Qc + Qb式中Qc-制品对型芯的包紧的脱模阻力（N）Qb-使封闭壳体脱模须克服的真空吸力（N） Qb=0.1Ab。这里0.1的单位是Mpa，Ab为型芯的横截面面积（）在脱模力计算中，将=的制品视为薄壁制品。反之视为厚壁制品。如图所示，t为制品壁厚（mm）为型芯的平均半径（mm）。制品对型芯包紧的脱模阻力计算公式分别如下所列脱模力的组成薄壁圆筒制品厚壁圆筒制品薄壁矩形制品厚壁矩形制品式中 E-塑件的拉伸弹性模量（Mpa） -塑件的平均成型收缩率-塑件的泊松比-型芯的脱模斜度-型芯脱模方向高度、-矩形型芯断面的两边长度-脱模斜度修正系数，其计算式为式中 f制品与钢材表面之间的静摩擦系数-厚壁制品的计算系数,其计算式为-比例系数,型芯的平均半径(mm),对于矩形型芯t制品厚度(mm)由以上公式结合塑件结构得mm ; t=3mm;h=23mm;查表得Mpa; ; f=0.5; ; 故即为厚壁圆筒制品N =1109.61N推杆直径的校核推出零件在推出制品时要承受脱模力, 因而其尺寸应当进行校核。推杆推出制品或推顶推板时应有足够的稳定性,其受力状态可简化为一端固定,一端铰支的压杆稳定性模型。根据压杆稳定性公式推导，推杆直径计算公式为此模具的推杆直径设计成和嵌件的直径等。即d=12mm。推杆直径确定后，还要进行强度校核式中：d推杆直径 k-安全系数，通常k=1.52 l推杆长度（mm） -脱模力 E推杆材料的弹性模量（MPa） n推杆根数 -推杆所受的压力（MPa） -推杆材料的屈服强度（Mpa）将数据代如上式得：顶杆的材料多用钢45、T8、T10,顶干头部要 火处理达HRC50以上，光洁度7级以上。 本次设计选用了T8钢。 第 6章 分型面的设计分开模具取出塑件的面称为分型面;注射模有一个分型面或多个分型面，分型面的位置，一般垂直于开模方向。分型面的形状有平面和曲面等，但也有将分型面作倾斜的平面或弯折面，或曲面，这样的分型面虽加工难，但型腔制造和制品脱模较易。有合模对中锥面的分型面，分型面自然也是曲面。6.1选择分型面基本原则：1） 分型面应选在塑件外形最大轮廓处当已经初步确定塑件的分型方向后分型面应选在塑件外形最大轮廓处，即通过该方向塑件的截面积最大，否则塑件无法从形腔中脱出。2） 确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模从制件的顶出考虑分型面要尽可能地使制件留在动模边，当制件的壁相当厚但内孔较小时，则对型芯的包紧力很少常不能确切判断制件中留在型芯上还是在凹模内。这时可将型芯和凹模的主要部分都设在动模边，利用顶管脱模，当制件的孔内有管件（无螺纹连接）的金属嵌中时，则不会对型芯产生包紧力。3） 保证制件的精度和外观要求与分型面垂直方向的高度尺寸，若精度要求较高，或同轴度要求较高的外形或内孔，为保证其精度，应尽可能设置在同一半模具腔内。因分型面不可避免地要在制件中留下溢料痕迹或接合缝的痕迹，故分型面最好不选在制品光亮平滑的外表面或带圆弧的转角处。4） 分型面应使模具分割成便于加工的部件，以减少机械加工的困难。5） 不妨碍制品脱模和抽芯。在安排制件在型腔中的方位时，要尽量避免与开模运动相垂直方向的避侧凹或侧孔。6） 有利于浇注系统的合理处置。7） 尽可能与料流的末端重合，以利于排气。6.2 风扇分型面的选择: 由于叶片形状复杂，且要保证同轴度，若采用单一形式的分型面，则难以满足要求。本设计选择叶片曲面与叶体上部阶梯端面的组合体为分型面，如图所示,图中用粗实线示出。图51风扇分型面其特点是：1、 叶片由上下凹凸配合的两个叶片成型块组合获得，便于叶片成型块空间曲面的加工，保证叶片精度。2、 在成型时，叶身可抱紧在成型芯上，使风叶保留在动模一方，便于风叶脱模和顶出。3、 风叶上装配轴的由型芯成型，从加工和模具结构上保证其同轴度。4、 分型面所留下的痕迹不在风叶表面，不影响风叶外观。5、 不需要增设抽芯机构，使模具结构简化。6、 可利用分型面进行排气，不必增设排气槽，有利于模塑时料的流动，提高制品质量。7、 便于顶出机构的设置。第7章 冷却系统设计注射模的温度对塑料熔体的冲模流动、固化定型、生产效率及塑件的形状和尺寸精度都有重要的影响。注射模中设置温度调节系统的目的，就是要通过控制模具温度，使注射成型具有良好的产品质量和较高的生产率。7.1模具温度调节的重要性(一) 模具温度及其调节系统对塑件质量的影响无论何种塑料进行注射成型，均有一个比较适宜的模具温度范围，在此温度范围内，塑料熔体的流动性好，容易充满型腔，塑料脱模后收缩和翘曲变形小，形状与尺寸稳定，力学性能以及表面质量也比较高，为了使模温能控制在一个合理的范围内，必须设计模具温度的调节系统。模具温度的调节是指对模具进行冷却或加热，必要时两者兼有，从而达到控制模温的目的。对模具进行冷却还是加热，与塑料品种、塑料的形状与尺寸、生产效率及成型工艺对模温的要求有关。对于粘度低、流动性好的塑料（例如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺等），因为成型工艺要求模温都不太高，所以常用常温对模具进行冷却，有时为了进一步缩短在模具内的冷却时间，亦可用冷水控制模温，对于粘度高、流动性差的塑料（例如聚碳酸酯、聚砜、聚甲醛、聚苯醚、和氟塑料等），为了提高充型性能，成型工艺要求有较高的模温，因此经常需要对模具加热。对于粘流温度或熔点较低的塑料，一般需用常温或冷水对模具冷却；而对于高粘流温度或高熔点的塑料，可用温水控制模温。对于热固性塑料，模温要求在150200，必须对模具即热。流程长、壁厚较大的塑件，或者粘流温度或熔点虽不高，但成型面积很大时，为了保证塑料熔体在冲模过程中不致温降太大而影响充型，可对模具采取适当的加热措施。对于大型模具，为了保证生产之前用较短时间达到工艺所要求的模温，可设置加热装置对模具进行预热。对于小型薄壁塑件，且成型工艺要求模温不太高时，可以不设置冷却装置而依靠自然冷却。设置温度调节装置后，有时会给注射生产带来一些问题，例如，采用冷水调节 模具时，大气中水分容易凝聚在模型表壁，影响塑件表面质量。而采用加热措施后，模内一些间隙配合的零件肯可能由于膨胀而使间隙减小或消失，从而造成卡死或无法工作，设计时应予以注意。(二) 模具温度与生产效率的关系模具温度与生产效率的关系主要是由冷却时间来体现的，塑件在模内停留冷却的时间与其传给模具的热量有如下关系： 式中Q塑料传给模具的热量（J）；h1模腔的表面积（m2）；模腔内塑料与模腔表壁的温差（）；t2塑料在模腔内停留冷却的时间（s）；如果塑料的品种、模具设计和成型工艺以定，那么h1、A1及Q也就基本确定，则上式说明，塑料在模具内停留冷却的时间t2与温差成反比关系，若要缩短塑件在模内的停留冷却时间以提高生产效率，就必须在工艺条件允许的情况下尽量增大塑料与模腔的温差。但是，如果模具没有温度调节系统，模内的热量就会随着注射次数的增加而逐渐积累，使模温逐渐升高，导致减小，从而生产效率随着塑件在模内停留时间和成型周期的延长而下降，因此，模具内设置温度调节系统是非常必要的。7.2冷却的计算塑件注射模具工作时必须将模具温度控制在一定范围