风扇叶设计说明书

1、介绍塑料模具行业是当今世界上发展最快的行业之一。随着高分子化学技术的发展和高分子合成技术、材料改性技术的进步，具有优异性能的聚合物越来越多。材料不断涌现，从而使塑料行业得以突飞猛进。1.1塑料模具的发展塑料模具的发展是随着塑料工业的发展而发展起来的在我国起步较晚，但发展迅速，特别是近年来在质量、技术、制造能力等方面取得了长足的进步，取得了巨大的成就。这可以从以下几个方面看出。1.1.1CAE技术 现在CAD/CAM/CAE技术在塑料模具设计制造中的应用越来越普遍，尤其是CAD/CAM技术的应用更为普遍，并取得了很大的成就。目前，利用计算机分析产品零件的形状、模具的主要结构和零位设计、数控机床加

2、工的编程已成为设计和生产精密大型塑料模具的主要手段。 .一些主要的塑料模具制造商使用计算机辅助分析（CAE）技术在塑料注射成型过程中进行流动分析、冷却分析、应力分析等，并合理选择浇口位置、尺寸、注射成型工艺参数和冷却系统布局等。方案进一步优化，模具设计和制造周期也缩短了。1.1.2电子信息工程技术应用电子信息工程技术的应用进一步提高了塑料模具的设计制造水平。国内一些主要的塑胶模具厂家通过客户提供的三维信息盘和在线产品电子信息，实现了预算编制、报价、设计审批、设计修改等，不仅缩短了生产前的准备时间，还减少了生产成本。为扩大模具出口创造了良好条件。由于直接使用用户提供的产品电子信息，大大缩短了CA

3、D/CAM的技术准备时间，模具的设计制造周期也相应缩短。1.1.3气体辅助注射成型技术的使用更为成熟。几年前才刚刚开始应用的气辅注塑成型技术，近年来发展迅速，日趋成熟。目前，已有多家企业成功将气辅技术应用于电视机外壳、洗衣机外壳、汽车饰件及一些厚壁塑料件的模具中。有的厂家还使用了MOLD气辅软件，取得了不错的效果。1.1.4热流道技术应用更广泛近年来，热流道技术发展迅速，热流道模具比例不断提高。虽然在全国范围内，热流道模具的比例仍然不高，但一些模具企业，热流道模具已占其模具总产量的1/3左右。现在，一般热元件和外热元件是歧管多点热喷嘴的结构应用已经比较普遍，具有先进水平的针阀喷嘴和开关控制喷嘴

4、也可以自行设计制造。相应地，国内商品化的热流道系统组件也出现了。 C1.1.5目前，我国生产的小模数塑料齿轮等精密塑料模具已达到国外同类产品的水平。齿轮模具设计采用最新的齿轮设计软件，修正了成形压缩造成的齿廓误差，满足标准渐开线造型要求。显示管隔离器注塑模具、多头注塑头塑胶成型模具、高效多色注塑塑胶模具、平板彩电塑胶外壳注塑模具、洗衣机滚筒注塑模具、塑胶管三通注塑模具、汽车灯具及汽车饰件注塑模具 冰箱用塑料发泡模具等大量精密、复杂、大型模具的设计制造水平也已达到或接近国际水平。中国可以生产尺寸精度为6到7的塑料模具。分型面接触间隙0.02，模板弹性变形0.05 ，表面粗糙度Ra=0.05 0.

5、025 。采用CAD三维设计、计算机模拟注塑成型、部分模具零件互换性、抽芯脱模机构的新颖设计等。对提高精密复杂模具的制造水平起到了很大的作用。 20吨以上的大型塑料模具的设计制造也达到了很高的水平。1.1.6模具的寿命不断提高。近年来，模具的寿命不断提高，许多模具的寿命已达到100。超过一万次。2我国塑料模具的发展趋势11由于塑料行业的快速发展与上述方面的差距，未来我国塑料模具的发展速度将大于模具行业的整体发展速度。 “十五”期间，预计每年将达到12%以上的市场增长率。在塑料模具生产企业向规模化、现代化发展的同时， “小而专”、“小而精”仍是必然的发展趋势。从技术上讲，为了满足用户对模具制造“

6、交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求，下面的发展趋势也比较明显。2.1.1在模具设计制造方面，将全面推广CAD/CAM/CAE技术。 CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的重要里程碑。实践证明，CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。目前， CAD/CAM/CAE技术全面普及的条件基本成熟。随着计算机软件的发展和进步，技术培训工作也越来越简化。在模具CAD/CAM技术的推广和普及过程中，要抓住机遇，重点支持国产模具软件的开发和应用；增加技术培训和技术服务；进一步扩大CAE的技术应用范围。有条件的企业要积极做好模具CAD/CAM技术的深化应用，即开展企业信息化工程

7、，逐步从计算机辅助工艺设计向计算机集成制造系统乃至虚拟制造发展，并逐步深化和完善。模具设计制造计算机软件将向智能化、集成化方向发展。2.1.2开发电火花加工技术。电火花加工技术又称电火花加工技术，是一种用成型电极代替传统加工型腔的新技术。它是一个高速旋转的简单管状电极。对于三维或二维轮廓加工（如CNC铣削），不再需要制造复杂的成形电极，国外采用该技术的机床已应用于模具加工。预计这项技术将得到发展。2.1.3将发展超精加工和复合加工。航空航天等部门已经应用了纳米技术，制造超高精度零件必须使用超高精度模具。随着精密模具和大型模具的发展，将发展加工精度1m以上的超精加工技术和集流、化学、超声波、激光

8、等技术的复合加工。具有两种或两种以上工艺特征的复合加工技术在未来的模具制造中将具有广阔的前景。2.1.4模具研磨抛光将向自动化、智能化方向发展。模具表面的精加工是模具加工中不能很好解决的难题之一。模具表面质量对模具的使用寿命和零件的外观质量有很大的影响。目前我国仍以手工打磨抛光为主，不仅效率低（约占整个模具周期的1/3），而且劳动强度大。高强度和不稳定的质量制约着我国模具加工向更高水平的发展。因此，抛光自动化和智能化的研究是一个重要的发展趋势。日本研制出数控磨床，可实现三维曲面模具的自动磨抛。此外，由于模具型腔形状复杂，任何研磨抛光方法都有一定的局限性。应注意开发特殊的研磨抛光方法，如挤压研磨

9、、电化学抛光、超声波抛光、复合抛光等工艺和设备，以提高模具的表面质量。2.1.5模具自动加工系统的研究与开发 随着各种新技术的快速发展，国外出现了自动模具加工系统。这也是我国的长远发展目标。自动模具加工系统应具备以下特点：多台机床的合理组合；配有配套的定位夹具或定位盘；完整的 CNC 工具和工具库；完整的CNC柔性同步系统；质量监控系统。 3.13虚拟技术将得到发展 计算机和网络的发展使虚拟技术成为可能。虚拟技术可以形成虚拟空间环境，实现虚拟合作设计、制造、合作研发，甚至建立虚拟企业。 “九五”期间，模具行业已开始探索， “十五”期间应大力发展。1产品成型工艺分析塑胶件（小扇叶）分析：塑料成品

10、图：图1-1塑料名称：聚碳酸酯（ pc ）色调：半透明浅蓝色生产方案：中批量生产塑件成型工艺分析塑料部分是塑料风扇1.1结构分析 图1-1产品零件图小型六叶片风扇叶片，由于高速旋转。因此对结构性能要求比较高，在设计外形时必须考虑其结构对称性。运动过程中空气动力对风扇叶片的影响。结构的不对称可能会导致风扇在转动时偏离轴心，不仅加速了风扇轴孔的磨损，还会因运动不稳而产生噪音。由于中间的轴孔与转轴直接接触，所以模具设计制造必须有良好的加工工艺，才能保证运转顺畅。60的相等差异均匀排列在风扇壁周围。平面投影在水平地面上，扇叶无干扰现象。1.2成型工艺1.2.1精度等级：采用通用精度等级51.2.2脱模

11、斜度：为了便于塑件从模腔中顶出，必须在与模具脱模方向平行的塑件表面上设置一定的斜度。一般情况下，如果塑件顶出不给坡度或脱模坡度小，在生产过程中会发现脱模力过大，塑件容易断裂、变形、划伤, 质量下降。通常，塑件的几何形状复杂且不规则，脱模斜度较大，塑件表面的脱模斜度大于外表面的脱模斜度。对于扇叶的脱模，叶片占了很大一部分。产品高度为21vmm ，厚度为2mm塑胶模具设计师指南。检查表3.2-1和3.2-4 ，得到塑件表面30 50 。面35 1 。扇叶的中心轴孔需要较好的定位精度来满足轴的固定，所以我们一般不给中心孔设置拔模斜度。为了减少旋转过程中的磨损。1.3塑件壁厚塑件的壁厚是最重要的结构因

12、素，在设计塑件时必须考虑。一般来说，热塑性塑料件的壁厚在2和4mm小塑件之间，中塑件大，大塑件可以适当加厚。冷却风扇叶片属于中小型零件。考虑到塑件的流动性，由于聚碳酸酯（ pc ）的流动性能不是很好，最小壁厚1mm有缩孔等缺陷，过薄会造成型腔通道狭窄，流动阻力大。查看表3.2-8以获得推荐值1.8mm。我们采用2mm它来满足塑料零件的流动性能、强度和刚度要求。1.4加强筋风扇在主轴的带动下高速旋转，轴与风扇叶片的接触部分在叶片的中心轴孔内。运转时，如果没有加强筋来提高风扇的强度，很容易使塑件变形或加速磨损。 .加强筋既能克服翘曲变形现象，又能起到辅助流道的作用，改善熔料的流动和充填状态。为了便

13、于脱模，加强筋的方向与成型方向一致，即模具成型件的运动方向一致。 ，并且与熔体的流动方向一致，便于填充和成型。肋条的设计，无论其大小、形状或位置，其设置的基本原则不变，应包括：( 1 )筋根部尺寸与成品厚度保持一定比例。当根部加强筋尺寸与成品厚度之比过大时，容易造成成品凹陷或应力集中，造成成品缺陷。一般肋根的尺寸为成品厚度的50%-80%。图1-2加强筋1.5热塑性聚碳酸酯的注塑成型工艺1.5.1注塑成型工艺pc塑料在注塑机的机筒内加热塑化成流动状态，通过模具的浇注系统形成模腔。整个过程可分为五个阶段：塑化-充模-保压-冷却-脱模。1.5.2 pc注塑工艺参数( 1 )注塑机：螺杆式( 2 )

14、螺杆转速( r/min )： 28( 3 )机筒温度( )：0C后段160 170中段165180前段170190( 4 ) 喷嘴温度 ( 0C): 240 250 , ( 5模具温度（）： 90110( 6 )注射压力( MPa )： 80130（ 7 ）成型时间（ s ）：注射1560 保压05成型周期40 1 3 0冷却 15 601.5.3塑料制品的后处理使用红外线灯箱， 100110度高炉812小时1.6 pc主要性能指标表1-1 pc主要性能指标聚碳酸酯的成型性能机械行为测试类别 单元测试标准CRO CROG4 CSA CEA拉伸断裂强度MPa ISO 527 60 100 58

15、55断裂伸长率% ISO 527 85 5 150 160屈服弯曲强度MPa ISO 178 85 125 85 70弯曲模量MPa ISO 178 2100 5400 2300 2000悬臂梁式缺口冲击强度J/m ISO 180 620 90 580 650洛氏硬度R ISO2039/2 R116 R112热性能熔点 ISO 3416 - - - -热变形温度0.45MPa 1.80MPa ISO 75 137/ -148/- 123/- 118阻燃性能- UL94 V0 V1 HB HB电气特性续表 1表面电阻Ohm ISO 167 10 17 10 17 - 10 16介电强度KV/mm

16、 - - - - -其他密度g/cm 3 ISO 118 31.21 1.25 1.14 1.19饱和吸水率% ISO 62 0.15 0.12 0.1 0.1玻璃纤维GF/矿物M含量% - - GF20 - -收缩率mm/mm 0.005 0.003 0.0006 0.005 0.006线性成型收缩率特征毫米/毫米-0.005-0.007阻燃通用0.002-0.004增强型阻燃剂0.005-0.007PC/ABS(7/3)合金高流动0.005-0.007PC/PE合金耐应力开裂和耐溶剂注：数据来源于工程塑料手册31.6.1 Pc使用性能： PC是一种无定形、无味、无毒、高度透明的无色或微黄色

17、热塑性工程塑料，具有优良的物理机械性能，特别是优良的抗冲击性、抗拉强度、抗弯强度、高抗压强度；蠕变小，尺寸稳定；良好的耐热性和耐低温性，在较宽的温度范围内具有稳定的机械性能、尺寸稳定性、电性能和阻燃性，可在-60 无明显熔点， 220 呈熔融状态120；-230由于分子链刚性高，树脂熔体粘度大；吸水率小，收缩率小，尺寸精度高，尺寸稳定性好，薄膜透气性低；属于自熄性材料；对光稳定，但不耐紫外线，耐候性好；耐油、耐酸、耐强碱、氧化性酸和胺、酮，溶于氯代烃和芳香族溶剂，长期在水中易引起水解和裂解。缺点是由于抗疲劳性差，容易发生应力开裂，耐溶剂性差，耐磨性差。1.6.2成型性能：成型前必须预干燥，含水

18、率小于0.02% 。在高温处理微量水分时，产品会产生白浊、银丝和气泡。 PC在室温下具有相当大的受迫高弹性变形能力。 .冲击韧性高，可进行冷压、冷拉、冷轧等冷成型工艺。挤出用PC的分子量应大于30000 ，应采用渐压螺杆，长径比为1 ： 1824 ，压缩比为1 ： 2.51.7 PC塑胶成型散热风扇可能出现的问题1.7.1气泡由于PC的流动性能不是很好，成品在冷却过程中容易出现注泡或缩孔。壁厚造成的空隙，不透明的产品从外面是看不到的，只有刨平后才能看到。 扇叶的壁厚中心是冷却最慢的地方，所以冷却很快，快速收缩的表面会拉扯原料产生空隙，形成气泡。 (1)注射压力尽可能高，以减少原料的收缩。 (2

19、)当成型品上的肉厚变化较快时，各部位的冷却速度不同，容易产生气泡。 (3)由于空气停滞而产生气泡。 (4)主流太小，成品厚度变化快。 (5)主流固化前必须保持足够的压力1.7.2经：在注塑成型过程中。模具树脂受到高压以产生局部应力。脱模后，成品两侧出现变形和弯曲，薄壳成型品容易变形。 (1)成型品冷却不充分时，顶出，表面被顶出器压紧，因此会引起翘曲或变形。 (2)当成型品各部分冷却速度不均匀时，慢冷收缩率增大，薄壁部分原料冷却迅速，粘度增加，引起翘曲。 (3)模具冷却水道分布不均匀，必须使用多台模温机改变或调整温度。 (4)对于模水道较多的模具，最好用模温机分段控制，已达到理想温度。2模具的结

20、构2.1确定型腔的数量和排列方式塑料冷却风扇叶片是一个小部件。考虑到风扇运行的稳定性，要求塑料件具有更好的精度。与单腔模具相比，多腔模具具有以下优点：( 1 )塑件的形状和尺寸精度始终保持一致；( 2 )工艺参数易于控制；( 3 )模具结构简单紧凑，大大简化了设计、制造和维修。一般来说，对于精度要求较高的小型制品和异型制品，一般首选一模一腔的结构，但对于精度要求不高的小型制品（无配套精度要求），形状简单，采用大批量生产.多腔模具可以提供得天独厚的优越条件，大大提高生产效率。由于风扇叶片的核心是一个复杂的曲面，加工成本、复杂程度和生产程序是综合考虑的因素。我们初步选择一模一腔的形式。2.2分型面

21、位置的确定分型面的选择不仅关系到塑件的正常成型和脱模，还关系到模具结构和制造成本。一般来说，在设计成品时，需要考虑分型面的形状和位置，然后再选择模具的结构。因此，在选择分型面时应遵循以下原则：( 1 )分型面应在塑件的最大截面处。不行，会增加型腔脱模和加工的难度，否则加工不出来。( 2 )塑料件尽量保持在动模一侧。因为在动模侧的脱模机构的设置和制造简单易行。( 3 )有利于保证塑件的尺寸精度。( 4 )有利于保证塑件外观质量。( 5 )考虑满足塑料件的使用要求。( 6 )长型芯应放在开模方向。( 7 )有利于排气( 8 )有利于简化模具结构。(9)尽量减少分型面在夹紧方向的投影面积在设计散热风

22、扇叶片分型面时考虑上诉原则时，由于对塑件的外观质量要求较高，一般尺寸精度要求，装配精度要求较高，因为其中心轴孔刀片与传动轴必须有较高的配合精度，以保证刀片的平稳转动，所以我们设计的模具采用单腔单面。根据塑件的扇叶结构，模具将采用一个分型面和两个分型面，其中分型面为两个水平面，一个用于分离扇叶，一个用于分离中间圆柱芯进行加工.3注塑机型号的确定3.1确定注塑机型号由pro/e分析可知，风扇塑料件的总体积为16cm3。查表一可知pc塑料的密度为= 1.2kg/dm 3塑件质量mM= v =16 10 -3 1.2 10 3=19.2g3.1.1注射量的计算和确定从上面的计算可以看出，塑件的总体积是

23、16cm冷凝水流向的参数尚未确定。一般采用塑件的0.6 0.8倍的关系进行计算。我们从上述分析中选择0.7来确定型腔的注射量为Vreal =1.6 1.7= 27.2V public = V real / 0.8 = 27.2 / 0.8 = 34 cm33.1.2计算塑料件和流道骨料在分型面上的投影面积和所需的锁模力A在模具设计前尚未知道其具体值。因此，根据型腔模具的设计分析，塑件在分型面上的投影面积为A1的0.2-0.5 。时间我们使用0.35来估计。A1=(127 6)2/2 = 11499.01mm3A=1.35 11499.01 = 15523.67 mm3F锁=F膨胀=P型 A1

24、（ P型是模腔内塑料熔体的平均压力一般为2040MPa ）=15523.67 30=465710.1N = 465.71 千牛3.2注塑机的选择根据各生产周期注射量和锁模力的计算值，在实用模具设计制造手册一书中初步确定注射机型号为XS-ZY-125。表3-1 XS-ZY-125型注塑机相关参数其基本参数：额定流量：104cm螺杆（塞径）30mm射出压力： 150mpa射出行程160mm射出时间： 2.9s螺杆转速10140射出方式：螺丝锁模力900KN最大成型面积：360cm最大开合模行程300mm最大厚度：300mm模具最小厚度200mm动、固定模板固定板尺寸： /拉杆间距260 360夹紧

25、方式：液压机械定位环尺寸100顶出形式：两侧顶出机器尺寸3.34 0.75 1.55设备产地注塑机和模具是和注塑模具一起使用的，所以要了解注塑的规格和性能，检查所选注塑机的基本参数。3.3注塑机的检查一个成型周期必须使用的塑料熔体量为注塑机额定注射量的80%以上，按下列关系式计算nVs + Vj=0.8Vgn 模腔数Vs - 单个塑料零件的体积或质量（ mm或g ）Vj - 浇注系统和闪光所需的塑料体积或质量Vg注射机的额定注射量由上述计算和查表， n=1 Vs= 16cm3 Vj=11.2 Vg=10416+11.2=27.2=Pm(n As+Aj)F注塑机锁模力As Aj分别是塑件和浇注系

26、统在分型面上的投影面积。模腔内塑料熔体的平均压力（MP） ，通常模具压力为2040 MP这里我们取Pm为30 MPAj= 11499.01mm3Pm ( nAs+Aj ) = 30 11499.01 1.35= 465.71KNF=900KN则F Pm ( nAs +Aj )3.3.2压力检查注塑机的最大注塑压力应大于塑件成型所需的压力。即Pz=PchPz注射机的最大注射压力Pch塑件成型所需的注射压力所选注塑模具的最高注塑压力为150MP ，大于塑件成型所需的注塑压力4模具分型面的确定为了使注塑制品更容易拉出模具，除了有合适的拔模斜度外，模具还需要分为定模和动模，两者的界面是“分型”表面”4

27、.1产品分型面的确定根据塑件的结构形式选择有利于模具加工、排气、脱模，以保证塑件的表面质量要求。所设计的塑件是复杂的曲面构件，分型面的确定有些麻烦，单个平面不能满足要求。考虑型腔加工和塑件结构，我们在沿叶片展开的曲面上确定分型面，分型面的形状由形状决定。为了方便加工，我们同时在主分型面下建了一个圆柱型芯。简化分型后型腔的加工。在模具设计阶段，首先要确定分型面的位置，然后再选择模具结构。分型面设计的合理与否，对产品的质量、工艺操作的难易程度和模具的设计制造都有很大的影响。因此，分型面的选择是注塑模具设计的关键因素。分型面的选择应遵循以下原则：( 1 )有利于保证产品的外观质量；( 2 )分型面应

28、选择在产品的最大截面处；（ 3 ）尽量将产品保持在动模一侧；( 4 )有利于保证产品的尺寸精度；（ 5 ）尽可能满足产品的使用要求；( 6 )尽量减少产品在夹持方向上的投影面积；（ 7 ）长型芯应放在开模方向；( 8 )有利于排气；( 9 )有利于简化模具结构；( 10 )选择非平面分型面时，应有利于型腔加工和产品脱模。图4-1 pro/e中塑件的分型面图4-2 CAD中表示的分型面1型芯2动模型芯3定型型芯4分型面5塑件构建过程是：基本上使用“复制”和“裙子”来构建“混合”的几个命令。首先，分析产品，观察其多面设计与浇口设计的关系。利用样条曲线中的cos曲线，将零件上的外周面分量与扇叶外周面

29、连接并具有相同的曲率，然后利用混合函数将样条曲线连接起来构造成形面，复制塑料零件上的原始上表面。合并曲面时，建模曲面与曲面之间，曲面与曲线之间，或曲线与曲线之间，需要使用切线（ tangent）法，平面之间需要法线（Normal）法。那就是所需的分型面。5 浇口系统形式及浇口设计浇注系统的作用是将塑料熔体顺利地填充到模腔深处，以获得轮廓清晰、质量好的塑件。因此，要求灌装过程快速有序，压力损失小，热损失小。排气条件好，浇注系统冷凝水容易从产品中分离或切断。浇注系统的组成：主流道、流道浇口、冷料腔门控系统设计的原则是：( 1 )浇注系统和塑件在分型面上，压降、流量和温度分布应有均匀排列。( 2 )

30、尽可能缩短工艺，减少压力损失，缩短灌装时间( 3 )浇口位置的选择应避免湍流和涡流，以及射流和蛇形流，并有利于排气( 4 )避免高压熔体对型芯和镶件的冲击，防止变形和位移( 5 )熔合间隙位置必须合理布置，必要时布置冷料井( 6 )尽量减少浇注系统的材料用量( 7 )浇注系统中的冷凝水方便可靠，易于与塑件分离或易于切割修复，无外观损伤( 8 )浇口系统应达到要求的精度和粗糙度，浇口精度必须达到IT8以上( 9 ) 使主通道中心尽可能与模板中心重合。门控系统布局扇形塑料模具为一模一型腔，因此浇注系统的布置采用对称布置。即流道是对称的，这样在扇叶的注塑成型过程中，熔料在型腔内均匀流动。5.1主通道

31、设计主流道是连接注射机喷嘴和流道的一段通道。通常截面为与注塑机喷嘴在同一轴线上的圆形，具有一定的锥度。普通塑料主流道的主要设计要点有：( 1 ) 主通道锥角a=26，对流不良的塑料可以为36 ，壁面粗糙度为Ra0.63微米( 2 ) 主通道大端倒圆，半径r=1 3mm，以减小流动物料转向过渡时的阻力。( 3 )在模具结构条件下，主流道应尽量短，一般小于此60mm，过长会影响熔体的顺利充填。对于小型芯模，主流到衬套和定位环可以设计成一体式。浇道衬套一般采用热处理后强度为5256HRC的T8和T10钢制成，浇道入口直径d应大于注塑机喷嘴直径1mm。这样有利于两者同轴对齐，也能使浇道冷凝水顺利逸出。

32、浇道入口处的凹球3毫米半径R应比注射机的喷嘴头半径大2左右。反之，两者不能很好的贴合，会造成塑料熔体溢出溢出，脱模困难。主通道长度L由模板的厚度决定，但为了减少充模时的压降，减少材料损失，最好短一些。中小模具控制50mm。5.1.1.浇口尺寸( 1 )主通道小端直径d=注射机喷嘴直径+0.5 1=3+0.5 1，取d=3.5 （ mm ）( 2 )主流道球面半径SR=注塑机喷嘴球头半径+1 2取SR=12+1=13 （毫米）( 3 ) h=3至5球面匹配高度 h =3 ( mm )( 4 )主通道的长度L应60mm结合模具结构尽量小。futaba_2p FC-TYPE类型在模具设计过程中被pr

33、oe调用定模板厚度为25，顶板厚度为20取L=25+20=45 （毫米）由于浇口嵌在定模的定板上，其长度小于两板总长度之和浇道套总长度L 45-h= 42mmh为预埋高度主通道大端直径D=d+2Ltg （半锥角为1 3 ，取 =2 ）D=3.5+2 42tg2 =3.5+2 42 0.3496.5 mm图5-1主流道衬套浇口小端的入口与注塑机的喷嘴反复接触，属于易损件，对材料有严格要求。因此，模具的浇道部分往往设计成可拆卸、可更换的浇道套（俗称浇道套），以便有效地选用优质钢材进行单独加工和热处理。浇口套均为标准件。常用的浇道套分为带浇道和不带浇道两种。下图显示了前者。浇口用于安装定位环。喷嘴规

34、格有12 、 16 、 20等。 R浇道入口处凹坑的球面半径应大于喷射器的喷嘴。球面半径约为23mm相反，两者不能很好匹配，会导致塑料熔体有回火，脱模困难。由于注射机的喷嘴半径为20 ，所以喷嘴为R12 。主通道S为S=4(D+d)/(D 2 +d 2 )公式5-1D=6.5 d=3.5S= 4 ( 6.5+3.5 ) (6.5 2 +3.5 2 )=21905.2浇口套的固定由于使用了喷嘴，所以使用定位环将其固定在模具的模板面板上。定位环100mm的外径为，直径为 30mm。具体固定形式如下图所示：图5-2定位圈图5-3浇口套的固定形式1六角定位螺钉2定位环3主流道衬套4拉杆5定模固定板6推

35、板5.3冷料袋设计冷料孔一般位于与主流道相对的动压板上。其作用是将冷料储存在流动的前端，防止冷料进入型腔形成冷缝。此外，它可以在开模时冷凝主流道。将物料从固定台板上拉出，冷料孔尺寸应略大于主通道大端尺寸。在完成一个注射周期的间隔内，考虑到注射机喷嘴和主通道入口处的熔体由于辐射散热而低于塑料熔体所需的温度，从注射结束的温度喷嘴到注射机的机筒约10 25mm。在模具深处有一个温度逐渐升高的区域，然后达到正常的塑料熔体温度。该区域的塑料流动性和成型性较差，如果比较低的冷料进入型腔，就会产生次品。为克服这一现象的影响，采用井眼延长主通道接收冷料，防止冷料进入浇注系统的流道和型腔。它被称为冷料井（col

36、d slug well）。5.3.1主浇道凝水孔，由于扇形浇铸浇道采用单腔多点点浇口形式，且主浇道较长，所以一般不再设计主浇道凝水孔。5.3.2流道冷凝孔：当流道较长时，可沿料流前进方向延长流道末端作为流道冷料孔，将冷料储存在前面。它的长度是流道直径的1.5到2倍。 .分流通道的直径设计成分流通道5mm的冷凝孔长度为510毫米，这是正常的，我们取值7mm。冷蛞蝓分为三种：(1 ) 与推杆配套的冷料袋(2)冷料孔与拉杆配套(3)冷料孔配无拉杆这次设计的扇叶流道，有四个点浇口，所以顶出塑件的方式是顶出顶针，所以我们采用第二种形式，即冷料孔配合的形式用拉杆。料杆安装在定模的固定板上，不随推出机构移动

37、。拉杆头部设计成倒锥头形式，以拉动冷凝水。它主要依靠塑料的收缩力将主通道冷凝液拉出。 ，虽然可靠性不好，但设计简单，成本低。在其脱模过程中，它被推板推出拉杆头。从动模中拉出骨料。5.4分流道设计流道是主流道与浇口之间的通道，一般开在分型面上，起分流和转弯的作用。接口的类型及其选择，通常分流通道的接口形状有圆形、矩形、 U形和六角形。为了降低流路的压力损失，优选流路的截面积大、表面积小。考虑到扇叶模具采用点浇口，加工难度大，我们只有半圆形截面流道和U型流道。5.4.1流道的尺寸：由于各种塑料的流动性不同，流道的直径可以根据塑料的品种粗略估算，也可以用经验公式确定。一般为3左右10mm。(公式5-

38、2 )式中， B圆形分流道直径（ mm ）m塑料件的重量（ g ）L分流通道的长度（ mm ）这种关系是塑件壁厚3mm低于，重量低于200g。扇叶的平均壁厚为2mm，因此该公式适用。叶片的重量是19.2g流道尽量短，弯曲少，便于注塑过程中最经济的使用原材料和注塑机的能耗，减少压力损失和热损失.将跑步者设计为笔直的总长度41mm。计算B=0.2654 eq r( ,19.2) eq r( 4,41)= eq eqr()2.9415 （不在适用要求范围内）表5-1部分塑料常用流道截面尺寸范围塑料名流道截面直径( mm ) 塑料名流道截面直径( mm )ABS 4.89.5聚苯乙烯3.510尼龙1.

39、69.5软化 PVC 3.510聚碳酸酯1.69.5聚合花2.410为了减少流道的压力损失和传热损失，希望流道具有大的横截面积和小的表面积。因此，可以使用流量与横截面积与周长之比小的圆形横截面。也就是说，分流通道的截面形状和效率可以基本为半圆形，甚至更高。查表5-取出B=5mm其截面形状和尺寸如下图所示：图5-4分流器5.4.2跑步者的粗糙度：由于在流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，因此只有中心塑料熔体的流动状态是理想的。由于流道的表面粗糙度Ra并不要求很低，因此流道的表面粗糙度常取为Ra0.631.6 。为了增加外部流动阻力，避免熔体流动的表面滑移，使中心层具有更高的剪切速率。5.4.3流

40、道的布置 流道的布置取决于型腔的布置，两者相互影响。分型面上流道的排列与上述型腔的排列密切相关。有许多不同的安排，但应遵循两个原则：一方面布置紧凑，减小模板面尺寸；另一方面，工序尽量短，合模力均衡。转轮的排列方式分为平衡式和不平衡式两种。非平衡型可能会产生骨料的不均匀填充。扇叶模具流道设计为四点浇口，所以采用平衡流道，可使塑料均匀注入型腔，并能减少局部塑料流动不均匀造成的填充盲孔。图5-5分流通道布局5.4.4流道与浇口的连接：流道与浇口的连接处应加工成斜面，弧度过大，有利于塑料熔体的流动和充填。5.5闸门设计浇口是连接流道和型腔的短而细的通道。它是门控系统的关键部分。浇口的形状、位置和大小对

41、产品的质量有很大的影响。浇口的理想尺寸很难用理论公式计算出来。通常根据经验确定，取其下限，然后在试模过程中逐渐修正。一般浇口截面积为流道截面积的3%。 9%表面粗糙度不小于0.4m 。通常浇注可分为大浇口和小浇口两大类。前者也称为非限制门，指的是直接门；后者也是限制门，或称闸门，常用的有侧门和点门。门的主要功能如下：( 1 )熔体充填后，先在浇口处凝结，当注射机螺杆退出时，可防止熔体回流到流道；( 2 )熔体在流经窄浇口时会产生摩擦热，使熔体升温，有利于充模；( 3 ) 浇口尾矿容易切断；( 4 )对于多腔模具，可用浇口平衡进料。对于多浇口单腔模具，浇口也可用于控制焊接线的位置。5.5.1浇口

42、类型选择：对于属于中小型产品的单腔塑料模具，由于扇叶中间为衬套形状，采用点浇口更为合适，其形式为单腔多点浇口。点门的全称是针点门，是典型的受限门。具体来说，它具有以下优点：( 1 )塑料熔体的剪切速率可以大大提高，表观粘度明显降低。这使得模具更容易，它对pc材料的剪切速率更敏感，即具有较小牛顿指数的熔体更有效。( 2 )熔体通过点式浇口时，浇口小，因高速摩擦而发热，熔体温度升高，粘度再次下降，流动性再次增加。( 3 )进料时间能正确控制，无倒流之忧；有利于降低塑件，特别是浇口附近的残余应力，提高制品质量。( 4 )可缩短成型周期，提高生产效率。( 5 )有利于浇口与产品的自动分离，便于实现塑件

43、生产过程的自动化。( 6 )浇口痕迹小，容易修正。( 7 )在多腔模具中，容易实现各腔的均衡进给。提高塑料件的质量。( 8 )浇口位置选择更自由。5.5.2栅极结构尺寸的经验计算点闸按使用位置可分为两种。一个与主流道直接相连，形成菱形闸门或橄榄形闸门。另一种是多点通过流道进料的点浇口，多为这种点浇口。点浇口圆柱孔长L=0.5 0.75mm。它的直径d通常在0.5 和 0.5之间1.8mm。可以通过以下经验公式估算，最好通过=32Q/ d 3 =10 5 s -1来控制熔体流动的剪切速率。图5-6点闸形式= nceq r(4,A)公式5-3其中d点浇口直径 ( mm )A型腔的表面积，即塑件的外

44、表面积（ mm ）c是塑料零件壁厚的函数。n 塑件材料系数表格5- 2 塑料壁厚函数值塑件壁厚t/mm0.7511.251.51.7522.252.5C0.1780.20.2300.2420.2720.2940.3090.326表格5- 3 塑料材料系数n塑料材质聚苯乙烯POM.PC.PPPA.PMMA.PVACPVCn值0.60.70.80.9pro/e软件的扇叶单面外表面积A= 11499.01mm2从塑件壁厚查看上表2mm可知塑件壁厚的函数值为c=0.294塑件壁厚的函数为n=0.7d = 0.7 0.294eq r(4,11499.01)=1.491mm一般来说，点浇口底部的最小直径设

45、计为满足0.5-2之间的要求。它的尺寸实际应用效果如何，应该在试用模式中测试和改进点浇口的导向锥孔有两种，一种是直锥孔，阻力小，适用于含玻璃纤维的塑料熔体。另一种是带球底的锥形孔，可以延长浇口的冻结时间，有利于进料。点浇口导向部分的长度一般在1515 之间25mm，锥角为12 0 30 0 ，分流器用圆弧拉出时不会损坏塑料件。由于点浇口附近的充模剪切率高，固化残余应力大。为防止薄壁塑件开裂，可局部适当增加浇口对面的壁厚。同时，扇叶作为点闸的设计也有其局限性：当必须使用具有双分型面的模具结构时。不适用于对高粘度和剪切速率不敏感的熔体塑料不适合形成厚壁零件需要更高的注射压力。在上述情况下，我们不能

46、使用点浇口进行扇叶浇注。5.5.3浇口位置的选择确定浇口类型后，需要仔细确定浇口到模具型腔的位置。它还涉及门的数量。浇口的位置对产品的质量影响很大。在确定浇口位置时，应注意以下几点：浇口应在能填满型腔的各个角落打开浇口应位于制品壁厚比较厚的部位，以利于进料。浇口的位置应选择便于型腔内气体排出浇口的位置应选择在可以避免产品熔合的地方，例如圆柱形产品，使用中心浇口比使用侧门更好。对于细长型芯模，应采用中心顶进料方式，避免型芯冲击变形请勿在产品中承受弯曲载荷或冲击载荷的部位放置浇口。图5-7点闸位置1合理选择灌装工艺浇口位置或数量不当可能会导致熔流过长，熔流前端压力不足，温度过低，导致塑件密度低，收

47、缩率高，甚至型腔。无法填写。因此，有必要检查熔体(1)型腔组合浇注系统的工艺比校核其过程优于B 的校准公式：B= eq f(Li,ti) 90mpa仍可使用表中数值当工艺厚度小于2.5mm下表中的0.70.8时图5-8流道系统B= eq f(L1,t1)+ eq f(L2,t2)+ eq f(L3i,t3)+ eq f(L4,t4)+eq f(L5,t5)L1= 42mmt1= 2.5mmL2 = 21mmt2=2.5mmL3= 21mmt3= 2.8mmL4= 22.5mmt4=2mmL5= 64.5mmt5=1.2mmB= eq f(42,2.5)+ eq f(21,2.5)+ eq f(

48、21,2.8)+ eq f(22.5,2)+eq f(64.5,1.2)=16.8+8.4+7.5+11.25+53.87=97.27上表5-4中聚碳酸酯塑料熔体的流动比为100 ： 1 ，计算校验值为97.27，接近推荐标准值，符合要求。5.6浇注系统平衡对于中小型产品的注塑模具，一模多腔的形式已被广泛采用，设计时应尽量保证所有型腔同时充填均匀成型。一般在制品形状和模具结构允许的情况下，从主流道到各型腔的流道应设计成长度、形状、截面尺寸相同（型腔布局要平衡），否则需要通过调整浇口尺寸使各浇口的流量与成型工艺条件一致，这就是浇口系统的平衡。5.6.1.分流道平衡：对于多型腔模具，为了达到同时填

49、充所有型腔的目的，可以通过调整各分流道的长度和截面积来改变各分流道内熔融树脂的流量。分流道达到浇注平衡的目的。计算如下：eq f(L1,L2)=eq f(d1,d2)公式5-5 _ eq f(Q1,Q2)_式中， Q 1 、 Q 2 分别为流道1和流道2中熔融树脂的流速（ cm 3 /s ）；d 1, d 2流道1和流道2的直径，（cm ） ；L 1 , L 2 转轮1和转轮2的长度， ( cm )5.6.2.浇口平衡：在布置多腔不平衡流道时，由于流道从主流道到各腔的长度或型腔所需的填充流量不同，也可以采用调整各浇口截面尺寸的方法，使熔融树脂同时填充各型腔。浇口平衡简称BGV （ balanc

50、ed gate value ） ，只要各型腔的BGV值相同，基本可以实现平衡充填。对于同一产品多型腔的模具，需要进行流量平衡计算校核，这样可以保证注塑时塑件能均匀进料。我们设计的扇叶模具是一模一腔，所以一般情况下不再需要浇口平衡计算。由于设置了四点浇口，已考虑到模腔内塑性流动的均匀性和平衡性。点闸均匀分布于扇叶背面。塑料从肋骨的背面倒出。不仅可以，还能增加。5.7普通浇口系统截面尺寸计算与校核进行塑料熔体。 -1 ，浇口剪切速率在10 4 10 5 s -1左右，平衡系统的充填过程类似于等温流动。=f ( Q , Rn ) 可以用以下经验公式表示： eq f(3.3Q, R3n)= 公式5-6

51、其中 - 流道中熔体的剪切速率 ( s -1 )Q流道中熔体的体积流量（ cm 3 /s ）Rn浇注系统截面等效半径（ cm ）5.7.1.确定合适的剪切速率，由上式可得浇注系统各截面的值如下：( 1 )主通道： s =5 10s -1( 2 )分流通道： r =5 10s -1( 3 )点门： Q =10 5 s -1( 4 ) 其他门： Q =5 10 5 10 4 s -1 （本设计采用点门）所以前三个数据就是我们想要的。5.7.2.确定体积流量Q（浇注系统中各段Q值不同）( 1 )由图6-242 ( - Q - Rn关系图)得到： Qs=60 ( cm 3 /s )Q R =9 ( c

52、m 3 /s )Q G =5 ( cm 3 /s )( 2 )注射时间的计算由公式Qs=Qp/t得到： t=Qp/Qs0.4 ( s )式中， Qs主通道的体积流量， cm 3 /st注射时间Qp成型品的体积，通常取（ 0.5 0.8 ） QnQn注射机的标称注射量cm 3 ( 30/1.10= 27.3 cm3 )5.8排气系统设计在注塑成型过程中，除了型腔和浇注系统中的空气外，还有塑料加热或固化产生的低分子挥发性气体。如果这些气体不能顺利排出，则可能是在填充过程中气体的压缩产生的。高温会导致塑件局部碳化和烧焦，或使塑件产生气泡，或造成焊接不良的缺陷。排气系统有几种方式使用排气槽；使用型芯、

53、嵌件、推杆等配合间隙；有时为了防止产品在弹出时产生真空对于变形，必须提供进气装置。对于注塑模具排气，可以选择模具分型面或配合间隙进行自然排气，也可以单独设计排气系统。当模具较大或较复杂时，必须采用这种方案。本次设计的塑件为分型面大、一模一腔的中小型塑件。无需单独设计排气系统，节省成本，降低风扇模具的制造成本。6 模架及部分标准件及零件的选择本设计基于系统调用的pro/e中的EMX平台，以及生产中使用的标准模架。如果在工厂选择模架，应该尽量使用国内标准模架，因为标准化后，是选择市场上的材料来做板子。简单且成本低。根据型芯设计的大小、复杂的情况以及抽芯、脱模、开模的过程，我们选择了日本设计的fut

54、aba 。改进国产模架形式。因此，大多数模板的尺寸相似。 Futaba有futaba_2P、futab_3P和futaba_H-Type 三个类别。根据我们设计的扇叶的分型情况，以及脱模工艺，我们在futaba_2p中选择了FC - TYPE 。主要结构部件有定模固定板、脱料板、定模芯、动模芯、垫块、顶出器固定板、推板等主要部件。一般来说，固定板必须有一定的强度，用45钢制成，调质后硬度最好在235HB左右。支撑板是动模固定板下方带有垫块的平板，其作用是防止型芯脱落。并承受一定的弯曲应力，因此应具有较高的平行度和硬度。一般材料， 45钢热处理235HB或45Mn2调质。 235HB也可直接用作

55、结构钢。 Q235Q275 。模架选定后，最好计算强度和刚度，因为选定的模架不一定合适，对刚度和强度的要求不能保证。根据分扇时模芯的大小和大小，模芯的长、宽、高为160 160 50。参照其相对位置关系，我们称之为300 350零件模架。基本可以满足要求。模具上所有螺丝尽量使用六角螺丝；这样便于模具的拆装。模具外表面应尽量无突起；模具外表面应光滑并涂防锈油。以延长模具的使用寿命。模板之间应有分型间隙，即在装配、调试和维修过程中，两个模板可以很容易地分离。一般来说，在生产现场，模具具有大、重、脏等几个特点，所以为了方便模具的运输，一般需要在模板周围设计一个搬运孔或螺丝孔用于安装搬运工具的模具。6

56、.1定模底板（ 300 350厚25mm）图6-1 定模底板3D示意图由四颗16螺钉固定导套和垫圈，滑动销也固定在其侧面。起到相对限制模具分型的作用。定模座板通常是连接模具和注塑机的板。由于它经常与注塑机接触，而且是最外面的部分，所以要考虑板的摩擦阻力。材质为45钢6.2流道推板（ 300 300 ，厚20mm）用于推出注后固定在拉杆上的浇注系统冷凝水，要求有足够的强度，一般用45钢或Q钢制成235A，最好调质230 270HB ；有拉杆孔和弹簧配合，分模时先与流道推板和定模固定板分开。图6-2 流道推板3D示意图6.3定模固定板（ 300 300厚40mm）图6-3 定模固定板3D示意图用于

57、固定芯（冲头）和导套。固定板应有一定的厚度。这里的值为40mm。其上设计有分流通道。导套孔与导套配合H7/m6或H7/k6 ；浇口套与固定孔为H7/m6过渡配合；芯子和上面的孔是H7/m6过渡配合。6.4 .动模固定板（ 300 300厚40mm）图6-1 东模固定板3D示意图导套孔与导套为H7/m6或H7/k6 ，型芯与其孔为H7/m6过渡配合。由于动模芯需要固定在其上，因此模芯矩形凿在动模板上的加工精度更高。高，至少与模芯有轻微的过盈或过渡配合。6.6动模底板（ 300 350厚度25mm）其上推板导柱孔与导柱匹配H7/m6 。6.5个垫片（长宽高为300 58 100 ）匹配尺寸为H7/

58、e7复位杆孔与复位杆配合为H7/e7配合7 导向机构设计为保证注塑模具开合准确，必须在注塑中心设置导向机构进行导向。导向机构的作用是导向，同时兼顾定位和承受一定侧压力的作用。导向机构的主要形式是导柱导向。用锥形表面定位两者。我们这次设计的扇叶模具的导向机构就是导柱导向。由于采用锥面定位机构导向，模具的硬度和精度都很高。否则，定位将不准确。使用导柱导轨不仅简单而且加工方便，定位准确。模具导柱导向机构适用于精度要求高、生产批量大的模具。对于小批量生产的简单模具，可以不用导套，直接与模体配套即可。同时在设计导柱和导套时要注意以下要求：( 1 )导柱应合理分布在模具分型面周围，导柱中心到模具外缘应有足

59、够的距离，以保证模具有足够的强度。( 2)导柱长度应8mm高于型芯端面高度6，以免进入凹模时与凹模碰撞。 ( 3 )导柱的长度应大于模具的开模行程，否则导柱会滑出模具。（ 4 ）由于导柱和导套应有足够的摩擦阻力和强度，常采用20#低碳钢，碳处理0.5 0.8mm，淬火4855HRC，8A也可用T碳工具钢，淬火。( 5 )为使导柱能顺利进入导套，导柱端部宜为锥形或半球形。我们在设计中使用锥度来倾斜( 6 )扇模导柱设置在定模一侧，贯穿定模和动模，有利于塑件的脱模和塑件的取出。( 7 )一般导柱滑动部分的配合形式为H8/f8 ，导柱与导套固定部分的分布及尺寸为H7/k6导套外径按H7/k6匹配(8

60、)除动模外，定模与动模之间无导柱和导套。一般在动模底板和推板之间设置导柱和导套，以保证顶出机构的正常工作。我们设计了时间引导通道类型的导柱，所以这点符合要求。7.1导柱设计图7-1导柱导柱是与安装在另一半模具上的导套配合确定动、定模的相对位置，保证模具运动精度的圆柱形零件。导柱有两种基本结构形式：带头导柱（ GB/T4169.4-1984 ）和肩导柱（ GB/T4169.5-1984 ）。(1)。模具采用带头导柱，不带油箱。(2)。导柱工作部分表面粗糙度为Ra0.4m 。(3)。导柱表面应坚硬耐磨，芯部坚韧不易折断。低碳钢多为渗碳淬火或碳素工具钢T 8A、 T10A淬火，硬度为55HRC以上或