風(fēng)扇葉片注射模具設(shè)計(jì)
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第1章 注射模可行性分析
1.1注射模設(shè)計(jì)的特點(diǎn)
塑料注射模塑能一次性地成型形狀復(fù)雜、尺寸精確或嵌件的塑料制品。在注射模設(shè)計(jì)時(shí)。必須充分注意以下三個(gè)特點(diǎn)：
（1）塑料熔體大多屬于假塑料液體，能剪切變稀。它的流動(dòng)性依賴(lài)于物料品種、剪切速率、溫度和壓力。因此須按其流變特性來(lái)設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)，并校驗(yàn)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(yīng)在正確估算模具型腔壓力的基礎(chǔ)上，進(jìn)行模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。為保證模具的閉合、成型、開(kāi)模、脫模和側(cè)抽芯的可靠進(jìn)行，模具零件和塑件的剛度與強(qiáng)度等力學(xué)問(wèn)題必須充分考慮。
（3）在整個(gè)成型周期中，塑件—模具—環(huán)境組成了一個(gè)動(dòng)態(tài)的熱平衡系統(tǒng)。將塑件和金屬模的傳熱學(xué)原理應(yīng)用于模具的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以確保制品質(zhì)量和最佳經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
1.2注射模組成
凡是注射模，均可分為動(dòng)模和定模兩大部件。注射充模時(shí)動(dòng)模和定模閉合，構(gòu)成型腔和澆注系統(tǒng)；開(kāi)模時(shí)定模和動(dòng)模分離，取出制件。定模安裝在注射機(jī)的固定板上，動(dòng)模則安裝在注射機(jī)的移動(dòng)模板上。根據(jù)模具上各個(gè)零件的不同功能，可由一下個(gè)系統(tǒng)或機(jī)構(gòu)組成。
（1）成型零件
指構(gòu)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(dòng)模和動(dòng)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(jī)噴嘴引向型腔的流道稱(chēng)為澆注系統(tǒng)，由主流道、分流道、澆口和冷料井組成。
（3）導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)
為確保動(dòng)模與定模閉合時(shí)，能準(zhǔn)確導(dǎo)向和定位對(duì)中，通常分別在動(dòng)模和定模上設(shè)置導(dǎo)柱和導(dǎo)套。深腔注射模還須在主分型面上設(shè)置錐面定位，有時(shí)為保證脫模機(jī)構(gòu)的準(zhǔn)確運(yùn)動(dòng)和復(fù)位，也設(shè)置導(dǎo)向零件。
（4）脫模機(jī)構(gòu)
是指模具開(kāi)模過(guò)程的后期，將塑件從模具中脫出的機(jī)構(gòu)。
（5）側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)
帶有側(cè)凹或側(cè)孔的塑件，在被脫出模具之間，必須先進(jìn)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(mǎn)足注射工藝對(duì)模具溫度的要求，模具設(shè)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(kāi)設(shè)冷卻水道，加熱則在模具內(nèi)或周邊安裝點(diǎn)加熱元件，有的注射模須配備模溫自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置。
（7）排氣系統(tǒng)
為了在注射充模過(guò)程中將型腔內(nèi)原有氣體排出，常在分型面處開(kāi)設(shè)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(yù)先設(shè)置專(zhuān)用排氣槽。
1.3塑料風(fēng)葉設(shè)計(jì)與分析
風(fēng)葉是利用一定空間曲面的葉片，通過(guò)主體的高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生風(fēng)能。以前，大都是采用金屬片材，經(jīng)過(guò)模壓制成風(fēng)葉片。然后與風(fēng)葉主體固定安裝成風(fēng)葉。由于模壓葉片和裝配等方面的原因，往往風(fēng)葉的靜、動(dòng)平衡難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的，由于涂層刮傷或脫落，以產(chǎn)生銹蝕，而且風(fēng)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(fēng)排氣和生活的需要。塑料風(fēng)葉的優(yōu)點(diǎn)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(dòng)平衡性（塑料風(fēng)葉葉片良好的彈性，在高速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中能適度地自動(dòng)調(diào)節(jié)葉片的相對(duì)位置，使葉片處于良好的平衡狀態(tài)）和裝潢效果。
圖 1-1 風(fēng)扇立體圖
塑料風(fēng)葉如圖1-1所示與金屬材料風(fēng)葉設(shè)計(jì)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(diǎn)所決定的，由于風(fēng)葉葉面是空間曲面，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮模具的制造技術(shù)和制造能力，嚴(yán)格說(shuō)，風(fēng)葉葉片的形狀應(yīng)根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)原理來(lái)設(shè)計(jì)，但這樣設(shè)計(jì)會(huì)使葉片形狀復(fù)雜，給模具設(shè)計(jì)與制造帶來(lái)困難，一般塑料風(fēng)葉設(shè)計(jì)在保證一定風(fēng)量情況下，采用簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)風(fēng)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(yīng)內(nèi)厚外薄，逐漸過(guò)渡，以提高葉片的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度保證使用性能。主體部分設(shè)計(jì)要保證風(fēng)葉的安裝和定位，因此中心軸設(shè)計(jì)有嵌件，并且輪轂外還設(shè)計(jì)了一個(gè)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(fù)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(duì)模具和設(shè)備的要求也較高。而注射成型方法有如下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：
a:形狀：幾乎沒(méi)有復(fù)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(méi)有限制；
c:材料：在一定溫度范圍內(nèi)具有適宜流動(dòng)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(shí)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(lái)提高生產(chǎn)率。
由以上塑件的特點(diǎn)和注射成型工藝的優(yōu)點(diǎn)，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(fù)讀機(jī)的內(nèi)部，為顧客視線所不及，故不影響其外觀視覺(jué)質(zhì)量，從簡(jiǎn)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(gè)等級(jí)，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(biāo)準(zhǔn)，塑料件尺寸精度分為8級(jí)。本塑件所用材料為AS塑料,由此查塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)可知，本塑件宜選用5級(jí)精度。零件具體尺寸及其公差值可詳見(jiàn)零件圖。
塑件尺寸精度于模具的制造精度密切相關(guān)，尤以小型精密塑件為甚。從模具制造精度對(duì)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(duì)應(yīng)的關(guān)系，由塑件零件圖可得，模具精度等級(jí)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(fù)雜，對(duì)型芯的包緊面積也較大，所以應(yīng)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(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，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。
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