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風扇葉片注射模具設計

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更新時間：2014-12-21
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風扇葉片注射模具設計
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，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，進行模具的結構設計。為保證模具的閉合、成型、開模、脫模和側抽芯的可靠進行，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—環境組成了一個動態的熱平衡系統。將塑件和金屬模的傳熱學原理應用于模具的溫度調節系統的設計，以確保制品質量和最佳經濟指標的實現。
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；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。根據模具上各個零件的不同功能，可由一下個系統或機構組成。
（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、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部和外部輪廓尺寸。
（2）澆注系統
將塑料熔體由注射機噴嘴引向型腔的流道稱為澆注系統，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）側向分型抽芯機構
帶有側凹或側孔的塑件，在被脫出模具之間，必須先進行側向分型或拔出側向凸�；虺槌鰝刃托尽�
（6）溫度調節系統
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節系統。模具冷卻，一般在模板內開設冷卻水道，加熱則在模具內或周邊安裝點加熱元件，有的注射模須配備模溫自動調節裝置。
（7）排氣系統
為了在注射充模過程中將型腔內原有氣體排出，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產生風能。以前，大都是采用金屬片材，經過模壓制成風葉片。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。經過較長時間的，由于涂層刮傷或脫落，以產生銹蝕，而且風葉的顏色單調，色澤不佳，不適合現代化（賓館，大廈）等的通風排氣和生活的需要。塑料風葉的優點在與：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，在高速旋轉過程中能適度地自動調節葉片的相對位置，使葉片處于良好的平衡狀態）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。葉片的厚度應內厚外薄，逐漸過渡，以提高葉片的結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量和尺寸穩定性的要求，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點：
a:形狀：幾乎沒有復雜性限制，容許模具內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，有較好表面質量和尺寸穩定性；
e:生產率：中等，循環時間主要由塑件壁厚決定，最短可在十幾秒內，可增加每模的型腔數來提高生產率。
由以上塑件的特點和注射成型工藝的優點，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，而其內表面由于是復讀機的內部，為顧客視線所不及，故不影響其外觀視覺質量，從簡化加工工藝和節約加工成本的角度考慮，其內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設計了三個加強筋，以防變形。
（7）圓角：
從塑件可知，該塑件內外表面的轉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，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。
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