电风扇叶片注塑模设计说明书

1、 注射成型模型腔壁厚的确定应满足模具刚度好、强度大和结构轻巧、操作简便等要求。在塑料注射充型过程中，塑料模具型腔受到熔体的高压作用，故应有足够的强度、刚度。否则可能会因为刚度不足而产生塑料制件变形损坏，也可能会弯曲变形而导致溢料和飞边，降低塑料制件的尺寸精度，并影响塑料制口的脱模32。从刚度计算上一般要考虑下面几个因素：（1）使型腔不发生溢料，ABS不溢料的最大间隙为0.05mm。（2）保证制品的顺利脱模，为此同时要求型腔允许的弹性变形量小于制品冷却固化收缩量。（3）保证制品达到精度要求，制品有尺寸要求，某些部位的尺寸常要求较高精度，这就要求模具型腔有很好的刚度。在实际中，我们不是通过计算来确

2、定型腔壁厚及支承板厚度，而是凭经验确定。查参考资料的经验数据表可以得知：型腔侧壁厚度S的经验值为：S0.2L+17 L型腔长边的边长底板厚度h的经验数据：h0.13b侧壁厚度S的值为：S0.2L+17=0.2100+1737mm底板厚度h的数据：h0.13b0.13105.613.8mm6 浇注系统和温度调节系统设计6.1浇注系统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具型腔止的流动通道。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6.1所示。1、主流道 2、分流

3、道 3、浇口 4、拉料口 5、冷料穴 6、制品图6.1 普通浇注系统浇注系统的作用：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，同时在充模过程中能够将型腔中的气体顺利排出，在熔体填充和凝固的过程中，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，尽可能消耗较少的塑料并获得令人满意的表观质量和物理力学性能的制品。6.2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

4、，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。6.2.1主流道设计主流道（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

5、，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

6、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33。6.2.2 浇口套的设计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。浇口套的计算:进料口直径：D=3.0+(0.51)mm=3.014mm式中d为注塑机喷嘴口直径。球面凹坑半径：R=r+(12)mm=10+212

7、mm式中r为注塑机喷嘴球头半径。主流道长度L根据定模座板厚度确定，在能够实现成型的条件下尽量短，以减少压力损失和塑料耗量。主流道大端与分流道相接处又过度圆角，以减小料流转向时的阻力，其圆角半径取r=2 mm 。所选浇口套的立体图如图6.2所示：图6.2 浇口套立体图材料选用碳素工具钢T8A，淬火硬度为5558HRC。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。6.2.3 分流道的设计分流道是主流道与型腔进料口之间的一段流道，主要起分流和转向作用，是浇注系统的断面变化和溶体流动转向的过渡通道。分流道常见的断面形状有圆形、正六边形、梯形、U形

8、、半圆形、矩形等数种，希望取易于加工，且在流道长度和流道体积相同的情况下流动阻力和热量损失都最小的断面形状。此次设计采用直边分流道，由于这种流道，加工方便，节省机械加工费用，且热量损失和阻力损失均不大，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，故为常用形式。此外，分流道应尽可能短，容积要小，因为流经分流道的熔体温度和压力损失要小。分流道的截面尺寸应根据塑件的成型体积、壁厚、形状，所用塑料的工艺性能，注塑速率以及分流道的长度等因素来确定。对于壁厚小于3.2mm，重量在200g以下的塑件，可用下述经验公式确定分流道的直径（此

9、时算出的分流道直径仅限于3.29.5mm）： （6.1）式中 D分流道的直径，mm；W塑件的质量，g（此零件约为103g）；L分流道的长度，mm（此模具约为40mm）。所以代入数据可得：D9mm。6.2.4 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。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、

10、爪形浇口、点浇口、潜伏浇口、护耳浇口等。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，设计了中心浇口。如图6.3所示。 图6.3 中心浇口是浇口中最简单的形式,其流动阻力小。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。符合设计要求。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

11、.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）塑件质量3克以下312克12克以上塑件直径dDdDdD聚苯乙烯2.543636聚乙烯2.543637ABS2.553748聚碳酸酯3538510本次设计参考了ABS的尺寸进行设计。即d选择4mm，D选择8mm。6.3 温度调节系统设计6.3.1 对温度调节系统的要求a 根据选用的塑料品种，确定温度调节系统是采用冷却方式还是加热方式；b 希望模温均匀，塑件各部分同时冷却，以提高生产率和塑件质量；c 采用较底的模温，快

12、速、大流量通水冷却一般效果比较好；d 温度调节系统要尽量做到结构简单，加工容易，成本低廉。6.3.2模具冷却系统的设计要点为了防止塑件变形和提高生产率，模具就应该充分冷却，为此模具要设置几条冷却水道组成模具的冷却系统。冷却水道的设计原则：1. 冷却水孔尽可能多，尺寸适当大。2. 冷却水孔距型腔表面距离要适当，太近型腔表面温度不均匀；太远热阻大。 3. 水料并进，强化浇口处的冷却。4. 入水与出水的温差不宜过大。5. 冷却水孔应便于加工装配。6. 对热量积聚大，温度上升高的部位应加强冷却。7. 冷却水道要避免接近塑件的熔接痕部位，以免熔接不牢，降低塑件强度。 相对于其他系统，冷却系统较为简单，只

13、需在距塑件表面一定距离处开设水路即可。不过应注意不要与其他杆件重合，以免漏水；在进出水口要用管螺纹接头，加强其密封性。在两块板接触时，水道间应加设密封圈。6.3.3 冷却系统的设计与计算冷却系统设计的有关公式： （6.2）式中：Qv 冷却水的体积流量(m3/min) W 单位时间内注入模具中的塑料重量(kg/min) Q1 单位重量的塑料制品在凝固时所放出的热量(kJ/kg) 冷却水的密度(kg/m3) 0.98103 c1 冷却水的比热容kJ/(kg.)4.187 1 冷却水的出口温度() 25 2 冷却水的入口温度() 20 （6.3）式中：c2 塑料的比热容kJ/(kg) 1.470 3

14、 塑料熔体的初始温度() 170 4 塑料制品在推出时的温度() 20 u 结晶型塑料的熔化质量(kJ/kg) 0将以上数据代入式（8.3）得：Q1=220.5kJ/kg将以上数据代入式（8.3）得：QV=0.6810-3m3/min上述计算的设定条件是：模具的平均工作温度为40，用常温20的水作为模具的冷却介质，其出口温度为25，产量为0.067kg/min。 由体积流量，查表可知所需的冷却水管的直径非常小，体积流量也很小，故可不设冷却系统，依靠空冷的方式即可。但为满足模具在不同温度条件下的使用，可在适当的位置布置直径d为6mm的管道来调节温度，冷却水通过外部的塑料软管循环，调节冷却水的流速

15、和温度，可在一定温度范围内调节到达冷却效果。6.3.4 水嘴的结构图由塑料模具工程师手册查得水嘴的结构如图6.4所示。图6.4 水嘴结构图6.3.5 冷却水道的结构设计 经过以上分析，可知采用直水道排布，水道直径为6mm。其分布如图6.5所示：图6.5 模具内水道分布图7 合模导向机构设计合模导向机构对于塑料模具是必不可少的部件，因为模具在闭合时要求有一定的方向和位置，必须导向。导柱安装在动模或者定模一边均可。有细长型芯时，以安装在细长型芯一侧为宜。通常导柱设在模板四角。7.1导向机构的作用：（1）定位作用 合模和装配时避免动、定模的错位，保证塑件形状和尺寸精度。（2）导向作用 合模时导向零件

16、先接触，引导动、定模准确闭合，避免型芯先进入型腔造成成型零件的损坏。（3）承受一定的侧向压力 塑料熔体在在填充过程中可能产生侧向压力或由于注射机精度的影响，导柱也将承受一定的侧向压力。导柱导向机构是最常用的一种形式，同样也很适合此风扇塑件，因此决定采用导柱导套导向机构。7.1.1导柱的选择导柱的结构形式有两种：一种为单节式导柱，另一种为台阶式导柱。小型模具采用单节式导柱，大型模具采用台阶式导柱。对于大型模具，若导柱承受模板的重量，导柱的直径可用下式校验： （7.1）式中：W为一根导柱承受的模板重力（N）；L为模板中心距导柱根部距离（mm）；E为材料弹性模量。根据国家标准推荐值选用公称直径d为4

17、0mm,D为44mm长度为357mm的直通型导柱。在导柱的工作部分上开设油槽，可以改善导向条件，减少摩擦，从而延长导柱的使用寿命。故选取带有储油槽的直导柱。导柱三维模型如图7.1所示： 图7.1 导柱7.1.2导套的选择由于之前导柱已选定，由注塑加工速查手册可查得与之相配的导套。为确保导柱顺利进入导套，导套的前端应倒圆角，导向孔最好做成通孔，以便于排出合模时孔内的空气。故此选取其内径为40mm，外径为55mm，安装在定模板、动模板上的导套长度分别为80mm、90mm尺寸的导套。导套的形状如图6.2所示。 图7.2 导套7.1.3导柱和导套的配合根据设定的导柱及导套形式，同时考虑动、定模的设计，

18、以及塑件的精度要求和生产批量，采用间隙配合使导柱在导套（导向孔）内滑动，配合间隙一般采用H7/f6级配合。此套模具有两处导向装置：开合模导向与推出机构导向，虽然两处的结构尺寸不同，但是导柱与导套的配合基本一致。7.1.4导柱的布置方式导柱一般均匀布置在分型面的四周，导柱中心与模具的边缘应该留有足够的距离，以保证强度。最后应该注意：为确保合模时只能按一个方向合模，导柱的布置可采用如下几种形式。a）不等直径两点式 b) 等直径三点式 c) 等直径四点式 d）不等直径四点式 图7.3 导柱的分布方式图a、d为不等直径对称布置，即导柱直径设成不同，图b、c为等直径不对称形式。两种形式可任意选用，在这里

19、，风扇塑件注塑模具导柱选择c型，即采用4根导柱分布模具四角的方式。8 脱模机构设计8.1脱模机构设计原则塑件冷却成型后，并不会自动脱落。所以需要设计脱出机构，即通过脱模系统来把塑件从动模上脱落。推出机构一般由推出元件、复位元件和导向元件三部分组成。与塑件直接接触并将其从动模上脱落的部件称为推杆，也叫顶针，通常为平衡起见，设置对称的好多根。使推出机构在下一次注射前能够复位的元件称为复位元件，有多种形式，可灵活选择。这里区别于合模导向元件，推出机构也会有自己的导向需要，为了能够保证推出和复位运动的顺畅进行，通常也会设置导向机构。再设计推出机构之前，要先计算推出力并且明确推出机构设计的系列原则。设计

20、原则如下：1.开模时应使塑件留在动模一侧。2.推出机构不影响压铸件得外观要求。3.选好推出作用点。4.避免推出时变形或损伤。5.推出机构应移动顺畅，灵活可靠。6.推出机构的结构应有足够的强度和耐磨性。8.2推杆的设计推杆就是塑件成型后，将其从动模上推出的顶针状东西。对于复杂结构的塑件，需做二次推出动作，对于布满孔面的、容易变形的塑件，还需采用推管形式，用以保证塑件表面的质量和推出过程的稳定。8.3脱模力的计算脱模力是指将塑件从动模一侧的主型芯上脱出时所需要的外力，是设计推出机构的主要依据之一。塑件在模具冷却定型时，由于体积收缩，其尺寸逐渐缩小而将型芯包紧而产生的力，叫做型芯包紧力。对于不带通孔

21、的壳体类塑件，脱模时所要克服大气压力，叫做真空吸力。故脱模力 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（mm2）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。t为制品壁厚（mm）本塑件t取3mm,rp为型芯的平均半径（mm）本塑件rp取12mm。故得为4，为厚壁制品。对于厚壁圆筒制品有脱模力计算公式（8.1）所示： （8.1） 式中 E塑件的拉伸弹性模量（Mpa）型芯的脱模斜度型芯脱模方向高度脱模斜度修正系数，其计算式为（8.2）： （8.

22、2）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（8.3）： （8.3）T比例系数,rp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rcp=12mm ; t=3mm;h=40mm;查注塑加工手册得：Mpa; ; f=0.5; ; 代入数据：Qb=0.13.14122=45.3N =1109.61N -脱模力 n-推杆根数 -推杆所受的压力（MPa） -推杆材料的屈服强度（Mpa）取900Mpa将数据代如下式（8.4）求得n值： （8.4）本次设计推杆直径d为8mm,代入以上数据可的n取3即可。顶杆的材料多用钢45、T8、T10,顶杆头部

23、要淬火处理达HRC50以上，光洁度7级以上。 本次设计选用了T8钢。8.4 复位杆设计在开模推出塑件后，还要为下一次的成型做好准备，因此在下一个塑件成型前，推出机构一定要先复位。所以就要设定复位机构即复位杆。首先在位置设计上要求平衡考虑，一般设计成偶数对称形式使受力均匀。其次，复位形式也是多种多样的，在这里可以选用最为常用的一种。该种形式在装配时复位杆与分型面齐平，在推出机构推出塑件后，它的合模运动与复位运动则同时进行。8.5 推出导向系统设计在注塑过程中，每开合模一次，推出机构就往复运动一次。为了确保推出机构能平稳灵活的进行，对于大多的模具都需要为推出机构设置导向装置。其材料、配合精度、刚度

24、等都与开合模的导向系统差不多。但是区别于合模导向重点导柱导套，这里导套一般设在推板与推杆固定板上，而导柱则整个穿过导套，如图8.2所示对于中小型的模具来说，一般用2个导柱导套定位即可，但对于大型模具来说，为保证推出机构的灵活平稳，需设置4根导柱甚至更多。对于此风扇模具，虽然平稳度要求较高，但是塑件本身工艺要求并不高，而且规格上也属小型模具，所以用支撑柱来作为其导向机构即可。9 其他辅助部分设计9.1排气系统设计排气系统是指在注塑模成型过程中将注塑过程中的气体（气体来源：原本型腔中的空气、溶解于熔体的气体、水蒸气、塑料的分解产生的气体等）排除的一种装置。它一般会开设在溶体流到的末端。在本设计中由

25、于塑件的体积较小，在成型过程中产生的气体不会很大，因此，我们在此可以不必设计特殊的排气系统，我们可以直接利用分型面和推杆配合间隙来排气。在利用分型面排气时，我们需要分型面具备一定粗糙度，因此，在研磨分型面时，砂轮路线必须指向外侧，以此来保证熔体在填充过程中，气体能沿分型面排除。另外，为了在分型面良好的排气，可以在动模板与定模板结合的同时，在定模板上开一个宽2mm、高1mm的槽，从而加强了分型面的排气功能。9.2标准模架的选用模架的形式是多种多样的，主要根据型芯和型腔的结构以及尺寸来选择，对于本设计无侧抽芯的结构来说，选用普通模架即可。模架的选择原则：（1）模架厚度H与注塑机的闭合距离L必须满足

26、一定的要求。（2）开模行程必须大于取出塑件所需的动、定模分开距离；模具推出距离应小于推出机构液压缸的额定行程。（3）模架选择应符合塑件机器技术工艺的要求，包括力学性能以及长、宽、高等各种尺寸。本设计中，塑件最大直径为200mm，型芯和型腔最大长度为420mm，塑件最大宽度为40，所需脱模行程为40mm。通过翻看和比较各类标准模架，最终选择如图9.1所示模架。 图9.1 模架模架从上到下依次为定模座板、下料板、定模板、动模板、垫块、推板、推板固定板、动模座板。其中动、定模座板尺寸略大于其他各板，且其他板长宽与导柱孔间距、螺钉孔间距数值均相等。定模座板中间孔为定位环孔，动模座板中间孔则是设计拉杆的

27、需要。长宽高及孔间距尺寸见表9.1：表9.1 模架各板尺寸（单位：mm）名称长宽高定模座板50045044.5下料板45045040定模板45045080动模板45045090垫块45078120推板45029025推板固定板动模座板4505002904503035导柱孔径直径为40mm，螺钉沉孔直径为20mm，螺杆直径为17.5mm.导柱孔间距为364mm，螺钉孔间距为282mm。模架的总高度计算得：H=410.5mm。经校核模具的强度和刚度都是足够的，且模架的大小也适中，经核算选用该模架是较为合理的。10 绘制模具图10.1利用Pro/Engineer软件创建三维模块利用Pro/Engin

28、eer软件画出的模具三维图如图10.1所示：10.1 模具三维图10.2绘制总装配结构图利用CAD软件绘制出模具的总装图如图10.2所示：绘制总装配图采用1：1的比例画出。 图10.2 模具装配图11 结论毕业设计是学生毕业前最后一个重要实践环节，是学习深化与升华的重要过程。它既是学生学习、研究与实践成果的全面总结，又是对学生素质与能力的一次全面检验，而且还是对学生的毕业资格及学位资格认证的重要依据。本课题是为家用电风扇设计一套注射模具，对模具设计的相关原理进行了详细的论述，根据其原理确定了合理的模具方案，经过了一系列的设计、计算、校核等工作，终于完成了此次毕业设计，即风扇叶片注塑模具的设计。

29、设计主要包括一开始的自己设计叶片造型、塑料材料的选择、模具各个系统的设计以及最后模架的加工与选用设计，最终装配成一完整模具因为此模具并未设侧抽芯结构，这就决定总体结构不是很复杂；然而分型面的选择在这里为比较复杂的曲面，需要灵活运用各种方法，具备一定的模具专业深度，而我在这块也花了很多时间。做完分型面，模具的成型机构就出来了，把工件按分型面分开就得到了型芯和型腔。之后是浇注系统，设计浇注系统主要应做到眼观全局，大局为重。在浇口、主分流道选择时，考虑整体方案那个更好，而不要停留在一个片面上。推出机构的设计在本身并无特别之处，结构也相对简单，但是要注意配合整套模具，选择适当的位置。同理，冷却系统也是

30、不可与其他机构起冲突，水路设置应充分考虑密封性，所以在开口设为管螺纹形式。通过本次毕业设计使我对机械设计制造及其自动化专业有了更为深刻的认识，系统的掌握了模具设计过程，使个人能力得到很大的提高。参考文献1 张洪峰.塑料模具设计与制造J.高等教育出版社,2008,(4):60-62.2 罗继相.浅析我国模具行业现状及发展趋势和对策J.模具技术,2001,03. (6):59-60.3 唐仁奎.许艳英 注塑模具技术现状与发展趋势J.科技风,2010,12:20-22.4 周永泰.中国塑料模具发展现状与出口期景J. 塑料制造,2008,（8):56-62.5 宋玉恒. 塑料注射模具设计J.北京:航空

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