風扇葉片注射模具設計論文機械本科(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 具溫度一般通過冷卻系統(tǒng)來控制；為了保證制件有較高的形狀和尺寸精度，應避免制件脫模后發(fā)生較大的翹曲變形，模具溫度必須低于塑料的熱變形溫度。PS料與溫度的經驗數(shù)據(jù)如表21所示。表21 溫度的經驗數(shù)據(jù)料筒溫度 /℃噴嘴溫度/℃模具溫度/℃熱變形溫度 /℃后段中段前段150~210170~230190~250240~2505~7565~96——2）壓力；注射成型過程中的壓力包括注射壓力，保壓力和背壓力。注射壓力用以克服熔體從料筒向型腔流動的阻力，提供充模速度及對熔料進行壓實等。保壓力的大小取決于模具對熔體的靜水壓力，與制件的形狀，壁厚及材料有關。對于像PS流動性好的料，保壓力應該小些，以避免產生飛邊，保壓力可取略低于注射壓力。背壓力是指注塑機螺桿頂部的熔體在螺桿轉動后退時所受到的壓力，背壓力除了可驅除物料中的空氣，提高熔體密實程度之外，還可以使熔體內壓力增大，螺桿后退速度減小，塑化時的剪切作用增強，摩擦熱量增大，塑化效果提高，根據(jù)生產經驗，~。3）時間；完成一次注塑成型過程所需要的時間稱為成型周期。包括注射時間，保壓時間，冷卻時間，其他時間（開模，脫模，涂脫磨劑，安放嵌件和閉模等），在保證塑件質量的前提下盡量減小成型周期的各段時間，以提高生產率，其中，最重要的是注射時間和冷卻時間，在實際生產中注射時間一般為3~5秒，保壓時間一般為20~120秒，冷卻時間一般為30~120秒（這三個時間都是根據(jù)塑件的質量來決定的，質量越大則相應的時間越長）。確定成型周期的經驗數(shù)值如表22所示。表22 成型周期與壁厚關系制件壁厚 /mm成型周期 / s制件壁厚 / mm成型周期 / s 10 35 15 45 22 65 28 85 經過上面的經驗數(shù)據(jù)和推薦值，可以初步確定成型工藝參數(shù)，因為各個推薦值有差別，而且有的與實際注塑成型時的參數(shù)設置也不一致，結合兩者的合理因素，初定制品成型工藝參數(shù)如表23所示。表23 制品成型工藝參數(shù)初步確定特性 內容 特性 內容注塑機類型 螺桿式 螺桿轉速（r/min） 48 噴嘴形式 直通式 模具溫度 50噴嘴溫度(℃) 230 后段溫度(℃) 150~210中段溫度(℃) 170~230 前段溫度(℃) 190~250 注射壓力MPa 90 保壓力MPa 80注射時間s 保壓時間 s 5冷卻時間s 20 其他時間s 3成型周期s 30 成型收縮(%) 干燥溫度(℃) 60~80 干燥時間(℃) 1~3  后處理溫度70℃，保溫時間2小時。 注塑機的選擇 注塑機簡介1956年制造出世界上第一臺往復螺桿式注塑機，這是注塑成型工藝技術的一大突破，目前注塑機加工的塑料量是塑料產量的30%。注塑機的產量占整個塑料機械產量的50%.成為塑料成型設備制造業(yè)中增長最快，產量最多的機種之一。注塑機的分類方式很多，:（1）按設備外形特征分類:臥式，立式，直角式，多工位注塑機；（2）按加工能力分類:超小型，小型，中型，大型和超大型注塑機。此外還有按用途分類和按合模裝置的特征分類，但日常生活中用的較少。 注塑機基本參數(shù)注塑機的主要參數(shù)有公稱注射量，注射壓力，注射速度，塑化能力，鎖模力，合模裝置的基本尺寸，開合模速度，空循環(huán)時間等。這些參數(shù)是設計，制造，購買和使用注塑機的主要依據(jù)。(1)公稱注塑量；指在對空注射的情況下，注射螺桿或柱塞做一次最大注射行程時，注射裝置所能達到的最大注射量，反映了注塑機的加工能力。(2)注射壓力；為了克服熔料流經噴嘴，澆道和型腔時的流動阻力，螺桿(或柱塞)對熔料必須施加足夠的壓力，我們將這種壓力稱為注射壓力。(3)注射速率；為了使熔料及時充滿型腔，除了必須有足夠的注射壓力外，熔料還必須有一定的流動速率，描述這一參數(shù)的為注射速率或注射時間或注射速度。常用的注射速率如表23所示。表23 注射量與注射時間的關系注射量/CM125 250 500 1000 2000 4000 6000 10000注射速率/CM/S 125 200 333 570 890 1330 1600 2000注射時間/S 1 3 5(4)塑化能力；，若塑化能力高而機器的空循環(huán)時間長，則不能發(fā)揮塑化裝置的能力，反之則會加長成型周期。(5)鎖模力；注塑機的合模機構對模具所能施加的最大夾緊力，在此力的作用下模具不應被熔融的塑料所頂開。(6)合模裝置的基本尺寸；包括模板尺寸，拉桿空間，模板間最大開距，動模板的行程，模具最大厚度與最小厚度等。這些參數(shù)規(guī)定了機器加工制件所使用的模具尺寸范圍。(7)開合模速度；為使模具閉合時平穩(wěn)，以及開模，推出制件時不使塑料制件損壞，要求模板在整個行程中的速度要合理，即合模時從快到慢，開模時由慢到快再到停。(8)空循環(huán)時間；在沒有塑化，注射保壓，冷卻，取出制件等動作的情況下，成一次循環(huán)所需的時間。 注射機的確定根據(jù)塑件的結構及大小并初步估算初步選出以下注射機注射機型號為 SZ160/1000 臥式 SZ60/450 臥式理論注射容量 (cm3) 179 100螺桿（柱塞）直徑 (mm) 44 35注射壓力 (MPa) 132 170注射速率 (g/s) 110 95 塑化能力(g/s) 40 螺桿速度 (r/min) 10~150 0~200鎖模力 （KN） 1000 800拉桿間距 (mm) 360260 320320移模行程 (mm) 280 305最大模具高度 (mm) 360 300最小模具高度 (mm) 170 170鎖模型式 液壓 噴嘴球直徑 (mm) SR10 SR10注射機型號為 SZ160/1000 臥式 SZ60/450 臥式模具定位孔直徑 (mm) Ф120 Ф100 噴嘴口孔徑 (mm) 生產廠家 上海第一塑料機械廠 浙江塑料機械廠 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(wěn)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(yōu)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(wěn)定性；e:生產率：中等，循環(huán)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(shù)來提高生產率。由以上塑件的特點和注射成型工藝的優(yōu)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，而其輪轂內表面為顧客視線所不及，故不影響其外觀視覺質量，從簡化加工工藝和節(jié)約加工成本的角度考慮。一般情況下，模具粗糙度低于塑件1～2個等級。（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（%），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(shù)，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。 材料選擇塑料（Plastics)是以有機高分子化合物為基礎，加入若干其他材料（添加劑）制成的固體材料。塑料的優(yōu)點：塑料的強度較小，有較高的比強度。塑料還具有較高的電絕緣和熱絕緣性，良好的耐磨性和耐腐蝕性，以及優(yōu)異的成型工藝性。塑料的缺點：強度，硬度較底，易老化等。 分析塑料材料該塑件為風扇葉片，有以下特點：（1）它所處的工作環(huán)境較好，處于室溫下，不承受沖擊載荷，也不處于酸、堿、鹽性環(huán)境中； （2）產量大，用于一般的日常生活中，故要求此塑件材料質優(yōu)而價廉，且對人體不產生任何毒副作用。（3）內部結構較復雜成型較困難。（4）葉片是空間曲面成型和模具制造都很困難。（5）要求要有較美麗的外觀，很好的絕緣性。因此我初步選擇采用通用塑料。通用塑料分為聚乙烯（PE）、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯（PS）、聚丙烯（PP）、ABS塑料等品種，多用于一般工農業(yè)生產和日常生活之中，具有價格低等特點。（ａ）聚乙烯PE：是由乙烯單體聚合而成的。特點：采用不同的聚合條件可得到不同性質的聚合物：有高壓PE、中壓PE、低壓PE三種。高壓PE：由于有較低的密度、相對分子質量、結晶度，故質地柔軟，由于含有較高的相對分子質量、密度、結晶度，故質地堅硬，耐寒性能良好，在－70℃時還保持柔軟，化學穩(wěn)定性很高，能耐酸、堿及有機溶劑，吸水性極小有跟突出的電氣性能和良好的耐輻射性等。缺點：是力學強度不高，熱變形溫度很低，故不能承受較高的載荷和不能在較高的溫度下正常工作。（b）聚苯乙烯PS：聚苯乙烯略早于聚丙烯問世，其原料十分豐富，是目前最廣泛應用的材料之一。～，比聚氯乙烯小而大于聚丙烯和聚乙烯。聚苯乙烯遇火會自燃。聚苯乙烯的代號為（PS），其分子結構式為：聚苯乙烯的主鏈上有結構龐大的苯環(huán)，故柔順性差，質地脆硬，抗沖擊性能差，敲打時發(fā)出類似金屬的響聲。機械強度低于硬質聚氯乙烯，尤其是相對分子量較小的品種強度更差，聚苯乙烯屬于非結晶型聚合物。聚苯乙烯具有良好的可塑流動性和較小的成型收縮率，是成型工藝最好的塑料品種之一，容易制造形狀復雜的制品。聚苯乙烯無色透明，透光性僅次于有機玻璃，容易著色，常用于制造要求透明或顏色鮮艷的制品。聚苯乙烯具有很小的吸水率，在潮濕的環(huán)境中尺寸變化很小，適用于制造要求尺寸穩(wěn)定的制品，如儀表儀器殼體等。聚苯乙烯具有優(yōu)良的電絕緣性能，尤其是在高頻條件下的介電損耗仍然很小，是優(yōu)良的高頻絕緣材料。聚苯乙烯的主要缺點是脆性大，形狀復雜的制品成型后存在較大的內應力時，常會在使用中自行開裂。為改善聚苯乙烯的脆性，加入少量的聚丁烯可明顯降低脆性，提高沖擊韌性。這種塑料稱為高沖擊聚苯乙烯。（c）ABS 它是苯乙烯丁二烯丙烯腈的共聚物，綜合性能較好，沖擊韌度、力學強度較高，尺寸穩(wěn)定，耐化學性，電氣性能好。易于成形和機械加工，與372有機玻璃的熔接性能好，可作雙色成形塑件，且表面可鍍鉻。（d）AS塑料是丙烯腈——苯乙烯的聚合物。注塑的高透明、抗靜電、優(yōu)良的尺寸穩(wěn)定性，具有良好的流動性能，耐熱耐化學性、耐沖擊、高強度。用于汽車零件，如燈罩反光片代表面板；工業(yè)部件，如計算器面板，琴鍵等；家用電器部件，如電視機保護鏡，風扇葉片，電器外殼等和一般家庭器皿、文教用品、日用品。 材料的確定通過以上分析結合塑料本身的特點以及模塑成型的獨特性，如成型熱收縮，冷卻時的變形、翹曲、實效變形，不具有金屬風葉那樣可冷校正等等，因此，塑料風葉的選材既要保證風葉的使用性能和便于提高風葉形位精度，又要便于模塑成型。若采用結晶或半結晶性的塑料，在模塑過程中，則易產生在流動方向上的取向，在冷卻過程中，由于結晶和取向，是塑料制品各方向上的收縮程度有很大的差異；再則冷卻不夠均勻和其他因素的影響，必然產生收縮應力，以使制品變形，而且制品后變形亦較大，不能保證所要求的形位尺寸，從而降低了風葉的精度和使用性能，因此，以采用聚苯乙烯、ABS、AS等非結晶塑料為佳，其收縮率相對較小。聚乙烯塑料由于脆性大，耐沖擊能力差使用中易開裂，一般不采用。ABS和AS塑