风扇叶设计说明书

1绪论塑料模具工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，随着高分子化学技术的发展以及高分子合成技术，材料改性技术的进步，愈来愈多的具有优越异性能的高分子材料不断涌现，从而促使塑料工业的飞跃发展。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的,在我国,起步较晚,但发展很快,特别是最近几年,无论在质量、技术和制造能力上都有很大发展,取得了很大成绩。这可以从下列几个方面来看。1.1.1CAD/CAM/CAE技术的应用现在CAD/CAM/CAE技术在塑料模的设计制造上应用已越来越普遍特别是CAD/CAM技术的应用较为普遍,取得了很大成绩。目前,使用计算机进行产品零件造型分析、模具主要结构及零的设计、数控机床加工的编程等已成为精密、大型塑料模具设计生产的主要手段。一些塑料模主要生产企业利用计算机辅助分析(CAE)技术对塑料注塑过程进行流动分析、冷却分析、应力分析等,合理选择浇口位置、尺寸、注塑工艺参数及冷却系统的布置等,使模具设计方案进一步优化,也缩短了模具设计和制造周期。1.1.2电子信息工程技术的应用应用电子信息工程技术进一步提高了塑料模的设计制造水平。国内一些主要的塑料模生产企业已经实现了通过客户提供的产品三维信息盘片和网上产品电子信息来进行预算、报价、设计审定、设计更改等,这不仅缩短了生产前的准备时间,而且还为扩大模具出口创造了良好的条件。由于直接利用了用户提供的产品电子信息,大大缩短了CAD/CAM的技术准备时间,也相应缩短了模具的设计和制造周期。1.1.3气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟几年前还是刚刚开始应用的气体辅助注射成型技术近年来发展很快,更趋成熟。目前,不少企业已能在电视机外壳、洗衣机外壳、汽车饰件以及一些厚壁塑料件的模具上成功地运用气辅技术,一些厂家还使用MOLD气辅软件,取得了良好效果。1.1.4热流道技术的应用更加广泛近年来,热流道技术发展很快,热流道模具比例不断提高。虽然在全国范围来说,热流道模具比例仍旧不高,但也有些模具企业,热流道模具已占其模具生产总量的1/3左右。现在,一般内热式、外热式组件及分流板多点热喷嘴的结构应用已比较普遍,具有先进水平的针阀式喷嘴和通断控制式喷嘴国内也能自行设计制造。与此相应,国产商品化热流道系统组件也已出现。C1.1.5目前国内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水平。在齿轮模具设计中采用最新的齿轮设计软件,纠正了由于成型压缩造成的齿形误差,达到了标准渐开线造型要求。显示管隔离器注塑模、多注射头塑封模、高效多色注射塑料模、纯平彩电塑壳注塑模、洗衣机滚筒注塑模、塑料管路三通接头注塑模、汽车灯及汽车饰件注塑模、冰箱吸塑发泡模等一大批精密、复杂、大型模具的设计制造水平也已达到或接近国际水平。使塑件尺寸精度达到6～7级的塑料模具国内已可生产,其分型面接触间隙为0.02,模板的弹性变形为0.05型面的表面粗糙度为Ra=0.05～0.025。使用CAD三维设计、计算机模拟注塑成形、有些模具零件达到互换、抽芯脱模机构设计新颖等对精密、复杂模具的制造水平提高起到了很大作用。20吨以上的大型塑料模具的设计制造也已达到相当高的水平。1.1.6模具寿命不断提高通过采用优质模具钢、对模具工作零件进行相应的热处理、采用高质量模架再镶入淬火工具钢件等结构,近年来模具寿命不断提高,不少模具的寿命已能达到100万次以上。22我国塑料模具的发展趋势[11]由于塑料工业的快速发展及上述各方面差距的存在,因此我国今后塑料模具的发展速度必将大于模具工业总体发展速度。“十·五”期间,预计每年可望达到12%以上的市场增长率。塑料模具生产企业在向着规模化和现代化发展的同时,“小而专”、“小而精”仍旧是一个必然的发展趋势。从技术上来说,为了满足用户对模具制造的“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求,以下的发展趋势也较为明显。2.1.1在模具设计制造中将全面推广CAD/CAM/CAE技术CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑,实践证明,CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。现在,全面普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟。随着微机软件的发展和进步,技术培训工作也日趋简化。在普及推广模具CAD/CAM技术的过程中,应抓住机遇,重点扶持国产模具软件的开发和应用;加大技术培训和技术服务的力度;进一步扩大CAE的技术应用范围。有条件的企业应积极做好模具CAD/CAM技术的深化应用工作,即开展企业信息化工程,可从计算机辅助工艺设计开始逐步向计算机集成制造系统乃至向虚拟制造发展,逐步深化和提高,用于模具设计制造的计算机软件将向智能化、集成化方向发展。2.1.2电火花铣削加工技术将得到发展电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术,这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术,它是用高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样),因此不再需要制造复杂的成型电极,国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。预计这一技术将得到发展。2.1.3超精加工和复合加工将得到发展航空航天等部门已应用纳米技术,必须要有超高精度的模具制造超高精度的零件。随着模具向精密化和大型化方向发展,加工精度超过1μm的超精加工技术和集电、化学、超声波、激光等技术综合在一起的复合加工将得到发展。兼备两种以上工艺特点的复合加工技术在今后的模具制造中将有广阔的前景。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光整加工是模具加工中未能很好解决的难题之一。模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响,我国目前仍以手工研磨抛光为主,不仅效率低(约占整个模具周期的1/3),且工人劳动强度大,质量不稳定,制约了我国模具加工向更高层次发展。因此,研究抛光自动化、智能化是重要的发展趋势。日本已研制了数控研磨机,可实现三维曲面模具的自动化研磨抛光。另外,由于模具型腔形状复杂,任何一种研磨抛光方法都有一定局限性。应注意发展特种研磨与抛光方法,如挤压研磨、电化学抛光、超声抛光以及复合抛光工艺与装备,以提高模具表面质量。2.1.5模具自动加工系统的研制和发展随着各种新技术的迅速发展,国外已出现了模具自动加工系统。这也是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有如下特征:多台机床合理组合;配有随行定位夹具或定位盘;有完整的机具、刀具数控库;有完整的数控柔性同步系统;有质量监测控制系统。3.13虚拟技术将得到发展计算机和网络的发展正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,合作研究开发,及至建立虚拟企业。“九·五”期间模具行业对此已开始探索,“十·五”期间应有所发展。31制品成型工艺分析塑件（小型风扇叶片）分析：塑料成品图：图1-1塑料名称：聚碳酸酯（pc）色调：半透明淡蓝色生产纲领：中批量生产塑件成型工艺分析该塑件是一种塑料风扇1.1结构分析图1-1制品零件图小型的六叶风扇叶片，由于在高速下旋转。所以对结构性能要求比较高，在设计造型的时候必须考虑到其结构对称性。以及运动时的空气动力对扇叶的影响。结构的不对称可能造成风扇旋转的时候偏离轴心，这样不但加速对风扇轴心孔的磨损，同时也会因为运动的不稳定而产生噪音。中间的轴孔由于直接与转轴接触，所以所以在模具设计和制造上要有良好的加工工艺，以保证运转平稳。风扇六叶均匀以60°等差排列在扇壁周围。平放于水平地面上投影，扇叶均无干涉现象。1.2成型工艺1.2.1精度等级：采用一般精度等级5级1.2.2脱模斜度：为了便于塑件从模具型腔中脱出，在平行于模具脱模方向的塑件表面上，必须设有一定的斜度，在通常情况下如果不给出塑件的脱模斜度或者脱模斜度较小，就会在生产过程中发现，脱模力过大，塑件很容易被顶破，变形和擦伤，质量下降。通常，塑件的几何形状复杂且很不规则，其脱模斜度要大些，塑件内表面的脱模斜度要比外表面斜度要大些。而风扇叶片的脱模，叶片占很大一部份，制品的高度为21vmm，厚度为2mm《塑料模具设计师指南》查表3.2-1与3.2-4得出塑件内表面30°~50°外表面35°~1°。风扇叶片中心轴孔需要较好的定位精度来满足轴的固定，4所以中心孔我们一般就不设置脱模斜度。以便于转动时最大限度的减少磨损。1.3塑件的壁厚塑件的壁厚是最重要的结构因素，是设计塑件时必须考虑的问题。一般来说热塑件的壁厚都在2~4mm小塑件取小值，中件塑件取偏大，大塑件可适当的加厚，散热风扇叶片为一中小型尺寸零件。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，所以其最小壁厚为1mm，壁厚过大将会影响成型周期，且难完全达到均匀的硬化，容易产生气泡，缩孔等缺陷，太薄则会造成模腔通道窄流动阻力大，查表3.2-8得出推荐值1.8mm，我们取2mm以满足塑件的流动性能，强度和刚度要求。1.4加强筋风扇在主轴的带动下，高速的旋转，且轴于风扇叶片的接触部位在叶片的中心轴孔，在工作的时候，若无加强肋改善风扇的强度则很容易使塑件变形，或加快磨损。加强筋不但有克服翘曲变形现象，而且还可以起到辅助浇道作用，改善熔料的流动充模状态，为了便于脱模加强肋的方向与模压方向一致，即与模具成型零件运动方向一致，且与熔料的流动方向一致以利于充模成型。筋的设计，无论其大小，形状，部位，其设置的基本原则是不变的，应包括：（1）筋的根部尺寸与成品厚度保持一定的比例。当筋在根部的尺寸与成品厚度的比例过大的时候，容易使成品生成凹陷或应力集中，而导致成品缺陷，一般所采用的筋根部尺寸为成品厚度的50%-80%图1-2加强筋1.5热塑性塑料聚碳酸酯的注射成型过程1.5.1注塑过程pc塑料在注射机料筒内经过加热，塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型。总过程可分为：塑化-充模-保压-冷却-脱模五个阶段1.5.2pc的注射工艺参数（1）注射机：螺杆式5（2）螺杆转速（r/min）：28（3）料筒温度（0C）：后段160~170中段165~180前段170~190（4）喷嘴温度（0C）：240~250，（5模具温度（）：90~110（6）注射压力（MPa）：80~130（7）成形时间（s）：注射15~60保压0~5成形周期40~130冷却15~601.5.3塑料制品的后处理采用红外灯箱，鼓风烘箱在100~110度下处理8~12小时1.6pc主要性能指标表1-1pc的主要性能指标聚碳酸酯的成型性能机械性能测试类别单位测试标准CROCROG4CSACEA拉伸断裂强度MPaISO527601005855断裂伸长率%ISO527855150160屈服弯曲强度MPaISO178851258570弯曲模量MPaISO1782100540023002000悬臂梁缺口冲击强度J/mISO18062090580650洛氏硬度RISO2039/2R116R112热性能熔点℃ISO3416----热变形温度0.45MPa1.80MPa℃ISO75137/-148/-123/-118阻燃性能-UL94V0V1HBHB电性能6续表一表面电阻OhmISO16710171017-1016介电强度KV/mm-----其它密度g/cm3ISO11831.211.251.141.19饱和吸水%ISO620.150.120.10.1玻纤GF/矿物M含量%--GF20--收缩率mm/mm0.0050.0030.00060.0050.006线性成型收缩率特征mm/mm-0.005-0.007阻燃通用0.002-0.004增强阻燃0.005-0.007PC/ABS(7/3)合金高流动0.005-0.007PC/PE合金耐应力开裂耐溶剂注：数据源自工程塑料手册[3]1.6.1Pc使用性能：PC是一种无定型、无臭、无毒、高度透明的无色或微黄色热塑性工程塑料，具有优良的物理机械性能，尤其是耐冲击性优异，拉伸强度、弯曲强度、压缩强度高；蠕变性小，尺寸稳定；具有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力学性能，尺寸稳定性，电性能和阻燃性，可在-60~120℃下长期使用；无明显熔点，在220