风扇叶片注射模具设计论文(机械本科)(编辑修改稿)

风扇叶片注射模具设计论文(机械本科)(编辑修改稿)内容摘要：

模具协会会员。 整体而言，台湾模具产业在这一阶段的发展，随着机械性能，加工技术，检测能力的提升，以及计算机辅助设计，台湾模具厂商供应对象已由传统的民用家电，五金业和汽机车运输工具业，提升到计算机与电子，通信与光电等精密模具，并发展出汽机车用大型钣金冲压，大型塑料射出及精密锻造等模具。 世界五大塑料生产国的产能状况 美国塑料 (原料 )的产量多年来一直雄居各国之首。 早在 80年代前期，美国塑料产量就已达 2020 万吨之多， 1986 年增至 23l0 万吨，占全球总产 量 8100吨的 ％，此后美国塑料产量继续呈现稳定增长之势， 1988 年、 1990 年、1992 年、 1994 年、 1996 年和 1998 年分别增加到 2710 万吨、 2810 万吨、 3010河南理工大学毕业设计（论文） 6 万吨、 3410 万吨、 4000 万吨和 4360 万吨，占世界总产量的比例从 1996 年起提高到 30％以上。 2020 年美国塑料产量为 4170 万吨，其中以聚乙烯为最多，达 1500 多万吨。 其次分别是氯乙烯 650 万吨、聚丙烯 720 万吨、聚苯乙烯对酞酸脂 320 万吨、聚苯乙烯 280 万吨。 国内塑料消费量 (产量 +进口量一出口量 )，美国也是全球最多的。 美国 的全部塑料消费量 2020 年为 4280 万吨。 美国人均塑料消费量也是很高的， 2020 年为 159 公斤， 2020年略减为 155公斤 ，居全球第 3 位。 美国现有各种大小塑料企事业单位 1 万多家，其中职工人数少于 50 人的占总数的 53％， 50~l00 人的占 21％， 100~500 人的占 23％，超过 500 人的占近 4％，职工总数近 90 万人。 在美国塑料制品加工业的就职人数达 110万， 2020 年的出货金额为 2150 亿美元，人均出货金额为 195 美元。 德国是世界最大的塑料 (原料 )生产国之一，上世纪 90 年代初的 1991 年、1992 年和 1993 年，德国塑料产量都为 990 多万吨， 1994 年 达到 超过 1000万吨的 1110 万吨． 1998 年达近 1300 万吨， 1999 年为近 1400 万吨， 2020 年增至 1550 万吨，超过日本为世界第 2 大塑料生产国， 2020 年上升为 1580 万吨， 2020 年已过 1600 万吨。 2020 年德国生产的种种塑料原料中，聚乙烯为285 万吨 (低密度聚乙烯 160 万吨，高密度聚乙烯 125 万吨 )，氯乙烯 175 万吨，聚丙烯 160 万吨。 德国 2020 年的国内塑料消费量为 1280 万吨，其中聚乙烯265 万吨，聚丙烯 155 万吨．氯乙烯 152 万吨。 德国人均 塑料消费量 2020 年为 160 公斤，在世界上仅少于比利时的 172 公斤，高于美国的 155 公斤，排在世界第 2 位。 德国塑料制品加工业的职工总计有近 30 万人， 2020 年的出货金额为 360亿美元，人均 126 美元。 德国塑料制品加工企业中职工少于 50人的占 44％， 50~100 人的占 28％， 100~500 人的占 25％， 500 人以上的占 4％。 中国塑料工业多年持续高速增长， 1991 年产量仅为 250 万吨， 1995 年增为 350 万吨， 1998 年超过 700 万吨，到 2020 年已增达约 1400 万吨，超过日本而成为世界第 3 大塑料原料生产国。 中国今年塑料制品市场将持续走强，在包装、工程、建材、农用和日用塑料制品等各个领域都将有较大幅度的增长，需求量将超过 2500 万吨。 其中包装塑料制品今年需求量将超过 850 万吨，工程塑料制品需求量将达 400 万吨左右，建材塑料制品需求量将达 300万吨河南理工大学毕业设计（论文） 7 以上，农用塑料制品需求量将在 500 万吨左右，日用塑料制品需求量约为 80万吨左右。 日本在很长的时期内都是仅次于美国的世界第 2 大塑料生产国。 一直到1997 年，日本塑料产量曾经连续多年增长，年产量在 70 年代中期就已达 500多万吨， 1987 年突破 1000 万吨， 1991 年达约 1300 万吨， 1992 年和 1993 年因受日本经济下滑的影响，产量略有减少，分别降至 1258 和 1225 万吨。 从1994 年起产量再度增长， 1994 年、 1995 年和 1996 年分别回升到 1300 万吨、1400 万吨和 1470 万吨， 1997 年的产量又比上年增长 ％，达到 1521 万吨，首次超过 1500 万吨。 但这种增势在 1998 年受到遏制，产量大幅度减少。 1998年，日本塑料产量为 1390 万吨，比上年减少了 ％。 1999 年和 2020 年日本塑料产量分别回升到 1432 万吨和 1445 万吨，但仍远未恢复到 1997 年的水平。 2020 年和 2020 年日本塑料产量再度下降至 1400 万吨以下的 1364 万吨和 1361 万吨。 2020 年日本塑料 (原料 )产量减为 1361 万吨。 而中国则增为 1366万吨，日本又退居第 4 位。 韩国塑料产量增长十分迅速， 1986 年超过 200 万吨， 1990 年增达 300万吨， 1992 年突破 500万吨， 1994 年、 1996 年和 1997 年分别上升到 600 多万吨、 700 多万吨和 800 多万吨， 1998 年产量增至 850 万吨， 1999 年突破 900万吨， 2020 年达 1200 万吨，跻身于世界 5 大塑料生产国之列。 韩国塑料原料产品中以聚乙烯居 首， 2020 年产量为 340 万吨 (低密度聚乙烯 160 万吨，高密度聚乙烯 180 万吨 )，聚丙烯以 238 万吨排在第 2 位，其次分别是聚酯161 万吨、氯乙烯 124 万吨、 ABSAS 树脂 86 万吨、聚苯乙烯 77 万吨。 韩国国内塑料消费量 2020 年 420 万吨，只相当于产量的 1/3 略高。 人均塑料消费量 2020 年为 106 公斤，韩国塑料制品加工业的职工总数 2020 年为 万人，出货金额为 85 亿美元，人均 276 美元。 塑料产量位居世界前 10名的国家和地区还有法国 660 万吨、比利时 600万吨、中国台湾 598 万吨、加拿大 432 万吨和意大 利 385 万吨 (均为 2020 年产量 )。 我国模具技术的现状及发展趋势 河南理工大学毕业设计（论文） 8 20 世纪 80 年代开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。 改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。 近年来，每年都以 15％的增长速度快速发展。 许多模具企业十分重视技术发展。 加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。 此外，许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。 模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要原因。 今后，我国要发展成 为世界制造强国，仍将依赖于模具工业的快速发展，成为模具制造强国。 中国塑料模工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。 在大型模具方面已能生产 48（约 122CM）大屏幕彩电塑壳注射模具， 大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模方面， 已 能生产照相机塑料件模具，多形腔小模数齿轮模具及塑封模具。 经过多年的努力，在模具 CAD/CAE/CAM 技术，模具的电加工和数控加工技术，快速成型与快速制模技术，新型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量 和缩短模具设计制造周期等方面 做 出了贡献。 尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口 10 多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。 与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。 今后，我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。 （ 1） 注重开发大型，精密，复杂模具；随着我国轿车，家电等工业的快速发展，成型零件的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。 （ 2） 加强模具标准件的应用；使用模具 标准件不但能缩短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。 因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。 （ 3） 推广 CAD/CAM/CAE 技术；模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具技术河南理工大学毕业设计（论文） 9 发展的一个重要里程碑。 实践证明，模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造的发展方向，可显著地提高模具设计制造水平。 （ 4） 重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期；随着先进制造技术的不断出现，模具的制造水平也在不断地提高，基于快速成形的快速制模技术，高速铣削加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。 河南理工大学毕业设计（论文） 10 2 注射模可行性分析 注射模设计的特点 塑料注射 模具 能一次性地成型形状复杂、尺寸精确 和 嵌件的塑料制品。 在注射模设计时。 必须充分注意以下三个特点： （ 1） 注射 熔体大多属于假塑料液体，能剪切变稀。 它的流动性依赖于物料品种、剪切速率、温度和压力。 因此须按其流变特性来设计浇注系统，并校验型腔压力及锁模力。 （ 2）视注射模为承受很高型腔压力的耐压容器。 应在正确估算模具型腔压力的基础上，进行模具的结构设计。 为保证模具的闭合、成型、开模、脱模和侧抽芯的可靠进行，模具零件和塑件的刚度与强度等力学问题必须充分考虑。 （ 3）在整个成型周期中，塑件 — 模具 — 环境组成了一个动态的热平衡系统。 将塑件和金属模的传热学原理应用于模具的温度调节系统的设计，以确保制品质量和最佳经济指标的实现。 注射模组成 凡是注射模，均可分为动模和定模两大部件。 注射充模时动模和定模闭合，构成型腔和浇注系统；开模时定模和动模分离，取出制件。 定模安装在注射机的固定板上，动模则安装在注射机的移动模板上。 根据模具上各个零件的不同功能，可由下 一 个系统或机构组成。 （ 1）成型零件 指构成型腔，直接与熔体相接触并成型塑料制件的零件。 通常有凸模、型芯 、成型杆、凹模、成型环、镶件等零件。 在动模和动模闭合后，成型零河南理工大学毕业设计（论文） 11 件确定了塑件的内部和外部轮廓尺寸。 （ 2）浇注系统 将塑料熔体由注射机喷嘴引向型腔的流道称为浇注系统，由主流道、分流道、浇口和冷料井组成。 （ 3）导向与定位机构 为确保动模与定模闭合时，能准确导向和定位对中，通常分别在动模和定模上设置导柱和导套。 深腔注射模 必 须在主分型面上设置锥面定位，有时为保证脱模机构的准确运动和复位，也设置导向零件。 （ 4）脱模机构 是指模具开模过程的后期，将塑件从模具中脱出的机构。 （ 5）侧向分型抽芯机构 带有侧凹或侧孔的塑 件，在被脱出模具之间，必须先进行侧向分型或拔出侧向凸模或抽出侧型芯。 （ 6）温度调节系统 为了满足注射工艺对模具温度的要求 ， 模具设有冷却或加热的温度调节系统。 模具冷却，一般在模板内开设冷却水道，加热则在模具内或周边安装点加热元件，有的注射模须配备模温自动调节装置。 （ 7）排气系统 为了在注射充模过程中将型腔内原有气体排出，常在分型面处开设排气槽。 小型腔的排气量不大，可直接利用分型面排气，也可利用模具的顶杆或型芯与配合孔之间间隙排气。 大型注射模须预先设置专用排气槽。 塑料风叶设计与分析 风叶是利用一定 空间曲面的叶片，通过主体的高速旋转产生风能。 以前，大都是采用金属片材，经过模压制成风叶片。 然后与风叶主体固定安装成风叶。 由于模压叶片和装配等方面的原因，往往风叶的静、动平衡难以达到设计要求。 经过较长时间的，由于涂层刮伤或脱落，以产生锈蚀，而且风叶的颜色单调，色泽不佳，不适合现代化（宾馆，大厦）等的通风排气和生活的河南理工大学毕业设计（论文） 12 需要。 塑料风叶的优点在与：可以一次注射成型，不须装配、校正，省能省电；重量轻、惯性小，色彩丰富，色泽好，具有良好的动平衡性（塑料风叶叶片良好的弹性，在高速旋转过程中能适度地自动调节叶片的相对位置，使叶片处于良好的平衡状态）和装潢效果。 图 21 风扇立体图 塑料风叶如图 21 所示与金属材料风叶设计有相似的一面，但差异也很大，这是塑料本身和注射成型特点所决定的，由于风叶叶面是空间曲面，设计时应考虑模具的制造技术和制造能力，严格说，风叶叶片的形状应根据空气动力学原理来设计，但这样设计会使叶片形状复杂，给模具设计与制造带来困难，一般塑料风叶设计在保证一定风量情况下，采用简化设计风叶叶片的方法，如采用空间螺旋面、模拟曲面等。 叶片的厚度应内厚外薄，逐渐过渡，以提高叶片的结 构强度和刚度保证使用性能。 主体部分设计要保证风叶的安装和定位，因此中心轴设计有嵌件，并且轮毂外还设计了一个安装定位河南理工大学毕业设计（论文） 13 的缺口。 注塑成型工艺简介 注塑成型是利用塑料的可挤压性与可模塑性，首先将松散的粒状或粉状成型物料从注塑机的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化，使之成为粘流。