遥控器外壳注塑模设计.docx

1 遥控器外壳基本信息：本遥控器外观颜色为黑色，需要添加着色剂，精度等级一般（4级精度），尺寸未注公差取5级精度。尺寸160*58*7mm，厚度为2毫米，外加高1mm厚1mm的唇边。外观如图建模如下，具体尺寸工程图见文件夹中top.pdf可以看出本壳体底面平整，表面放有显示屏和按钮的孔槽。壳体边缘有唇边，造成壁厚不等，但是唇边与壳体侧壁之间过渡均匀，比例不超过1:3，可以满足工艺要求。2 材料选择：根据我查找的资料，现在市面上的遥控器外壳都是使用热塑性塑料ABS。聚乙烯是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯组成的三元共聚物。期综合性能好：耐冲击性好，人性较好，耐蚀性较好，尺寸稳定小较好，而且价格便宜，易于成型。其工艺特性有：无定型聚合物，无明显熔点。成型过程中热稳定性较好，成型温度可选择的范围较大。粘度始终。流动性对注射压力的变化比对温度的变化稍微敏感。加工前要干燥处理。ABS的性能指标密度/gcm-31.021.08屈服强度/Mpa50比体积/cm3g-10.860.98拉伸强度/Mpa38吸水率（%）0.20.4拉伸弹性模量/Mpa1.810熔点/。C130160拉弯强度/Mpa80计算收缩率（%）0.30.8抗压强度/Mpa53容/J（kgC）1470弯曲弹性模量/Mpa1.410其成型工艺有：注射温度在160220之间。对于薄壁、长流程、小浇口制品，注射压力可达130150MPa，而后壁、大浇口制品只需70100MPa。为减小应力，保压压力不宜过高，在60MPa70MPa之间。注射速度中低速。模具温度60左右。3 零件结构：收缩率：ABS的收缩率为0.3%0.8%，在设计本产品时，在本设计中，零件的收缩率取均值0.5%。零件壁厚：热塑性塑料制品的壁厚一般子14mm。本产品的壁厚设置为2.0mm，是通过实际测量和经验所得。零件圆角：塑件在面与面之间都设计了圆角过渡，这样不仅可以避免塑件尖角处的应力集中，提高塑件强度，而且可以改善物料的流动状态，降低充模阻力，便于充模。圆角大小详见工程图。脱模斜度：ABS的脱模斜度一般为40130，由于外壳侧面圆角较大，深度较浅，故选用较小的脱模斜度80。 4 零件体积及质量估算借助于Pro/E软件，直接测量出：单个塑件的体积：V=17574mm3=17.57cm3 ；单个塑件的质量：M=V=1.0517.57=18.45g 。浇注系统凝料按一个塑件体积的60%进行估算，则凝料体积V凝=17.5760%=10.54cm3 ；四个塑件和浇注系统凝料 V总 =17.574+10.54=80.82cm3；总质量M =V =1.0580.82=84.86g 。5 注射机型号选择注射机按照合模装置和注射装置的相对位置进行分类可分为:卧式注塑机、立式注塑机、角式注塑机。注塑机的主要参数有一次注射量、注射压力、注射速度、塑化能力、锁模力、合模装置的基本尺寸、开合模速度、空循环时间等。这些参数是设计、制造、购买和使用注塑机的主要依据：(1)一次注塑量： 指在对空注射的情况下，注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时，注射装置所能达到的最大注射量，反映了注塑机的加工能力。 (2)注射压力：为了克服熔料流经喷嘴，浇道和型腔时的流动阻力，螺杆(或柱塞)对熔料必须施加足够的压力,我们将这种压力称为注射压力。 (3)注射速率：为了使熔料及时充满型腔，除了必须有足够的注射压力外，熔料还必须有一定的流动速率，描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射速度。 (4)塑化能力： 是塑化装置在单位时间内所能塑化的物料量。(5)锁模力： 是合模机构施与模具上的最大夹紧力。锁模力的作用是与注射时模腔熔体的压力相平衡，保证在注射及保压操作时模具不被撑开。设计模具时，应使成型塑件每次所需注射总量小于注射机的最大注射量，通常，要求注射成型时的总重量应是注射机最大注射量的80%以下。根据计算得出的一次模具型腔的塑料总体积V总 =17.574+10.54=80.82cm3，则有：V总/0.8=101cm3。根据以上的计算，由书中提供的机型，初步选定公称注射量为125 ，注射机型号为XS-ZY-125螺杆式注射机，由旧书表5-1查得，主要技术参数如下。型号XS-ZY-125一次注射量cm3125螺杆直径mm42注射压力MPa119锁模力kN900最大注射面积cm2320压板行程mm300模具最大厚度mm300模具最小厚度mm200压板尺寸a x b mm x mm420 x 450拉杆空间a x b mm x mm260 x 290定位圈尺寸mm100推出形式两侧推出，中心距为230mm6 由书中附录A查得，材料成型条件预热时间/h23温度/8085料筒温度/后段150170中段165180前段180200模具温度/5080注射压力/MPa60100成型时间/s注射2090保压05冷却20120总周期502207 模具结构设计7.1 分型面设计分型面的形式 ：平直分型面、倾斜分型面、阶梯分型面、曲面分型面及瓣合分型面。单分型面注塑模式注塑模具中最简单、应用最普及的一种模具，它以分型面为界将整个模具分为动模和定模两部分。选择分型面的基本原则是：分型面应选择在塑件断面轮廓最大的位置，以便顺利脱模。同时在选择分型面时考虑以下因素：(1) 尽可能使制品留在动模的一侧。(2) 尽可能满足制品的使用要求。(3) 尽可能减小制品在合模方向上的投影面积，以减小所需的锁模力。(4) 不应影响制品尺寸的精度和外观。(5) 尽量简单,避免采用复杂形状,使模具制造容易。(6) 不妨碍制品脱模和抽芯。(7) 有利于浇注系统的合理设置。(8) 尽可能与料流的末端重合,有利于排气。根据上述原则因素，结合塑件的各方面因素，空调遥控器外壳注塑模具的分型面选择平直分型面，并且只需要一个，优点是结构简单，加工方便。空调遥控器外壳的分型面形状及位置如图:7.2 型腔布置型腔布置包括两方面的内容，即模具型腔的数目和各型腔在模具中的排列。确定型腔数量的方法有：根据锁紧力确定，根据最大注塑量确定，根据塑件精度和经济性确定。可根据注射机的最大注射量确定型腔数n，根据公式 得：n0.8125-10.548.75=10.2综合考虑批量生产和塑料制件精度，塑料制件大小，我此次选择的是四个型腔一组，采用H形布局，其优点是型腔排列平衡，分流道设计。7.3 成型零部件设计按功能划分，成型零部件可分为安装部分和工作部分。适合于ABS材料成型的钢材有40Cr，供货硬度为40HRC，易于切削加工,耐磨性好且变形小。由于材质纯净，可做镜面抛光，并能光腐蚀精细图案，有较好的电加工及抗锈蚀性能。故这里选取40Cr作为成型零件材料。1) 凹模凹模也称为型腔，按结构不同可分为整体式、整体嵌入式、局部镶拼式和四壁拼合式四种类型。根据本塑件的结构特点，本课题采用整体式凹模，这种成型处塑件的质量较好，模具强度不高，不易变形。2) 凸模通常可以分为整体式和组合式两种类型。通过对塑件的结构分析可知，该塑件需要一个成型零件内表面的大型心，因塑件抱紧力较大，所以设在动模部分，同时有利于简化模具结构。7.4 成型零件工作尺寸它包括型腔尺寸、型芯尺寸、和中心距尺寸。其中型腔尺寸可分为深度尺寸和径向尺寸，型芯尺寸可分为高度尺寸和径向尺寸。型腔尺寸属于包容尺寸，当型腔与塑料熔体或制品制件产生摩擦磨损后，该类尺寸具有增大的趋势。型芯尺寸属于被包容尺寸，当凸模与塑料熔体或制品制件之间产生摩擦磨损后，该类尺寸具有缩小的趋势。中心距尺寸一般指成型零件上某些对称结构制件的距离，如孔间距、型芯间距、凹槽间距和凸块间距等，这类尺寸通常不受摩擦磨损的影响，因此可视为不变的尺寸。1) 凹模径向尺寸塑件外部整体可以看做一个矩形，长L 160mm，宽W 58mm，均属于A型，选择公差等级MT2。查得公差为：L=0.54 ，W=0.30 ，由公式算出凹模径向尺寸：塑件的平均收缩率Sc为： =0.5%X一般在0.5到0.8之间，此处取0.6。中小型塑件 =LM1=(1+ Sc) Ls-x0+z = (1+0.5%)* 160 0.6*0.540+0.135mm=160.4760+0.095mmLM2=(1+ Sc) Ls2-x20+z2= (1+0.5%)*58 0.6*0.300+0.075mm=58.110+0.095mm2) 凹模深度塑件的外部高度尺寸H=7mm，B型。查得塑件的公差为0.24。HM=(1+ Sc) Hs-x0+z=(1+0.5%)*7-0.60.24mm =5.886mm3) 型芯径向尺寸公差、制造公差、X同上，长为156mm，宽为54mm尺寸公式：lM1=(1+ Sc) ls1+x-z0 =(1+0.5%)160+0.6*0.54-0.1350mm =161.124-0.1350mmlM2=(1+ Sc) ls2+x-z0 =(1+0.5%)58+0.6*0.30-0.0750mm =58.47-0.0750mm4) 型芯高度尺寸公差、制造公差、X同上，内部高度为5mm尺寸公式：hM=(1+Sc) hs+x-z0 =(1+0.5%)5+0.6*0.24 -0.060mm5) 型芯按键高度此处高度2mm，B类尺寸，公差=0.20mmHM=(1+ Sc) Hs-x0+z=(1+ Sc)*2-0.6*0.2000.06mm7.5 主流道设计主流道与注射机喷嘴在同一轴心线上。在卧式或立式注射机用模具中，主流道垂直于分型面。主流道的形状为圆锥形，以便熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。1) 主流道长度为减少塑料熔体冲模时的压力损失和塑料损耗，应尽量缩短主流道的长度，一般主流道长度L，应尽量小于60mm。为减小料流转向时的阻力，主流道的出口端应做成圆角，圆角半径r=0.53mm，主流道的出口端应与定模分型面齐平，以免出现溢料。根据该模具结构，取L = 60mm进行设计。2) 主流道小端直径喷嘴孔直径d0=4、喷嘴球半径R0=12。d = 注射机喷嘴直径 + (0.51 ) mm=4+ (0.51)mm=5mm3) 主流道锥度主流道锥角一般应在26，取 = 5，所以流道锥度为/2=2.5。4) 主流道大端直径D = d+2Ltg（/2）（=5）14mm5) 主流道的球半径主流道的球半径 SR = 喷嘴球半径+（12）mm =12 +（12）mm = 14mm6) 球面配合高度球面配合高度h为 38 取 6mm。7) 主流道衬套主流道部分在成型过程中，其小端入口处与注射机喷嘴及一定温度、压力的塑料熔要冷热交换地反复接触，属易损件，对材料要求较高，因而模具的主流道部分常设计成可拆卸更换的衬套式（俗称浇口套）。主流道衬套的形式有两种：一是主流道衬套与定位圈设计成整体式，一般用于小型模具；二是主流道衬套与定位圈设计成两个零件，然后配合在固定在模板上。此套选用整体式。7.6 分流道设计分流道设计要求：一是使流道尽快充满型腔，在流道内的压力损失和热量损失小；二是将塑料熔体均衡的分配到各个型腔；三是回料量小。截面选用梯形，易加工。而且塑料熔体的热量散失，流动阻力均不大。分流道应该尽量短，根据模具结构，选择 L分=100mm分流道直径可以用公式：D=0.2654m4L=0.265418.454100=3.60mm7.7 冷料穴设计冷料穴一般设在主流道末端，卧式注射机上设在主流道正对面动模上。采用带Z形头拉料杆的冷料穴，直径大于主流道大端直径，即大于14mm。7.8 浇口设计浇口是浇注系统中截面尺寸最小且长度最短的部分。一般根据经验，取分流道截面积的3%9%。矩形侧浇口广泛用于中小型制品的多型腔注射模，优点是截面形状简单、易于加工、便于修正。侧浇口开在模具分型面上。其尺寸为：h=n t=0.72=1.4mmW=nA30=0.74932830=5.2mm查书知侧浇口长度为1.52.5mm，这里取1.5mm。7.9 排气系统选择排气槽的开设位置时，应遵循以下原则：1）排气口不能正对操作者，以防熔料喷出而发生工伤事故；2）最好开设在分型面上，如果产生飞边易随塑件脱出；3）最好设在凹模上，以便于模具加工和清模方便；4）开设在塑料熔体最后才能填充的模腔部位，如流道或冷料穴的终端；5）开设在靠近嵌件和制件壁最薄处，因为这样的部位最容易形成熔接痕；6）若型腔最后充满部位不在分型面上，其附近又无可供排气的推杆或活动的型心时，可在型腔相应部位镶嵌烧结的多孔金属块，以供排气；7）高速注射薄壁型制件时，排气槽设在浇口附近，可使气体连续排出。在本模具中。利用分型面间隙排。7.10 脱模机构设计根据脱模力公式：F=82ESLcos（f-tan)(1-)K2+0.1A =8*2*1800*0.5%*7*cos80（0.21-tan80)(1-0.35)1+0.1*3647 =654.2N是距环形塑件的平均壁厚，=2 ；E是塑料的弹性模量，E=1800MPa ；S是塑料的平均收缩率，这里取0.5%；L是塑件对型芯的包容长度，L=7 ； 是模具型芯的脱模斜度，=80 ；f是塑件与型芯之间的精摩擦系数，对于ABS塑料取0.21； 是塑件的泊松比， =0.35；K2是无因次因素， ；A为孔塑件型芯在脱模机构方向上的投影面积，A=3647mm27.11 导向机构导柱不对称分布于分型面四周，设在动模一侧，确保型芯不损坏。采用最简单常用的带凸台直导柱。导柱高出型芯断面68mm。导套前端倒圆角，与导柱配合为H8/s7.复位装置常采用复位杆和弹簧复位，弹簧复位不可靠，故使用拉杆复位。为了避免淬火过的复位杆端面顶到定模固定板上，常在定模固定板上镶嵌淬过火的垫块。7.12 冷却系统ABS属于中等粘度材料，其成型温度及模具温度分别为200和50-80。所以模具温度初步选定为50，用常温水对模具进行冷却。1) 单位时间内注射入模具中的塑料熔体的总质量：W=Nm查表得，ABS注塑总周期为50220，此处选50s.故N=3600/50=72次/h m=V=(10.54+17.57*4)*1.05=84.86g=0.084