【电视机遥控器面板注塑模具设计8800字（论文）】

电视机遥控器面板注塑模具设计摘要本设计为电视机遥控器面板注塑模具设计。遥控器作为日常的生活用品，可以说是每家必备，这就使得无论是在质量还是外表形状以及实用性都要有一定的要求。市面上的遥控器各具特色，根据不同型号的电视机有不同的配置，形状也各不相同，作为一款通用遥控器，按键要齐全，满足遥控的基本需求，另外就要外表美观，采用轴向弧度设计，按键集中在上半部分，下半部分便于手持，面与面之间都以圆角连接，提高手握舒适感。利用UG软件建模对遥控器结构进行工艺分析，CAD制图软件对模具结构以及成型零部件进行设计。本设计采用一模两腔，分别对原材料的选择、注射机的选择、浇注系统、成型部件、脱模机构等进行了精密度的计算。为了使本设计表达的更为直白，因此附有大量的CAD绘制的模具结构以及零件的二维图。关键词：遥控器面板，注塑模具，CAD，UG，工艺分析目录TOC\o"1-2"\h\u12407摘要 I1绪论通过查阅各资料对注塑业的发展背景、现状进行了详细分析以及对本论文的研究意义进行简单阐述。1.1注塑业发展背景我国注射模具行业发展相对迟缓，最明显的属注塑模具。1980年以前，中国的注塑模具工业一直没有得到重视，再加上基础差、管理水平低等一系列不利条件，模具工业在这种条件下缓慢地向前发展。随着我国社会制度的革新和经济建设的飞速发展，80年代末我国颁发了一系列关于改革的决议，此后，注塑行业的地位一跃升为我国重点行业，在机械行业转型序列中排名第一。此后，注塑行业发展迅速，塑料行业也相继发展起来，开始合成各种塑料来满足工业需求。它以其成本低、产量大等优点，逐渐取代了一些原有的皮革、金属、木材等天然材料，在现代工业和生活中扮演者重要角色。到21世纪，CAD技术的出现，标志着注塑模具行业更上一个阶层。CAD作为一种计算机辅助设计和辅助工程软件，在注塑模设计中起着重要的作用。它能创造性地设计零件的形状、尺寸、尺寸精度、表面粗糙度和成型工艺条件。通过计算机辅助设计，可以准确地显示零件的形状和尺寸，而不用人工绘图和计算。CAD技术的应用，避免了试机实验，降低了成本，大大提高了注塑模具行业的生产效率。我国塑料工业自成立以来，经历了近半个世纪的发展历程。取得了很大的进步，模具水平有了很大的提高。在国家一系列政策的支持和引导下，年增长率为13%。从1999年的245亿元产值增长到2008年的820亿元；从2012年产值1845亿，到2017年的2509亿。共同见证了注塑行业的蓬勃崛起。1.2注塑业发展现状及展望注塑业是塑料加工行业的领头羊，凭其速度快、产量大、成本低成为所有塑料加工技术最发展最快的，因此受到很大的重视。我国注塑业相关企业主要分分布在东部沿海地区，由于我国地域辽阔，无论是财力、物力还是技术的投入，只能做到局部发展迅速，多数地方注塑业发展还是相对落后的；并且注塑业的发展还取决于模具机械加工的制造水平，所以注塑业的发展并不是一蹴而就的。目前注塑业面对的产品越来越广泛，需求量也越来越大，也相继产生了一些浪费、污染等问题，所以无论在技术还是在经营方面都还中游阶段。作为21世纪的新兴产业，注塑业必将掀起塑料、模具行业工业风，所以应该抓住机会，创造机会，迎难而上，确定合适的路线，同时对外合作，取其精华，弥补缺陷，发展优势，将注塑业做精，做大。1.3研究意义模具制造业是我国经济发展的基本支柱性产业,是衡量世界各国模具制造业发展水平的主要指标。随着经济和社会现代化制造技术的不断进步和发展,国力不断增强,注塑行业已成为现代工业的重要新兴产业之一。注塑制品的应用越来越广泛，对模具的要求也越来越高。注塑模产品因其重量轻、精度高、成本低、产量大等优点，在军事、航天、仪器仪表、医疗、包装、汽车、日用品等领域占据了领先地位。本设计将理论与实践相结合，巩固教材中所学的知识，为今后的相关工作打下基础。在这个飞速发展的时代，人们在追求实用的同时还要求追感官上的美。本毕业设计以遥控器为中心，结构要简单、曲线流畅、制造成本低、外形美观、具有时尚感。本产品设计通过对于遥控器外壳的研究与设计将专业理论知识与企业生产实际相结合,传统与现代化工艺设计的方法相结合,提高了解决实际问题的水平与能力。并且获得了阅读作图和绘画等基本技能。2塑件的设计遥控器作为日常家用的工具，本着方便、耐用、美观的原则来进行设计，而不需要有太繁琐的结构。先要对整体结构进行设计以此展开后续的选材、精度等进行计算。2.1遥控器结构分析塑件采用轴向弧度设计，按键集中在上半部分，按键左右对称，下半部分留出手握的长度便于手持，以及与后盖相配合用于安装电池面与面之间都以圆角连接，提高手握舒适感。2.2选材及分析工艺性能对于遥控器面板材料的选择，首先要考虑工作环境。本设计是一款电视遥控器。工作环境为室内，温度适宜，无曝晒、风蚀等不利因素；其次，考虑到材料价格，电视遥控器不需要太高的要求，比如耐寒、耐腐蚀，只要尺寸稳定、成型、耐磨性好即可。综上所述，所选用的原料为硬质聚氯乙烯（HPVC）。硬聚氯乙烯（HPVC），它是由氯乙烯聚合而成的第三大合成塑料聚合物,继氯乙烯和聚丙烯之后。PVC的结构为无定形，状态为粉末状，颜色为白色。性能方面，耐光热稳定性差，熔点不固定，成型性和力学性能好，介电性能优良。聚氯乙烯的工艺性如表2.1所示：表2.1聚氯乙烯的工艺性能成型性机械加工性耐冲击性韧性耐磨性耐蠕变性挠性润滑性透明性耐候性好较好较好较好较好较好硬聚氯乙烯成型工艺参数如表2.2所示：表2.2成型工艺参数机筒温度℃喷嘴温度℃模具温度℃注射压力MPa保压压力MPa成型时间成型周期前段中段后段注塑塑保压冷却170-190165-180160-170150-170150-17010040-602-515-4015-4040-902.3参数设定塑料部件的尺寸大小是由材料的流动性所决定。流动性强的材料可以被广泛应用来生产较大规模的塑料部件。相反,流动性差的材料可以被广泛地应用来生产形成更小规模的塑料零部件,当然,这也是对技术和设备有一定的技术需求。从能源、模具制造成本和成型工艺条件出发，只要塑料件能满足使用条件，塑料件的设计应尽量紧凑，尺寸应较小。设计为面板类壳体模具，外壳长度为155mm，宽度为44mm，壁厚为1.6mm，整体厚度为8mm，且有4个半径为3.8mm圆孔，1个半径为分别为15mm、4.42mm、6.22mm的圆孔，一个的长方形孔，壁厚为1.6mm,其效果如图2-1。图2-1遥控器结构图2.3.1塑件精度选择电视遥控器作为一种常用工具，精度要求不需要太高，可以满足日常使用。因此，在《工程塑料零件尺寸公差国家标准》中，根据塑料的收缩特性将材料分为四类。PVC收缩率在0%～1%之间，分为第一类，公差等级为一般精度，故选用精度为MT4。遥控器外表面涉及到使用、美观等问题因此粗糙度要高一点，至于内表面，粗糙度可较低一点。2.3.2脱模斜度冷却后,遥控器的外壳可能因温度降低而迅速收缩并紧紧地包裹到小型芯上;或者因为黏附力的作用,黏着到凹模空腔中。为了防止脱模过程中遥控器外壳与凸模、凹具之间产生动摩擦，对外壳表面产生划伤、磨损等问题，影响到表面精度，应在遥控器表面沿脱模方向设计合理的脱模斜度。在本设计中，脱模斜度与HPVC收缩率、遥控器壁厚和几何形状有关。硬塑脱模斜率大于软塑脱模斜率；形状复杂成度和成形孔的个数与遥控器外壳脱模角成正比；塑件越大，孔越深，脱模角越小；当壁厚和内孔包芯力增大时，脱模角也应增大。为了使外壳保持在型芯上，增大凹模侧面的坡度。表2.3脱模斜度选取型芯型腔聚氯乙烯50′~1°45′50′~2°选取型芯脱模斜度为1°型腔脱模斜度为1°302.3.3塑件壁厚遥控器的壁厚应设计合理，过薄会导致材料短缺，由于壁厚过大，容易产生气泡，外表面容易产生凹痕等缺陷，而且用料多，使成本增加。如果侧壁较厚且不均匀，则导致材料的收缩率可能不完全一致，导致塑件形状弯曲或翘边，因此要尽可能地使壁厚均匀，遥控器属小塑料件，一般壁厚1~4mm，HPVC小塑料件推荐壁厚1.6mm。2.3.4圆角设计对于遥控器，不需要设计有尖角，内外表面的所有拐角处采用圆角过渡，以减少应力集中。采用圆角过渡不仅可以提高遥控器的强度，使其更加美观，而且可以提高聚氯乙烯熔体在型腔中的流动性，除此之外还能降低模具变形的几率，不易产生内应力。圆角半径取决于相邻壁厚，一般为0.5~1.5T，但不小于0.5。2.4分型面的选择遥控器外壳的分型面选择应在保证外壳的精度和外观质量的前提下，方便脱模，因此分型面要设计在外形轮廓最大的地方。对于模具而言，应易于成型和排气。因此遥控器的分型面设计在沿边框轮廓到内表面上。图2.2分型面图3注射机的选择注射机有完善的技术参数，可根据塑件的各项要求进行选择。本章对各注射参数进行精密校核。3.1计算塑件质量塑件体积为硬聚氯乙烯的密度塑件质量(3-1)根据一个遥控器外壳的大小和尺寸精确性、制造费用和成本、模具的大小和制造困难以及目前该遥控器外壳的大小和尺寸适中,结构一般,且没有大批量生产的要求,考虑到其制造费用和成本,所以这个研究课题主要选用了一模两腔的成型,其两腔质量标准为31.796g。所以初步选择型号为XS-Z-60柱塞式注射机。3.2注射量的校核(3-2)(3-3)——一个成型周期内所需注射量的塑料体积，；——腔体个数；——遥控器的质量，；——浇注系统凝料的体积，；即：(3-4)(3-5)——注射机额定注射量，或ɡ；(3-6)经计算得所以注射量校核合理。3.3注射压力校核HPVC的注射压力为，取；XS-Z-60注射机的注射压力为；所以注射压力校核合理。3.4锁模力校核熔融塑料在高压填充时，会产生一个沿注射机的轴向方向的推进力，推力应小于注塑机的额定夹紧力，否则夹紧力可能会太松动，从而导致溢出和泄露原材料现象。即：式中——注射机额定的锁模力，；——熔融聚氯乙烯的轴向推力，。(3-7)式中——遥控器外壳在分型面上的投影面积，；——熔融聚氯乙烯平均压力，；——聚氯乙烯熔体的压力，；——注射压力，；——压力损耗系数，。硬聚氯乙烯的型腔内平均压力为32MPa，在分型面上的投影面积为；所以：所以校核合理。3.5开模行程校核打开模具后，为了方便取出遥控器外壳，要求有足够的距离。但是注射机的动模移动距离是有限的，所以在设计时必须对动模移动行程进行校验。XS-Z-60柱塞式注塑机最大开启行程要大于所需的动模移动行程（如图3-1），即：式中——注射机最大开模距离，；——动模移动行程，。单分型面动模开模行程为：(3-8)式中——遥控器脱模所需要的顶出距离，；——遥控器的厚度，。凹模后端预留20~25mm，遥控器外壳厚度为8mm，所以有：所以开模行程校核合理。a开模前b开模后图3-1开模行程图综上，选用型号为XS-Z-60柱塞式注射机，其各项规格符合所需条件，所以初步选择XS-Z-60柱塞式注射机，其参数见表格3.1。表3.1XS-Z-60柱塞式注注射机主要技术规格注射容量/60螺杆直径/mmΦ38注射压力/MPa122最大注射面积/130喷嘴孔直径/mmΦ4喷嘴球半径R/mmR12合模力/kN500模板行程/mm1804浇注系统的设计本设计采用普通流道浇注系统，即从主流道的始端到进入腔体的浇口的一段通道，包括主、分流道，浇口，冷料穴四部分，对流体的温度和压力起着至关重要的作用。4.1主流道的设计主流道由定位环和锥形流道结构组成，定位环主要用于保证模具的浇口套与注射机喷嘴重合，锥形流道则负责运输熔料至分流道。4.1.1主流道的设计XS-Z-60注射机的相关尺寸：喷嘴前部孔：；喷嘴前端球面半径：；根据主流道与喷嘴的关系：可得：；；将主流道设计成斜度为锥形流道，便于清除主流道中残余的熔料，根据主流道长度及斜度可计算得到主流道末端的直径为。图4.1主流道图4.1.2定位环设计根据注射机的参数，选取定位环直径为，浇口套公称直径为。浇口套各部分尺寸如图4-2所示：图4-2浇口套图4.2分流道的设计分流道是一段细长的运输通道，介于主流道与浇口之间。为了有效的降低流道中塑料在液态下的载荷损失和热量的损失，应尽量减小流道内表面积，因此本设计采用了圆形截面式的流道。硬聚氯乙烯常用的分流道直径为。遥控器的厚度为，质量为，因此分流道直径可通过经验公式获得，即：(4-1)式中——遥控器外壳的质量，。将，带入得。图4-3分流道图4.3浇口的设计浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短管道，作为注射部分的最后一道注射工序，起着至关重要的作用。浇口起着调节控制塑料在熔融状态下的流动速度，补充填料的时间以及防止液体的逆向流动的作用。针对此次遥控器外壳，浇口的设计应注意以下几点：尺寸和位置要合适，避免喷射和变形现象发生，以确保熔体不会破裂；位置应利于熔融聚氯乙烯的流动，排放气体以及补充填料；浇口位置要使得熔料到型腔各个位置的距离最短，方向变化最少，还要防止遥控器和型腔的变形；数量要尽可能少，以减少遥控器外壳之间的熔接痕，提高其的强度；浇口的位置选取要尽可能对外壳的性能影响最小；浇口的位置最好选取在对遥控器外壳的美观影响较小的部位。4.4冷料穴的设计冷料穴作是浇注系统的一部分。刚进入分流道的熔料因温度下降，而导致黏度降低，影响熔融聚氯乙烯在型腔中的流动速度，进一步影响遥控器结构强度，因此在流道末端设计冷料穴，恰好可以使其流进冷料穴，使后来的熔料继续往前流动。另外，在注射完成后，模具分型时，通过拉杆将冷凝物从固定的模具浇口套中抽出，随后推杆将遥控器外壳和浇注系统剩余冷凝物一起推出模具。图4-4冷料穴图5成型零件结构尺寸的设计成型零部件的设计在遥控器的成型过程中起着至关重要的作用，它的合理与否直接影响到遥控器外壳的强度、质量以及形状的完整。5.1模架的选择查有关参考文献，选取CI3335A35B40C90的模架。动模座板厚为，定模座板厚为，动模板厚为，定模板厚为，垫块厚，推板厚为，推出固定板厚为。图5-1模架模型图5.2成型零部件设计从加工工艺上看，定模采用强度高、刚度大的整体凹形，使遥控器外壳无熔接痕迹，成型实用，而且可以减小模具的整体尺寸；型芯采用整体嵌入式型芯，加工热处理方便，节约了宝贵的模具材料。成形和安装部件可分别加工后装配。凸模与凸模固定板之间用螺钉连接。型腔和型芯均选用SM45优质碳素塑料钢,该类型钢产品价格便宜,有着比较好的切削和加工特性,通过高温淬火后可提升硬度,经过调质热处理之后具备良好的韧性和耐磨性,因此广泛应用于中小型、低档次塑料模具。5.2.1型腔、型芯工作尺寸计算遥控器外壳尺寸精度为MT4，查塑件尺寸公差表得㎜，㎜，HPVC的收缩率为，取：制造公差∆，则型腔长宽可依次计算得：(5-1)(5-2)型腔高度计算，高度尺寸为(5-3)根据上面公式，可以此计算型腔、型芯尺寸如表5-1所示：表5-1尺寸计算表外壳尺寸公式结果型腔型芯5.2.2型腔侧壁厚度和底板厚度计算按刚度条件计算侧壁厚度：(5-4)式中——型腔压力32MPa；——常数，随l/h而变化，上式中C取0.026；——模具材料的弹性模量（MPa），；——型腔高度，取h=8mm；——刚度条件，。（2）从刚度的观点出发，型腔最小底板壁厚为(5-5)5.2.3导向及定位机构设计导向机构，顾名思义其主要作用是定位和导向，主要用于保证移动模与定模或其他零件的准确对准。本设计采用导柱导向。5.2.4导向机构的设计导柱导向机构是利用导柱与导孔的配合来保证凸凹模配合的精度。根据模具模板的外形尺寸，可计算得到导柱的直径。导柱的直径随模板尺寸增大而增大，随之减小而减小；为防止合模时型芯过早进入型腔，与之相撞或摩擦而导致表面损坏或者变形，应使得导柱长度应高出凸模端面7mm；本设计为了便于导柱顺利进入导孔，而把导柱顶端设计成半球形；导柱与导向孔常采用间隙配合H7/f6，与安装孔采用过渡配合H7/m6。导柱采用低碳钢（20）渗碳淬火处理，硬度为50～55HRC。表面坚硬，内芯坚韧，有较高的强度、刚度以及耐磨性。导柱和导套配合部分的表面粗糙度要求为R0.8µm。本设计的各种模具全部采用4根导柱,均匀地分布于动模四周,公称直径约为φ20mm,长度约为70mm;导套选择了带头式导套,公称直径也是φ20mm,动模板的相互配合精度可以采用H7/n6。5.3脱模机构设计注射完成后，使遥控器从凸模中出来的装置称为脱模装置，并由若干顶杆和辅助装置组成。可通过对脱模力的计算和对遥控器的要求来进行选择。5.3.1脱模力计算由于脱模装置主要动力源是注射机顶出式装置,因此通常将其安装到注射机动模部位。初始脱模力是脱模时最大的推动阻力,后脱模力指的是推动其在被拉出时连续受到的推动阻力。因此脱模力只需要达到动模移动的临界点，即可使其移动，后续做匀速运动，在计算时，只需初始临界力即可。即：(5-6)式中——遥控器外壳平均壁厚，取；E——HPVC弹性模量（），取；S——HPVC平均成型收缩率（%），取；——遥控器底壳对凸模的包容长度，取；——型芯的脱模斜度（°），；——遥控器底壳与凸模之间的静摩擦因数，取；——泊松比，HPVC没有泊松比；——无量纲系数，取；A——遥控器为通孔制件，。5.3.2脱模机构的选择与设计遥控器外壳结构简单且体积较小，选择推杆推出，更换方便，脱模效果好。在推杆的各种类型中，选择圆形推杆。其简单的结构、作用面积最大不易破坏遥控器结构及外观，其次推杆的分布要均匀，使得各位置受力均匀。圆推杆直径不宜过细，应有足够的刚度来承担推力，一般推杆直径为Φ2.5～Φ12mm，尽量避免Φ2mm以下的推杆。采用T8A优质碳素工具钢，推杆直径d的确定可根据压杆稳定公式求得：(5-7)式中——推杆直径；——推杆材料的弹性模量，取。为了防止出现误差，再对其进行强度校核，强度校核公式为：(5-8)即：式中，—推杆材料的许用压应力，；是推杆所受的应力（MPa）。实际推杆直径为Φ6mm，故满足强度要求。5.3.3推出机构的复位推杆在完成遥控器底壳顶出后，必须返回初始位置，即复位。本设计选用四根复位杆，将其安装在推板固定板四个角，严格对称，其基本尺寸为Φ15mm，长116mm。使得复位过程可靠，误差最小，精度最高。5.4冷却系统设计遥控器外壳质量为15.898g，属于小型塑件，其工艺要求并不算太高且壁薄，可通过常用的水冷进行冷却。所以在注射成形后，必须对型腔内部进行有快速效的降温，通过水管对模具温度的降低与熔融塑料的高温相抵，以此达到冷却的目的。5.4.1冷却参数计算选取模具平均温度为50℃，进口冷却水温度20℃，出口为30℃。聚氯乙烯单位热流量，每分钟注入型腔的聚氯乙烯的质量，所以根据公式：(5-9)冷却水的体积流量：(5-10)为保证管道内水流保持缓和查阅相关资料得水管的直径为8毫米，冷却水在管道内额定流速：(5-11)冷却管道孔壁与冷却介质之间的传热膜系数h：(5-12)冷却管道总传热面积：(5-13)应开设的冷却管道孔数：(5-14)5.4.2冷却管道的布置水道的布置不宜接近熔接痕处，会使遥控器容易断裂，进水口处应加大冷却力度，降低温差，冷却效果会更佳，并且要注意管道与推杆之间的距离以及密封性要良好冷，除此之外，管道内壁容易堆积污垢，所以形状要简单，方便清理。为了更快地冷却，应根据遥控器外壳的形状、型腔中的温度分布和浇口的位置，确定出水道的形状。冷却回路设置在腔内。采用直流冷却回路。如图5-2所示：图5-2水路图5.5排气系统的设计在快速充模、高温、注射压力大的情况下，会使遥控器产生气孔、结构疏松的缺陷，因此要设计排气系统，遥控器体积较小，分型面排气以及开设排气槽可能会对外壳的美观造成影响，因此本设计采用顶杆运动间隙排气，即利用顶杆与型芯之间的配合间隙进行气体的排放。结论从2020年12月下旬，定下了毕业设计的题目——遥控器面板注塑模具设计，转眼时至2021年6月，将论文编写完成。在整个过程中我有以下体会：课本上的理论知识是生产制造的基础；熟练掌握CAD、UG绘图软件能够大大提高设计的效率；在继承原有的设计思路上还要融入自己的思想；以小见大，设计时遇到的种种困难，都应迎风而上，生活亦是如此。整个设计过程是从画出遥控器的图纸开始，继而设计适当的尺寸，利用UG对遥控器进行建模；模型出来之后思路便是更加的清晰，然后再是选材，查阅各种资料进行原材料的选择、注射机的选择、浇注系统、成型部件、脱模机构的设计等等。本设计借用UG、CAD等辅助画图工具将塑件及模具个零件一一展现出来，设计较为全面，思路清晰，表达直观。设计过程中最难的问题第一个是成型零部件中涉及到的计算，复杂的公式简直看的我眼花缭乱，型腔型芯尺寸部分涉及的公式较多，经过多次计算与校核，最后终于确定了结果；再一个就是CAD绘画图纸，大大小小的图纸容不得丝毫的马虎，轮廓线的粗细、尺寸标注的标准与否以及结构的合理性，任何一个细小的错误都会影响图纸表达的正确性。由于专业知识不够精通，设计中难免存在不足，例如遥控器结构设计的合理与否，模具零件的尺寸精度以及表面粗糙度的选取都缺乏经验等等。在今后的生活和工作中充分认识自己知识的欠缺，不断学习，来弥补自己知识上的缺陷以及提高综合素质。参考文献[1]王铎.电视机遥控器底板模具设计[J].智能城市,2017,3(03):244-245.[2]徐其航,申利凤.电视遥控器外壳注射模设计[J].模具制造,2020,20(12):43-47.[3]王红娟.遥控器前盖注射模具结构分析与拆装流程[J].产业科技创新，2020，2(12):59-60.[4]王静,周来水,李鹏,毕建平,刘军.注塑模具自动化分模设计技术研究[J].中国塑料，2020,34(12):53-58.[5]张伟雄.注塑模具设计分模方法的研究及应用[J].清远职业技术学院学报，2016，9(02):41-45[6]刘欣,范希营,郭永环,李春晓.注塑工艺参数优化研究现状及发展趋势[J].塑料科技，2021，49(02):106-110.[7]余露,陈兴,王进,肖国华.遥控器主体盖特殊脱模机构及注塑模具设计[J].工程塑料应用,2018,46(09):83-88.[8]王谦,陈晓勇.国内注塑模具设计研究现状的可视化分析[J].工程塑料应用,2019,47(05):159-164.齐飞.基于CAD的注塑模具设计与仿真研究[J].微型电脑应用,2020,36(04):112-114+123.[10]王志华.塑料注射模具浇注系统的设计浅析[J].轻工科技,20