电视机遥控器注塑模具结构设计.docx
- 文档编号:9403278
- 上传时间:2023-05-18
- 格式:DOCX
- 页数:31
- 大小:784.83KB
电视机遥控器注塑模具结构设计.docx
《电视机遥控器注塑模具结构设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电视机遥控器注塑模具结构设计.docx(31页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
电视机遥控器注塑模具结构设计
毕业综合项目成果
(2020届)
题
2020年4月15日
金华职业技术学院毕业综合项目成果
摘要和引言……………………………………………………………………………………1
1、电视机遥控器工艺性分析………………………………………………………………2
2、注射机的选用………………………………………………………………………………3
2.1注射量的计算………………………………………………………………………3
2.2锁模力的计算………………………………………………………………………3
3、模具结构设计……………………………………………………………………………5
3.1型腔数目确定与型腔布局设计……………………………………………………6
3.2分型面的选择………………………………………………………………………6
3.3浇注系统的设计……………………………………………………………………7
3.3.1主流道设计…………………………………………………………………7
3.3.2分流道设计…………………………………………………………………8
3.3.3冷料穴和拉料杆的设计……………………………………………………9
3.3.4浇口设计……………………………………………………………………9
3.4模架的选择…………………………………………………………………………10
4、模具成型零件的设计……………………………………………………………………10
4.1成型零件设计………………………………………………………………………10
4.1.1成型零件结构设计…………………………………………………………11
4.1.2成型零件工作尺寸计算……………………………………………………13
4.2导向与定位机构设计………………………………………………………………14
4.3脱模结构设计………………………………………………………………………15
4.4温度调节系统设计…………………………………………………………………16
4.5注射机参数的校核…………………………………………………………………18
4.5.1模具厚度校核………………………………………………………………19
4.5.2模板尺寸校核………………………………………………………………20
4.5.3开模行程校核………………………………………………………………20
4.5.4锁模力的校核………………………………………………………………20
4.5.5注射量的校核………………………………………………………………21
5、模具总装配图……………………………………………………………………………22
总结…………………………………………………………………………………………23
谢辞…………………………………………………………………………………………24
参考文献……………………………………………………………………………………25
电视机遥控器注塑模具结构设计
机电工程学院模具设计与制造专业xxx
摘要和引言
摘要:
塑料产品的广泛应用。
越来越多的以前玻璃、金属材质的产品,被塑料产品逐渐取代。
日常生活中塑料材质产品随处可见。
脸盆、牙刷、手机壳等等。
塑料材质具有一定硬度和强度以及密度小的有点,给我们日常生活带来极大方便,对塑料产品的质量要求越来越高,高端模具人才出现了短缺,所以掌握如何设计一套注塑模具的理论知识是有必要的。
通过对电视遥控器上盖进行成型工艺分析和模具设计,介绍了注塑模设计的基本过程。
包括对塑件结构的工艺性分析和使用材料的工艺性分析,在模具设计中,介绍了注塑机的选择方法,浇口,冷料口、排气槽等的设计,还详细介绍了型腔数量确定的方法,分型面、侧向抽芯机构、合模导向机构、脱模机构、冷却机构等的设计原则。
通过此次设计,可以对注塑模的发展和设计方法有一个基本的认识,能注意到设计过程中的细节问题,了解模具结构和工作原理。
关键词:
电视机遥控器,分型面,冷却系统,脱模机构
引言
随着中国当前的经济形势的日趋好转,在“实现中华民族的伟大复兴”口号的倡引下,中国的制造业也日趋蓬勃发展,而模具技术已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一,模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高,并能获得极大的经济效益,因而引起了各国的高度重视和赞赏[1]。
在日本,模具被誉为“进入富裕的原动力”,德国则冠之为“金属加工业的帝王”,在罗马尼亚则更为直接“模具就是黄金”,可见模具工业在国民经济中重要地位。
我国对模具工业的发展也十分重视,早在1989年3月颁布的《关于当前国家产业政策要点的决定》中,就把模具技术的发展作为机械行业的首要任务。
近年来,塑料模具的产量和水平发展十分迅速,高效率、自动化、大型、长寿命、精密模具在模具产量中所占比例越来越大。
注塑成型模具就是将塑料先加在注塑机的加热料筒内,塑料受热熔化后,在注塑机的螺杆或活塞的推动下,经过喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔内,塑料在其中固化成型。
1、电视机遥控器工艺性分析
本次所选课题是电视机遥控器注塑模具设计,首先对塑件结构进行了分析,塑件是的薄壁壳体零件,形状不规则,最大长度和宽度分别为152mm、55mm,高11.5mm,壁厚为均匀的2mm,遥控器上部有很多按键孔,塑件内部有很大面积的筋位结构和多处凸台结构,完成对电视遥控器上盖进行三维绘制,塑件三维图如图1-1所示。
图1-1塑件图
塑料成型原料的选取的时候应从材料加工性能、力学性能、热性能、物理性能等多方面因素考虑用来选取合适的塑料进行生产,这样生产出来的产品才能满足使用要求.所以在选取材料之前我们要分析产品的使用环境。
该塑料产品是电视遥控器上盖外壳,由于属于外壳类东西,承受外力的概率高,如冲击载荷,振动,摩擦等情况比较多;由于是人们日常使用的电子产品,作为内部电路元件保护外壳,也必须需要有良好的绝缘性。
综合以上特性,本次遥控器外壳选用的材质为ABS。
ABS综合性能较好,冲击强度较高,化学稳定性、电性能好,适用于制作一般机械零件,减磨耐磨零件,传动零件和电讯零件。
其流动性能好且易于成型。
熔融温度为150~200oC,热分解温度为250oC以上。
熔融温度与分解温度比较接近,选择料筒温度为180~200oC,为了防止流涎现象,喷嘴温度稍低于料筒温度取180~190oC。
注射时,需在70~80oC预干燥4小时以上,注射温度为170~200oC,注射成型过程中,冷却介质用水,模温越低,冷却速度太快,熔体温度降低越迅速,造成熔体粘度增大,注射压力损失,引起充模不足,反之,则有利于提高制品表面质量,但制品生产率大大降低,综合以上两点,取模具温度为50~50oC。
要求塑件光泽和耐热时,应控制在60~80oC。
表1:
ABS注射工艺参数
注射机类型
螺杆式
模具温度(oC)
60~70
螺杆转速(r/min)
30~60
注射压力(MPa)
60~100
喷嘴形式
直通式
保压力(MPa)
50~70
喷嘴温度(oC)
170~180
注射时间(s)
3~5
料桶前段温度(oC)
180~200
保压时间(s)
15~30
料桶中段温度(oC)
165~180
冷却时间(s)
15~30
料桶后段温度(oC)
150~170
成型周期(s)
40~70
2、注塑机的选用
2.1注射量的计算
通过三维制图软件UG自带分析功能测得,如图2-1:
可知塑件体积:
V=13cm
;
浇注系统重量的计算可以根据浇注系统尺寸先计算浇注系统的体积
根据经验值法,粗略计算浇注系统体积为塑件体积的0.2总体积:
V总=2×V+0.2×2×V=31.2cm3
满足注射量V机≥V总/0.80
式中:
V机—额定注射量(cm3)
V总—塑件与浇注系统凝料体积和(cm3)
图2-1测量体
2.2锁模力的计算
锁模力计算公式:
需要知道模腔内的平均压力,则可以根据生产经验得知P为30.0Mpa。
产品的投影面积即塑件在分形面上的投影面积也可以通过UG软件获得,单个电视机遥控器的投影面积可以计算为8650mm2,那么电视机遥控器加上注塑凝料在分型面上总的投影面积:
A=8650×2+2×0.2×8650mm2=20760mm2。
由此可以设计计算出本方案的锁模力:
F=pA=30×20760mm2=622.8N。
根据以上注射量和锁模力的计算值,初选XS-ZY-250卧式注射机,其主要参数参考相关文献[5]如表2-1所示。
表2-1XS-ZY-250注射机技术参数
理论注射量
250
拉杆内向距
螺杆柱塞直径
50
移模行程
500
注射压力
130
最大模具厚度
350
注射速率
89
最小模具厚度
200
塑化能力
18.9
锁模形式
液压-机械
喷嘴口直径
4
模具定位孔直径
125
锁模力/kN
1800
喷嘴球半径
12
3、模具结构设计
3.1型腔数目确定与型腔布局
塑模的型腔数目,可以是一模两腔,也可以是一模多腔,在型腔数目的确定时主要考虑以下几个有关因素:
塑件的尺寸精度;模具制造成本;注塑成型的生产效益;模具制造难度。
这些因素都是要确定型腔数目需要考虑的。
考虑到电视遥控器上盖是体积比较大的塑料产品,内部倒扣结构繁多,较为复杂,因此,在确定型腔数目的时候决定将本次模具设计型腔数目定为一模两腔。
为了保持浇口位置的统一性,和型腔布局的平衡性,能够良好的进胶,采用一字型鸳鸯模的方式对型腔进行排布,型腔的布局如图3-1.
图3-1型腔排布
3.2分型面的选择
分型面是分型面是动膜和定模分开的表面,分型面对注塑成型塑料产品的成型质量以及模具制造都有很大的影响。
所以说选对分型面的位置才能得到好的产品,分型面的选择原则有以下几点:
(1)分型面应选在塑件外形最大轮廓处。
(2)分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模。
(3)分型面的选择应保证塑件的精度要求。
(4)分型面的选择应满足塑件的外观质量要求。
(5)分型面的选择要便于模具的加工制造。
(6)分型面的选择应有利于排气。
依据分型面的设计选择原则和遥控器外壳的外形结构,综合分析后决定将分型面选在塑料制品的下表面处,这样的选择方法不仅不会影响产品的外观质量,而且还与分型面最大轮廓原则相符合。
相反,如果将分型面选在遥控器外壳的上表面处,注塑成型之后不仅会使零件表面有质量问题,而且会使得塑件制品脱模难度加大。
因此,选择遥控器外壳的下表面作为本次模具设计的分型面,分型面位置如图3-2。
图3-2分型面
3.3浇注系统的设计
浇注系统的作用是将来自注塑机喷嘴的熔融塑料输送到各型腔中。
浇注系统的形状和尺寸将对熔融塑料的充填产生很大的影响。
浇注系统设计得好,熔融塑料就能顺利地充满型腔;浇注系统设计不合理,则会出现型腔充填不满或塑件外观质量差、尺寸精度低等缺陷。
浇注系统一般都由四部分组成:
主流道、分流道、浇口、冷料穴。
3.3.1主流道设计
主流道是连接注塑机的喷嘴与分流道的一段通道,通常和注塑机的喷嘴在同一轴线上,断面为圆锥形,有一定的锥度,目的是便于冷料的脱模,同时也改善料流的速度,因为要和注塑机相配,所以其尺寸与注塑机有关主要参数:
锥角
=2°;
内表面粗糙度Ra=0.8
;
浇口套进料口直径D=d+(0.5~1)mm;
浇口套与喷嘴接触的球半径R
=R
+(1~2)mm;材料T8A;
为了使凝料能顺利拔出,主流道的半锥角α通常为2°-6°,过大的锥角会产生湍流或涡流,卷入空气,过小的锥角使凝料脱模困难,还会使充模时熔体的流动阻力过大,此处的锥角选用2°。
为使熔料顺利进入分流道,可在主流道出料端设计半径r=1mm的圆弧过渡。
所以模具的主流道部分通常设计成可拆卸更换的主流道衬套,即浇口套。
本设计是大型模具,为了仅于加工和缩短主流道长度衬套和定位圈还是设计成分体式,材料采用T10制造热处理强度为52∽56HRC。
定位环材料采用45#钢。
参考模具教材《注塑模具使用教程》第2版128页定位环与交口套的装配方式,如图3-3:
图3-3浇口套
3.4.2分流道设计
在主流道和浇口之间起连接作用的那部分装置被称为分流道,分流道可以使熔融态的塑料分别流向不同的型腔以及转变方向的作用。
在设计分流道的过程中,需要考虑型腔的数量,能量与热的增加或损耗,塑料制品的外形特征,熔融态塑料的流动性以及塑件在外观内在质量上的要求等因素。
分流道的截面形状有很多种,最常用的有三种:
圆形、梯形和U型,截面形状如图3-4。
图3-4截面形状
圆形截面的分流道:
这种分流道的比表面积小(浇道表面积与其体积之比叫表面积比),故热量不容易散失,阻力也比较小,但它需要在动定模上同时开设浇道而且要吻合,所以加工比较困难。
梯形断面的分流道:
由于这种分流道易于加工,且热量损失和阻力均不大,所以是最常用的形式。
U形截面的分流道:
优点和梯形一样,也经常采用。
除上述三种形式外,还有半圆形、矩形等。
但这两种浇道的比表面积比较大,故不常采用。
本次设计采用全圆形分流道截面,圆形截面直径D取5mm。
分流道结构如图3-5.
图3-5分流道
3.4.3冷料穴和拉料杆的设计
冷料穴是用一个井穴将主流道延长以接收冷料,防止冷料进入浇注系统的流道和型腔,把这一用来容纳注射间隔所产生的冷料的井穴称为冷料穴。
冷料穴在主流到对面的动模板上(亦即塑料流动的转向处),最终要保证冷料的体积小于冷料穴的体积。
本设计中,冷料穴开设在定模板上,z字型拉料杆结构如图3-6:
图3-6拉料杆
3.4.3浇口设计
浇口是连接分流道和型腔之间的通道。
它的位置、形状和尺寸对产品空调排水接头的成型有较大的影响。
它的设计包括了形状、尺寸的确定和位置的选择。
在浇注系统设计之前,我们首先要选择浇口的形式,教材上浇口分为多种,平常毕业设计最常用到的浇口形式有以下几种。
浇注口大致分为五种:
直接浇口、侧浇口、点浇口、潜伏浇口、耳形浇口、采用点浇口的话,需要设计三板模具,本次设计采用侧浇口常用于一模多腔的模具中,是模具设计中最常用的浇口形式。
浇口位置布置在塑件底部。
如图3-7.
图3-7侧浇口
3.5模架的选择
模具的基本结构有两种:
单分型面注塑模和双分型面注塑模[13]。
单分型面注塑模是注塑模中最简单、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。
一部分型腔在动模,一部分型腔在定模。
主流道在定模,分流道开设在分型面上。
开模后,制品和流道留在动模。
制品和浇注系统凝料从同一分型面内取出,动模部分设有推出系统,开模后将制品推离模具。
双分型面注塑模它从不同的分型面分别取出流道内的凝料和塑件,又称三板式注塑模具。
与单分型面注塑模相比,三板式注塑模具增加了一个可移动的中间板(又名浇口板)。
中间板适用于采用点浇口进料的单型腔和多型腔模具。
在开模时由于定距拉杆的限制,中间板作定距离的分开,以便取出这两块板之间流道内的凝料,而利用推板或推杆将型芯上的塑件脱出。
此次注塑模具选用单侧的分型面大水口龙记CI型两板模,模具结构如图3-8所示:
图3-8模架结构
选用基本型CI型,模板周界尺寸350×330mm
定模底板厚:
30mm
定模板厚:
A=90mm
动模板厚:
B=80mm
垫块厚度:
C=90mm
下模座厚:
30mm
排气缝隙厚度为1mm
模具厚度:
H模=321mm
根据以上计算,所选模架型号为龙记模架CI型CI-2730-A90-B70-C80.
4、模具成型零件的设计
4.1成型零件设计
本次设计成型空调排水接头表面的零件叫做成型零件。
包括型芯和型腔。
成型零件的大部分表面直接与塑料接触,其形状复杂,精度与表面租糙度要求也高,因此在设计时除考虑保证塑件成型外,还要求便于加工制造与维修。
对结构的合理设计以及对尺寸的精确计算,优越的强度,坚实的刚度,良好的表面质量是避免磨损变形,破裂的必要措施。
根据对成型塑件的综合分析,该塑件的成型零件要有足够的刚度、强度、耐磨性及良好的抗疲劳性,同时考虑它的机械加工性能和抛光性能。
又因为该塑件为大批量生产。
对于脱模时与塑件的磨损严重,因此钢材选用P20钢,进行渗氮处理。
4.1.1成型零件结构设计
型腔分为组合式和整体式,选取方式主要由制品的形状、尺寸、使用要求和生产方式等确定的。
电视机遥控器设计中采用整体式型腔,充分利用整体式凹模并不复杂的结构形式,而且组合式型腔会在生产塑料制品的时候留下缝痕迹,影响塑料制品的外观质量,所以对于外观件产品不常采用,整体的具有以下特点塑性差,稳定不易变形,制品表面光滑,对零部件的需求量较少,对束缚模具外形有很大的作用的特点。
型芯是用来成型塑料制品的内表面的成型零件。
对于电视机遥控器内部结构也极简单,也采用整体式型芯。
牢固,不易变形,有较高的强度和刚度,成型的电视机遥控器表面不会有注塑模具接缝痕迹。
型腔三维和零件图如图4-1、4-2所示,型芯三维和零件图如图4-3、4-4所示。
图4-1整体式型腔
图4-2型腔零件图
图4-3整体式型芯
图4-4型芯零件图
4.1.2成型零件工作尺寸计算
这个尺寸是指直接参与到生产中的部分零件尺寸,因为与成品的成型直接相关,所以精度的把控十分重要,所以设计过程要十分的谨慎,不能以经验来判定设计的好坏,而是要以数据做支撑进行设计。
本设计中零件工作尺寸的计算均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来进行计算,已给出这ABS的成型收缩率为0.005,模具的制造公差取z=Δ/4。
(1)
型腔径向尺寸的计算公式
:
公式中
----塑件的径向尺寸;
----塑件的平均收缩率;
----塑件的尺寸公差;
----型腔模具
(2)型腔深度尺寸的计算公式
公式中
----塑件的径向高度;
----塑件的平均收缩率;
----塑件的尺寸公差;
----型腔模具公差
(3)
型芯径向尺寸的计算公式
:
公式中
----塑件的径向尺寸;
----塑件的平均收缩率;
----塑件的尺寸公差;
----模具公差
(4)型芯深度尺寸的计算公式
公式中
----塑件的径向高度;
----塑件的平均收缩率;
----塑件的尺寸公差;
----模具公差
4.2导向与定位机构设计
导向机构在注射模中,用来保证动模和定模或模内其他零部件之间准确对合。
在模具中起定位、导向和承受一定的侧压力的作用,导向机构主要有导柱导向、销和锥面等定种形式。
导向机构要求导向精确,定位准确,并且有足够的强度刚度和耐磨性。
本套模具采用导柱导套导向机构,它是利用导柱与导套间的配合来保证模具的对合精度。
4.2.1导柱导向机构的作用
1)定位件用:
模具闭合后。
2)保证动定模和推板或上下模位置正确。
3)保证型腔的形状和尺寸精确。
4)在模具的装配过程中也起定位作用。
5)便于装配和调整。
6)导向作用:
合模时,首先是导向零件接触,引导动定模或上下模准确闭合,避免型芯先进入型腔造成成型零件损坏。
7)承受一定的侧向压力。
4.2.2导柱的设计
为了保证模具在工作时候的定位精确,就需要对动定模进行一点的约束限制,使得动定模在相应的位置和空间内运动开合模,那么就需要加导向机构,从而就有了导柱与导套的相互配合使用。
从工作条件考虑,导柱起承载定位等重要作用,不能随意选择其材料,它应该具备一定的耐磨度和刚度,因此综合考虑后决定使用T10的高碳钢来制作。
通常,导柱的表面会有设计多个油槽,以达到安置润滑油,减小摩擦力的目的,导柱如图4-5。
图4-5导柱
4.2.4导套的设计
导套材料选择设计方面类似于导柱,也应该具有一定的强度和耐磨性,还要注意导柱和导套之间的摩擦尽量减少,否则会拉毛,导致运动不平稳,定位不精确。
这里要求导套的表面粗糙度为0.8,导套如图4-6所示
图4-6导套
4.3脱模机构设计
注射成型每一循环中,塑件必须准确无误地从模具的型腔或型芯上脱出,完成脱出塑件的装置称为脱模机构。
推出机构设计的合理性与可可靠性直接影响到塑料制件的质量,因此,推出机构的设计是注射模设计的一个十分重要的环节。
4.3.1脱模力计算
脱模力是指从动模具一侧的主型芯上脱出制品所需施加的外力,它包括型芯抱紧力、真空吸力、粘附力和脱模机构本省的阻力。
抱紧力是指制品在冷却固化中,因体积收缩而产生的对型芯的抱紧力。
真空吸力是指封闭的壳类制品在脱模时与型芯之间产生的真空,与大气压的压差产生的阻力。
粘附力是指脱模时,制品表面与模具表面之间产生的吸附力。
脱模力是注塑模具脱模机构设计的重要依据。
但脱模力的计算十分复杂,下面介绍脱模力的估算法:
脱模力的估算公式为:
式中:
F为脱模力(N);
E为塑料的拉伸模量(MPa),由《中国模具设计大典》表9.6-1查的本塑件为5MPa;
ε为塑料成形的平均收缩率(%),此处取0.15;;
L为被包型芯的长度(mm),本零件为,16.5mm;
μ为塑料的泊松比,由《中国模具设计大典》表9.6-1查的本塑件为0.3;
θ为脱模斜度,本塑件为0º(º);
f为塑料与钢材之间的摩擦系数,由《中国模具设计大典》表9.6-1查的本塑件为0.45;
R为型芯的平均半径(mm);
A为塑件在与开模方向垂直的平面上的投影面积,当塑件底部有通孔时记为0,故此处为0;
K1由f和θ决定的因数,计算公式为K1=(f*cosθ-sinθ)/(1+fsinθcosθ)=0.45;K2由μ/t和θ决定的因数,为0.35;
所以
4.3.2脱模机构的选择
本模具采用的为一次顶出脱模机构,它包括常见的推杆、推管、推板、推块或活动镶块等脱模机构。
该机构是最常用的顶出方式。
即塑件在顶出机构的作用下,通过一次动作即可顶出。
基于以上原则,该模具的脱模零部件设在动模上,选择推杆顶出形式。
4.3.2确定推杆直径尺寸
顶杆的受力状态可简化为“一端固定、一端铰支”的压杆稳定性力学模型,由欧拉公式简化为:
式中:
d为推杆直径;
k为安全系数此处取2.5;
为顶杆长度;
F为脱模阻力;
n为推杆个数,此处为16;
E为材料的弹性模量,为2.1x105(MPa);
由于d1=1mm,对推杆进行强度校核如下:
б=4F/nπd≤[б]
式中:
б为顶杆所受的应力,MPa;
[б]为顶杆材料的许用应力,MPa。
由上式可知,顶杆所受应力远远小于顶杆材料的许用应力,所以推杆满足强度要求。
4.4温度调节系统设计
注射成型的过程中注入模腔内的熔体温度一般都高于200℃而当制品从模具中取出时温度会变到60℃左右至于释放出来的其余热量都传给了模具,模具过热则不能正常工作因此就必须对其进行冷却处理。
冷却的主要方法是利用冷水在管道里循环进行冷却。
在设计冷却水路时需要按照塑件的详细结构以及特点在循环式水井式、圆周式及直通式等等冷却水道类型内选取较为适宜的开始设计。
4.4.1冷却回路的布置
缩短成型周期有各种方法,而最有效的是制造冷却效果良好的模具,如果不能实现均一的快速的冷却,则会使制品内部产生应力而造成制品变形成形或开裂,所以我们必须根据制品的形状及壁厚设计
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电视机 遥控器 注塑 模具 结构设计