1、电视遥控器外壳注塑模具课程设计课 程 设 计题 目 姓 名 学 号 所在学院 专业班级 指导教师 日 期 前 言目前近几年来，我国模具产业发展迅速，模具工业已从过去依赖进口的附属产业走向独立的新型产业。我国已成为模具生产和消费大国，世界模具生产中心也正在向我国转移。20世纪50年代以前，中国模具制造基本是用手工工具配以一般通用机床进行。50年代后期，电加工工艺开始在模具制造中应用。在国际机械加工行业，先进国家早在八十年代就在现在的模具生产中，大约三分之一的加工工作是由电火花加工机床完成的。研制和生产低速走丝电火花线切割机（俗称慢机）而在当时中国尚属空白。模具是制造业的重要工艺基础，在我国，模具
2、制造属于专用设备制造业。中国虽然很早就开始制造模具和使用模具，但长期未形成产业。直到20世纪80年代后期，中国模具工业才驶入发展的快车道。模具在现代工业生产中，起到举足轻重的作用，是生产各种工业用品的一种重要的工艺设备，它是以其特定的形状通过一定的方式使材料成型。由于模具成型具有优质，高产，省料和成本低等特点，现代广泛用于国民经济各部门，特别是汽车，拖拉机，航空航天，仪器仪表，机械制造，家用电器，石油化工，轻工日用品等工业部门得到了极其广泛的应用。塑料成型模具是成型塑料制件的主要工艺装备之一。它使塑料获得一定的形状和所需性能，对达到塑料加工工艺要求，塑料制件使用要求和造型设计要求起着重要作用。
3、在塑料加工行业中约有95的产品靠模具生产，产品的更新都是以工艺的改进和模具的更新为前提。据有关方面预测,模具市场的总体趋势是平稳向上的,在未来的模具市场中,塑料模具的发展速度将高于其他模具,在模具行业中的比例将逐步提高。本次毕业设计课题为电视遥控器注射模设计。该课题设计来自企业，通过此次设计，让我了解了轴座注射模具设计的重点以及注意事项，掌握了模具设计的一般过程。1 电视遥控器的技术要求和工艺分析1.1 电视遥控器的技术要求 电视遥控器，材料为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）。ABS的基本特性是，呈微黄色、无毒、无味，用ABS成型的塑料件有较好的光泽。ABS有较好的抗冲击强度，且在低温下
4、也不迅速下降；它还有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性化学稳定性和电气性能。ABS的成型特点是：在升温时粘度增高，故成型压力较高，塑料上的脱模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理；易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减小浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚熔料温度及收缩率影响极小。要求塑件精度高时，模具温度可控制在5060，要求塑件光泽和耐热时，应控制在6080。所以轴座模具温度可控制在6080。电视遥控器技术要求为：表面光滑无熔接痕、无飞边。1.2 电视遥控器的工艺分析 电视遥控器结构的合理性、工艺性直接关系到其成型模具结构、类型、生产周期与成本。只有
5、符合模具工艺要求的塑料制品的设计，才能顺利的成型，确保内在与外观的质量要求，达到高效率生产和低成本目的，在设计时应充分考虑这些因素。分析电视遥控器的结构特点可知，该塑件结构并不十分复杂，塑件表面为规则曲面，塑件有几处凹槽，但无需侧抽芯机构。要选择从塑件的最大截面处（即塑件底面）分型，塑件体积很小，因此如何正确设计浇注系统、脱模机构及冷却系统是该模具设计的主要问题。 塑件的三维图与二维图如图1-1和图1-2所示： 图1-1 零件的3D图 图1-2 零件的2D图电视遥控器的工艺性分析主要从以下几个方面出发。1.2.1 电视遥控器的脱模斜度由于制品电视遥控器在冷却后产生收缩，会紧紧包住型芯或型腔突出
6、的部分，为了使轴座能够顺利从模具中取出或者脱模，必须对轴座的设计提出脱模斜度的要求，要求在设计塑件时或在设计模具时给予充分的考虑，设计出脱模斜度。塑件的脱模斜度与塑料的品种，制件形状以及模具结构均有关，一般情况下取0.5度，最小为15分到20分。下表为常用的脱模斜度： 表1-1 几种塑料的常用脱模斜度制品斜度聚酰胺通用聚酰胺增强聚乙稀聚甲基丙稀酸甲脂聚苯乙烯聚碳酸脂ABS塑料脱模斜度型腔20-4020-5020-4520-4035-13035-140-120型芯25-4020-4020-4530-130-130-5035-1由于塑料制品的体积很小，高只有14.3mm，故脱模斜度也很小。根据上表
7、，ABS塑料的脱模斜度设计型腔的脱模斜度为40，型芯的脱模斜度为35。1.2.2 电视遥控器的壁厚 塑料制品应该有一定的厚度，这不仅是为了塑料制品本身在使用中有足够的强度和刚度，而且也是为了塑料在成型时有良好的流动状态。电视遥控器壁厚受使用要求、塑料材料ABS的性能、其几何尺寸以及成型工艺等众多因素的制约。根据成型工艺的要求，应尽量使制件各部分壁厚均匀，否则成型后会因收缩不均匀而使制品变形或产生缩孔，凹陷烧伤或者填充不足等缺陷。热塑性塑料的壁厚应控制在1mm4mm之间。太厚，会产生气泡和缺陷，同时也不易冷却。电视遥控器产品图反映出，其最大壁厚为2.0mm，最小壁厚为1.1mm，壁厚均匀，在1m
8、m4mm的推荐值之间，易于成型。1.2.3 电视遥控器的加强肋、支撑面 为使电视遥控器即有一定的强度和刚性，又不使轴座截面壁太厚，而产生成型缺陷，行之有效的方法就是，在轴座结构允许的位置适当设置加强肋或者增设防止变形结构。加强肋不仅可防止轴座变形，而且有利于改善轴座模塑成型的充模状况。设置加强肋后，可能出现背部塌坑，但只要位置设置得当，壁厚合适，既可避免。1.2.4 电视遥控器的圆角 塑件的边缘和边角带有圆角，可以增强塑件某部位或者整个塑件的机械强度从而改善成型时塑料在模腔内流动条件，也有利于塑件的顶出和脱模；还可以使模具成型零部件加强，排除成型零部件热处理或使用时可能产生的应力集中问题。因此
9、塑件除了使用上的要求采用尖角或者不能出现圆角外，应该尽量采用圆角特征。由电视遥控器的产品图可知：电视遥控器所有边缘均带有圆角特征，最大圆角特征R=3mm，最小圆角特征r=0.3mm。1.2.5 电视遥控器的孔塑件上孔的形状是多种多样的，常见的有通孔、盲孔、形状复杂的孔等。理论上讲，可用模具上的型芯成型任何形状的孔，但成型复杂的孔，其模具制造困难，成本较高。因此，在塑件上设计孔时应考虑便于模具的加工制造。由电视遥控器的三维图我们不难看出此零件上的孔还是比较多的，都为通孔。这些孔比较简单，可以直接用型芯来成型。1.2.6 电视遥控器尺寸精度和表面粗糙 塑件的尺寸精度是指成型后所获得的塑件产品尺寸和
10、图纸中尺寸的符合程度。一般而言，塑件尺寸精度是取决于塑料因材质和工艺条件引起的塑料收缩率范围大小，模具制造精度、型腔型芯的磨损程度以及工艺控制因素。而模具的某些结构特点又在相当大程度的影响塑件的尺寸精度。故而，塑件的精度应尽量选择低些。对于电视遥控器，图纸未注明尺寸精度，我们取IT8级精度。1.2.7 电视遥控器的收缩率塑料经过成型后所获得的制品从热模具中拿出来后，因为冷却及其它原因而引起尺寸减少或者体积收缩的性质即塑料的收缩性。收缩性是每一种塑料的固有特性之一，它因塑料种类以及模具条件的不同而不同。 为使塑件产品符合图纸要求，在设计模具时，对于收缩性总是可以补偿的。但现在的资料还不足以使设计
11、者准确精确的估计塑料各个部位的收缩程度。对于收缩率本身的复杂程度及造成收缩的诸多原因间的相互关系，还需进行研究。但从前人总结的经验可知，影响收缩率的因素大致可分为塑料的性质、塑件结构、模具结构、成型工艺条件等几方面。 收缩率表示塑件收缩性大小的一个数字指针，它有一个一般的计算公式： A=B/(1-Q) (1-1) 式中： Q-塑料的收缩率； A-室温下模具的实际尺寸； B-室温下塑料制品的实际尺寸。 而对于大多数的塑料制品，设计者无须根据此公式来计算某种塑料在某种配方下的收缩率，目前再精确的计算也只是理论上的计算，它与实际还是有很大的差别。前人已经为我们总结了常用塑料的常用收缩率，对于生产性的
12、塑件，实际已经证明，这些资料是能够应付实际的生产要求。即使对于精密塑件也给予了其它方面的补偿。故而，对于实际的生产只要按照经验资料就可以满足生产要求了。常见塑料的收缩率见表1-2：表1-2 常用塑料的收缩率塑料名称PEPPPVCPSPCN6ABSPOM计算收缩率1.5-3.61.0-2.50.6-1.50.6-0.80.5-0.80.8-2.50.3-0.81.2-3.0对于电视遥控器产品，图纸要求为ABS料，理论收缩率为38/1000，而实际与理论是有区别的。按照要求我们取5/1000。2 电视遥控器注射模具成型设备的选择2.1 选型1.估算塑件体积。经测得实际体积约为21.4cm3（一腔体
13、积约为5.35cm3，初步设计浇注系统，并估算凝料体积约为2.42cm3，因此一次注射需要的物料体积约为23.82cm3。2.初选注射机根据物料体积并查材料成型设备初选注射机为SZ-60/450其工艺参数如下：注射压力：170注射速率： 60g/s塑化能力： 5.6g/s锁模力：450KN模具厚度：100300 mm模板行程：220mm喷嘴：球半径SR10口径R1.52.2 校核1.型腔数量的校核 n (2-1)n=8(n=4) ，符合要求。mN为注射机允许的最大注射量（g或cm3）m1为单个塑件的质量或体积（g或cm3）m2为浇注系统所需塑料质量或体积（g或cm3）2.注射量校核 以容积表示
14、，最大注射容积为 = (2-2)=0.860=4823.82cm3 ，符合要求。3锁模力校核 锁模力校核公式：FKA (2-3) 锁模力F=450KN，A=766，取40，K取1.2。 KA=1.276640=36.77KN F ，符合要求。4最大注射压力校核校核公式： (2-4)注射机额定注射压力=170，安全系数取1.3，成型时的注射压力取100。=1.3100=130 ，符合要求。5开模行程校核注射机的开模行程是有限制的，塑件从模具中取出时所需的开模距必须小于注射机的最大开模距离，否则塑件无法从模具中取出。经测得流道凝料长度加上产品的高度约为25mm左右，注射机的开模行程为220mm，符
15、合要求。2.3 定型预选SZ-60/450的注射机经各项校核都符合要求，所以选择此种注射机即SZ-60/450型。3 电视遥控器注射模具结构设计3.1 电视遥控器注射模具浇注系统的设计3.1.1 概述浇注系统控制着塑件在注塑成型过程中充模和补料两个重要阶段，对塑件关系极大。多型腔模具的浇注系统由主流道、冷料井、分流道、浇口几部分组成。对于单型腔模具有时可省去分流道和冷料井，简单的只有一个圆锥主流道直接和塑件相连，这段流道又叫主流道浇口。电视遥控器模具浇注系统设计的内容包括：根据轴座大小和形状进行流道布置、决定流道断面尺寸、对浇口的数量、位置、形式进行优化。1主流道 指紧接注塑机喷嘴到分流道为止
16、的那一段流道，熔融塑料进入模具时首先经过它。它与注塑机喷嘴在同一轴心线上，物料在主流道中不改变流动方向，主流道形状一般为圆锥形或圆柱形。2分流道 将从主流道来的塑料沿分型面引入各个型腔的那一段流道，因此它开设在分型面上。分流道的断面有圆形、半圆形、正六边形、梯形、矩形、U字型等。其中圆形、正六边形，需在动模和定模两边同时开槽组合而成；其余断面可只开在定模一边和动模一边。3浇口 是指紧接流道末端将塑料引入型腔的狭窄部分，主流道型浇口以外的各种浇口，其断面尺寸都比分流道的断面尺寸小得多，长度也很短，起着调节料流速度、控制补料时间等作用。其断面形状常见的有圆形、矩形等。4冷料井 除了具有容纳冷料的作
17、用外，同时还具有在开模时将主流道和分流道的冷凝料勾住，使其保留在动模一侧。冷料井一般设在主流道对面的动模板上（即塑料流动的转向处）。3.1.2 电视遥控器注射模具主流道和冷料井的设计1.主流道和主流道衬套 为了有效地传递保压压力，浇注系统主流道及其附近的塑料熔体应该最后固化。在卧式或立式注塑机用模具中，主流道垂直分型面，而角式注塑机用模具的主流道则开设在分型面上。前者为了便于流道凝料的拨出，设计成具有锥角的圆锥形，内壁有以下的粗糙度，在内壁研磨和抛光时应注意抛光方向，不形成垂直于脱模方向的划痕，否则会发生脱出困难而造成成型中断。主流道与喷嘴接触处多作成半球开的凹坑，二者应严密的结合，避免高压塑
18、料熔体溢出，凹坑球半径应比喷嘴球头半径大12mm，如若相反则主流道凝料无法脱出;如大得太多则密封作用不好。主流道小端直径应比注塑机喷嘴孔直径约大0.51mm，常取，视制品大小及补料要求决定。大端直径应比分流道深度大1.5mm以上，其锥角不宜太大，一般取。由于主流道与注塑机的高温喷嘴反复接触和碰撞，所以设计成独产的主流道衬套，选用优质钢材制作并经 热处理提高硬度。主流道衬套要求承受交变应力，其外圆盘直径不能太大，以避免肩部弯矩过大，配合段的直径亦不宜过大，以免注入模内的塑料产生过大的反压力，使主流道衬套后退，甚至将连接螺钉拉断。 图3-1 喷嘴与主流道衬套接触面的尺寸关系 SR2= SR1+12
19、（mm） d=d+0.51（mm）h=3 有的设计将主流道衬套的大圆盘设计成模具定位环，用来安装模具时作定位作用，并高出定模表面510mm，但当定位环直径D与配合段外径相差甚大时，则应将衬套与定位环分开设计。电视遥控器注射模具浇口套固定形式如图3-2所示：2.冷料井类型和结构 由于注塑机喷嘴与冷模具接触降温，致使喷嘴前端常存有一段低温料，为除尽这段冷料，在主流道对面一般设有冷料井，使冷料不进入分流道和型腔。卧式注塑机用模具的冷料井设在与主流道末端相对的动模上，冷料井的底部或四周常作成曲折的钩形或侧向凹槽，使冷料井在分模时能将主流道凝料从主流道中拉出留在动模上。常用的冷料井有以下三类：（1）冷料
20、井底部带有推料杆的冷料井 在冷料井底部有一根与冷料井圆孔成动配合的推杆，其中最常见的是带Z型头的拉料勾的推杆，又称为拉料杆，这是最常用的形式。由于拉料杆头部的侧凹将主流道拉料钩住，分模时即可将凝料从主流道中拉出。拉料杆的根部固定在推杆固定板上，在推出制件时，冷料也一同被推出，取产品时向拉料钩的侧向稍许移动，即可脱钩将制作连同浇注系统凝料一道取下。此种冷料井如图3-3所示： （2）带球形头拉料杆的冷料井 这种拉料杆专用于制件以推件板脱模的模具中。塑料进入冷料穴后，紧包在拉料杆球头形的侧凹内，开模时即可将主流道凝料从主流道中拉出。球头拉料杆的根部固定在动模边的型芯固定板上，不随推出装置移动，故当推
21、件板推塑件时，将主流道凝料从拉料杆球头上强制推下。此种冷料井如图3-4所示：图3-3 底部带有推料杆的冷料井 3-4 用于脱模板脱模的拉料杆图（3）无拉料杆冷料井 其结构是在主流道对面的动模板上开一锥角圆锥形凹坑，为了拉出主流道凝料，在锥形凹坑的锥壁上平行于对应边钻有一深度不大的小孔，分模时靠小孔内塑料的固定作用将主流道凝料从主流道中拉出，推出时推杆推在制件上或分流道上，这时冷料头先沿着小孔的轴线移动脱出，然后被全部拨出。为了能让冷料头完成这种斜向移动，分流道必须设计成S型或其它的带有挠性的形状。此种冷料井如图3-5所示：图3-5 无拉料杆冷料井（4）主流道衬套装弹簧的形式 塑件成型后机器的喷
22、嘴后退一小段距离，则弹簧推动主流道衬套与主流道凝料松脱，这种冷料井也可不设拉料杆。电视遥控器体积很小，周边壁很薄，我设计成推件板脱下制件，故选用带球形头拉料杆的冷料井。3.1.3 分流道系统设计1. 电视遥控器注射模具采用是的一模四腔，在设计分流道时还要考虑型腔的布置，其设计的原则有：（1）尽量保证各型腔同时充满，并均衡地补料，以保证同模中四个轴座制件的性能、尺寸尽可能一致。（2）各型腔之间距离恰当，应有足够空间排布冷却水道、螺钉等,并有足够截面积承受注塑压力。（3）在满足以上要求的情况下尽量缩短流道长度、降低浇注系统凝料重量。（4）在型腔和浇注系统投影面积的重心应尽量接近注塑机锁模力的中心，
23、一般在模板的中心上。多型腔模分流面的布置有平衡式和非平衡式两类，只有平衡式才能同时满足以上几点要求，适用于生产高精度的制品。所谓平衡式的布置是指：从主流道到各型腔的分流道，其长度、截面形状和尺寸均对应相等。这种设计可达到各个型腔均衡地进料，均衡地衩料。在加工时应保证各对应部位的尺寸误差控制在1以内。虽然轴座并不是高精度的制品，我还是把分流面布置成平衡式的，因为非平衡式的主流道到各个型腔的分流道的长度可能不是全部对应相等，其成型工艺不易控制。2按允许流动阻力优化分流道尺寸 在轴座注射模具中要降低流动阻力，应使分流道尽量短且转弯少。此分流道的断面尺寸要足够大，以降低压力损失和温度损失，缩短充模时间
24、，使能生产出高质量轴座制品。但是过大的流断面增加了浇注系统回头料重量，增加了回头料配用比例，不但多耗能，且会降低轴座制品质量。此外粗大流道要求较长的冷却时间，延长了作业周期，降低了机器的效益。它在分型面上的投影面积增大，减小了作用在制品上的有效锁模力，因此单方面地过多强调采用大流道来降低压力和温度损失是片面的。3分流道截面形状的设计 分流道常见断面形状有圆形、正六边形、梯形、U形、半圆形、矩形等数种，希望选取易于加工，且在流道长度和流道体积相同的情况下流动阻力和热量损失都最小的断面形状。从减少热损失的角度出发其比表面积（即单位体积所具有的表面积，约等于断面周长与断面面积之比）应越小越好，从减少
25、流动阻力的角度也有类似的结论。各种断面形状如图3-6所示：图3-6 流道断面形状圆形截面是分流道比较理想的形状，但其加工的工艺性不佳，生产实际中不常用。相对而言，半圆形易加工，故在轴座注射模具中分流道截面形状设计成半圆形。3.1.4 浇口的设计浇口直接与塑件相连，把塑料熔体引入型腔。常用的浇口形式有直接浇口、侧浇口、扇形浇口、平缝浇口、环形浇口、盘形浇口、轮辐浇口、爪形浇口、点浇口、潜伏浇口、护耳浇口共11种。浇口是浇注系统的关键部位，浇口的形状和尺寸对塑件质量影响很大，浇口在大多数情况下是整个流道中断面尺寸最小的部分，对充模流动起控制性作用，成型后制品与浇注系统从浇口处分离，因此其尺寸又影响
26、着后加工工作量的大小和塑件外观。电视遥控器的模具就采用侧浇口，因为此种浇口加工容易，修整方便，并可根据塑件形状特征灵活地选择进料位置，它普遍使用于中小型塑件的多型腔模具，且对各种塑料的成型适应性均较强。其最大特点是可以分别调整充模时的剪切速率和浇口封闭时间。浇口封闭时间即补料时间,主要由浇口的厚度决定。当厚度决定后,根据塑料的流动性能选择适当的剪切速率和流动速度,再依据轴座的重量确定浇口宽度。因此矩形浇口容易调整到最佳工艺条件,被广泛地采用。其经验计算公式如下,浇口深度h为 h=k （3-1）式中 制品在浇口位置处的壁厚（mm）k材料系数 对PS、PE为0.6；POM、PC、PP为0.7；PV
27、AC、PMMA、PA为0.8；RPVC为0.9浇口的宽度可按下式近似计算 （3-2）式中 A凹模边型腔表面积,即塑料外表面积（mm）对中小型塑件边缘浇口的典型尺寸为深0.52mm,宽1.55mm,浇口台阶长0.52.0mm。电视遥控器注射模具的浇口如图3-7所示：图3.7根据以上的经验公式，选用材料ABS的浇口尺寸无法计算，我们可以依据下表设计：表3-1 为ABS用推荐的侧向浇口尺寸(mm)壁厚t浇口宽W浇口深h浇口长 l11.41.811.40.81.51.62.21.21.60.822.03.01.41.80.82.52.53.81.62.40.833.03.52.02.813.54.28
28、.02.53.41电视遥控器浇口位置处的壁厚为1.1mm,依据上表，侧浇口浇口宽1.4mm, 浇口深1.0mm,浇口长0.8mm。3.2 电视遥控器注射模具成型零部件的设计3.2.1 概述型腔是模具上直接成型塑料制件的部位。直接构成模具型腔的所有零件都称为成型零部件，通常包括：凹模、凸模、成型杆、成型环、各种型腔镶嵌件等。轴座模具型腔设计步骤和主要内容如下：1根据电视遥控器形状、电视遥控器使用要求、塑料ABS的成型性能等确定型腔的总体结构，其内容包括：分型面位置、进浇位置、排气位置、脱模方式等。2从制造角度决定型腔是否采用组合式。若需组合，决定各构成零件之间的组合方式，详细的确定各零件的结构。
29、3根据电视遥控器尺寸和成型收缩率大小计算成型零件上对应的成型尺寸。4根据成型时的塑料熔体压力，对成型零件进行刚度和强度校核。3.2.2 型腔分型面位置和形状的设计分开模具取出塑件的面，通称为分型面。注塑模有一个分型面和多个分型面的模具。分型面设计得是否得当，对制件质量、操作难易、模具机构复杂性有很大影响，主要应考虑以下几点。1电视遥控器在型腔中放置位置的确定 塑件从模具内取出时，一般只采用一个与注塑机开模运动方向垂直的分型面，特殊情况下才采用多个分型面。应设法避免与开模运动垂直或倾斜的侧向分型和侧向抽芯，因为这会增加模具结构的复杂程度。为此，在安排轴座在型腔中的方位时，要尽量避免与开模运动相垂
30、直或倾斜的方向有侧凹或侧孔。2分型面形状的决定 电视遥控器模具分型面是与注塑机开模方向相垂直的平面。但也有将分型面作成倾斜的平面，这样的分型面虽然型腔制造和制品脱模比较容易，但加工较为困难。3分型面位置的选择 因为分型面处不可避免地会在塑件上留下溢料痕迹，或拼合不准确的痕迹，故分型面最好不要选在制品光亮的外表面或带圆弧的转角处。除了必须开设在轴座断面轮廓最大的地方，还应考虑以下几种因素。 （1）从电视遥控器的推出装置方便考虑，分型时要尽可能地使轴座留在动模边。轴座上型芯形状复杂、锥度小时，轴座对型芯的包紧力特别大，这种型芯应设在动模边，而将凹模放在定模边。但如果不能确切判断轴座留在型芯上还是留在凹模内，这时可将型芯和凹模主要部分都设在动模边，得用推管脱模。（2）从保证制件电视遥控器相关部位的同心度出发，取分型面时最好把要求同心的部分放在模具分型面的一侧。当某些制件上要求互相同心的部位不便设在分型面的同一侧时，则应设计特殊的定位装置。（3）从排气效果考虑，电视遥控器模具分型面应尽量与型腔充填时塑料熔体的料流末端所在的型腔内壁表面重合。3.2.3 成型零件的结构设计构成模具型腔的零件统称为成型零件，
