空调遥控器电池模具盖设计学士学位论文.doc

毕 业 论 文（设 计） 论文题目 空调遥控器电池模具盖设计 系 部 学生姓名 专业名称 机械制造与自动化 班级/学号 0 指导教师 学院教务处印制空调遥控器电池盖模具设计【摘 要】本次毕业设计是空调遥控器电池盖的模具设计，这种塑料模具在我们的生活中是极其普遍存在的。空调遥控器电池盖的加工过程是：首先，利用Pro/ENGINEER 3.0进行立体模型建模后，再利用Pro/ENGINEER 3.0导出零件的二维工程图和工艺上结构与精度的分析；其次，进行塑件结构与工艺的分析。第三，计算制品的体积、重量和参数进行选择，再根据这来对模具的各种结构进行设计；然后进行模具的装配，调试、预热；最后完成整个空调遥控器电池盖的模具设计。【关键词】模具设计，电池盖，遥控器，空调 目 录前言11 模型创建21.1 零件的三维图和二维工程图建模21.2 零件的二维工程图绘制22零件材质及其工艺分析42.1 零件材质42.2零件的工艺成型分析42.2.1 开模方向42.2.2 收缩率42.2.3 零件壁厚52.2.4脱模斜度52.2.5圆角52.2.6 加强筋与增强结构52.3 塑件的尺寸精度分析62.3.1 影响遥控器尺寸精度的因素62.3.2遥控器的尺寸公差63 注塑机的选用及主要参数的校核73.1 计算制品的体积重量73.2 注塑机的确定73.3 注塑机主要参数的校核74 模具结构设计104.1 分型面的设计104.2 确定模具型腔的布局114.3 浇注系统的设计114.4 成型零件的设计144.5导向机构设计154.6 推出机构设计154.7 冷却系统设计164.8 复位机构设计174.9 模具装配18总结19致谢20参考文献211前言模具是塑料成型加工的一种重要的工艺装备，同时又是原料及设备的“效益放大器”，模具工业又称为“工业之母”，是国民经济的基础工业。模具生产技术水平的高低，已经成为衡量一个国家产品制造业水平高低的重要标志。塑料成型加工是将塑料原料转变为制品的关键环节。塑料成型加工及模具技术是一门不断发展的综合学科，不仅随着高分子材料合成技术的提高，成型设备的革新，成型工艺的成熟而进步，而且随着计算机技术、数值模拟等在塑料成型加工领域的渗透而发展。本次毕业设计主要针对注塑模模具的设计，在学习完大学课程后进行的一次设计，主要是为对已学知识的回顾及对大学学习的一次总结，本次设计主要以注塑模设计为主线展开的。由于初次做这样的毕业设计，只能凭借在课堂中所学的知识进行理论性的设计。由于时间仓促，设计中难免有错误和欠缺，恳请各位指正。 1 模型创建1.1 零件的三维图和二维工程图建模利用Pro/ENGINEER 3.0分析所给零件的外形和尺寸，利用Pro/ENGINEER3.0的建模方法，根据遥控器的形状和使用特点进行建模。1.2 零件的二维工程图绘制工程图是在设计的最后用作指导生产的三视图图样。工程图图样的制作可以说是正式将零件或装配模型的设计归档的过程，其正确与否，直接影响到生产部门的生产制作。而本设计利用Pro/ENGINEER 3.0进行立体模型建模后，再利用Pro/ENGINEER 3.0导出零件的二维工程图，然后在AutoCAD2004中进行修改和标注（如图1-1所示）。图1-1 零件的二维工程图2零件材质及其工艺分析2.1 零件材质本产品采用ABS塑料，即是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的俗称。 l ABS的特性 ：综合性能较好，耐化学性、电性能良好，具有超强的易加工性、外观特性、低蠕性、优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度。l ABS的注塑工艺条件：（1）干燥处理：ABS材料具有吸湿性，要求在加工之前进行干燥处理。建议干燥条件为：8090C下最少干燥2小时。材料温度应保证小于0.1%。 （2）熔化温度：210280C；建议温度：245C。 （3）模具温度：2570C（模具温度将影响塑件光洁度，温度较低则导致光洁度较低）。 （4）注射压力：5001000bar。 （5）注射速度：中高速度。2.2零件的工艺成型分析2.2.1 开模方向由零件的三维图分析，作为外壳类产品，外表面的表面质量是比较重要的，再根据模具的结构分析得到，产品的外表面应该在定模上，在产品的内表面设置顶出机构，所以开模方向应沿零件的Z轴。2.2.2 收缩率ABS的收缩率为0.3%0.8%，在设计本产品时，结合产品的结构工艺特点和材料的特性，在本设计中，零件的收缩率为0.45%。2.2.3 零件壁厚本产品的壁厚设置为1.6mm，是根据零件的工作要求、摆放位置和ABS的化学和流动特性确定的。2.2.4脱模斜度根据产品的外型，结合产品的工作条件、工艺特点，为提高产品的生产效率和表面质量，脱模斜度设置为1。2.2.5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。2.2.6 加强筋与增强结构为了确保外壳的强度和刚度在外壳的内表面设置加强筋结构，同时可以改善成型是塑料熔体的流动状况。设计主要的考虑有五个方面：（1）尽量减少塑料的局部集中，以免产生缩孔和气泡。（2）加强筋的尺寸不宜过大，尽量矮一些、多一些。（3）加强筋之间中心距大于两倍壁厚，这样既可以避免缩孔产生，又可以提高塑件的强度和刚度。（4）加强筋布置的方向与熔体流动的方向一致，有利于熔体充满型腔，避免熔体流动受到。2.3 塑件的尺寸精度分析2.3.1 影响遥控器尺寸精度的因素影响遥控器尺寸精度的因素很多,如表2-1：表2-1 影响遥控器尺寸精度的原因原因分类详 细 原 因和模具直接有关系模具的形式或基本结构；模具的加工制造误差；模具的磨损、变形、热膨胀。和塑料有关的原因塑料的标准收缩率的变化；塑料的成型收缩、流动性、结晶化程度的差异；再生塑料的混合、着色剂等添加剂的影响；塑料中的水分以及挥发和分解气体的影响。和成型工艺有关的原因由于成型条件变化造成的成型收缩率的波动；成型操作变化的影响；脱模顶出时的塑料变形，弹性恢复。和成型后实效有关的原因周围温度、湿度不同造成的尺寸变化；塑料的塑性变形及因为外力作用产生的蠕变、弹性恢复；残余应力、残余变形起的变化。2.3.2遥控器的尺寸公差本外壳在使用上不需要采用高精度等级，但为了不影响遥控器的美观，也不能采用低精度等级。同时，考虑到本遥控器材料的性能和成型工艺特点，经查表模具设计与制造手册，精度等级选为4级。3 注塑机的选用及主要参数的校核3.1 计算制品的体积重量本制品材料采用丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物也就是ABS，查书塑料模具设计手册附录得知其密度为1.05gcm3，收缩率为0.5%。使用pro/engineer软件对三维产品自动计算出产品的体积，当然也可以根据实体尺寸手动计算出它的体积。下面是部分计算过程：由上述分析知：塑件的体积 =1.4990902e+04mm3 =14.990902cm3塑件的重量 =1.5740447e+05 kton =15.740447g15.7g浇注系统体积 = 1610mm3浇注系统重量= 1610mm31。05gcm3=0.17所以M（总）=15.7+0.17=15.87g3.2 注塑机的确定根据制品的体积和重量查塑料成型与模具设计表选定注塑机型号为:JPH150A。注塑机的参数如下：注塑机最大注塑量：186g 锁模力：1500KN注塑压力：194MPa 最小模厚：180mm最大开距：800mm 顶出行程：80mm 注塑机定位孔直径： 125mm 注塑机拉杆的间距：410410(mmmm)喷嘴球半径：10mm 喷嘴前端孔径：3mm3.3 注塑机主要参数的校核(1)最大注塑量：注塑机的最大注塑量应大于制品的重量或体积（包括流道及浇口凝料飞边），通常注塑机的实际注塑量最好在注塑机的最大注塑量的80%。 所以选用的注塑机最大注塑量应0.8M机=M塑件+M浇式中： M机注塑机的最大注塑量，单位g。 M机=(M塑件+M浇)/0.8=（ 17.87）/0.822.33g 而选定的注塑机注塑量为186g，所以满足要求。 (2)锁模力校核： 锁模力是注射机锁模装置施加于模具的最大夹紧力。锁模力的作用在于平衡和克服模腔压力产生的使模具沿分型面张开的力，保持模具紧密锁和，防止溢料。注射机锁摸力与模腔压力的关系可用下式表示：F0 KP模A F0注射机锁模力； K安全系数，一般取1.11.2；P模熔融型料在型腔内的压力。（40Mpa60MPa）；A塑件和浇注系统在分型面上的投影之和；由PROE测得为8500mm2F锁机KP模A=1.1608500=561KN本人选定的注塑机为：JPH150A，满足要求。模具与注塑机安装部分相关尺寸校核。模具闭和高度长宽尺寸要与注塑机模板尺寸和拉杆间距相适合。 即模具长宽拉杆面积 模具长宽:300250(mmmm)H最小，故满足要求 所选用的注塑机的最大行程与模具厚度有关（如全液压合模机构的注塑机）故注塑机开模行程应满足下式： S机-（H模-H最小）H1+H2+（510）mm 因为S机- (H模-H最小)800-（250-180）=730mm H1H2（510）8.6+47+10=66mm 即 S机-（H模-H最小）H1+H2+（510）mm 故满足要求 H1推出距离，单位mm； H2包括浇注系统在内的塑件高度，单位mm； S机注塑机最大开模行程。4 模具结构设计 由于考虑到模具成本和市场需求量，该产品应大批量生产，还有最大注塑量186g的设定，故本产品使用一模四腔，浇注系统根据分析结果，选用侧浇口。分型面的方向尽量采根据CAD外挂燕秀工具箱件中的模架资料库，选择龙记公司生产的模架，大水口CI2030的模架。如图4-1：图4-1 选择的模架4.1 分型面的设计l 分型面设计应遵循以下原则： 1）用与开模方向垂直的方向； 2）分型面一般开设在产品的最大截面处； 3）尽量使塑件留在动模一侧； 4）有利于保证塑件的尺寸精度和外观质量等； 5）有利于成型零件的加工与制造。l 分型面的设计 分析零件特点知道模具的分型面，主分型面如图4-2所示.图4-2 分型面的设计4.2 确定模具型腔的布局 本塑件在注射时采用一模四腔的模具结构。沿模具长宽方向对称四个布局。因外表面不允许有任何料疤，故可以把浇口设置在电池盖的扣位的位置。模具的布局图如下图4-3：图4-3 型腔分布图4.3 浇注系统的设计注系统的设计是注塑模具设计的一个重要环节，它对注塑成型周期和塑件质（如外观、物理性能、尺寸精度等）都有直接影响， 故设计时要使型腔布置和浇口开始部位力求对称，防止模具承受偏载而产生溢料现象，而浇口的位置也要适当，尽量避免冲击嵌件和细小的型芯，防止型芯变形，浇口的残痕不影响塑件的外观。（1）主流道和分流道的设计 主流道是塑料熔融体进入模具型腔时最先经过的部位，它将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔。其形状为圆锥形，便于熔体顺利地向前流动，开模时主流道凝料又能顺利地拉出来。由于主流道要与高温塑料和注塑机喷嘴反复接触和碰撞，通常不直接开在定模板上，而是将它单独设计成主流道衬套镶入定模板内。 浇口套的选用： 进料口直径：D=d+(0.51)mm=30.53.5mm 式中d为注塑机喷嘴口直径。 球面凹坑半径：R=r+(0.51)mm=10+111mm 式中r为注塑机喷嘴球头半径。 所选浇口套的立体图如图4-4所示： 图4-4 浇口套 由于本塑件采用的一模四腔，故设分流道，分流道的设计，采用平衡式布置，从主流道出来到各个型腔，这样可以达到同时向各个型腔均匀的进料，有利于制件成型。设计要点:1）为了减少浇注系统的回收料，在保证成行工艺条件稳定的情况下，分流断面不宜太大，其长度尽量短。2）较长的分流道，应在其末端设冷料井，以便留料流前段的低温料，防止堵塞浇口或冷料进入型腔。3）当分流道开设在定模一侧而且长度又较长时，最好在动模一侧加设分流道拉料杆，以便开模时能将分流道冷料拉下。4）分流道表面不必加工得很光洁，其粗糙度在3.2um左右即可。5）在多型腔模具中，各支分流道的长度应一致，并且尽量短些，以保证塑料能同时充满型腔。综合上述考虑，设计的分流道见图4-5:图4-5 分流道(2) 冷料穴设计 冷料穴位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道末端。其作用是捕集料流前锋的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而影响塑件质量，开模时又能将主流道的凝料拉出。冷料穴的直径宜大于主流道大端直径，长度约为主流道大端直径。（3）浇口设计 浇口又称进料口，是连接分流道与型腔之间的一段细短流道，其截面积约为分流道的0.030.09，长度约为0.5mm2mm。浇口形式有直浇口、侧浇口、点浇口和潜伏性浇口等，通过分析浇口位置分析可知选用侧浇口,如图4-6，4-7所示：图4-6 侧浇口 图4-7 进浇的最佳位置4.4 成型零件的设计直接与塑料接触构成塑件形状的零件称为成型零件，其中构成塑件外形的成型零件成为型腔，构成塑件内部形状的成型零件成为型芯。由于公模仁和母模仁直接与高温、高压的塑料接触，并且脱模时反复与塑件摩擦，因此，要求型芯、型腔具有足够的强度、刚度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性以及足够低的表面粗糙度。公模和公模仁（图4-8）由于形状有点复杂，故选用镶嵌式，采用镶嵌式简化加工工工艺，减少热处理变形，便于模具的维修和更换，节省贵重的模具钢材。也提高了模具的精度和定位。公模板图4-8 凸模与型芯结构母模结构（图4-9）由于母模仁难加工，在满足便用功能前提下结构简单有利于加工，降低度成本选用镶嵌式，采用镶嵌式简化加工工工艺，减少热处理变形，便于模具的维修和更换，节省贵重的模具钢材。也提高了模具的精度和定位。母模板母模仁母模镶件图4-9 母模和母模仁结构4.5导向机构设计导向机构的作用：（1）定位作用：合模时保证动定模正确的位置，以便合模后保持模具型腔的正确形 状。 （2）导向作用：合模时引导动模按序正确闭和，防止损坏凹、凸模。（3）承载作用：导柱在工作中承受一定的侧向压力。导向机构结构及设计：模具设计通常购买标准模架，其中包括了导向机构，导向机构包括导套和导柱，根据模架的尺寸结构选用20的导柱，然后选用相对应的导套。本次设计采用的是标准模架，已经订购龙记公司生产的模架。导柱导套已经配合好了。所以具体选择就不详细介绍了。其结构见图4-10、4-11、4-12。 图4-10 导柱 图4-11 导套 图4-12导套导柱组合4.6 推出机构设计注塑成型每一循环中，塑件必须从模具中凹、凸模推出，完成推出塑件的装置成称为推出机构，也称顶出机构。设计原因：（1）因为塑料收缩使抱紧凸模，所以顶出力应尽量靠近凸模；（2）顶出力应作用在塑件刚性和强度最大的部位，如加强肋、凸缘、厚壁等出，以防止塑件变形和损坏； 为保证良好的塑件外观，顶出位置应尽量设在塑件内部或对塑件外观影响不大的部位。推出机构的设计：设计成推件板推出机构。如图4-13所示：顶针底板顶针板顶针 图4-13 推出机构4.7 冷却系统设计冷却装置设计：为了缩短成型周期，需要对模具进行冷却，常用水对模具进行冷却，即在注塑完后通循环冷水到靠近型腔的零件上或型腔零件上的孔内，以便迅速使模具冷却。 设计原则：(1) 冷却水孔数量尽可能的多，孔径尽可能大；(2) 冷却水孔至型腔表面的距离应尽可能相等；(3) 浇口处要加强冷却；(4) 冷却水孔道不应穿过镶块或其接缝部位，以防漏水；(5) 冷却水孔应避免设在塑件的熔接痕处；(6) 进出口水管接头的位置应尽可能设在模具的同一侧，通常应设在注塑机的背面。根据以上原则设计出模具的水流道，如图4-14所示： 型腔固定板型芯固定板 如图4-14 冷却系统4.8 复位机构设计顶针顶出塑件后，必须回到顶出前的初始位置，才能进行下一循环的工作。本套模具采用弹簧回程。弹簧套在回程杆上，直径需大于模架的回程杆的直径。弹簧设计长一点嵌入垫板底面有25mm左右，确保弹簧的稳定和定位。本模具选用的是futaba公司生产的FSA型弹簧，直径为25mm。如图4-15所示：弹簧复位杆图2-15 复位机构4.9 模具装配模具装配图如图4-16所示图4-16 模具装配图总结在本次的毕业设计中，按照的无纸化模具设计的一般流程，设计了一个比较常见的空调遥控器电池盖模具，并对所设计的模具进行了仿真注射分析与塑件各种数据的计算，利用了各种CAD软件和分析软件。在完成本次毕业设计的过程中，我渐渐地熟悉了注塑模具设计的一般过程和步骤。设计过程中需大量地运用已学过的知识，因此很好地巩固了书本上所学到的知识，配合自己动手所得到的实践经验，对所学知识（尤其专业知识）掌握得更加牢固。在本次设计过程中遇到过不少问题：l 对CAE分析软件（如moldflow）一点也不了解，所以没有对塑件进行有限元分析，这是本次设计的最大不足。 l 在设计分型面过程中，分型面上的破孔先后用好多方法不能填充，后来请教对Pro/E软件很专业的人员，才得以把问题解决。l 在设计侧向分型与抽芯机构过程中，无法选作并设计恰当的抽芯机构，也请教过在模具设计和制造方面很有经验的技术人员，并在他们的帮助下完成了。l 在这次模具设计过程中对模具制造工艺与流程不太熟悉，对常用的塑料材料和模具钢材的特性及用途也不熟。经过这次设计，我了解了模具设计的全过程。碰到了很多问题，也明白了要设计出一副好的模具，不仅要很强的专业知识，还要在实际设计与生产中总结经验。致谢本论文和设计是在我的指导老师王老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。王老师多次询问设计进程，并为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。指导老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度，踏踏实实的精神，不仅授我以文，而且教我做人。在论文和设计即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成和设计的调试成功，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！感谢老师们对我的教育培养。你们细心指导我的学习与设计，在此，我要向诸位老师深深地鞠上一躬。感谢班主任刘占革老师，学院领导及全体教师等为我提供了良好的学习条件谨向各位老师表示诚挚的敬意和谢忱。参考文献1 罗晓晔,塑料成型工艺与模具设计M.江大学出版社,2008年. 2 张体彩，公差配合与技术测量基础M.中国劳动社会保障出版社，2001年.3 史铁梁，模具设计指导M.机械工业出版社，2006年.4 曾霞文，模具设计M.西安电子科技大学出版社 2007年.5 贾润礼，实用注塑模具设计手册S.中国轻工业出版社，2007年.6 冯炳荛、蒋文森，模具设计与制造简明手册S.上海科学技术出版社，2008年.7 屈昌华，塑料成型工艺与模具设计M.机械工业出版社，2007年.21