遥控器面板三维造型与模具设计.docx

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遥控器面板三维造型与模具设计

电视遥控器面板三维造型与模具设计

系别：

机电与自动化学院

专业班：

机械制造及自动化0801班

姓名：

刘志锋

学号：

20082811034

指导教师：

李平

2011年5月

电视遥控器面板三维造型

与模具设计

TelecontrolPanelofTV3D

modelingandDieDesign

摘要

本设计是关于电视遥控器塑件的三维造型注射模具的设计与数控加工。

介绍了塑件从AutoCAD绘制二维工程图，到塑件与模具成型材料的选择，到运用Pro/E软件绘制电视遥控器三维模型，到模具型腔数、浇注系统等设计，到运用Pro/E软件进行三维模型、模具分型面、抽取模件以及开模模拟，到模架主要机构的选择等。

现代塑料制品生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少的三项重要因素，尤其是塑料模具对实现塑料加工工艺要求。

塑料制件使用要求和造型设计起着重要作用。

高效的全自动的设备也只有装上能自动化生产的模具才能发挥其效能，产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提。

由于工业塑件和日用塑料制品的品种和产量要求量很大，对塑料模具也提出了越来越高的要求，CAD/CAM/CAE技术显著提高了模具设计的效率，减少了模具设计过程中的失误，提高了模具和塑件的质量，缩短了生产周期，降低了模具和塑件的成本。

关键词:

材料选择PRO/E浇注系统设计开模模拟

Abstract

Thedesignisonthetelecontrolpanelthree-dimensionalmodelingofplasticpartsinjectionmolddesign.Introducedthetwo-dimensionalplasticpartsdrawingsfromAutoCADdrawing,andmoldingplasticpartstothechoiceofmaterials,totheuseofPro/Esoftwaretodrawtelecontrolpanelthree-dimensionalmodel,tothenumberofmoldcavity,pouringsystemdesign,tousePro/E,three-dimensionalmodelofthemoldpartingsurface,extractionmoduleandmoldsimulation,tomoldthechoiceofthemainbody,tonumericalsimulationprocessing.

Modernplasticproducts,reasonableprocesstechnology,highefficiencyequipment,advancedmoldisessentialtothethreeimportantfactors,especiallytheplasticmoldplasticsprocessingtechnologyforachievingrequirements.Plasticworkpieceusingrequirementsanddesignplayanimportantrolemodel.Efficientautomaticequipmentisonlyinstalledtoautomatetheproductionofmoldcanplayitsperformance,productsandupdatesarebasedonthemanufactureofmoldsandupdatedasthepremise.Astheindustrialplasticpartsandplasticproductsdailyvarietyandoutputislargeenough,alsomadeofplasticmoldgrowingdemand,CAD/CAM/CAEtechnologysignificantlyimprovestheefficiencyofmolddesign,molddesignprocesstoreduceTheerrors,improvethequalityofmoldsandplasticpartsandshortentheproductioncycle,reducingthecostofmoldsandplasticparts.

提供更好的翻译建议

Keywords:

materialselectionPRO/Ecastingdesign

目录

摘要……………………………………………………………………………………I

Abstract…………………………………………………………………………………II

序言……………………………………………………………………………………1

1塑件的工艺分析…………………………………………………………………4

1.1CAD三视图与零件图………………………………………………………4

1.2材料的选择……………………………………………………………5

1.3塑料成型工艺性能分析……………………………………………………6

1.4塑件的工艺性分析…………………………………………………………7

1.4.1塑件的表面质量分析…………………………………………………7

1.4.2塑件的结构工艺性能分析……………………………………………7

2模具设计…………………………………………………………………………8

2.1模具加工精度的确定………………………………………………………8

2.2浇注系统设计………………………………………………………………8

2.2.1浇注系统的设计原则…………………………………………………8

2.2.2主流道的设计…………………………………………………………9

2.2.3分流道的设计…………………………………………………………9

2.2.4浇口形成………………………………………………………………10

2.2.5冷料井设计………………………………………………………………11

2.3模具结构分析………………………………………………………………11

2.3.1标准模架的选择………………………………………………………11

2.3.2开模行程的校核………………………………………………………12

2.3.3模具闭合高度校核……………………………………………………12

2.3.4模板尺寸的校核………………………………………………………12

2.3.5喷嘴尺寸校核…………………………………………………………12

2.4成型零部件设计……………………………………………………………12

2.4.1型腔分型面设计………………………………………………………12

2.4.2排气槽的设计…………………………………………………………14

2.4.3成型零件设计计算……………………………………………………14

2.5脱模机构设计和脱模力的计算……………………………………………15

2.6复位机构与导向机构设计…………………………………………………16

2.7塑模温控系统设计…………………………………………………………17

3注射机的选择…………………………………………………………………18

3.1注射量确定…………………………………………………………………18

3.2锁模力确定…………………………………………………………………18

3.3成型压力……………………………………………………………………19

总结………………………………………………………………………………21

致谢………………………………………………………………………………………22

参考文献……………………………………………………………………………23

序言

本设计主要是对电视遥控器外壳注射模各方面设计，是根据本人所学知识和经查找各方资料所全力完成好的，它对本套塑料注射模进行了多方面的分析，包括塑件材料和结构工艺性分析、塑件成型工艺方案的拟订，以及相关的设计计算等等。

本设计主要分为三部分：

（一）模具工业的概况

在讨论注塑模设计之前，先要对国内外的塑料模具工业的状况、塑料模具工业的发展方向有一个较清晰的了解，这也就使我们对本课题的意义有所了解。

首先要对模具有一个整体的认识。

模具是机械、汽车、电子、通讯、家电等工业产品的基础工艺装备之一。

作为工业基础，模具的质量、精度、寿命对其他工业的发展起着十分重要的作用，在国际上被称为“工业之母”，对国民经济发展起着不容质疑的作用。

模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域，在欧美等工业发达国家被称为“点铁成金”的“磁力工业”；美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”；德国则认为是所有工业中的“关键工业”；日本模具协会也认为“模具是促进社会繁荣富裕的动力”，同时也是“整个工业发展的秘密”，是“进入富裕社会的原动力”。

在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其它各类模具约占11%。

塑料模具工业是随塑料工业的发展而发展的。

塑料工业是一门新兴工业。

自塑料问世后的几十年以来，由于其原料丰富、制作方便和成本低廉，塑料工业发展很快，它在某些方面己取代了多种有色金属、黑色金属、水泥、橡胶、皮革、陶瓷、木材和玻璃等，成为各个工业部门不可缺少的材料。

目前在国民经济的各个部门中都广泛地使用着各式各样的塑料制品。

特别是在办公设备、照相机、汽车、仪器仪表、机械制造、交通、电信、轻工、建筑业产品、日用品以及家用电器行业中的电视机、收录机、洗衣机、电冰箱和手表的壳体等零件，都已经向塑料化方向发展。

目前，世界的塑料产量已超过有色金属产量的总和。

塑料模具就是利用特定形状去成型具有一定形状和尺寸的塑料制品的工艺基础装备。

用塑料模具生产的主要优点是制造简便、材料利用高、生产率高、产品的尺寸规格一致，特别是对大批量生产的机电产品，更能获得价廉物美的经济效果。

塑料模具的现代设计与制造和现代塑料工业的发展有极密切的关系。

随着塑料工业的飞速发展，塑料模具工业也随之迅速发展。

（二）我国模具工业技术概况及其主要发展方向

在中国，人们已经越来越认识到模具在制造中的重要基础地位，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品质量、效益和新产品的开发能力。

我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。

我国模具工业起步晚，底子薄，与工业发达国家相比有很大的差距，但在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速。

目前我国模具年生产总量虽然已位居世界第三，但设计制造水平在总体上要比工业发达国家落后许多。

纵观发达国家对模具工业的认识与重视，我们感受到制造理念陈旧则是我国模具工业发展滞后的直接原因。

模具技术水平的高低，决定着产品的质量、效益和新产品开发能力，它已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志。

因此，模具是国家重点鼓励与支持发展的技术和产品，现代模具是多学科知识集聚的高新技术产业的一部分，是国民经济的装备产业，其技术、资金与劳动相对密集。

提高模具标准化水平和模具标准件的使用率。

模具标准件是模具基础，其大量应用可缩短模具设计制造周期，同时也显著提高模具的制造精度和使用性能，大大地提高模具质量。

在科技发展中，人是第一因素，因此我们要特别注重对知识的更新与学习，实现产、学、研相结合，培养更多的模具人才，搞好技术创新，提高模具设计制造水平。

在教学中积极采用多媒体与虚拟现实技术，逐步走向网络化、智能化环境，实现模具企业的敏捷制造、动态联盟与系统集成。

我国模具工业是一个完全信息化的、充满着朝气和希望而又实实在在的新时代即将到来。

在信息社会和经济全球化不断发展的进程中，模具行业发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济快速方面发展，技术含量不断提高，模具生产向着信息化、数字化、无图化、精细化、自动化方面发展；模具企业向着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化方向发展。

1塑件的工艺分析

1.1CAD三视图与零件图

图1-1CAD三视图

图1-2Pro/e零件图

1.2材料的选择

塑料的品种很多，分类方式也各不相同，通常把塑料按照合成树脂的分子结构和受热时的行为分类和按塑料的应用范围分类。

前者分为：

热塑性塑料、热固性塑料。

后都分为：

通用塑料、工程塑料、特种塑料。

电视遥控器面板类似塑料工件是生活中十分常用的塑料产品，通常对精度要求和力学性能要求较低，当然对成本要求也要低，加工性能良好。

所以一般该类产品用的塑料都为通用塑料，同时也要是热塑性塑料。

最常用的通用塑料又是热塑性塑料有：

聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）和聚苯乙烯（PS）。

都具有应用范围广、加工性能良好，价格低廉的优点。

聚苯乙烯无色透明，透光性仅次于有机玻璃，容易着色，常用于制造要求透明或颜色鲜艳的制品。

是最早工业化的塑料品种之一，应用广泛，无毒、无味，落地时可发出清脆的金属声。

其塑件硬而脆，力学性能与聚合方法、相对分子质量大小、定向度和杂质含量有关。

相对分子质量越大，机械强度就越高。

聚苯乙烯（PS）具有优良的绝缘性能、一定的化学稳定性和耐蚀性。

聚苯乙烯（PS）一般可用于制造纺织工业中的纱管、纱锭、线轴；电子工业中的仪表零件、设备外壳；化学工业中的储槽、管道、弯头；车辆上的灯罩、透明窗，以及家具、日用品和文具等。

由此分析可知：

我的塑件电视遥控器面板的材料宜采用聚苯乙烯（PS）。

1.3塑料成型工艺性能分析

塑料成型工艺特性是塑料在成型加工过程中所表现出来的特有性质，下面，对注塑材料工艺特性成型特点进行分析：

（1）无定形料，吸湿性小，不易分解，性脆易裂，热膨胀系数大，易产生内应力；

（2）流动性好，溢边值0.03ｍｍ左右，应防止飞边；

（3）塑件壁厚应均匀，不易有嵌件，缺口，尖角各面应圆弧连接；

（4）可用螺杆式或柱塞式注射机加工，喷嘴可以选用直通式或自锁式；

（5）应采用高料温，低模具温度，低注射压力延长注射时间有利于降低内应力，防止缩孔，变形（尤其对厚壁塑件）但料温高易出银丝，料温低或脱模剂多则透明性较差；

（6）可以采用各种形式的浇口，浇口于塑件应圆弧连接，防止去除浇口时损坏塑件，脱模斜度易取1以上，顶出均匀，以防止脱模不良而发生开裂。

表1-1是聚苯乙烯（PS）性能参数表。

表1-1聚苯乙烯（PS）性能参数表

密度

1.04~1.06

拉伸弹性模量

2.8~3.5

收缩率

0.2~0.8

弯曲强度

61~98

熔点

131~165

弯曲弹性模量

-

热变形温度（45N/cm²）

65~90

外观

无色透明、摔打音清脆

模具温度

40~60

压缩强度

80~112

喷嘴温度

160~170

缺口冲击强度

0.25~0.40

中段温度

170~190

硬度

洛氏M65~80

后段温度

140~160

体积电阻率

1017~1019

注射压力

60~100

介电常数

106Hz≥2.7

拉伸强度

35~63

击穿电压

19~27

特点

耐水、耐化学品、绝缘性好、不耐冲击不耐温

1.4塑件的工艺性分析

1.4.1塑件的表面质量分析

该塑件要求外行美观，外表面要求非常光滑，没有斑点及熔接痕现象，内表面相对光滑点，内、外表面粗糙度分别可取Ra0.4μm、Ra0.2μm。

塑件制品内、外表面成型后方不可见边缘有缺陷，边缘面要求平整。

1.4.2塑件的结构工艺性能分析

（1）塑件的形状较为复杂，中间有个很小深度的沉积面，在最外面使用了小圆弧过渡，四条棱也分别使用了圆弧过渡，后面进行了抽孔，另外在上表面打了很多有规率一样大小的圆孔。

（2）塑件整体结构较为小，塑件壁厚应均匀，平均壁厚为1.0mm，超过PS塑料的最小成型壁厚0.75mm，可注塑成型。

（3）由查表得常用脱模斜度一般取30分到1度30分，结合本塑件的形状，设定脱模斜度为1度。

（4）为避免塑件应力集中，有利于塑件熔体的流动，塑件内外表面连接处采用圆角过渡，内圆角r=0.5=0.5mm，外圆角R=1.0-2.0,取2.0mm。

2模具设计

2.1模具加工精度的确定

本次设计的电视遥控器是日常用品，其外壳要能承受磨损。

对于制件的外观要求合表面精度等级要求比较高。

现初定制品精度等级为MT3级。

经分析，现确认模具的制造加工精度为IT7级，而型芯和型腔的加工精度均为IT6，型腔采用机械粗加工后电火花精加工，其它采用机械加工。

2.2浇注系统设计

浇注系统是指模具中从注射机喷嘴开始到型腔为止的塑料流动通道。

浇注系统设计好坏对制品性能、外观和成型难易程度影响颇大。

2.2.1浇注系统的设计原则

（1）结合型腔的布置考虑，尽可能采用平衡式分流道布置。

（2）尽量缩短熔体的流程，以便降低压力损失，缩短充模时间。

（3）浇口尺寸位置和数量的选择十分关键，应有利于熔体的流动、避免产生湍流、涡流、喷射和蛇形流动，并有利于排气。

（4）避免高压熔体对模具型芯和嵌件产生冲击，防止变形和位移的产生。

（5）浇注系统凝料脱出应方便可靠，凝料应易于和制品分离或易于切除和修整。

（6）熔接痕部位与浇口尺寸、数量及位置有直接关系，设计浇注系统时要预先考虑到熔接痕的部位、形态以及以制品质量的影响。

（7）尽量减小因开设浇注系统而造成的塑料用量。

（8）浇注系统的模具工作表面应达到所需的硬度、精度和表面粗糙度，其中浇注口应有IT7以上的精度要求。

（9）设计浇注系统时应考虑储存冷料的措施。

（10）尽可能使主流道中心与模板中心重合。

若无法重合也应使两者的距离尽量缩小。

主流道衬套选择标准件：

　图2-1上壳主流道套

2.2.2流道的设计

为了使凝料顺利拔出，主流道的小端直径D应大于注射机的喷嘴直径d，通常为：

D=d+（0.3—1）mm

D=4+0.5=4.5mm

主流道入口的凹坑球面半径R2也应该大于注射机喷嘴球面头半径R1，通常为：

R2=R1+（1—2）mm

R2=16+2=18mm

主流道半锥角通常为2°～6°，过大会产生湍流或涡流产生空气，过小使凝料脱模困难，还会使充模时熔体的流动阻力过大。

主流道内壁表面粗糙度应在Ra0.8um以下，抛光时沿轴而进行。

主流道的长度L一般按模板厚度确定。

为了减少熔体充模时的压力损失，应尽可能缩短主流道的长度，L一般控制在60mm以内。

2.2.3分流道的设计

分流道是指主流道与浇口之间的通道。

其作用是使熔融塑料过渡和转向。

由于圆截面加工困难。

本次设计上壳采用半圆形断面分流道。

根据以上原则和零件的实际情况，决定选用双点浇口形式，这种浇口适用于成型壳、盒、罩和容器等制品，是应用广泛的浇口形式。

它的优点为：

由于浇口小，熔体通过点浇口时流速增大，前后压差大，提高了充模的速度，从而可获得外表清晰，有光泽的制品；熔体流过点浇口时由于摩擦阻力使部分能量转变为热量，使熔体温度略升高，粘度下降，改善了流动性，这对薄壁制品是有利的；其缺点：

浇口尺寸小，充模阻力大，对熔体粘度较高的塑料会产生充填不满的缺陷；为了取出点浇口式浇注系统凝料，要增加一个分型面，模具具有两个分型面的三板式结构，结构比较复杂。

2.2.4浇口的形成

选择浇口形式应该遵循以下原则：

（1）尽可能采用平衡式设置；

（2）型腔排列进料均衡；

（3）型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而产生溢料现象；

（4）确保耗料量小；

（5）不影响塑件外观。

根据以上原则和零件的实际情况，为了使从主流道来的熔融塑料能均衡地以最短的流程到达各浇口并同时充满各型腔，本设计上壳采用非平衡式的分流道布置形式，下壳决定选用针点浇口进胶，这种浇口适用于成型壳、盒、罩和容器等制品，是应用广泛的手机成型的浇口形式。

它的优点为：

由于浇口小，熔体通过点浇口时流速增大，前后压差大，提高了充模的速度，从而可获得外表清晰，有光泽的制品；熔体流过点浇口时由于摩擦阻力使部分能量转变为热量，使熔体温度略升高，粘度下降，改善了流动性，这对薄壁制品是有利的；其缺点：

浇口尺寸小，充模阻力大，对熔体粘度较高的塑料会产生充填不满的缺陷；为了取出点浇口式浇注系统凝料，要增加一个分型面，模具具有两个分型面的三板式结构，结构比较复杂。

图2-2上壳主流道，分流道，及浇口的设计

2.2.5冷料井设计

冷料井位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道末端，其作用是接受料流前锋的“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。

冷料井的直径宜大于大端直径，长度约为主流道大端直径。

基于本次设计的模具，可采用底部带有拉料杆的冷料井，这类冷料井的底部由一个拉料杆构成。

拉料杆装于型芯固定板上，因此它不能随脱模机构运动。

选用底部带有推杆形式拉料杆配合冷料井。

取用最常见的带Z形（钩形）头拉料钩的拉杆。

图2-3冷料井

2.3模具结构分析

2.3.1标准模架的选择

上壳选用的模架尺寸：

表2-1上壳模架尺寸（单位:

mm）

模板宽度

250

模板长度

300

动模板厚度

80

座板宽度

250

座板厚度

35

定模板厚度

60

垫块宽度

48

垫块厚度

80

—

推板厚度

20

推板宽度

150

推杆固定板厚度

15

导柱直径

25

导套直径

35

复位杆直径

15

沉头螺钉

10-M14

－

－

－

－

2.3.2开模行程的校核

开模行程S≥H1+H2+5～10

其中：

H1――脱模距离（顶出距离）；

H2――制作高度包括浇注系统在内。

XS-ZY-125注射机的模板行程300mm，合格。

2.3.3模具闭合高度校核

根据注射机的参数，Hmax≤450mmHmin≥200mm

而根据所选标准模架组合尺寸所得，对于电视遥控器上壳而言：

H=35+800+80+6+15=270mm

因此，满足要求。

2.3.4模板尺寸的校核

所选注射机的模板尺寸为428mm*458mm，而本次注射模采用的是300mm*250mm。

2.3.5喷嘴尺寸校核

本模具主流道始端的球面半径为R16，略大于XS-ZY-125注射机的喷嘴球半径R12。

故符合标准。

2.4成型零部件设计

成型零件是与塑料接触的决定制品几何开关的模具零件。

它包括凹模、凸模、型芯、成型镶块及壁厚等，是塑料模具的主要组成部分。

2.4.1型腔分型面设计

合理选择分型面，有利于制品的质量提高，工艺操作和模具的制造。

因此，在模具设计过程中是一个不