遥控器外壳注塑模具设计.docx
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遥控器外壳注塑模具设计
继续教育学院毕业设计（论文）
题目：
遥控器外壳注塑模具设计
院、系（站）：
西安机电信息技术学院
学科专业：
模具设计与数控技术
学生：
沈登霄
学号：
107021114094
指导教师：
雷锐
二0一0年九月
摘要
通过家电实际塑胶产品，利用实体模型测量产品的尺寸，对实体进行建模，并对塑件的模具进行设计，包括塑件成品的设计、工艺参数的分析与计算、工作部分的设计、模具结构的设计。
本课题主要运用Pro/ENGINEER3.0及其EMX4.1模块和AutoCAD2004来完成整个设计工作,此外还运用Pro/E中的塑料顾问模块（PlasticAdviser）对塑件制品进行注射仿真分析即塑料在熔体状态下注射成型过程中的填充状态、注射压力变化、温度缺陷等情况.在整个过程中学习到了许多的模具设计的知识和对在校所学知识的深化，设计的整个过程实现了无纸化，有利于提高模具的生产效率和节约了生产成本，并大大缩短了生产的周期。
关键词:
模具设计;遥控器外壳;Pro/ENGINEER3.0;EMX4.1;PlasticAdviser;塑件;
主要字符
ABS，塑料%，收缩率
HR，硬度Ωcm，体积电阻系数
Mpa，弯曲强度F0——注射机锁模力
K——安全系数r为注塑机喷嘴球头半径
目录
摘要 .........................................................................................Ⅰ
第一章 概述......................................................................1
1．1国内模具相关技术发展和现状.....................................1
1．1．1国内模具市场现状....................................................1
1．1．2国内模具的发展前景................................................1
1．2家电产品模具在沿海地区的现状..................................2
1．3课题研究背................................................................... 3
1．4毕业设计内容..................................................................4
第二章 塑件结构与工艺分析................................5
2．1零件的三维图和二维工程图建模.................................6
2．2零件的二维工程图绘制..................................................7
2．3零件材质及其成型工艺..................................................8
2．4零件结构分析..................................................................9
2．5塑件的尺寸精度分析....................................................10
第三章模具设计环境与Pro/E工....................11
3．1PRO/E模具设计的环境.................................................12
3．2PRO/E外挂工具及其功能.............................................13
3．3塑料顾问模块................................................................14
第四章模具设计.......................................................15
4.1计算制品的体积重量 .................................................16
4.2注射机的确定................................................................17
4.3注射机参数的校核........................................................18
4.4模具结构设计................................................................19
4.4.1分型面设计................................................................20
4.4.2浇注系统的设计........................................................21
4.4.3成型零件的设计........................................................22
4.4.4导向机构的设计.......................................................22
4.4.5推出机构的设计.......................................................23
4.4.6侧向分型与抽芯机构设计........................................24
4.4.7冷却及排气系统设计................................................25
4.4.8复位杆机构设计....................................................25
第五章总结...................................................................24
致谢.......................................................................................25
参考文献.............................................................................26
●
第1章 概述
1．1国内模具相关技术发展和现状
1．1．1国内模具市场现状
1．高档次产品缺乏
目前国内的模具制造企业相当一部分为民营企业或个体户，受资金、场地、技术、信息交流等诸多因素的局限，相当一部分是依靠传统设备和手工加工制造完成，以至难以形成规模，只能生产一些中、低档模具，很难引进先进的制模技术及先进的制模设备。
这就造成了中低档模具市场竞争加剧。
有些模具企业为了揽活，不惜互相降低价格，而低价格必然影响产品质量，结果是坑了客户，误了同行，也害了自己。
模具企业应该通过协作、整合等方式，化单打独拼、恶性竞争为竞合共赢，打破"同行是冤家"的狭隘思想，通过行业自律来维持模具市场的公平、良性竞争。
2．没有行业流程标准
技术上的落后往往容易看到，管理落后有时却难以意识到。
国外较先进的模具企业一般按生产流程进行管理，但国内一些模具企业仍然沿用那种一个师傅带几个徒弟，实行从头到尾的"包工制"。
还有的模具企业属家庭作坊，企业管理比较粗糙，而且目前国内的模具生产还没有一个工艺流程的行业标准。
现代模具工业早已走出以前手工制模的时代，进入了数字化时代，实现了无图化生产，靠电脑设计，通过电脑输入数据加工制作模具。
而国内大多数模具生产企业沿用的生产模式，依靠传统设备加工制造，依靠实物测绘代替模具设计，依靠老师傅的技术经验培养人才，依靠作坊式经营打天下，依靠低价竞争求生存、求市场。
3．利润相对偏低
国内模具工业的落后，也与政府相关部门对模具在现代制造业中的重要性认识不够有关。
国家自1997年起，对达到一定规模的专业模具生产企业给予了一定的扶持政策，但能够享受的企业毕竟有限，而且今年是政策执行的最后一年，模具行业目前迫切需要一个长久的扶持政策。
国家对工业产品实行的是增值税制，模具的原材料价格低，而成品模具的售价却不断。
面对激烈的市场竞争，落后的管理手段和水平，使模具企业中的管理和技术人员只有疲于奔命。
因此，模具制造企业要提高管理水平，具备快速反应和及时调整的能力，没有一套先进的管理系统实现管理的信息很高，增值率惊人，因而缴纳的增值税也高得很。
据国家税务局的统计，模具行业的实际税负比其他行业要高出5.07个百分点。
但模具在人力、技术、设备等方面却需要高投入，加上是单件生产，形不成批量，因此，模具的净值虽高，所获的真正利润却不高。
因此，政府对模具行业的扶持十分重要。
政府部门可通过协调划出部分土地，由行业内部自筹资金，在各地建立一些模具加工区。
这种加工区可引入三类企业。
一是潜力大、发展速度快的企业；二是基础差、在加大投入中促变化、求发展的企业；三是具有专业设备加工能力的原材料设备供应商。
通过提供相关服务达到整合资源，互相配套的目的。
这样才有可能使模具业走出目前的不利境地。
1．1．2国内模具的发展前景
中国的模具企业大都是中小企业，从作坊式的企业成长起来，甚至目前仍有许多模具企业是作坊式的管理，在模具交货期、成本、质量的控制方面问题层出化是很难做到的。
通过信息化建设，实现模具制造.所谓信息化的模具企业，就是在模具企业应用INTERNET、ERP等信息化技术，把模具企业上下游业务过程，技术沟通过程，以及模具企业内部业务管理过程，以IT形式固定下来，最终提高模具企业的经营管理水平，提高模具企业运转的效率[3]。
目前，CAD/CAM技术的推广已由“甩图板”阶段跨入到了深化应用阶段。
CAPP技术的应用，可以大大提高企业工艺编制的效率和准确性；PDM系统的应用，可以对产品开发数据进行有效的管理；MIS/ERP系统的应用，则可以从根本上降低企业的成本，提高生产和管理效率。
这些系统之间实现信息的集成和功能上的配合，并逐步实现企业的全面信息化，已成为CAD/CAM技术深化应用的主题,是模具发展的第二次变革。
网络企业的建立，总的来讲是基于INTERNET技术和计算机管理技术，并融合了EPR、CRM、SCM、PM等技术，以及一些行业标准化的规范。
通过INTERNET技术，模具企业可以跟国内外客户建立联系，开拓更广阔的市场；进行企业与国内外客户业务、技术的沟通；建立企业和客户之间的接口。
ERP技术帮助企业规范和管理内部业务流程，提升模具企业的管理水平；并且极大地优化和缩短企业内部的流程，提高竞争力。
把INTERNET技术和ERP技术结合起来，还可以实现远程异地办公，提高企业的快速反应能力，更加有效地管理企业。
CRM技术可以帮助模具企业加强管理客户关系，对客户的需求做出快速反应和处理。
SCM技术帮助模具企业加强供应商的管理，进一步降低采购成本和开拓更多的供应渠道，等等[3]。
未来的十年，中国模具工业和技术的主要发展方向包括：
1.提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平；
2.在模具设计制造中广泛应用CAD/CAE/CAM技术；
3.大力发展快速制造成形和快速制造模具技术；
4.在塑料模具中推广应用热流道技术、气辅注射成型和高压注射成型技术；
5.提高模具标准化水平和模具标准件的使用率；
6.发展优质模具材料和先进的表面处理技术；
7.逐步推广高速铣削在模具加工的应用；
8.进一步研究开发模具的抛光技术和设备；
9.研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程；
10.开发新的成形工艺和模具。
1．2家电产品模具在沿海地区的现状
广东模具制造业的优势主要在塑胶、五金模具方面，在模具总产量中，塑胶、五金模具占70%以上，远远高于全国的平均数。
广东模具、机械制造业以中小型企业为主，分布范围广，模具制造业比较集中的区域，广州：
番禺区、花都区；深圳：
龙岗区、宝安区；东莞、中山、顺德、汕头、惠州等。
近年来，整体工业水平快速提高，模具、机械制造业的数控设备大量增加，对高档刀具的需求量也逐年加大。
在广东，一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，为了提高其产品的市场竞争能力，纷纷加入了对模具制造的投入，例如科龙、美的、康佳和威力等集团都建立了自己的模具制造中心。
中外合资和外商独资的模具企业多集中于沿海工业发达地区，现已有几千家。
目前，国内已能生产精度达2微米的精密多工位级进模，工位数最多已达160个，寿命1～2亿次。
在大型塑料模具方面，现在已能生产48英寸电视的塑壳模具、6.5Kｇ大容量洗衣机的塑料模具，以及汽车保险杠、整体仪表板等模具。
在精密塑料模具方面，国内已能生产照相机塑料模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具等[3]。
而近年来家电在国内发展以及家电进入人们生活的巨大转变，也是人们有目共睹的，而随着人们生活水平的不断提高，对家电产品的要求也在不断上升，家电产品的更新换代在不断加快，特别在广东地区，有不少的家电生产企业，家电的模具也要随这家电产品的发展而不断更新。
1．3 课题研究背景；
我国塑料模具工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。
在大型模具方面已能生产大屏幕彩电塑壳注射模具和遥控器外壳注射模具；精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具等。
但与国外相比还需进一步提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计水平及比例；在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术；开发新的成型工艺和快速经济模具；提高塑料模标准化水平和标准件的使用率；应用优质材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量；研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。
未来的发展趋势是：
大型化、高精密度化、多功能复合型、热流道模具、气辅模具、高压注射成型。
1．4毕业设计内容：
一：
遥控器外壳（附图）的成型工艺参数及成型条件。
包括成型的工艺参数有成型温度、成型压力、成型保持时间和成型的条件的选择
。
二：
遥控器外壳设计的工艺性要求。
主要两个方面：
1、外壳几何形状的要素。
如：
壁厚、加强筋与增强结构、支撑面与凸台、圆角与孔设计及其它几何形状要求。
2、外壳的尺度精度。
有影响外壳尺度精度的因素和外壳的尺度公差。
三：
本模具型腔的设计与计算。
主要包括型腔数的确定、分型面的确定、成型零部件结构形式、凹模与凸模工作尺寸计算。
四：
本模具零件强度设计及校核。
确定模具型腔时，应考虑使其在高压熔体的作用下具有足够的强度与刚度，又不使模具过于笨重。
五：
注射机的选择。
应考虑九个方面：
1、注射量的校核。
2、合模力的校核。
3、注射压力的校核。
4、模具高度与注射机闭合高度的关系校核。
5、开模行程。
6、推出装置的校核。
7、模具外型与注射机拉杆间距的关系。
8、定位孔的直径。
9、喷嘴前端孔径和球面半径。
六：
本模具设计采用的标准。
包括零件标准、中小型模架标准和大型模架标准。
七：
本模具构件设计及标准。
需要四个方面的设计：
1、模具构件设计与标准。
构件包括支承件、导向副及定位零件，其设计与标准需查表。
2、模具附加机构设计与标准。
包括抽芯机构设计与标准、抽芯机构零件的设计与标准和脱模机构设计与标准。
3、浇注系统设计。
包括浇注系统组成及设计要求、浇注系统设计（主浇道、分浇道、浇口、浇口位置的选择、冷料穴与拉料杆、排气槽）和热浇道设计。
4、加热与冷却系统的设计。
主要考虑冷却水路形式等。
第二章 塑件结构与工艺分析
2.1 零件的三维图和二维工程图建模
利用Pro/ENGINEER3。
0分析所给零件的外形和尺寸，利用Pro/ENGINEER 3.0的建模方法，根据遥控器的形状和使用特点进行建模。
如图3。
1所示：
图3.1
2.2零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/ENGINEER3。
0进行立体模型建模后，再利用Pro/ENGINEER3。
0导出零件的二维工程图。
2.3 零件材质及其成型工艺
本产品采用ABS塑料（如图3。
2）
图3.2
● 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、低蠕变性、优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度。
● 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 80～90°C下最少干燥2小时。
材料温度应保证小于0.1%。
2.熔化温度：
210～280°C；建议温度：
245°C。
3.模具温度：
25～70°C（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：
500～1000bar。
5.注射速度：
中高速度
2．4 零件结构分析
2．41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。
2．42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0.5%。
2．43零件壁厚
本产品的壁厚设置为2.2mm，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。
244 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°。
2.46 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
2.47内扣
图3.3
本产品由于功能的需要侧面设有侧凹即内扣（如图3.3所示），在设计模具时要设有侧向分型与抽芯机构.（具体结构见模具设计部分（图4.11和图4.12））
2.48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，避免熔体流动受到搅乱
加强筋图3.4
2.5 塑件的尺寸精度分析
2．51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，表3-1列出了造成遥控器尺寸误差的主要原因。
表3-5影响遥控器尺寸精度的因
原因分类 详细原因
①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。
②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。
③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。
④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。
2．52 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。
第三章 模具设计环境与Pro/E工具
3.1 PRO/E模具设计的环境:
模具设计于pro/engineer环境下进行，所用到的外挂工具是Pro/E+EMX和PlasticAdviser.
Pro/ENGINEER是第一套使用3D实体模型的设计工具，彻底改变了传统的设计理念。
由于其强大的功能，已风靡欧美、日本及港台地区，大有取代传统CAD/CAM/CAE系统而成为新一代的业界标准之势。
Pro/E全参数设计、特征基础模型、关系数据库等特色都是其他3D模型工具所不可比拟的。
Pro/E与传统的CAD系统仅提供绘图工具有着极大的不同，它提供了一个完整的解决方案，从工业设计、机械设计、模具设计、加工制造、机构分析、有限元分析到数据库管理，甚至产品生命周期的管理。
可以说,Pro/E为业界专业人士提供了一个艺术般的创作环境，让您的创意得到淋漓尽致的表现。
在实际生产过程中，应用Pro/ENGINEER软件，将原来模具结构设计→模具型腔、型芯二维设计→工艺准备→模具型腔、型芯设计三维造型→数控加工指令编程→数控加工的串行工艺路线改为由不同的工程师同时进行设计、工艺准备的并行路线，不但提高了模具的制造精度，而且能缩短设计、数控编程时间达40%以上。
基于Pro/Engineer模具设计的流程图如下所示：
3.2 PRO/E外挂工具及其功能：
Pro/ENGINEER能够仿真注塑模设计的过程。
它能让注塑模具设计人员创建、修改和分析模具构件，并在模具设计变化时，快速更新它们。
其外挂工具Pro/ENGINEEREMX能大大缩短模具设计人员花费在创建、定制和细化模架部件以及注塑模具和压铸模具所需的模具组件上的时间。
Pro/ENGINEEREMX提供了智能、自动化模架和模具组件。
组件就位后，系统会自动完成相邻板材和组件上的余隙切口以及钻孔和螺纹孔的操作。
该过程把模具设计人员从耗时的、重复性的模具细化工作中解放出来。
另外，该工具还简化了复杂的设计工作，并通过一个全新的用户界面，从根本上缩短了学习进程。
Pro/ENGINEEREMX中的模具设计功能：
（1） 轻松设计、定制和细化模架部件和组件；
（2） 自动完成诸如余隙切口、螺纹孔、组件安装、顶杆修饰等工作；
（3） 由于组件和部件可以被自动放置在模架中，所以在自动放置之前，设计人员可以轻松地实时选择和预览3D组件和部件；
（4） 可以从15个以上的模架和组件供应商预先定制组件和部件，因此没有必要建立模型库
（5） 自动创建部件和组件图形，其中包括带有圆圈标注和孔类图表的物料清
（6） 检验整个模具的开启顺序，其中包括滑块
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