《某型号路由器外壳底盖注塑模具设计》13000字【论文】

某型号路由器外壳底盖注塑模具设计摘要：注塑模具的应用现在非常广泛，路由器属于通信设备的一种，目前基本为家庭上网必备，需要的路由器塑料零件也随之增加，通常类似塑料外壳零件都是采用注塑成型工艺进行加工，模具设计对于路由器外壳底盖的生产效率具有一定的价值。随着制造业的发展，注塑模具的的设计也到达了高峰，注塑模具对于塑料产品的生产具有重要的意义。本文首先对路由器外壳底盖的注塑模具设计背景意义进行了介绍，确定了该设计的任务和技术生产要求，明确本次设计的基本框架。然后对路由器外壳底盖零件图的分析，选择好材料，再根据ABS材料特性，确定路由器外壳底盖注塑成型工艺参数，对路由器外壳底盖的模具结构的确定，其出模的数量和模具模架形式的选择，注塑机的初步选择，利用模流分析软件，对塑件进行了CAE填充分析，验证填充效果。然后完成浇注系统的设计，主流道、分流道、浇口的设计。完成路由器外壳底盖注塑模具的型腔、型芯的设计，模具材料的选择和模架型号的确定、推出机构的设计，导柱导套的确定、冷却系统和其他零件设计。对初选的注塑机的型号进行相关参数的校核，保证路由器外壳底盖的注塑机符合要求，完成了路由器外壳底盖零件图的绘制和模具三维图的任务。关键词：路由器外壳底盖；模具设计；绘图；计算；校核目录TOC\o"1-3"\h\u305061绪论 脱模及推出机构的设计6.1侧向分型与抽芯机构的设计6.1.1抽芯工作原理通过前面塑件设计，已经了解到塑件的侧孔需要设计侧抽芯，侧抽芯是模具内常见的结构，主要是成型一些型芯型腔无法自动脱模的地方，才设计侧抽芯结构来实现其他方向的脱模，是模具辅助结构的里面的一种常见结构，方式有很多种，主要根据动力提供来区分，有斜导柱滑块，油缸抽芯滑块，螺纹旋转脱模等多种，本次塑件是最简单的常见机构，斜导柱侧抽芯机构就可以实现，主要是设计需要斜导柱大小角度等的计算，抽芯距计算等。6.1.2抽芯距的计算其中计算的结果S为抽芯机构的抽芯距，H代表塑件的倒扣长度和侧孔的深度，后面加的数据为一般设计的安全距离，按经验获得，也可以适当增加提高安全系数，但是不适合加太多，会让模具结构复杂和增加设计成本，降低开模稳定性。即：（mm）(6-1)式中，S－抽芯距；S2－型孔深度=7+3=106.1.3斜导柱侧向分型与抽芯机构(1)斜导柱图6-1斜导柱的结构斜导柱头部可采用过渡配合H7/m6联接。斜导柱与孔之间配合H11/b11，保留0.5～1mm以上的间隙，设计需要保证其运动顺畅。(2)滑块的设计通过计算和分析，本次设计的斜导柱机构的滑块，滑块大小按塑件的成型大小来设计，一般需要全周加大10mm以上，具体按需要增加厚度，本次设计的滑块由螺钉限位，具体设计的结构如装配图图纸所示。导滑槽的设计本次设计的滑槽与滑块的配合如下图6-2所示：图6-2导滑槽与斜滑块配合示意图滑块整体结构锁紧的设计主要是在倾斜角。设计过程一般α1=α+（2～3）°。本次设计的滑块如下图6-3所示。图6-3锁紧块6.2推出机构设计当路由器外壳底盖产品在进行成型几秒之后，路由器外壳底盖的产品由于ABS材料的收缩性，它们之间产生一种吸引力，路由器外壳底盖需要脱模机构对它顶出型芯。脱模机构是注塑模具中一个重要的组成部分，它一般在设计时需要考虑到不能受力不均匀、顶出力不能太大、自身强度大但是不能顶坏路由器外壳底盖。目前，脱模机构常见的由顶针面板、顶针底板、复位杆、复位弹簧、顶杆组成，而本次路由器外壳底盖注塑模具的脱模机构设计为推杆和斜顶共同顶出路由器外壳底盖实现脱模。该脱模机构的设计图如下图6-4所示：图6-4推杆脱模机构图采用上图推杆方式顶出路由器外壳底盖，推杆的表面可以设计为圆形状，斜杆为矩形状，推杆在路由器外壳底盖的成对称分布，保证推动路由器时受力均匀。6.3推出力的计算推件力的是能够保证路由器外壳底盖可以顺利在型腔内脱模的主要参数，经过查阅资料该推出力F的表达式，如下式6-2：(6-2)在上式7-1中：为路由器外壳底盖的全部面积;为路由器外壳底盖对型腔的包紧压力，这里取值为11MP，为脱模的斜度这里为41°，为大气压，取为0.091。为路由器对45号钢的摩擦系数，取0.21，为路由器外壳底盖垂直脱模方向的投影面积，这里经过测量取为103.55mm2，代入数据到7-1式得到：本次设计的为多个推杆顶出，估算出的推出力会远远大于计算值，满足要，推敢布局图如下。图6-5推杆布局图6.4导柱导套的结构形式导柱和导套俩者配合使用，俩种精度高，本次的路由器外壳底盖注塑模具设计的导柱采用的凸台式，该导柱的顶端位置进行倒角处理，配合导套可以进行装配，同时在连接位置涂上润滑油，开一个槽，保证导柱导套配合要求。导柱导套的基本结构如下图6-6所示：图6-6导柱导套结构形式该路由器外壳底盖的选择的为大水口的标准模架，该模架自带导向装置，具体的导向结构的尺寸可以根据模架规格选取，如上图所示：该导向机构合理的布局在模具中心较远处，可以采用4跟导柱对称分布，同时导柱安装在动和定模板上，导套安装在定模板上，为带头导柱，开设一个加油槽，俩者通过H7/k6配合，其硬度要求在至少50HRC。7冷却系统和排气系统的设计7.1冷却水管设计标准冷却水管的的数量越多越好，对路由器外壳底盖的冷却塑料就越快。冷却水管相互之间的距离需要布局对称。冷却水管尽量形成闭环环路，保证循环利用。冷却水管的位置的连接处需要注意防水工作，设计密封小圈阻塞水流出。7.2冷却水道的设计塑件填充到模具内的时候是高温熔融状态的，然后需要通过冷却才能凝固成型，在一些简单的模具内，可以通过自然冷却，但是这种方式效率很低，成型的效果很差，所以就需要一个特殊的冷却机构来提供冷却效率，这就是我们设计的冷却系统，其作用主要是提高冷却效率，减少冷却时间，快速冷却可以减少塑件变形和产品其它缺陷，本次设计的材料的在进入模具时候的温度为200℃左右，有一些特殊材料即进入模具才50～80在这个范围内材料一般可以不设计，本次设计的模具是需要冷却系统才能成型，设计过程需要在模具内设计冷却孔，孔内注入冷却液，一般情况采用的冷却液为水，但是也有特殊情况为油，本次设计的注塑材料可以采用一般的冷却液冷却。1、依照文献【4】表（4-35）可按平板类计算： (7-1)θ—冷却所需的时间st—塑件厚度mmTm—熔体注塑温度℃查表取170-180Tw—模具温度℃查表取50-80Ts—变形温度℃查表取83-103α—热扩散率mm2/s10.25×10-4m2/h该塑件分型面近视平面，分模后，型芯型腔都是方块状，放在模板中，设计过程参考类似文献，一般设计的都是环形冷却效果最佳，本次设计非常适合这种方式，设计时在型芯型腔各设计一组环形冷却，由上面计算可知，该模具塑料释放的总热量不大，设计时候只需要在模具有冷却水管即可，设计的凹模水管直径取D=12mm。冷却水管的设计通常常见环绕式的闭环回路系统设计，通过环绕型设计确保进水口和出水口的水循环，当冷却的凉水进入进行冷却，温度升高的温水可以出来系统，这样就保证了水循环，同时达到了降低路由器外壳底盖的温度，加快路由器的成型。本次的路由器外壳底盖的注塑模具的冷却系统选的的是环绕式冷却水管形式，该水管的直径大小一样，同时对称而均匀分布在路由器外壳底盖的周边，具体的该冷却系统的水管的设计如下图7-1所示。图7-1冷却系统水管设计直径是冷却水管的重要参数指标，直径的大小设计需要考虑道水管的加工问题和能否带给路由器外壳底盖塑件进行冷却。冷却水管的直径一般很小，加工通常采用麻花钻进行加工，通常都是6、8、10、12mm的直径大小，具体的直径大小要需要计算水量和热量得到最佳直径，同时考虑到后期的安装和连接。在对模具设计的冷却水管的研究，最终采取了选择水管的直径为12mm。7.3排气系统设计路由器外壳底盖的注塑模具的实际注塑成型过程当中，因为ABS的材料融化后进入到型腔内，注塑机的压力会压到型腔进行闭合，此时的模具的压力值非常大，路由器外壳底盖会产生较大的压缩比。由于这种压缩气体的存在，如果不及时的将路由器外壳底盖注塑模具型腔内的空气排出的话，可能会对路由器外壳底盖发生缺少胶量，导致不良品存在，因此需要对型腔内部的空气排气。本次的路由器外壳底盖的注塑模具为一般中小型模具，模具的本身设计时就带了镇流器外壳壁薄，路由器外壳底盖的模具可以通过设计的分型面的空隙进行排气，同时在推杆和斜杆的顶升过程中可以排气空气，模具的模架本身自带来排气孔，型芯和动模板运动进行排气，所以本次的排气系统在单独进行设计，仅仅依靠模具的结构和运动进行排气，可以达到排气的要求。8注塑机的选择与校核8.1校核注射量注塑机参数主要有注塑量、最大模具厚度，拉杆间距尺寸，顶出行程，注射压力几个重要的参数。对设计完成后的路由器外壳底盖的注塑模具，还需要对它生产的注塑机的设备进行选取，在第三章经过初步选择HTF200XC系列注塑机，同时列出了该注塑机的主要参数数值，该HTF200XC2A12注塑机的注塑机的最大注塑量由表3-1可知为380cm³,注塑成型包含路由器外壳底盖零件和型腔流道的需要的注塑量的体积为165；而HTF200XC2A12注塑机的注塑量为380，远远大于路由器外壳底盖注塑成型需求的注射量。8.2校核压力通过对模具的注射量的校核，在进行对注塑机的注射压力进行校核，本次的路由器外壳底盖的材料为ABS，表2-1塑件成型的工艺参数中注射压力为110-130MPA，选择的HTF200XC2A12注塑机的最大为180Mpa，因此130MP<180MP，选择的该注塑机的压力满足设计的要求。8.3校核额定锁模力锁模力是保证路由器外壳底盖塑件产品可以更好的在型腔和型芯内完成成型，当锁模力不够时，会导致路由器外壳底盖零件在注塑时由于张力过大紧开动模板，导致路由器外壳底盖产品发生溢料或者毛边，需要大的锁模力来解决这个问题。锁模力的可以根据路由器外壳底盖注塑模具浇注系统的投影面积首先需要计算塑件和浇注系统的投影面积有关，表达式如下8-1、8-2所示：(8-1) (8-2)在9-1式中：，P为平均压力，取30。经过UG三维软件测定A1为122214.45mm2，A2为226.2511mm2代入上式中得到：n=2A1=2*122214.45mm2=226.2511mm2选择的HTF200XC2A12注塑机锁模力为1800KN，740.25<1800KN，因此该注塑机的锁模力完全符合要求。8.4校核开模行程开模行程与模具模具的高、浇注系统高、顶出脱模机构的高、路由器外壳底盖的高安全距离有关，查模具设计手册，开模行程校核公式如下8-3： (8-3)根据CAD图纸测量得到查表3-1的注塑机参数表，其最大的开模距离980mm，591mm<980mm,注塑机的移模行程符合要求。8.5模架安装尺寸校核模架是按照各个型芯、型腔、路由器外壳底盖产品尺寸进行选择，取的模架型号为CI-4555-A100-B120-C120，该模具的长宽高550mm*550mm*411mm，模架的长和宽需要小于注塑机的拉杆间距，这样才能够将模架安装到注塑机里。路由器注塑模具注塑模具闭合高度长宽尺寸大小一定要和注塑机模板尺寸和拉杆间距，同时保留安全距离模具设计中模具模架和注塑机尺寸关系必须满足:模具长×模具宽<拉杆面积高度模具高度需要满足以下要求：Hmax＞H＞Hmin。其中式中Hmin代表着注塑机允许最小模厚大小；Hmax代表着注塑机允许最大模厚大小；H代表着模具闭合高度注塑机拉杆的间距550mm*650mm,本次的路由器外壳底盖的模架为550mm*550mm*411mm；长宽的乘积少于注塑机的拉杆间距面积，另外注塑机的选择会受到模架高度的影响，路由器外壳底盖的模具实际高度H模为411mm；查表3.1的TF200XC2A12注塑机参数表得到：注塑机的最小闭合厚度Hmin为280mm，Hmax为810mm，因此280mm<411mm<810mm,模架的安装可以完成，该型号的注塑机可以实现对路由器外壳底盖的注塑成型。9结论随之制造业的发展，注塑模具的的设计也到达了高峰，注塑模具对于塑料产品的生产具有重要的意义。本次的路由器外壳底盖的注塑模具设计初步了解了当代大环境下人们对路由器的需求，再通过对市场上存在的经典款式举一反三重新设计了本款路由器外壳底盖。路由器外壳底盖为壳体零件，材料为ABS。了解了ABS材料的成型工艺参数，设计的模架为标准大水口模架，取的模架型号为CI-4555-A100-B120-C120，该模具的长宽高550mm*550mm*411mm。分型面选择在路由器外壳底盖的底部最大端面。路由器外壳底盖模具的型腔型腔采用的整体式，材料选择40Cr。因路由器日生产量较大，采用一模两腔来提高生产效率。利用moldflow进行模流分析，填充时间符合规定时间，流动前沿温度显示成型分布均匀，没有造成塑件缺陷，锁模力小于注塑机额定注塑压力，可以加工，通过Moldflow的工艺分析了解到一定的缺陷后，在设计过程中注意了缺陷位置，然后进行注塑工艺调整。脱模机构为圆形状推杆、矩形状斜杆结合脱模，位置在路由器外壳底盖的成对称分布，保证推动路由器时受力均匀。其浇注系统采用的侧浇口，其宽度b为4mm、深度t为1.5mm、主流道为圆状型，分流道采用圆形截面的形式，冷却系统采用12mm的环绕式的水管，分布在路由器外壳底盖模具的周边，最后设计完成后对注塑机的型号进行了选择，经过对各个压力、锁模力、模架安装尺寸进行计算校核，注塑量和开模过程的校核，结果满足设计的要求。路由器外壳底盖的注塑模具设计带来了对路由器外壳底盖的零件产品的图纸的分析，同时对路由器外壳底盖的模具设计，可以为路由器的成型工艺提供一定的资料和借鉴。因此，对路由器外壳底盖的设计不仅可以提供实际路由器的生产效率，而且还能提高自身的能力，该路由器外壳底盖的设计的意义是非常深远的。参考文献[1]李小海.模具设计与制造[M].电子工业出版社.2018.[2]李耀辉.笔记本电脑转轴注塑模具设计.1672-6413-(2020)05-0089-02[3]刘庆东.汽车塑料电镀装饰条注塑模具设计.1001-9278(2020)12-0088-04[4]Studyonrheologicalpropertiesofin-moldco-injectionself-reinforcedpolymermelt.YongLu,KaiyuJiang,MinjieWang.January2020,106910[5].刘隆节.基于CAD/CAM的显示器前面板注塑模具设计与数控加工.内燃机与零部件2019.6:143-144.[6]BPrasadKumar,PVenkataramaiah,JSiddiGanesh,OptimizationOfProcessParametersInInjectionMouldingOfAPolymerCompositeProductByUsingGra,MaterialsToday:Proceedings18(2019)4637–4647.[7]注塑模优化设计及成型缺陷解析[M].化学工业出版社.文根保.2017.[8]一种单腔双色多功能注塑模具设计.田科.2020-12[9]EnhancingthequalitystabilityofinjectionmoldedpartsbyadjustingV/Pswitchoverpointandholdingpressure.Jian-YuChen,Ming-ShyanHuang.20January2020,123332[10]YibenZhang,LingyuSun,LijunLi,BinchengHuang,TaikunWang,YantaoWang,DirectInjectionmoldingandmechanicalpropertiesofhighstrengthsteel/compositehybrids,CompositeStructures210（2019）70—81.[11]G.Tosello,F.S.Costa,Highprecisionvalidationofmicroinjectionmoldingprocesssimulations,JournalofManufacturingProcesses48(2019)236—248.[12]王一鸣.基于CAD/CAE的感烟探测器壳体注塑模具设计.2020-10[13]Qifeng,S.,etal.,DevelopmentofNon-reactiveF-FreeMoldFluxesforHighAluminumSteels:Non-isothermalCrystallizationKineticsforDevitrification.MetallurgicalandMaterialsTransactions,2020.51(3).[14]张红霞.FLOW-3D模流分析在质量改善中的应用.2019重庆市铸造年会.2019.中国重庆.[15]高颖颖,李明亮与张政,灯罩后壳塑件模流分析.轻工科技,2016.32(06):68-