某型號路由器外殼底蓋注塑模具設計摘要：注塑模具的應用現在非常廣泛，路由器屬于通信設備的一種，目前基本為家庭上網必備，需要的路由器塑料零件也隨之增加，通常類似塑料外殼零件都是采用注塑成型工藝進行加工，模具設計對于路由器外殼底蓋的生產效率具有一定的價值。隨著制造業(yè)的發(fā)展，注塑模具的的設計也到達了高峰，注塑模具對于塑料產品的生產具有重要的意義。本文首先對路由器外殼底蓋的注塑模具設計背景意義進行了介紹，確定了該設計的任務和技術生產要求，明確本次設計的基本框架。然后對路由器外殼底蓋零件圖的分析，選擇好材料，再根據ABS材料特性，確定路由器外殼底蓋注塑成型工藝參數，對路由器外殼底蓋的模具結構的確定，其出模的數量和模具模架形式的選擇，注塑機的初步選擇，利用模流分析軟件，對塑件進行了CAE填充分析，驗證填充效果。然后完成澆注系統(tǒng)的設計，主流道、分流道、澆口的設計。完成路由器外殼底蓋注塑模具的型腔、型芯的設計，模具材料的選擇和模架型號的確定、推出機構的設計，導柱導套的確定、冷卻系統(tǒng)和其他零件設計。對初選的注塑機的型號進行相關參數的校核，保證路由器外殼底蓋的注塑機符合要求，完成了路由器外殼底蓋零件圖的繪制和模具三維圖的任務。關鍵詞：路由器外殼底蓋；模具設計；繪圖；計算；校核目錄TOC\o"1-3"\h\u305061緒論 脫模及推出機構的設計6.1側向分型與抽芯機構的設計6.1.1抽芯工作原理通過前面塑件設計，已經了解到塑件的側孔需要設計側抽芯，側抽芯是模具內常見的結構，主要是成型一些型芯型腔無法自動脫模的地方，才設計側抽芯結構來實現其他方向的脫模，是模具輔助結構的里面的一種常見結構，方式有很多種，主要根據動力提供來區(qū)分，有斜導柱滑塊，油缸抽芯滑塊，螺紋旋轉脫模等多種，本次塑件是最簡單的常見機構，斜導柱側抽芯機構就可以實現，主要是設計需要斜導柱大小角度等的計算，抽芯距計算等。6.1.2抽芯距的計算其中計算的結果S為抽芯機構的抽芯距，H代表塑件的倒扣長度和側孔的深度，后面加的數據為一般設計的安全距離，按經驗獲得，也可以適當增加提高安全系數，但是不適合加太多，會讓模具結構復雜和增加設計成本，降低開模穩(wěn)定性。即：（mm）(6-1)式中，S－抽芯距；S2－型孔深度=7+3=106.1.3斜導柱側向分型與抽芯機構(1)斜導柱圖6-1斜導柱的結構斜導柱頭部可采用過渡配合H7/m6聯接。斜導柱與孔之間配合H11/b11，保留0.5～1mm以上的間隙，設計需要保證其運動順暢。(2)滑塊的設計通過計算和分析，本次設計的斜導柱機構的滑塊，滑塊大小按塑件的成型大小來設計，一般需要全周加大10mm以上，具體按需要增加厚度，本次設計的滑塊由螺釘限位，具體設計的結構如裝配圖圖紙所示。導滑槽的設計本次設計的滑槽與滑塊的配合如下圖6-2所示：圖6-2導滑槽與斜滑塊配合示意圖滑塊整體結構鎖緊的設計主要是在傾斜角。設計過程一般α1=α+（2～3）°。本次設計的滑塊如下圖6-3所示。圖6-3鎖緊塊6.2推出機構設計當路由器外殼底蓋產品在進行成型幾秒之后，路由器外殼底蓋的產品由于ABS材料的收縮性，它們之間產生一種吸引力，路由器外殼底蓋需要脫模機構對它頂出型芯。脫模機構是注塑模具中一個重要的組成部分，它一般在設計時需要考慮到不能受力不均勻、頂出力不能太大、自身強度大但是不能頂壞路由器外殼底蓋。目前，脫模機構常見的由頂針面板、頂針底板、復位桿、復位彈簧、頂桿組成，而本次路由器外殼底蓋注塑模具的脫模機構設計為推桿和斜頂共同頂出路由器外殼底蓋實現脫模。該脫模機構的設計圖如下圖6-4所示：圖6-4推桿脫模機構圖采用上圖推桿方式頂出路由器外殼底蓋，推桿的表面可以設計為圓形狀，斜桿為矩形狀，推桿在路由器外殼底蓋的成對稱分布，保證推動路由器時受力均勻。6.3推出力的計算推件力的是能夠保證路由器外殼底蓋可以順利在型腔內脫模的主要參數，經過查閱資料該推出力F的表達式，如下式6-2：(6-2)在上式7-1中：為路由器外殼底蓋的全部面積;為路由器外殼底蓋對型腔的包緊壓力，這里取值為11MP，為脫模的斜度這里為41°，為大氣壓，取為0.091。為路由器對45號鋼的摩擦系數，取0.21，為路由器外殼底蓋垂直脫模方向的投影面積，這里經過測量取為103.55mm2，代入數據到7-1式得到：本次設計的為多個推桿頂出，估算出的推出力會遠遠大于計算值，滿足要，推敢布局圖如下。圖6-5推桿布局圖6.4導柱導套的結構形式導柱和導套倆者配合使用，倆種精度高，本次的路由器外殼底蓋注塑模具設計的導柱采用的凸臺式，該導柱的頂端位置進行倒角處理，配合導套可以進行裝配，同時在連接位置涂上潤滑油，開一個槽，保證導柱導套配合要求。導柱導套的基本結構如下圖6-6所示：圖6-6導柱導套結構形式該路由器外殼底蓋的選擇的為大水口的標準模架，該模架自帶導向裝置，具體的導向結構的尺寸可以根據模架規(guī)格選取，如上圖所示：該導向機構合理的布局在模具中心較遠處，可以采用4跟導柱對稱分布，同時導柱安裝在動和定模板上，導套安裝在定模板上，為帶頭導柱，開設一個加油槽，倆者通過H7/k6配合，其硬度要求在至少50HRC。7冷卻系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的設計7.1冷卻水管設計標準冷卻水管的的數量越多越好，對路由器外殼底蓋的冷卻塑料就越快。冷卻水管相互之間的距離需要布局對稱。冷卻水管盡量形成閉環(huán)環(huán)路，保證循環(huán)利用。冷卻水管的位置的連接處需要注意防水工作，設計密封小圈阻塞水流出。7.2冷卻水道的設計塑件填充到模具內的時候是高溫熔融狀態(tài)的，然后需要通過冷卻才能凝固成型，在一些簡單的模具內，可以通過自然冷卻，但是這種方式效率很低，成型的效果很差，所以就需要一個特殊的冷卻機構來提供冷卻效率，這就是我們設計的冷卻系統(tǒng)，其作用主要是提高冷卻效率，減少冷卻時間，快速冷卻可以減少塑件變形和產品其它缺陷，本次設計的材料的在進入模具時候的溫度為200℃左右，有一些特殊材料即進入模具才50～80在這個范圍內材料一般可以不設計，本次設計的模具是需要冷卻系統(tǒng)才能成型，設計過程需要在模具內設計冷卻孔，孔內注入冷卻液，一般情況采用的冷卻液為水，但是也有特殊情況為油，本次設計的注塑材料可以采用一般的冷卻液冷卻。1、依照文獻【4】表（4-35）可按平板類計算： (7-1)θ—冷卻所需的時間st—塑件厚度mmTm—熔體注塑溫度℃查表取170-180Tw—模具溫度℃查表取50-80Ts—變形溫度℃查表取83-103α—熱擴散率mm2/s10.25×10-4m2/h該塑件分型面近視平面，分模后，型芯型腔都是方塊狀，放在模板中，設計過程參考類似文獻，一般設計的都是環(huán)形冷卻效果最佳，本次設計非常適合這種方式，設計時在型芯型腔各設計一組環(huán)形冷卻，由上面計算可知，該模具塑料釋放的總熱量不大，設計時候只需要在模具有冷卻水管即可，設計的凹模水管直徑取D=12mm。冷卻水管的設計通常常見環(huán)繞式的閉環(huán)回路系統(tǒng)設計，通過環(huán)繞型設計確保進水口和出水口的水循環(huán)，當冷卻的涼水進入進行冷卻，溫度升高的溫水可以出來系統(tǒng)，這樣就保證了水循環(huán)，同時達到了降低路由器外殼底蓋的溫度，加快路由器的成型。本次的路由器外殼底蓋的注塑模具的冷卻系統(tǒng)選的的是環(huán)繞式冷卻水管形式，該水管的直徑大小一樣，同時對稱而均勻分布在路由器外殼底蓋的周邊，具體的該冷卻系統(tǒng)的水管的設計如下圖7-1所示。圖7-1冷卻系統(tǒng)水管設計直徑是冷卻水管的重要參數指標，直徑的大小設計需要考慮道水管的加工問題和能否帶給路由器外殼底蓋塑件進行冷卻。冷卻水管的直徑一般很小，加工通常采用麻花鉆進行加工，通常都是6、8、10、12mm的直徑大小，具體的直徑大小要需要計算水量和熱量得到最佳直徑，同時考慮到后期的安裝和連接。在對模具設計的冷卻水管的研究，最終采取了選擇水管的直徑為12mm。7.3排氣系統(tǒng)設計路由器外殼底蓋的注塑模具的實際注塑成型過程當中，因為ABS的材料融化后進入到型腔內，注塑機的壓力會壓到型腔進行閉合，此時的模具的壓力值非常大，路由器外殼底蓋會產生較大的壓縮比。由于這種壓縮氣體的存在，如果不及時的將路由器外殼底蓋注塑模具型腔內的空氣排出的話，可能會對路由器外殼底蓋發(fā)生缺少膠量，導致不良品存在，因此需要對型腔內部的空氣排氣。本次的路由器外殼底蓋的注塑模具為一般中小型模具，模具的本身設計時就帶了鎮(zhèn)流器外殼壁薄，路由器外殼底蓋的模具可以通過設計的分型面的空隙進行排氣，同時在推桿和斜桿的頂升過程中可以排氣空氣，模具的模架本身自帶來排氣孔，型芯和動模板運動進行排氣，所以本次的排氣系統(tǒng)在單獨進行設計，僅僅依靠模具的結構和運動進行排氣，可以達到排氣的要求。8注塑機的選擇與校核8.1校核注射量注塑機參數主要有注塑量、最大模具厚度，拉桿間距尺寸，頂出行程，注射壓力幾個重要的參數。對設計完成后的路由器外殼底蓋的注塑模具，還需要對它生產的注塑機的設備進行選取，在第三章經過初步選擇HTF200XC系列注塑機，同時列出了該注塑機的主要參數數值，該HTF200XC2A12注塑機的注塑機的最大注塑量由表3-1可知為380cm3,注塑成型包含路由器外殼底蓋零件和型腔流道的需要的注塑量的體積為165；而HTF200XC2A12注塑機的注塑量為380，遠遠大于路由器外殼底蓋注塑成型需求的注射量。8.2校核壓力通過對模具的注射量的校核，在進行對注塑機的注射壓力進行校核，本次的路由器外殼底蓋的材料為ABS，表2-1塑件成型的工藝參數中注射壓力為110-130MPA，選擇的HTF200XC2A12注塑機的最大為180Mpa，因此130MP<180MP，選擇的該注塑機的壓力滿足設計的要求。8.3校核額定鎖模力鎖模力是保證路由器外殼底蓋塑件產品可以更好的在型腔和型芯內完成成型，當鎖模力不夠時，會導致路由器外殼底蓋零件在注塑時由于張力過大緊開動模板，導致路由器外殼底蓋產品發(fā)生溢料或者毛邊，需要大的鎖模力來解決這個問題。鎖模力的可以根據路由器外殼底蓋注塑模具澆注系統(tǒng)的投影面積首先需要計算塑件和澆注系統(tǒng)的投影面積有關，表達式如下8-1、8-2所示：(8-1) (8-2)在9-1式中：，P為平均壓力，取30。經過UG三維軟件測定A1為122214.45mm2，A2為226.2511mm2代入上式中得到：n=2A1=2*122214.45mm2=226.2511mm2選擇的HTF200XC2A12注塑機鎖模力為1800KN，740.25<1800KN，因此該注塑機的鎖模力完全符合要求。8.4校核開模行程開模行程與模具模具的高、澆注系統(tǒng)高、頂出脫模機構的高、路由器外殼底蓋的高安全距離有關，查模具設計手冊，開模行程校核公式如下8-3： (8-3)根據CAD圖紙測量得到查表3-1的注塑機參數表，其最大的開模距離980mm，591mm<980mm,注塑機的移模行程符合要求。8.5模架安裝尺寸校核模架是按照各個型芯、型腔、路由器外殼底蓋產品尺寸進行選擇，取的模架型號為CI-4555-A100-B120-C120，該模具的長寬高550mm*550mm*411mm，模架的長和寬需要小于注塑機的拉桿間距，這樣才能夠將模架安裝到注塑機里。路由器注塑模具注塑模具閉合高度長寬尺寸大小一定要和注塑機模板尺寸和拉桿間距，同時保留安全距離模具設計中模具模架和注塑機尺寸關系必須滿足:模具長×模具寬<拉桿面積高度模具高度需要滿足以下要求：Hmax＞H＞Hmin。其中式中Hmin代表著注塑機允許最小模厚大??；Hmax代表著注塑機允許最大模厚大??；H代表著模具閉合高度注塑機拉桿的間距550mm*650mm,本次的路由器外殼底蓋的模架為550mm*550mm*411mm；長寬的乘積少于注塑機的拉桿間距面積，另外注塑機的選擇會受到模架高度的影響，路由器外殼底蓋的模具實際高度H模為411mm；查表3.1的TF200XC2A12注塑機參數表得到：注塑機的最小閉合厚度Hmin為280mm，Hmax為810mm，因此280mm<411mm<810mm,模架的安裝可以完成，該型號的注塑機可以實現對路由器外殼底蓋的注塑成型。9結論隨之制造業(yè)的發(fā)展，注塑模具的的設計也到達了高峰，注塑模具對于塑料產品的生產具有重要的意義。本次的路由器外殼底蓋的注塑模具設計初步了解了當代大環(huán)境下人們對路由器的需求，再通過對市場上存在的經典款式舉一反三重新設計了本款路由器外殼底蓋。路由器外殼底蓋為殼體零件，材料為ABS。了解了ABS材料的成型工藝參數，設計的模架為標準大水口模架，取的模架型號為CI-4555-A100-B120-C120，該模具的長寬高550mm*550mm*411mm。分型面選擇在路由器外殼底蓋的底部最大端面。路由器外殼底蓋模具的型腔型腔采用的整體式，材料選擇40Cr。因路由器日生產量較大，采用一模兩腔來提高生產效率。利用moldflow進行模流分析，填充時間符合規(guī)定時間，流動前沿溫度顯示成型分布均勻，沒有造成塑件缺陷，鎖模力小于注塑機額定注塑壓力，可以加工，通過Moldflow的工藝分析了解到一定的缺陷后，在設計過程中注意了缺陷位置，然后進行注塑工藝調整。脫模機構為圓形狀推桿、矩形狀斜桿結合脫模，位置在路由器外殼底蓋的成對稱分布，保證推動路由器時受力均勻。其澆注系統(tǒng)采用的側澆口，其寬度b為4mm、深度t為1.5mm、主流道為圓狀型，分流道采用圓形截面的形式，冷卻系統(tǒng)采用12mm的環(huán)繞式的水管，分布在路由器外殼底蓋模具的周邊，最后設計完成后對注塑機的型號進行了選擇，經過對各個壓力、鎖模力、模架安裝尺寸進行計算校核，注塑量和開模過程的校核，結果滿足設計的要求。路由器外殼底蓋的注塑模具設計帶來了對路由器外殼底蓋的零件產品的圖紙的分析，同時對路由器外殼底蓋的模具設計，可以為路由器的成型工藝提供一定的資料和借鑒。因此，對路由器外殼底蓋的設計不僅可以提供實際路由器的生產效率，而且還能提高自身的能力，該路由器外殼底蓋的設計的意義是非常深遠的。參考文獻[1]李小海.模具設計與制造[M].電子工業(yè)出版社.2018.[2]李耀輝.筆記本電腦轉軸注塑模具設計.1672-6413-(2020)05-0089-02[3]劉慶東.汽車塑料電鍍裝飾條注塑模具設計.1001-9278(2020)12-0088-04[4]Studyonrheologicalpropertiesofin-moldco-injectionself-reinforcedpolymermelt.YongLu,KaiyuJiang,MinjieWang.January2020,106910[5].劉隆節(jié).基于CAD/CAM的顯示器前面板注塑模具設計與數控加工.內燃機與零部件2019.6:143-144.[6]BPrasadKumar,PVenkataramaiah,JSiddiGanesh,OptimizationOfProcessParametersInInjectionMouldingOfAPolymerCompositeProductByUsingGra,MaterialsToday:Proceedings18(2019)4637–4647.[7]注塑模優(yōu)化設計及成型缺陷解析[M].化學工業(yè)出版社.文根保.2017.[8]一種單腔雙色多功能注塑模具設計.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]王一鳴.基于CAD/CAE的感煙探測器殼體注塑模具設計.2020-10[13]Qifeng,S.,etal.,DevelopmentofNon-reactiveF-FreeMoldFluxesforHighAluminumSteels:Non-isothermalCrystallizationKineticsforDevitrification.MetallurgicalandMaterialsTransactions,2020.51(3).[14]張紅霞.FLOW-3D模流分析在質量改善中的應用.2019重慶市鑄造年會.2019.中國重慶.[15]高穎穎,李明亮與張政,燈罩后殼塑件模流分析.輕工科技,2016.32(06):68-