家用空調遙控器上蓋產品逆向設計及其注塑模具設計

伏可珣，韓微笑，章 偉

（蕪湖職業技術學院，安徽 蕪湖）

前言

作為工業之母的模具，又被稱為工業放大器，通過逆向設計，可以大大縮短同類型產品的模具生產周期，提高生產效率，本文針對某款家用空調遙控器上蓋產品進行產品逆向設計，并進行相應的注塑模具設計[1]。

1 產品分析

制品尺寸為長136 mm、寬36.5 mm、高約為10 mm、體積5 248.63 mm3、質量13.8 g；外表面光滑，四周有圓角，內部十字加強筋，制品屬于小型的塑料制品，在設計模具時可以設置為一模多件，以提高生產效率。實物及產品尺寸如圖1、圖2 所示。

圖1 制品實物

圖2 制品外形尺寸

該塑件要求選用PC 材料，年產量50 萬件，表面粗糙度Ra=0.8，一般精度要求，精度等級為MT3。PC材料性能參數見表1。

表1 材料性能參數

2 產品逆向建模

該上蓋產品的逆向建模，是通過三維掃描儀對上蓋實物進行了三次掃描，獲得相應的點云數據，并將點云數據導出成面片文件，再使用Wrap 軟件對面片進行優化處理，最后利用Design X 軟件進行逆向建模，逆向建模的準確與否可以用偏差分析來表示，圖3為逆向過程，圖4 為偏差分析的效果，整體誤差滿足要求。

圖3 逆向過程

圖4 偏差分析

3 模具結構設計

3.1 分型面設計

對于空調遙控器上蓋來說，通過斜率分析可以大致得出分型線的位置，中性面則通過拔模來確定出前模或者出后模，模型中四個通孔則采用出前模方式，這樣可以避免產生毛刺和飛邊，使產品表面質量更高[2]。

3.2 型腔數量與排列形式設計

本產品，要求年產量50 萬件屬于大批量生產，外觀面要求完整無明顯缺陷，表面粗糙度Ra=0.8,精度等級為MT3，所以綜合考慮采用一模兩腔，排列方式為180 度中心對稱[3]。

3.3 澆注系統設計

3.3.1 主流道設計

流道是連接注射機噴嘴和分流道的部分，在設計主流道時，一般帶有1～2°的錐度以方便脫模。另外主流道應盡量設計短一些，這樣可以減小凝料體積，達到節約材料目的[4]。結合空調遙控器上蓋制品，主流道采用澆口套形式，主流道總長67.6 mm，噴嘴半徑11 mm，上端直徑3 mm，下端直徑4.77 mm，主流道帶有1.5°的錐度，M8 螺絲定位[5]。

3.3.2 分流道設計

在產品一模兩腔排位的基礎上，結合PC 料的流動性能，確定分流道單邊長度15.5 mm，截面形狀取圓形，同時設計前端冷料穴來儲存前鋒冷料，保證進入型腔的凝料是符合溫度要求的，這樣制品的質量會更高，可以減少產品缺陷[6]。

3.3.3 澆口設計

由于空調遙控器上蓋產品體積較小，側邊壁厚壁厚1.5 mm，表面精度要求較高，所以不宜選用直接澆口和點澆口，結合模型結構和模具結構，采用側澆口[7]。

3.4 凹凸模結構設計

凹模負責遙控器上蓋外表面的成型，型腔主要對塑件的外觀面進行成型，塑件上表面光滑平整，表面質量要求高，型腔采取整體嵌入式結構，尺寸為160 mm×200 mm×40 mm。

凸模負責遙控器內表面的成型，型腔主要對塑件的外觀面進行成型，塑件上表面光滑平整，表面質量要求高，型腔采取整體嵌入式結構，尺寸為160 mm×200 mm×50 mm。

圖5、圖6 為凹凸模結構。

圖5 凹模結構示意

圖6 凸模結構示意

3.5 模架型號的確定

（1）A 板尺寸。凹模的深度是40 mm，因為凹模是安裝在A 板上面的，再加上要預留冷卻水路的空間。綜合考慮，確定A 板的厚度為70 mm。

（2）B 板尺寸。凸模的厚度為50 mm，在模具成型過程中，B 板承受了大部分的重量又要預留水路空間，所以B 板的強度要求較高，取厚度為80 mm。

（3）C 板尺寸。C 板尺寸的確定主要參考制品的高度和推出行程，一般來講要預留5～10 mm 的推出距離，這樣可以方便脫模時的制品取件。另外推出的距離不宜設置過長，以免增加推件的時間，降低了生產的效率。綜上確定C 版的高度為90 mm，頂出距離為40 mm。

綜上各板及型芯的尺寸，選擇模架CI-2730-A70-B80-C90，整體尺寸為320 mm×300 mm×291 mm。

3.6 脫模機構設計

根據制品的結構可知對于兩個boss 柱采用司筒頂出，其余部分采用頂針頂出[8]。空調遙控器上蓋的內部，上半部分加強筋較多結構較為復雜，且有三個通孔結構，使可用于頂出的接觸面積較小，所以采用4大頂針φ5 mm 和4 小頂針φ2.5 mm 相互配合頂出。下半部分則采用4 個大頂針直接頂出。

3.7 冷卻系統設計

冷卻系統的作用主要是帶走熔體凝固時釋放的熱量，使凝料成型在合適的溫度范圍內，良好的溫度控制系統可以使塑件的變形更小，有利于成型出更好的表面質量[9]。確定冷卻水道直徑8 mm，結構為回型分布，另外，凹模和凸模的冷卻系統設計分開的，這樣可以提高冷卻的效率。

3.8 導柱導套設計

本次模具一共設計了4 個導柱導套，材料選用SKD61，淬火后硬度54-58HRC，導柱導套相互配合進行合模時的導向，均勻分布在定模板的4 個角落，導套安裝在定模板上，導柱安裝在動模板上，并且導柱開了油槽可以添加潤滑油來降低摩擦，增加其使用壽命[10]。

3.9 復位機構設計

復位機構的功能是在制品推出后能夠使頂針返回到初始狀態。本設計采用矩形彈簧來實現頂針復位，彈簧總長60 mm，預壓10 mm，經驗證壓縮比在合理范圍內，能保證推件板的復位。

綜上，設計的模具如圖7 所示。

圖7 模具三維圖

4 注塑機型號的選擇

本次課題的選擇方案根據模架的尺寸來確定注塑機拉桿內距的尺寸大小，最終確定注塑機的型號。空調遙控器模具的模架選擇的是CI 型2730，尺寸為320 mm×300 mm×291 mm，根據吊模需求和開合模行程需求，選擇海天注塑機型號為HTF86/TJ。結合所設計的模具，進一步校核注塑機鎖模力、最大注射壓力、合模力和開模行程，均在合理范圍內，故所選用的HTF86/TJ 型注塑機與產品注塑需求完全匹配，符合生產要求。

結束語

本設計主要將已有的遙控器上蓋產品進行逆向，并設計模具。使用的軟件有Wrap、DesignX、UG 等。也可以為企業在進行批量生產同類型產品時提供一些參考，具有一定的實際意義。