電子體溫計(jì)外殼注射模具設(shè)計(jì)
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1. 序言
電子體溫計(jì)由溫度傳感器、液晶顯示器及導(dǎo)電條、鈕扣電池和 PCB 板等元件組成。能快速準(zhǔn)確地測量人體體溫,與傳統(tǒng)的玻璃水銀體溫計(jì)相比,具有讀數(shù)方便,測量時(shí)間短,測量精度高,能記憶并有蜂鳴提示的優(yōu)點(diǎn),特別是電子體溫計(jì)不含水銀,對(duì)人體及周圍環(huán)境無害,因此得到廣泛的應(yīng)用。從使用場合區(qū)分,有家庭型和醫(yī)院使用型兩種,從功能上區(qū)分,有防水型和普通型兩種。從構(gòu)造上看,有鋁頭、感溫線、顯示屏及支架、開關(guān)、按鍵以及電池蓋。普通的電子體溫計(jì)一般包含 5 種塑膠零件,即本體(外殼)、面板(鏡片)、電池蓋、背蓋和主機(jī)殼,本體(外殼)是最主要最關(guān)鍵的零件,下面詳述本體(外殼)的模具設(shè)計(jì)制造要點(diǎn)。
2. 產(chǎn)品分析
電子體溫計(jì)本體,制品長度較長,內(nèi)部空心,小端有內(nèi)徑Φ1.6 的通孔,大端外部有溝槽,內(nèi)裝密封圈,與電池蓋配合組裝后起到防水的作用。小端為頭部量測部位,裝有鋁頭,鋁頭內(nèi)部有傳感器,通過感溫線與 PCB 板相連。鋁頭外形呈圓柱形,組裝后的技術(shù)要求是鋁頭直徑小于與其相鄰的本體直徑,目的是為了防止測量完畢后抽出體溫計(jì)時(shí),鋁頭由于阻力而滑落在人體內(nèi)。本體內(nèi)側(cè)有兩條導(dǎo)向槽,由4條平行骨位組成,用來為主機(jī)殼導(dǎo)向,要求此4條骨位與抽芯方向有良好的平行度。體溫計(jì)本體通常采用臺(tái)灣奇美ABS757原料成型,這種原料于人體無害,且具有良好的成形性能和超聲波焊接性能。
電子體溫計(jì)作為腋窩測量、肛門測量和口腔測量的一種常規(guī)溫度計(jì),與人體接觸,因而外觀要求平順光滑
無毛刺,手感良好,電池蓋、鋁頭和體溫計(jì)本體組裝后的段差小于 0.03 mm, 且段差均勻,前后模在分型面的段差小于 0.01mm,這種段差是手感感覺不出來以及肉眼不易觀察到的。體溫計(jì)本體內(nèi)部抽芯的型芯長而且存在細(xì)長薄弱部位。因此,模具設(shè)計(jì)與制作存在很大的難度。
3.模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1總體設(shè)計(jì)
電子體溫計(jì)屬于產(chǎn)量較大的產(chǎn)品,通?梢栽O(shè)計(jì) 1 出 2 或者設(shè)計(jì) 1 出 4 的模具,本例設(shè)計(jì)了 1 出 4,配合 150 噸的注射機(jī)生產(chǎn)。分型面的選取抽芯方向選擇垂直于開模的方向,由于抽芯距離較長,選擇了油缸抽芯,經(jīng)過計(jì)算抽芯力,選擇缸徑為 50mm,行程 150mm 的油缸。根據(jù)制品的使用要求,外觀面不能存在進(jìn)膠點(diǎn)和頂針印,因此進(jìn)膠點(diǎn)選擇在制品尾部防水圈槽的旁邊,點(diǎn)澆口進(jìn)膠,組裝后被電池蓋遮擋,不影響制品外觀。模胚采用細(xì)水口非標(biāo)模胚設(shè)計(jì),規(guī)格為 DDI3535.
由于塑件的倒扣較小,如果將其設(shè)計(jì)在動(dòng)模抽芯,會(huì)給油缸抽芯的模具動(dòng)作帶來困難,不利于設(shè)計(jì)頂出機(jī)構(gòu)。因此將此小扣位設(shè)計(jì)在前模抽芯,抽芯機(jī)構(gòu)采用了 T 型槽的機(jī)構(gòu),為了抽芯的平穩(wěn)和不易出現(xiàn)故障,需要限定抽芯距離,這樣,需要在水口板和 A 板之間增加一塊模板,這樣就可以既保證 T 型槽的機(jī)構(gòu)在抽芯時(shí)不脫開,又不影響水口料的取出。
3.2 模仁導(dǎo)向與定位
由于制品的前后模仁在分型面的段差需要控制在 0.01 mm 以下,模具需要良好的定位與導(dǎo)向,僅靠模具的導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。為此在前模仁和后模仁的四角設(shè)計(jì)了 5°的虎口,確保前后模仁合模精度能夠長期保持。同樣在后模仁的四周與推板配合部位,設(shè)計(jì)單邊 3°的斜度; 刮板與前模仁也以斜度配合, 所有這些措施保證了推板的準(zhǔn)確復(fù)位。前后模仁的鋼材選擇日本預(yù)硬化鋼材 NAK80,較高的硬度可以保證分型面不易塌陷。
3.3 中子的設(shè)計(jì)
根據(jù)體溫計(jì)外殼產(chǎn)品的特點(diǎn),中子的尺寸較長,頭部又細(xì),直徑僅Φ1.6mm, 因此中子鋼材的選擇與中子冷卻是很關(guān)鍵的。中子的鋼材應(yīng)能承受熱冷交替產(chǎn)生的應(yīng)力,保持剛性和韌性,長期使用不變形和彎曲,為此我們選擇了日立公司的 TDAC 鋼材,通過 20 多年來的應(yīng)用表明,該鋼材的性能能夠保證體溫計(jì)本體模具鋼材的要求。
中子的尺寸較小,普通的冷卻方法很難達(dá)到冷卻的效果,在中子的內(nèi)部設(shè)計(jì)了Φ2x150mm 的.冷卻棒,冷卻棒是由特制的紫銅管加入網(wǎng)狀管芯后,再加入一定量的制冷劑密封而制成。冷卻棒適合細(xì)長型芯和普通冷卻水無法到達(dá)的狹窄位置,它有很好的熱傳遞性能,可以把注塑帶來的熱量從一端迅速傳遞到另一端,由裝有冷卻水的一端進(jìn)行冷卻,再把低溫傳遞到頂端,周而復(fù)始。
安裝孔徑加工要比冷卻棒直徑大 0.1-0.2,安裝深度需達(dá)到總管長的 2/3,冷卻水浸泡長度不得低于總長度的 1/4~1/3. 冷卻棒裝入時(shí),需要涂抹傳熱潤滑膏,增加熱傳導(dǎo)性能。冷卻水道直徑應(yīng)做大,以便冷卻水可以帶走足夠的熱量與方便溫度調(diào)節(jié)。使用時(shí)需注意冷卻棒不可切斷,也不可彎曲和壓扁。
冷卻棒最初是上世紀(jì) 70 年代美國航天局用于航空飛行器的冷卻的,后來日本公司將它用于壓鑄模具,取得了很好的冷卻效果從而在模具行業(yè)得到廣泛使用。冷卻棒的效率分析,使用時(shí)需要注意,冷卻側(cè)位于模具天側(cè),通入冷卻棒的運(yùn)水要從天側(cè)接入,這樣冷卻棒的冷卻效率較高,反之,冷卻棒的冷卻效率較低,這也是容易疏忽的。本例的模具,注射時(shí),模具油缸朝天,正好符合冷卻棒的高效率設(shè)計(jì)。
4. 模具制造要點(diǎn)
體溫計(jì)本體模具的制造需要考慮制品本身的使用要求,在本體尾部和電池蓋組裝的部位,前后模都要做鑲件,做鑲件后可以調(diào)整配合尺寸,確保防水圈部位的間隙,確保防水功能。在體溫計(jì)頭部,也要前后模都做鑲件,便于調(diào)整尺寸,使鋁頭的組裝達(dá)到過盈配合,做鑲件的另一個(gè)目的是便于拋光,前后模仁組合后整體拋光,可以有效消除段差,也有利于模具的排氣以及后期的維修。
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