电子体温计外壳注射模具设计

电子体温计外壳注射模具设计

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　　1. 序言

　　电子体温计由温度传感器、液晶显示器及导电条、钮扣电池和 PCB 板等元件组成。能快速准确地测量人体体温，与传统的玻璃水银体温计相比，具有读数方便，测量时间短，测量精度高，能记忆并有蜂鸣提示的优点，特别是电子体温计不含水银，对人体及周围环境无害，因此得到广泛的应用。从使用场合区分，有家庭型和医院使用型两种，从功能上区分，有防水型和普通型两种。从构造上看，有铝头、感温线、显示屏及支架、开关、按键以及电池盖。普通的电子体温计一般包含 5 种塑胶零件，即本体(外壳)、面板(镜片)、电池盖、背盖和主机壳，本体(外壳)是最主要最关键的零件，下面详述本体(外壳)的模具设计制造要点。

　　2. 产品分析

　　电子体温计本体，制品长度较长，内部空心，小端有内径Φ1.6 的通孔，大端外部有沟槽，内装密封圈，与电池盖配合组装后起到防水的作用。小端为头部量测部位，装有铝头，铝头内部有传感器，通过感温线与 PCB 板相连。铝头外形呈圆柱形，组装后的技术要求是铝头直径小于与其相邻的本体直径，目的是为了防止测量完毕后抽出体温计时，铝头由于阻力而滑落在人体内。本体内侧有两条导向槽，由4条平行骨位组成，用来为主机壳导向，要求此4条骨位与抽芯方向有良好的平行度。体温计本体通常采用台湾奇美ABS757原料成型，这种原料于人体无害，且具有良好的成形性能和超声波焊接性能。

　　电子体温计作为腋窝测量、肛门测量和口腔测量的一种常规温度计，与人体接触，因而外观要求平顺光滑

　　无毛刺，手感良好，电池盖、铝头和体温计本体组装后的段差小于 0.03 mm, 且段差均匀，前后模在分型面的段差小于 0.01mm,这种段差是手感感觉不出来以及肉眼不易观察到的。体温计本体内部抽芯的型芯长而且存在细长薄弱部位。因此，模具设计与制作存在很大的难度。

　　3.模具结构设计

　　3.1总体设计

　　电子体温计属于产量较大的产品，通常可以设计 1 出 2 或者设计 1 出 4 的模具，本例设计了 1 出 4，配合 150 吨的注射机生产。分型面的选取抽芯方向选择垂直于开模的方向，由于抽芯距离较长，选择了油缸抽芯，经过计算抽芯力，选择缸径为 50mm，行程 150mm 的油缸。根据制品的使用要求，外观面不能存在进胶点和顶针印，因此进胶点选择在制品尾部防水圈槽的旁边，点浇口进胶，组装后被电池盖遮挡，不影响制品外观。模胚采用细水口非标模胚设计，规格为 DDI3535.

　　由于塑件的倒扣较小，如果将其设计在动模抽芯，会给油缸抽芯的模具动作带来困难，不利于设计顶出机构。因此将此小扣位设计在前模抽芯，抽芯机构采用了 T 型槽的机构，为了抽芯的平稳和不易出现故障，需要限定抽芯距离，这样，需要在水口板和 A 板之间增加一块模板，这样就可以既保证 T 型槽的机构在抽芯时不脱开，又不影响水口料的取出。

　　3.2 模仁导向与定位

　　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与导向，仅靠模具的导柱导套导向是远远不够的。为此在前模仁和后模仁的四角设计了 5°的虎口，确保前后模仁合模精度能够长期保持。同样在后模仁的四周与推板配合部位，设计单边 3°的斜度; 刮板与前模仁也以斜度配合, 所有这些措施保证了推板的准确复位。前后模仁的钢材选择日本预硬化钢材 NAK80，较高的硬度可以保证分型面不易塌陷。

　　3.3 中子的设计

　　根据体温计外壳产品的特点，中子的尺寸较长，头部又细，直径仅Φ1.6mm, 因此中子钢材的选择与中子冷却是很关键的。中子的钢材应能承受热冷交替产生的应力，保持刚性和韧性，长期使用不变形和弯曲，为此我们选择了日立公司的 TDAC 钢材，通过 20 多年来的应用表明，该钢材的性能能够保证体温计本体模具钢材的要求。

　　中子的尺寸较小，普通的冷却方法很难达到冷却的效果，在中子的内部设计了Φ2x150mm 的冷却棒，冷却棒是由特制的紫铜管加入网状管芯后，再加入一定量的制冷剂密封而制成。冷却棒适合细长型芯和普通冷却水无法到达的狭窄位置，它有很好的热传递性能，可以把注塑带来的热量从一端迅速传递到另一端，由装有冷却水的一端进行冷却，再把低温传递到顶端，周而复始。

　　安装孔径加工要比冷却棒直径大 0.1-0.2，安装深度需达到总管长的 2/3，冷却水浸泡长度不得低于总长度的 1/4~1/3. 冷却棒装入时，需要涂抹传热润滑膏，增加热传导性能。冷却水道直径应做大，以便冷却水可以带走足够的热量与方便温度调节。使用时需注意冷却棒不可切断，也不可弯曲和压扁。

　　冷却棒最初是上世纪 70 年代美国航天局用于航空飞行器的冷却的，后来日本公司将它用于压铸模具，取得了很好的冷却效果从而在模具行业得到广泛使用。冷却棒的效率分析，使用时需要注意，冷却侧位于模具天侧，通入冷却棒的运水要从天侧接入，这样冷却棒的冷却效率较高，反之，冷却棒的冷却效率较低，这也是容易疏忽的。本例的模具，注射时，模具油缸朝天，正好符合冷却棒的高效率设计。

　　4. 模具制造要点

　　体温计本体模具的制造需要考虑制品本身的使用要求，在本体尾部和电池盖组装的部位，前后模都要做镶件，做镶件后可以调整配合尺寸，确保防水圈部位的间隙，确保防水功能。在体温计头部，也要前后模都做镶件，便于调整尺寸，使铝头的组装达到过盈配合，做镶件的另一个目的是便于抛光，前后模仁组合后整体抛光，可以有效消除段差，也有利于模具的排气以及后期的维修。

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