手机保护壳上盖模具设计说明书.docx

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手机保护壳上盖模具设计说明书

手机保护壳上盖模具设计

摘要

在吴老师的认真指导下，我对手机上盖保护壳塑料注射模具进行了设计，主要是对手机上盖塑料注射模具设计的整个过程进行深入的了解与探讨并充分利用了计算机软件Proe、AutoCAD在模具设计中的应用。

在塑料模具设计过程中，我渐渐懂得了利用成型零件、浇注系统、冷却系统，推出机构，导向机构，抽芯机构等各个方面的专业知识，也让我懂得了塑料模具的应用范围步骤结果，明确了模具设计理论同先进设计方法相结合在模具专业毕业设计教学环节的重要性和必然性。

模具设计这个行业，在本质上经验是非常重要的，且它需要我们在学习与工作中进行不断的再学习与总结。

因为在设计中所应用到的各种专业知识是非常全面的。

因此，通过对模具的毕业设计，是我对专业知识的巩固与再学习。

关键词：

模具设计，手机上盖保护壳,塑料模具

MOBILEPHONECOVERTOPROTECTSHELLMOLDDESING

ABSTRACT

UndertheenthusiasticguidanceofprofessorWu,IspecificallydesignthemobilephonecoverprotectShellsquirtmold,mainlythewholeprocessoftheplasticboxsquirtmold.Ofcourse,thewholeprocessisprofoundlyknownbyme.Todesignallbetter,wemustmakefulluseofthecomputersoftwareproe,AutoCADinMoldDesignapplication.Intheprocessofdesign,Iknowlittlebylittletomakeuseofmoldingparts,pouringsystem,coolingsystem,detrusionmachine,steeringmachineandloosecoreallaspectsofprofessionalknowledge,andgraduationdesignoftheapplication,steps,clearofthemolddesigntheorywiththeadvanceddesignmethodsinconjunctionwithgraduationmolddesignteachingtheimportanceandnecessity.Molddesignintheindustry,whichinessenceisaveryimportantexperience.anditisnecessaryforustostudywiththeongoingworkofre-learningandsummation.Becauseofthedesignasappliedtothevarioustypesofexpertiseisverycomprehensive.Therefore,theadoptionofthegraduationmolddesign,Ihavetherightexpertisetoconsolidateandstudyagain.

KEYWORDS:

diedesign,MOBILEPHONECOVERTOPROTECTSHELL,plasticdie

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以下为全部文件列表的截图，包含图纸和说明书

1.绪论

1.1引言

本次毕业设计是在我们完成了大学的全部基础课、技术基础课和所有专业课程之后进行的。

这是我们对大学所学的各专业课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的现场训练。

因此，它在我们大学四年的学习生活中占有不可替代的重要地位。

毕业设计是检验我们运用过去四年所学的知识进行分析问题、解决问题能力的一种方法。

同时，通过毕业设计，也可以把所学的知识融会贯通，扎实自己的专业基础知识，提高自己的专业技能。

为了搞好这次毕业设计，保证毕业设计的质量，学校组织我们进行毕业实习，为毕业设计收集到理论联系实际的第一手素材，增强了我对机械专业知识的感性认识，拓宽了知识面，使我们加深对在实际条件下如何进行优化设计，达到技术和效益的统一。

正是由于塑料制品的方便适用，物美价廉，所以在日常生活及现代工业生产领域里得到了空前广泛的应用。

随着塑料工业的发展，社会对塑料制品的需求越来越大。

当然，塑料制品的种类也伴随着解决问题的增加而增多。

近年来，塑料模具的产量和水平发展十分迅速，高效率、自动化、大型、长寿命、精密模具在模具产量中所占比例越来越大。

注塑成型模具就是将塑料先加在注塑机的加热料筒内，塑料受热熔化后，在注塑机的螺杆或活塞的推动下，经过喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔内，塑料在其中固化成型。

本着发现实际生活问题然后解决实际生活问题的思想，我就对塑料制品手机外壳进行注塑模具设计。

其设计流程如下：

1。

了解塑料制品所用塑料的品种，塑料的特性，收缩率及塑料流动性能等；2。

对塑料制品进行工艺分析，着重分析塑料制品的结构合理性和成型条件等；3。

根据塑料制品的重量和塑料制品投影面积及模具结构类型等，选择合适的注射成型机；4。

进行模具结构设计：

（1）。

选择塑料制品成型位置和模具分型面；

（2）。

确定型腔数目和排列方式；（3）。

浇注系统设计;（4）成型零件结构设计（5）抽芯机构设计和推出机构设计;（6）加热系统设计和冷却系统设计;（7）绘制模具结构图。

其要解决的问题就是如何设计和优化手机外壳注塑模具，从而使设计出来的模具在满足质量要求和使用要求的前提下，结构优化，制造简单，成本低廉。

该毕业设计是经过本人认真参阅各种资料，认真详细进行分析，经常请教吴老师，和同学们互相讨论分析斟酌后优化设计得来的。

1．2手机保护壳上盖设计的必要性

移动电话的普及速度大大超越了专家的预测与想象。

它已从最初的模拟系统发展到目前的数字系统。

在此期间，移动电话的功能越来越丰富，体积越来越小，造型越来越美观，充分体现了技术与艺术结合。

除了最基本的实用功能外，移动电话还要考虑美观和舒适，在设计上必须充分考虑使用对象、使用场合、功能要求、人机工效学等因素。

2.塑件成型工艺性分析

2.1塑件（诺基亚6020手机保护壳上盖）分析

塑件的相关技术参数见零件图纸；

塑件所采用的塑料名称——聚碳酸酯（PC）；

塑件的生产批量——中等批量；

塑件的体积﹑质量和密度见表1-1

表1-1塑件主要参数

材料密度（density）

体积（volume）

质量（mass）

0.00119g/mm3

7344．0169mm3

8.739g

2.2塑件设计﹑成型方法选择﹑成型工艺规程编制

塑料制品形状如图1-1

图1-1

2.2.1塑件材料选择及其性能分析

2.2.1.1塑件材料的选择

根据塑件的用途，生产批量和使用要求，以及塑料制件在外表形状﹑颜色透明度等选择塑件材料。

成型材料应当满足塑料制件的使用性能和环境性能（力学性能﹑物理性能﹑热稳定性﹑电气性能﹑化学性能等）的要求。

成型条件要具有良好的流动性﹑均匀性和各向同性等。

成型材料还应满足染色﹑镀金属的条件﹑装饰性能﹑透明性或者反射性﹑胶接性或者焊接性等要求。

综合以上的一些要求并参考《塑料注射成型工艺及模具》及《注塑模具设计经验点评》，最终确定材料为聚碳酸酯，下文简称PC。

PC是一种透明度高﹑硬而韧﹑高抗冲﹑尺寸稳定性优﹑电绝缘性和耐热性好和耐开裂的材料，价位适中，常用于制造日常用品。

2.2.1.2塑件原材料的性能分析

塑料PC的主要性能特点和工艺参数

材

料

密度（g/cm3）

1.18～1.20

收缩率（%）

0.5～0.7

熔点温度（℃）

220～240

热变形温度（℃）

132～138

工

艺

参

数

模具温度（℃）

85～120

喷嘴温度（℃）

250～300

中段温度（℃）

270～320

后段温度（℃）

250～270

注射压力（MPa）

50～100

塑化形式

螺杆式、柱塞式

喷嘴形式

通用式

力

学

性

能

拉伸强度（MPa）

60～66

拉伸弹性模量（GPa）

2.3

弯曲强度（MPa）

105～113

弯曲弹性模量（GPa）

1.54

压缩强度（MPa）

85

缺口冲击强度

不断

硬度（HB）

11.7

电

性

能

体积电阻率（Ω*cm）

介电常数

60Hz3.0

击穿电压（KV/mm）

20～30

特

点

透明度高、硬而韧、高抗冲、尺寸稳定性优、电绝缘性和耐热性好、耐开裂、耐药品性差

主要

应用

防护罩、齿轮、螺杆、冷冻装置零件、接线板、绝缘套、航空、光学等方面配件

2.3塑件的结构和尺寸精度设计及表面质量分析

2.3.1塑件几何形状及尺寸的确定

2.3.1.1几何形状

如图1-2所示

图1-2

2.3.1.2壁厚的确定

塑件的壁厚应保证塑件具有足够的强度与刚度，要求在塑件脱模﹑装配或使用受力时的应力集中处适当增大壁厚或采取增强措施。

塑件的壁厚还应满足塑料的允许流动比要求，应进行流动比校核；当塑件结构复杂而导致熔体充型阻力增大时，塑件的壁厚也应相应增大。

同一塑件上应力求壁厚均匀且平缓过渡，否则因冷却或固化的速度不同产生附加内应力，使塑件产生翘曲、缩孔、裂纹甚至开裂等的缺陷。

通常，在满足使用和工艺可行的前提下，尽量减小塑件壁厚。

塑件过厚不但造成原料浪费，而且对热塑性塑料增加了冷却时间，降低了生产率，另外也影响了产品的质量，如产生气泡、缩孔、凹陷等缺陷。

塑件壁厚一般在0.8~6mm范围内取值，最常用壁厚值为1~3mm。

在本设计中，参考《塑料注射成型工艺及模具》表2-30，由于本品为小型塑件，所以壁厚取1.5mm。

2.3.1.3脱模斜度

塑件最小脱模斜度与塑料的性能﹑塑件的几何形状及精度﹑壁厚及脱模方式等相关。

脱模斜度的取向与塑件尺寸基准的关系是：

脱模斜度一般不包括在塑件的尺寸公差范围内；塑件内孔尺寸以型芯小端为基准，脱模斜度α1取在扩大方向；塑件外形以大端为基准，脱模斜度α2取在缩小方向。

通常，若斜度不妨碍塑件使用时，则脱模斜度可取大些；当塑件壁较厚﹑形状复杂﹑塑料收缩率较大或采用增强塑料时，脱模斜度应取较大值；塑件留模所在侧的脱模斜度应取小值，一般情况下开模时要求塑件留在型芯一侧，当塑件有特殊要求时，α可小到5′~20′。

在本设计中，参考《实用模具设计简明手册》表3-10，取本品的脱模斜度为：

型芯：

30′~50′

型腔：

35′~1°

2.3.1.4圆角

在塑件内外轮廓转角处都应采用圆弧过渡，以改善熔体的充模状态，避免模具与塑件在成型与使用过程中的应力集中，同时也增强制品的柔和美感。

此外，有了圆角，模具在淬火或使用时不致因应力集中而开裂。

但是，采用圆角会使凹模型腔加工复杂化，使钳工劳动量增大。

一般，R外=1.5S，R内=R外/2，但内﹑外圆角半径都应≥0.5mm；对厚度不等的两壁间的转角半径R按平均壁厚计算。

当塑件的拐角位于分型面上时，允许采用锐角﹑直角或钝角。

在本设计中，由上述公式算的最小圆角R外=2.25，本品的所有圆角都大于最小圆角，因此符合要求。

2.3.2塑件尺寸精度的确定

塑件尺寸的大小取决于塑料的流动性。

在注射成型过程中，流动性差的塑料及薄壁塑件等的尺寸不能设计的过大。

大而薄的塑件在塑料尚未充满型腔时已经固化，或勉强能充满但料的前锋已不能很好的熔合而形成冷接缝影响塑件的外观和结构强度。

塑件的尺寸精度是指所获得的塑件尺寸与产品图中尺寸的符合程度，即所获塑件尺寸的准确度。

影响塑件的精度的因素很多，首先是模具的制造精度和模具的磨损程度，其次是塑料收缩率的波动以及成型是工艺条件的变化、塑件成型后的时效变化和模具的结构等。

因此，塑件的尺寸精度一般不高，应在保证使用要求的前提下尽可能选用低级精度。

在GB/T14486-93中，将常用塑料模塑件尺寸公差等级分为高精度﹑一般精度﹑未注公差尺寸三个级别。

在本设计中，由于手机外壳要求精度很高，参考《塑料注射成型工艺及模具》表2-23，取标注公差尺寸为高精度MT2，未注公差尺寸为MT5。

2.3.3塑件表面质量的确定

塑件的表面质量包括塑件表面缺陷（如银纹﹑凹痕﹑起泡﹑熔接痕等）﹑表面光泽性于表面粗糙度，其与模塑成型工艺﹑塑料的品种﹑模具成型零件的表面粗糙度﹑模具的磨损程度等相关。

塑件的表面粗糙度一般取Ra0.8~0.2µm；某些制品的表面要求较高时，可取Ra0.4~0.025µm，甚至可达镜面要求。

透明制品要求型腔与型芯的表面粗糙度相同，且其表面粗糙度应达到Ra0.025µm以上；非透明制品，则根据使用情况来决定。

模具型腔表面粗糙度通常应比塑件对应部位的表面粗糙度在数值上要低1~2级。

对于光洁的模腔表面，其最后的抛光方向应该是顺着制件脱模的方向，否则容易导致脱模困难，特别是对黏度特大的塑料更应注意。

2.4塑件成型方法的选择

在本设计中，选用注塑成型方法。

完整的注射成型工艺过程，按其先后顺序应包括：

成型前的准备、注射过程、塑件的后处理等。

1、成型前的准备为使注射成型过程能顺利进行，并保证塑料制件的质量，在成型前应做一些必要的准备工作，包括：

a.原料的检验和预处理，在成型前应对原料进行外观（如色泽、颗粒大小、均匀度）及工艺性能（如流动性、热稳定性、收缩性、水分含量等）的检验;b.料筒的清洗；c.嵌件的预热；d.脱模剂的选用。

2、注射过程完整的注射过程包括加料、塑化、注射、保压、冷却和脱模几个步骤。

其流动的情况又可分为充型、保压、倒流和浇口冻结后的冷却四个阶段。

3、塑件的后处理塑件在成型过程中，由于塑化不均匀或由于塑料在型腔中的结晶、定向以及冷却不均匀而造成塑件各部分收缩不一致，或因其他原因使塑件内部不可避免地存在一些内应力而导致在使用过程中变形或开裂。

因此常需要进行适当的后处理以消除存在的内应力，改善塑件的性能和提高尺寸稳定性。

其主要方法是退火和调湿处理。

2.5注射工艺规程编制

2.5.1确定注射成型工艺参数

注射成型工艺的核心问题，就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔体，并把他注射到型腔中去，在控制条件下冷却定型，使塑件达到所要求的质量。

在塑料成型过程中，工艺条件的选择和控制是保证成型顺利进行和塑件质量的关键因素。

主要工艺条件是影响塑化流动和冷却的温度、压力、和相应的各个作用时间。

（1）温度控制：

注射成型过程中需要控制的温度有料筒温度、喷嘴温度和模具温度Tm等。

前两种温度主要影响塑料的塑化和流动；而后一种温度主要是影响塑料的流动和冷却。

（2）压力控制：

注射成型过程中的压力控制主要有塑化压力﹑注射压力和保压压力；另外还应考虑型腔压力，它们直接影响塑料的塑化和塑件质量。

（3）过程时间控制：

在注射成型过程中所需的各程序动作时间包括注射充模时间﹑注射保压时间﹑熔体注射后的模内冷却时间及其他辅助动作所需时间，其中注射充模时间﹑注射保压时间和制品模内冷却时间的控制对制品质量起决定性作用。

成型周期直接影响到劳动生产率和注射机使用率，因此生产中，在保证质量的前提下，应尽量缩短成型周期中各阶段的有关时间。

在整个成型周期中，以注射时间和冷却时间最重要，对塑件的质量均有决定性影响。

注射时间中的保压时间就是对型腔内塑料的压实时间，在整个注射时间内所占比例较大，一般为20-25s。

冷却时间主要决定于塑件的厚度、塑料的热性能和结晶性能以及模具温度等。

冷却时间的长短应以脱模时塑件不引起变形为原则。

冷却时间一般在30-120s之间。

冷却时间过长，不仅延长生产周期，降低生产效率，对复杂塑件还将造成脱模困难。

成型周期中的其他时间则与生产过程是否连续化和自动化以及两化的程度等有关。

3.模具结构总体方案设计与论证

选择理想的模具结构在于确定必需的成型设备，理想的型腔数，在绝对可靠的条件下能使模具本身的工作满足该塑料制件的工艺技术和生产经济的要求。

对塑料制件的工艺技术要求是要保证塑料制件的几何形状，表面粗糙度和尺寸精度。

生产经济要求是要使塑料制件的成本低，生产效率高，模具能连续地工作，使用寿命长，节省劳动力。

3.1确定型腔数量

型腔数目的确定，应根据塑件的几何形状及尺寸﹑质量要求﹑批量大小﹑交货期长短﹑注射机能力﹑模具成本等要求来综合考虑。

参考《模具设计与加工速查手册》表5-9

（1）按塑件经济性确定型腔数目：

按总成型加工费用最小的原则，并忽略准备时间和试生产时的原材料费用，仅考虑模具费和成型加工费。

单型腔模具比多型腔模具制造成本低，周期短，所以批量较少的塑件，不宜采用多型腔特别是形状复杂﹑尺寸较大的﹑精度要求较高﹑小批量试生产的塑件应选用单型腔模具比较经济。

（2）按注射机的最大注射量确定型腔数目：

塑件的每次注射量总和不能超过注射机最大额定注射量的80﹪，若每次注射量总和大于注射机额定注射量，则型腔数应减少或采用单型腔。

其计算方法是：

n≤（0.8Vg-Vj）/Vs

式中n——每台模具允许型腔数；

Vg——注射机最大注射量；

Vj——浇注系统凝料量；

Vs——单个塑件的容积；或质量

（3）按注射机额定锁模力确定型腔数：

所确定的型腔个数总锁模力不应超过注射机额定锁模力，否则合模时模具难以合严，有溢料产生，应减少型腔个数。

可按下式计算：

n≤（F-pmAj）/pmAz

式中F——注射机额定锁模力；

Pm——塑料对型腔平均压力；

Aj——浇注系统在分型面上的投影面积；

Az——单个塑件在分型面上的投影面积

（4）按制品精度要求确定型腔数目：

型腔数目越多精度越低，根据经验，每增加一个型腔，其尺寸精度可降低4%，对于高精度塑件一模不能超过四腔。

从满足精度要求出发型腔数可按下式确定：

n≤2500δ/△L-24

式中L——塑件基本尺寸（mm）；

δ——塑件尺寸公差（mm）；

△——单腔时，塑件可能达到尺寸公差（mm），其中PC为±0.05％

由于此时我们没有初选注塑机，所以只能按制品精度要求确定型腔数目，由于手机外壳的要求精度很高,所以最后确定型腔数量为一模两腔。

3.2型腔位置的排列

型腔的布置原则：

（1）型腔的布置和浇口的开设部位应力求对称，以防模具承受偏载而产生溢料。

（2）型腔的排列要紧凑，以免排列分散﹑浪费定﹑动模型腔优质钢材。

排列方法有圆形排列﹑直线形排列和H形排列。

圆形排列平衡好，但加工较困难；直线形排列加工容易但平衡性差，使用于形状简单﹑尺寸小的零件；H形排列平衡性好，加工较容易，使用比较广泛，再综合本次设计考虑，因此选H型排列。

图3-1布模图

3.3分型面的形式及位置确定

分型面位置选择的总体原则是能保证塑件质量﹑便于塑件脱模及简化模具的结构。

具体可以从以下方面进行选择：

（1）分型面位置应设在塑件截面尺寸最大的部位，便于脱模和加工型腔；

（2）分型面位置应有利于保证塑件尺寸精度；

（3）有利于保证塑件的外观质量，塑料熔体容易在分型面上产生飞边，从而影响塑件的外观质量，因此在光滑平整表面或圆弧曲面上应尽量避免选择分型面。

（4）考虑满足塑件的使用要求，注塑件在成型过程中，有一些难免的工艺缺陷，如脱模斜度、推杆及浇口痕迹等，选择分型面时，应从使用角度避免这些工艺缺陷影响塑件功能。

（5）考虑注塑机的技术规格，使模板间距大小合适；

（6）考虑锁模力，尽量减小塑件在分型面的投影面积；

（7）尽可能将塑件留在动模一侧，易于设置和制造简便易行的脱模机构；

（8）当不可避免有侧抽芯时，分型面的设置应尽可能将侧抽芯滑块放在动模部分，且应尽量避免长行程侧抽芯；

（9）尽量方便浇注系统的布置；

（10）分型面的设置应有利于排气；

（11）分型面的设置应便于模具零件加工。

4.模具成型零件及结构零件工作尺寸的确定

所谓成型零件工作尺寸是指成型零件上直接构成模腔腔体部位的尺寸，其直接对应塑件的轮廓形状与尺寸。

成型零件工件尺寸的计算内容包括：

型腔和型芯的径向尺寸（含矩形的长和宽）、高度尺寸及中心距尺寸的计算，还包括侧壁厚度与底板尺寸的计算以及动定模座﹑支承板等的外形尺寸确定。

注意，结构零件（尺寸的标准化）根据模具材料﹑强度计算或者经验数据，确定模具零件厚度及外形尺寸﹑外形结构及所有连接﹑定位﹑导向件位置。

4.1型腔﹑型芯工作部位尺寸的确定

参考《实用模具设计简明手册》和《塑料注射成型工艺及模具》：

（1）型腔：

长109mm；宽47mm；高13.5mm

（2）型芯：

长107.5mm；宽45.5mm；高12mm

查《塑料成型工艺及模具》表1-4可知，PC塑料的收缩率是0.5％～0.7﹪

平均收缩率：

Scp=（Smax+Smin）/2

=（0.5﹪+0.7﹪）/2

=0.6﹪

本设计中采用成型零件工作尺寸的平均值法计算：

查《塑料注射成型工艺及模具》表5-5。

型腔工作尺寸：

型芯工作尺寸：

式中LM——成型零件工作尺寸，mm

Scp——塑料平均收缩率，﹪；Scp=（Smax+Smin）/2

LS——塑件公称尺寸，mm

△——塑件公差值，mm

δz——成型零件制造公差，mm；其值取△/6～△/3，成型大型模件时取偏下限，成型小塑件或采用组合式型芯与凹模时取偏上限

δC——成型零件的磨损量，mm，一般取△/6；当求凹模的深度尺寸与凸模的高度尺寸时，因磨损对其的影响小，式中可去除δC项

Smax﹑Smin——塑料的最大﹑最小收缩率，﹪

具体计算如下：

（1）型腔工作尺寸：

1长：

式中LS——109mm

△——由《塑料注射成型工艺及模具》表2-24查的塑件尺寸公差为00.52；B

δz——因为本设计为小型塑件，且为组合式凹模，所以取偏上限△/3

δC——△/6

2

宽

式中LS——47mm

△——由《塑料注射成型工艺及模具》表2-24查的塑件尺寸公差为0.36；B

δz——因为本设计为小型塑件，且为组合式凹模，所以取偏上限△/3

δC——△/6

3深

式中LS——13.5mm

△——由《塑料注射成型工艺及模具》表2-24查的塑件尺寸公差为0.26；B

δz——因为本设计为小型塑件，且为组合式凹模，所以取偏上限△/3=0.0867

δC——△/6；去除

（2）型芯工作尺寸：

①长lm=[（1+Scp）LS+½（△+δz+δC）]-δz

=[（1+0.6﹪）107.5+½（0.52+0.52/3+0.52/6）]-δz

=[108.145+0.39]-0.173

=108.535-0.173

式中LS——107.5mm

△——由《塑料注射成型工艺及模具》表2-24查的塑件尺寸公差为0.52；B

δz——因为本设计为小型塑件，且为组合式凹模，所以取偏上限△/3