手机保护壳工业分析与模具设计说明书Word文档下载推荐.docx

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用模具生产制品所表现出来的高效率、低消耗、高一致性、高精度和高复杂程度是其他任何制造方法所不及的。

换句话说，没有高水平的模具就不会有高水平的工业产品。

模具业是否强盛也反映出一个国家工业的强弱。

（1）塑料制品和注射成形在模具业的重要地位

塑料制品具有原料来源丰富,价格低廉,性能优良等特点。

它在电脑、手机、汽车、电子、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯产品制造中具有不可替代的作用，应用极其广泛。

注射成形是成形热塑件的主要方法，因此应用范围很广。

塑料注射成形工艺的最大特点是复制，能够复制出所需任意数量的可直接使用或稍作处理即可使用的制品，是一种适宜大批量生产的工艺。

虽然在设备上投入较大，但是可以生产制品的数量非常大，实属一种经济快捷的生产方式，因此得到广泛的应用和快速的发展。

（2）模具在我国的发展历程

过去在我国工业中，模具长期未受到重视。

改革开放以来，塑料成形、家用电器、仪表、汽车等行业进入大批量生产，模具工业有了一定的发展。

随着现代工业发展的需要，塑料制品在工业、农业和日常生活等各个领域的应用越来越广泛，质量要求也越来越高。

当今社会的进步和发展，使原有的商品已经不能满足人们对物质的需求，然而有些商品的制造必须依靠模具才能够生产加工出来，因此，模具的发展与人们的生活关系越来越紧密，如我们使用的电脑、手机、汽车等产品都要依靠模具。

在塑料制品的生产中，高质量的模具设计、先进的模具制造设备、合理的加工工艺、优质的模具材料和现代化的成形设备等都是成形优质塑件的重要条件。

我国模具工业虽然有了长足的发展，取得了巨大进步，但是我们也要清醒地看到，我国模具工业总体水平比工业发达国家要落后很多，这与我国制造业发展的要求相比差距还很大；

我们的企业技术装备还比较落后，劳动生产率也较低；

模具生产专业化、商品化、标准化程度也不够高；

模具产品主要还是以中低档为主，技术含量较低，高中档模具多数要依靠进口，产品结构调整的任务很重；

人才紧缺，管理滞后的状况依然突出，等等。

可见，我国模具工业的发展任重而道远。

（3）前景展望

我国进入实施国民经济和社会发展的第十三个五年规划期，模具工业的发展也将进入一个关键时期。

在这一时期，模具行业的主要任务是，在党中央关于把我国建设成为创新型国家的战略思想指引下，进一步推进改革，调整结构，开拓市场，苦练内功，提升水平，使我国模具工业在整体上再上一个新台阶。

不断提升模具制造水平，振兴我国装备制造业，为实现把我国建设成为制造业强国的宏伟目标而奋斗。

1手机保护壳制件的分析

1.1手机保护壳制件的工艺性分析

通过对塑件外部造型、工艺结构的设计、对塑件进行计算仿真和生产验证，也通过对分模线、塑件的壁厚、圆角、塑件的尺寸精度、脱模斜度进行了综合的考虑，手机保护壳尺寸和形状如图1.1。

图1.1手机保护壳形状和尺寸

根据产品的要求，塑件的尺寸在0～149mm的尺寸精度要求为

0.13mm，因此该产品的所有尺寸的精度要求都是

0.13mm。

从塑件厚来看，总的来讲塑件壁厚变化比较均匀，有利于零件成型。

脱模斜度分析,当塑件成型后因塑料收缩而包紧型芯，若塑件外形较复杂时，塑件的多个面与型芯紧贴，从而脱模阻力较大。

为防止脱模时塑件的表面被檫伤和推顶变形，需设脱模斜度。

一般来说，塑件高度在25mm以下者可不考虑脱模斜度。

但是，如果塑件结构复杂，即使脱模高度仅几毫米，也必须认真设计脱模斜度。

（1）斜度作用：

便于塑件脱模，防止脱模时擦伤塑件，须在塑件内外表面脱模方向上留有足够的斜度

，在模具上称为脱模斜度。

（2）脱模斜度选取:

取决于塑件的形状、壁厚及塑料的收缩率，一般取30′～1°

30′。

塑件脱模斜度的选取应遵循以下原则：

①塑料的收缩率大，壁厚，斜度应取偏大值，反之取偏小值。

②塑件结构比较复杂，脱模阻力就比较大，应选用较大的脱模斜度。

③当塑件高度不大（一般小于2mm）时，可以不设斜度，对型芯长或深型腔的塑件，斜度取偏小值。

但通常为了便于脱模，在满足制件的使用和尺寸公差要求的前提下可将斜度值取大些。

④一般情况下，塑件外表面的斜度取值可比内表面的小些，有时也根据塑件的预留位置（留于凹模或凸模上）来确定制件内外表面的斜度。

⑤热固性塑料的收缩率一般较热塑性塑料的小一些，故脱模斜度也相应取小一些。

⑥一般情况下，脱模斜度不包括在塑件的公差范围内。

综合以上的原则，由于塑件高度不是很大，收缩率一般，本设计中采用30′的脱模斜度。

表面粗糙度分析,塑料制件的表面粗糙度，除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤、云纹等痴点外，主要取决于模具成型零件的表面粗糙度。

一般模具的表面粗糙度值要比塑件的低1～2级，塑料制件的表面粗糙度Ra值一般为1.6～0.2um，在模具使用中，由于型腔磨损而使表面粗糙度值不断加大，应随时给以抛光复原。

非配合表面和隐蔽面可取较大的表面粗糙度值，除塑件外表面有特殊要求以外，一般型腔的表面粗糙度值要低于型芯的。

此外，塑件的表面粗糙度与塑料的品种有关。

一般，型腔表面粗糙度要求达到0.2～0.4mm。

1.2手机保护壳制件的材料分析

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS树脂微黄色或白色不透明，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。

丙烯腈使聚合物耐油，耐热，耐化学腐蚀，丁二烯使聚合物具有优越的柔性，韧性；

苯乙烯赋予聚合物良好的刚性和加工流动性。

因此ABS树脂具有突出的力学性能和良好的综合性能。

同时具有吸湿性强，但原料要干燥，它的塑件尺寸稳定性好，塑件尽可能偏大的脱模斜度。

ABS无毒、无味、呈微黄色，成型塑件有较好光泽。

密度为1.02～1.05g/cm³

。

ABS有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。

水、无机盐、碱和酸类对ABS几乎无影响。

ABS不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀。

ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易与成型加工，经过调色可配成任何颜色。

ABS的缺点是耐热性不高，连续工作温度为70º

C左右，热变形温度为93º

C左右，且耐气候性差，在紫外线作用下易发脆。

ABS在升温时粘度增高，所以成型压力高，故塑件上的脱模斜度宜稍大；

ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理；

ABS易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量少浇注系统对料流的阻力；

在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度对收缩率影响极小。

1.2.1ABS塑料主要的性能指标

使用

注射成形塑料制品时，由于其熔体黏度较高，所需的注射成形压力较高，因此塑件对型芯的包紧力较大，故塑件应采用较大的脱模斜度。

另外熔体黏度较高，使

制品易产生熔接痕，所以模具设计时应注意尽量减少系统对料流的阻力。

易吸水，成形加工前应进行干燥处理。

在正常的成形条件下，ABS制品的尺寸稳定性较好如表1.1

材料属性

常数

密度

1.13—1.14Kg.dm

介电常数

60Hz3.7

收缩率

0.3-0.8%

击穿电压

15Kv.mm-1

熔点

130-160℃

体积电阻系数

1013Ωcm

热变形温度

65-9845N/cm

硬度

R62-86HR

弯曲强度

80Mpa

缺口冲击强度

11-20J/㎡

拉伸强度

35-49MPa

压缩强度

18-39Mpa

拉伸弹性模量

1.8GPa

弯曲弹性模量

1.4pa

表1.1ABS制品的尺寸稳定性

1.2.2ABS的注射成型工艺参数

注射成型工艺参数如表1.2

注塑机类型

螺杆式

喷嘴形式

通用式

料筒一区

150s——170s

喷嘴温度

180℃——190℃

料筒二区

180s——190s

模具温度

50℃——70℃

料筒三区

200s——210s

注塑压

60℃——100℃

保压时间

40s——60s

注塑时间

2℃——5℃

冷却时间

5s——15s

周期

15℃——30℃

5s——10s

后处理

红外线烘箱

表1.2注射成型工艺参数

2注塑设备的选择

2.1估算塑件体积质量

利用UG软件。

进行三维实体建模，并可直接通过软件进行测量：

如图2.1体积说明

图2.1体积说明

V=8594mm³

2.2注塑机的选择

注射机的类型和规格很多，分类方法各异，按结构型式可分为立式、卧式、直角式三类，国产卧式注射机已经标准化和系列化。

这三类不同结构形式的注射成型机各特点如下：

立式注射机的注射柱塞（或螺杆）垂直装设，锁模装置推动模板也沿垂直方向移动，这种注射成型机主要优点是占地面积小，安装或拆卸小型模具很方便，容易在动模上（下模）。

安放嵌件，嵌件不易倾斜或坠落。

其缺点是制品自模具中顶出以后不能靠重力下落。

需人工取出，有碍于全自动操作，但附加机械手取产品后，也可以实现全自动操作，此类注射机注射量一般均在60克以下。

卧式注射机是目前使用最广、产量最大的注射成型机，其注射柱塞或螺杆与合模运动均沿水平方向装设，并且多数在一条直线上（或相互平行）。

优点是机体较低，容易操纵和加料，制件顶出模具后可自动坠落，故能实现全自动操作，机床重心较低安装稳妥，一般大中型注射机均采用这种形式。

缺点是模具安装比较麻烦嵌件放入模具有倾斜或落下的可能，机床占地面积较大。

直角式注射机的柱塞或螺杆与合模运动方向相互垂直，主要优点是结构简单，便于自制适于单件生产者，中心部位不允许留有浇口痕迹的平面制件，同时常利用开模时丝杠的转动来拖动螺纹型芯或型环旋转，以便脱下塑件。

缺点是机械传动无准确可靠的注射和保压压力及锁模力，模具受冲击振动较大。

根据实际情况，注塑机的实际注塑量是理论注塑量的80％左右。

即有

Vs≦aV1

式中:

V1—理论注塑容量，cm3;

Vs—实际注塑容量，g;

A——注塑系数，一般取值为0.8。

经计算可得实际注塑量V=2×

1.2×

8594mm³

≈20625mm³

根据以上计算《模具设计与制造简明手册》表2-40选择注射机XS-ZY-125螺杆式注射机参数如表2.1

额定注射量

125cm3

螺杆直径

42mm

注射压力

150Mpa

锁模力

900KN

模板行程

300mm

模板尺寸

450×

420mm

模具最大厚度

300mm

模具最小厚度

200mm

拉杆空间

260×

290mm

定位孔直径

100mm

合模方式

液压—机械

表2.1注射机XS-ZY-125

3成型零件有关尺寸的计算

该塑件的材料ABS是一种收缩范围较大的塑料，因此成型零件的尺寸均按平均值法计算。

查手册得的收缩率为0.4%-0.6%,

平均收缩率为0.5%。

精度等级如表表3.1。

类别

塑件种类

建议采用的精度等级

高精度

一般精度

低精度

ABS

表3.1精度尺寸的选用

根椐塑件的要求，由以上两表可查得：

该塑件可按精度等级为

级精度选取。

此产品采用级精度，属于一般精度制品。

因此，凸凹模径向尺寸、高度尺寸及深度尺寸的制造与作用修正系数x取值可在0.5-0.75的范围之间，凸凹模各处工作尺寸的制造公差，因一般机械加工的型腔和型芯的制造公差可达到IT7-IT8级，综合参考，相关计算具体如下。

3.1型腔凹模尺寸的计算

（相关公式参见《塑料制品成型及模具设计》第79-80页）

如图3.1型腔

图3.1型腔

（1）型腔径向尺寸的计算：

LＭ+δz0=[（1+Scp）LS-3/4Δ]+δz0

LＭ——凹模径向尺寸（mm）

LS——塑件径向公称尺寸（mm）

Scp——塑料的平均收缩率（％）

δz——凹模制造公差（mm）

由：

LS1=116.6mmLs2=60.3mm

又查表知4级精度时塑件公差值

查书本公差数值表得：

Δ1=0.50mmΔ2=0.32mm

实践证明：

成型零件的制造公差约占塑件总公差的1/3～1/4，因此确定成型零件工作尺寸公差值时可取塑件公差的1/3～1/4。

为了保持较高精度选1/4。

由于：

δz=1/4Δ

得：

δz1=1/4×

0.50=0.125mm

δz2=1/4×

0.32=0.08mm

则：

LＭ1+δz0=[（1+Scp）LS-3/4Δ]+δz0

=[（1+0.55%）×

116.6-3/4×

0.5]+0.01250

=116.8663+0.01250mm

LＭ2+δz0=[（1+Scp）LS-3/4Δ]+δz0

60.3-3/4×

0.32]+0.080

=60.39+0.080mm

（2）型腔深度尺寸的计算：

凹模深度尺寸同样运用平均收缩率法：

HＭ+δz0=[（1+Scp）LS-2/3Δ]+δz0

HＭ——凹模深度尺寸（mm）

δz——凹模深度制造公差（mm）

其余符号同上

HS1=10.1mm

取4级精度时

Δ1=0.18mm

由δz=1/4Δ得：

δz1=0.045mm

HＭ1+δz0=[（1+Scp）LS-2/3Δ]+δz0

=[（1+0.55%）×

10.1-2/3×

0.18]+0.0450

=10.035+0.0450mm

3.2型芯凸模尺寸的计算

如图3.2型芯

图3.2型芯

（1）型芯尺寸计算

运用平均收缩率法：

LＭ0-δz=[（1+Scp）LS+3/4Δ]0-δz

LＭ——型芯径向尺寸（mm）

δz——型芯径向制造公差（mm）

其余符号同上

LS1=116.6mmLS2=58.3mm

取4级精度时

Δ1=0.5mmΔ2=0.32mm

δz1=0.125mmδz2=0.08mm

LＭ10-δz=[（1+Scp）LS+3/4Δ]0-δz

116.6+3/4×

0.5]0–0.125

=117.61630–0.125mm

LＭ20-δz=[（1+Scp）LS+3/4Δ]0-δz

58.3+3/4×

0.32]0–0.08

=58.860–0.08mm

（2）型芯高度尺寸的计算运用平均收缩率法：

HＭ0-δz=[（1+Scp）LS+2/3Δ]0-δz

HＭ——型芯高度尺寸（mm）

δz——型芯高度制造公差（mm）

HＳ1=9mmHＳ1=10.1mm

Δ1=0.16mmΔ2=0.18mm

δz1=0.04mmδz2=0.045mm

HＭ10-δz=[（1+Scp）LS+2/3Δ]0-δz

9+2/3×

0.16]0–0.04

=9.1560–0.04mm

HＭ20-δz=[（1+Scp）LS+2/3Δ]0-δz

10.1+2/3×

0.18]0–0.045

=10.2750–0.045mm

3.3侧型芯尺寸的计算

侧型芯如右图3.3

LＭ——型芯径向尺寸（mm）

δz——型芯径向制造公差（mm）

LS1=1mm

Δ1=0.12mm

δz1=0.03mm

1+3/4×

0.12]0–0.03

=1.09550–0.03mm

图3.3侧型芯

4浇注系统的设计

4.1分型面的选取

分型面的形式与塑件的几何形状、脱模方法、模具类型及排气条件等有关，常见的形式有：

水平分型面、垂直分型面、斜分型面、阶梯分型面和平面、曲面分型面。

（1）复合塑件脱模的基本要求，就是能使塑件从模具中取出，分型面应设在脱模方向最大的投影边缘部位；

（2）分型线不影响塑件外观，即分型面应尽量不破坏塑件光滑的外表面；

（3）确保塑件留在动模一侧，利于推出且推杆痕迹不显露于外观面；

（4）确保塑件质量；

（5）要你管尽量避免成型孔、侧凹，若需要滑块成型，力求滑块结构简单，尽量避免定模滑块；

（6）满足模具的锁紧要求，将塑件投影面积大的方向放在定动模的合模方向上，而将投影面积小的方向作为侧向分型面；

另外，分型面是曲面的，应加斜面锁紧；

（7）合理安排浇注系统特别是浇口位置，有利于开模；

通过对塑件结构形式的分析，同时根据以上分型面的选择原则综合考虑，决定将分型面选在塑件截面积最大且利于开模取出塑件的底平面上，其位置如图4.1分型面所示。

图4.1分型面

4.2浇口套的选用

浇注系统它是获得优良性能和理想外观的塑件以及最佳的成型效率有直接影响。

此塑件采用普通流道系统，它是由主流道、分流道、浇口、冷料穴组成的。

浇注系统是一副模具的重要的内容之一。

从总体来说，它的作用可以作如下归纳：

它是将来自注塑机喷嘴的塑料熔体均匀而平稳地输教送到型腔，同时使型腔的气体能及时顺利排出，在塑件熔体填充凝固的过程中，将注塑压力有效地传递到型的各个部位，以获得形完整、内外在质量优良的塑件制件。

浇注系统的设计的一般原则：

了解塑件的成型性能和塑件熔料的流动特性。

采用尽量短的流程，以降低热量与压力损失。

浇注系统的设计应该有利于良好的排气，浇注系统应能顺利填充型腔。

便于修整浇口以保证塑件外观质量，确保均匀进料。

主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。

主流道的形状为圆锥形，以便熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。

主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。

另外，由于其与高温熔体及注射机喷嘴反复接触，因此设计中常设计成可拆卸更换的浇口套。

主流道衬套为标准件可选购。

主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，易磨损，对材料要求较严格，因而尽管小型注射模可以将主流道浇口与定位圈设计成一个整体，但考虑上述因素通常仍然将其分开来设计，以便于拆卸更换。

同时，也便于选用优质钢材进行单独加工和热处理。

设计中常采用碳素工具钢（T8A或T10A），热处理淬火表面硬度为50～55HRC，浇口套属于标准件，在选够浇口套时应注意：

浇口套进料口直径和球面坑半径。

因此，所选浇口套如图4.2所示

图4.2浇口套

4.3冷料井的设计

根据实际,采用底部带有拉料杆的冷料井，推杆装于推杆固定板上，具体结构如图4.3冷料井。

图4.3冷料井

4.4分流道的设计

分流道截面形状可以是圆形、半圆形、矩形、梯形和U形等，圆形和正方形截