手机外壳模具毕业设计说明书文档格式.docx
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2013年4月-5月进行零件装配图、毕业设计说明书
参考资料：
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系专家组审核意见：
年月日
摘要
近年来，我国手机业的高速发展对模具工业，尤其是塑料的模具提出了越来越搞的要求，2004年，塑料模具在整个模具行业中所占比例已上升到35%左右，据有关专家估计，在未来这几年中，中国塑料模具业还将要继续保持年均增长速度达到12%以上的高速度的发展啊。
国内塑料模具的市场中就以注塑模具需求量最大，其中发展重点为塑料模具。
注射成型是塑料成型的一钟重要方法，它主要适用于热塑型塑料的成型，可以一次成型形状复杂的很精密塑件。
本课题就是将手机外壳的前盖作为设计的模型，将注射模具的相关知识作为依据，讲述塑料注射模具设计的过程。
本设计对手机外壳前盖进行的注塑模设计，利用UG软件来对塑件进行了实体的造型，对塑件的结构进行了工艺分析。
明确了设计思路，确定了注射成型工艺过程并对各个具体部分进行了详细的计算和校核。
如此设计出的结构保证了与其他部件的配合，确保模具工作运用可靠。
再继续用UG对其进行制图和CAM加工。
本课题通过对手机外壳前盖的注射模具设计，巩固和深化了所学知识，取得了满意的成绩，达到了之前期望的设计意图。
[关键词]注塑模、数控加工、模具设计、UG
Abstract
Inrecentyears,therapiddevelopmentofChina'
shomeapplianceindustry,themoldindustry,especiallytheplasticmoldmoreandmoreengagedintherequirements,2004,plasticmoldinthemoldindustryproportionhasrisentoabout35%,accordingtotheexpertsestimatethatinthenextfewyears,theplasticmoldindustryinChinawillcontinuetomaintainanaverageannualgrowthrateofmorethan12%ofthehigh-speeddevelopment.Domesticplasticmoldmarketdemandforplasticinjectionmolds,wherethefocusofdevelopmentofplasticmold.
Injectionmoldingplasticmoldingofabell,itismainlyappliedtothethethermoplasticplasticmolding,formingacomplexshapeprecisionplasticparts.Theissueisthefrontcoverofthemobilephoneshellasadesignmodel,theknowledgeoftheinjectionmoldasthebasis,abouttheprocessofplasticinjectionmolddesign.
Thedesignofthephonehousingfrontcoverinjectionmolddesign,plasticpartsusingUGsoftwaresolidmodeling,processanalysisofthestructureoftheplasticparts.Clearthedesignideas,todeterminetheinjectionmoldingprocessandtoeachspecificpartsofdetailedcalculationandchecking.Suchastructuremaybedesignedtoensurethatthemoldistheuseofreliable,ensurecooperationwiththeothermember.AndthencontinuetousetheUGitsmappingandCAMprocessing.
Thesubjectbeforethecellphonecasecoverinjectionmolddesign,consolidateanddeepentheknowledge,achievedsatisfactoryresults,toachievethedesireddesignintent.
[keywords]injectionmold、ncmachiningmolddesign、UG
1、绪论
大规模生产模具在现代制造业中，不同的产品和日用品技术和重要设备和材料，通过某种方式创建一个特定的形状。
铸造高品质，高效率，节能，成本低的材料，可在国民经济的各个领域，尤其是在汽车，拖拉机，航空航天，设备，机械，家电，石化，轻工，日用品等零件的应用范围非常广泛。
塑料模具形成的一个重要的技术设备，模具生产的最终产品的价值，往往是自身价值的许多倍，甚至是一百倍，所以模具行业是国民经济水平的基础产业，模具制造技术的高低，已成为国家措施制造水平的重要标志。
中国塑料模具塑料模具行业未来的迅速发展和以上方面存在的差距，我国以后的模具发展肯定是高于模具行业的整体增长。
塑料模具生产企业的发展，规模化和现代化的同时，小而精，小儿专，仍然是一个必然的发展趋势。
从技术上讲，以满足生产模式，使用短时交货，精确，质量，低价格的要求。
课题的主题是手机外壳前盖塑料材质，质量，体积的分析和计算，合理利用注塑机盖手机壳模具设计和数控加工的一部分。
和每一个测试参数，要求设计一个合理的经济模塑料。
1.1设计题目：
如图1所示的塑件实物为一个手机外壳前盖，该零件要求具有一定的强度与刚度，其中塑件两侧的圆柱状突出与其他的零件有配合要求，上表面多孔，该零件不透明，其形状主要由曲面与孔构成，左右基本对称，具有良好受力的性能。
体积=41.43×
103mm3长=120.65mm宽=44.45mm厚=0.75mm
表面积=11355mm2
密度=7.83×
10-6g/mm3
质量=32.45g
设计要求：
（1）确定塑件所用塑料品种；
（2）设计成型塑件的注塑模具；
（3）塑件的数控加工编程。
图1-1塑件三维图
1.2任务分析
首先应确定的主题的设计，设计的要求，本设计中使用的各种塑料塑件，以确定的塑料片，塑料基本技术参数的精度水平。
观察表明，塑件的结构：
在光滑的表面多孔的，基本均匀的厚度的塑料部件，在设计时应注意的设计，因此浇口的位置和它的大小，以避免缩痕和翘曲。
2、塑件塑料品种的确定和结构工艺性
2.1塑料品种的确定
所给塑件实物为红色不透明制件，根据塑件的要求，初步确定所用塑料应是工程塑料。
在工程塑料中有很多品种满足塑件的使用要求，如ABS、聚甲醛、聚碳酸酯等。
从成型工艺性和成本方面考虑聚甲醛的热稳定性较差，加工工艺要求较高；
聚碳酸酯的分子链较刚硬，成型时的粘度较大，要求较高的注塑压力，制品中容易产生内应力等，加之两者的原料价格也较高，最终确定采用ABS塑料。
2.2ABS塑料的性能
ABS树脂是五大合成树脂之一，其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良，还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点，容易涂装、着色，还可以进行表面喷镀金属、电镀、焊接、热压和粘接等二次加工，广泛应用于机械、汽车、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等工业领域，是一种用途极广的热塑性工程塑料。
ABS塑料的性质与材料功能：
塑料ABS无毒、无味，外观呈象牙色半透明，或透明颗粒或粉状。
密度为1.05~1.18g/㎝3,收缩率为0.4%~0.9%,弹性模量值为0.2Gpa,泊松比值为0.394，吸湿性<
1%，熔融温度217~237℃，热分解温度>
250℃。
1.ABS塑料的成型特性：
无定形料,流动性中等,吸湿大,必须充分干燥,表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥80-90度,3小时.
2.宜取高料温,高模温,但料温过高易分解（分解温度为>
270度）.对精度较高的塑件,模温宜取50-60度,对高光泽.耐热塑件,模温宜取60-80度.
3.如需解决夹水纹，需提高材料的流动性，采取高料温、高模温，或者改变入水位等方法。
4.如成形耐热级或阻燃级材料，生产3-7天后模具表面会残存塑料分解物，导致模具表面发亮，需对模具及时进行清理，同时模具表面需增加排气位置。
5.冷却速度快，模具浇注系统应以粗，短为原则，宜设冷料穴，浇口宜取大，如：
直接浇口，圆盘浇口或扇形浇口等，但应防止内应力增大，必要时可采用调整式浇口。
模具宜加热，应选用耐磨钢。
6.料温对塑件质量影响较大，料温过低会造成缺料，表面无光泽，银丝紊乱料温过高易溢边，出现银丝暗条，塑件变色起泡。
7.模温对塑件质量影响很大，模温低时收缩率，伸长率，抗冲击强度大，抗弯，抗压，抗张强度低。
模温超过120度时，塑件冷却慢，易变形粘模，脱模困难，成型周期长。
8.成型收缩率小，易发生熔融开裂，产生应力集中，故成型时应严格控制成型条件，成型后塑件宜退火处理。
参考XX百科ABS塑件的性能
2.3塑料精度
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，即所获得塑件尺寸的准确度。
影响塑件尺寸精度的因素是模具的制造精度和模具的磨损程度，其次是塑料的收缩率波动及成型时工艺条件的变化，塑件成型后的时效变化和模具的结构形状等。
因此，塑件的尺寸精度往往不高，赢在保证使用要求的前提下尽可能选用低精度等级。
塑件的尺寸公差依据《工程塑料模塑料件尺寸公差标准》确定，改标准将塑件分成7个精度等级，其中MT1级精度要求较高，一般不采用。
材料为ABS时，选取一般精度等级为MT3，未注公差尺寸的公差等级为MT5。
2.4塑件的表面粗糙度
塑件的外观要求越高，表面粗糙度值应越低。
在成型时从工艺上尽可能避免冷疤，云纹等疵点，除此之外，主要取决于模具型腔磨损而使表面粗糙度不断加大，所以应随时予以抛光复原。
透明塑件要求型腔和表面粗糙度相同，而不透明塑件则根据使用情况决定他们的表面粗糙度。
塑件的表面粗糙度可参照GB/T14232-1993《塑料件表面粗糙度标准》选取。
参考书目[1]P42塑件的尺寸精度和表面粗糙度
3、分型面及型腔的设计
3.1分型面选择
分型面是模具结构中的基准面，它直接影响着成型塑件的质量、模具加工的工艺性以及注射成型的效率等等。
因此确定模的分型面是模具设计中的重要环节之一。
3.1.1选择模具分型面的基本原则：
1、塑件脱模方便。
不仅要求选取的分型面位置不会使塑件卡在型腔无法取出，也要求塑件在动定模打开时尽可能滞留在动模一侧，因为模具的脱模机构在动模一侧。
2、模具结构简单。
将分型面设计成平面，型腔底面不容易切削加工，不如将分型面设计为斜面，使型腔底面成为平面，便于加工。
从简化模具考虑，对需要抽芯的塑件，应尽量避免在定模部分抽芯。
3、型腔排气顺利。
型腔气体的排除，除了利用顶出元件配合外间隙外，主要靠分型面，排气曹也要设在分型面上。
因此，分型面应该选择在熔体流动的末端。
4、确保塑件质量。
例如，将有同轴度要求的胶件部分放到分模面的同一侧等
5、合理利用设备。
一般注塑模的侧向抽芯，都是借助模具打开时的开模运动。
通过模具的抽芯机构进行抽芯，在有限的开模行程内，完成的抽芯距离有限。
因此，对于带有互相垂直的两个方向都有孔或凹槽的塑件，应避免长距离抽芯。
7、满足锁紧要求。
将塑件投影面积大的方向，放在前、后模的合模方向上，而将投影面积小的方向作为侧向分模面；
另外，分模面是曲面时，应加斜面锁紧。
参考目录书【1】P71分型面的选择
3.1.2分型面的确定
实际的模具结构不外乎如下三种：
1）型腔完全在前模一侧；
2）型腔完全在后模一侧；
3）型腔各有一部分在前、后模。
根据塑件的结构特点，主分型面位置完全在前模一侧，即第三种模具结构方案。
基于上述的选择分型面的原则，产品的分型面如图3—1所示。
图3-1产品的分型面图
3.2型腔的确定
型腔数的确定，与所要求的塑件质量、塑件的几何形状、塑件成本及交货期等因素有关。
从经济的角度出发，订货量大时可选用多型腔模具，对小型制件，型腔数量可由经验决定。
当尺寸精度和重复性精度要求很高时，应尽量减少型腔的数目，在满足其他要求的前提下尽量采用单型腔模具。
针对于本设计的塑件，由于尺寸精度和重复性精度要求不高，因而拟采用以模具中心对称的一模两腔较为合适。
4、凹模、凸模厚度尺寸设计
在注塑成型过程中，型腔所受的力有塑料熔体的压力、合模时的压力，开模时的拉力等，其中最主要的是塑料熔体的压力，在塑料熔体压力作用下，型腔将产生内应力及变形。
如果型腔侧壁和底壁厚度不够，当型腔中产生的内应力超过型腔材料的许用应力时，型腔即发生强度破坏。
于此同时，刚度不足则发生过大的弹性变形，从而产生溢料和影响塑件尺寸及成型精度，也可能导致脱模困难等，可见模具对强度和刚度都有要求。
因此选用瑞典一胜百公司钢材718S为加工材料。
其特点是抛光性好,耐磨性好,抗拉强度高,常用于高抛光度及高要求的内模镶件,适合PA、POM、PS、PE、PP和ABS等塑料模。
凸模用于产品内表面的成型，后模材料较硬，表面质量一般情况下比前模要求低一些，因此选用和前模一样的材料。
由于此零件需一模两出，因此需要对零件进行排位，由于此零件型腔深度9.34mm，根据型腔至内膜镶件边经验数值（表1）可得型腔至内膜镶件边数值为15mm。
表1型腔至内膜镶件边经验数值
型腔深度
型腔至内膜镶件边数值/mm
≦20mm
15～20
30～40
30～35
20～30mm
25～30
﹥40
35～50
注：
1．零部件的前模和后模的长宽尺寸通常是一致的。
2．内模镶件的长、宽尺寸应取整数，宽度应尽量和标准模架的推杆板宽度相等。
内模镶件包括前模和后模，厚度与产品高度和产品在分型面上的投影面积有关，一般制品可参考下述经验数值选定。
①凹模厚度A一般在型腔深度基础上加10～20mm，当产品在分型面上的投影面积大于200cm2时，在型腔深度基础上加上25～30mm。
见图4-1。
图4-1
②凸模厚度B见图3，分以下两种情况。
一是凸模无型腔：
此时应保证凸模有足够的强度和刚度，凸模厚度取决于凸模的长宽尺寸。
二是凸模有型腔：
凸模的厚度B=型腔深度a+封料尺寸b（最小8mm）+钢厚14mm左右。
如果型芯镶通，则不用加14mm；
如果按上式计算得到的厚度小于表2中凸模厚度B，则以表2中的厚度为准。
表2凸模厚度经验确定法
内模镶件的长×
宽
凸模厚度B
≦50×
50
150×
150～200×
200
50×
50～100×
100
20～25
≧200×
40～50
100×
100～150×
150
注意事项：
①凹模厚度尽量取小一些，以减小主流道的长度。
②凸模厚度是指分型面以下的厚度，不包括凸模型芯的高度。
③凸模型腔越深，封料尺寸的值就越要取小些；
反之，则可取大些。
由于零件长×
宽为120×
44。
因此，根据凸模厚度经验确定法（表2）可以确定凸模厚度B为35mm，凹模厚度A为25mm。
当确定了型腔至内膜镶件边数值和凹凸模厚度，就可以定义一个毛坯，再通过分型面的裁剪就可以得到凹模（图4-2）、凸模（图4-3）。
图4-2产品的凹模图
图4-3产品的凸模图
由于这产品没有侧向的倒扣，所以就不用做侧向的抽芯。
5、注塑机的选择
塑件采用一模两腔形式，注塑量为41.43×
103×
2=83×
103mm3。
要求注射成型时的总注射量应是注射机最大注射量的80%以下。
G≤80%Gmax（3-1）
代入数据得：
Gmax=G/0.8=（83×
103）/0.8=103.75cm3
公式引自参考书目[4]P156公式（8-3）
初选注射机为XS-ZY-125技术参数如表3：
表3XS-ZY-125注塑机技术参数
理论容量/cm^3
125
螺杆直径/mm
42
注射压力/MPa
120
注射行程/mm
115
锁模力/KN
900
最大成型面积/cm^2
320
模具最大厚度/mm
300
模具最小厚度/mm
最大开合模行程/mm
动、定模固定板寸/mm
428x458
喷嘴圆弧半径/mm
12
喷嘴孔径/mm
4
拉杆空间/mm
260x290
顶出形式
两侧设有顶杆，机械顶出
6、注射机有关参数的校核
6．1最大注射量的校核
在一个注塑成型周期内，注塑模具内所需要的塑料熔体总量与模具浇注系统的容积和型腔容积有关，其值用下式计算：
NM+Mj≤KMn（4-1）
其中N--------型腔数量；
M--------单个制品的体积或质量,cm3或g
Mj-------浇注系统和飞边所需的塑料质量或体积，cm3或g；
Mn-------注射机最大注射量，cm3或g；
K---------注射机最大注射量利用系数，一般取0.1-0.8；
M=42cm3，Mj=12cm3，KMn=0.8×
125=100cm3
将已知数据带入可得：
NM+Mj=96cm3≤KMn=100cm3
所以校核最大注射量满足要求。
公式引自参考书目[1]公式61（3-6）
6．2锁模力的校核
注射时塑料熔体进入型腔内仍然存在较大压力，它会使模具从分型面张开。
为了平衡塑料熔体的压力，锁紧模具保证塑件的质量，注射机必须提供足够的锁模力。
涨模力等于塑件和浇注系统在分型面上不重合的投影面积之和乘于型腔的压力。
锁模力F应满足：
kAp≤F（4-2）
式中：
k--------锁模力安全系数，一般取k=1.1;
A--------塑件与浇注系统在分型面上的投影面积，约为50cm2
P--------型腔的平均压力，通常取20～40MPa，对该模具取30MPa。
经计算所需锁模力为900KN，小于注塑机的锁模力，符合要求。
公式引自参考书目[2]公式P83（5-5）
6．3注射压力的校核
塑料成型所需的注射压力是由塑料品种，注射机类型，喷嘴形式，塑件形状以及浇注系统的压力损失等因素所决定的。
对于粘度较大的塑料以及形状稀薄，流程长的塑件，注射压力应取大些。
注射压力的校核是可定注射机的额定注射压力是否大于成型时所需的注射压力。
注射压力P应满足：
k'
P0≤P
式中：
k'
--------安全系数，一般取k=1.25～1.4；
P0--------塑件与成型时所需注塑压力，对ABS塑料，常取60～100MPa。
由于所用塑件尺寸较小，平均壁厚0.8mm，所用注塑压力取60MPa，在安全系数去1.4时，经计算型腔成型压力为84MPa。
注射机的注射压力为120Mpa，即注射压力>
型腔成型压力
所以注射压力满足要求。
公式引自参考书目[2]P84
6．4模具闭合高度的确定
本设计模具初步拟采用AI模架。
根据参考书目[1]P418表10-2和P419表10-8、P431表10-13查得：
定模座板h1=25mm；
定模板A=30mm；
动模板B=35mm；
动模底版h1=25mm；
推杆固定板=35mm；
推板=80mm
模具闭合高度：
H=240mm。
6．5模具安装部分的校核
模具外型尺寸校核：
该模具外形尺寸为120mm×
44mm，一模两腔外形尺寸为190mm×
170mm，而XS-ZY-125型注射机模板最大安装尺寸为428mm×
458mm，所以能满足模具安装要求。
模具厚度校核：
XS-ZY-125型注射机所允许模具的最小厚度为=200mm，最大厚度为=300mm，模具闭合高度满足Hmin≤H≤Hmax安装条件。
6．6开模行程的校核
S＞H1+H2+（5～10）mm（4-3）
代入数据得S=9+65+10=84mm
所以S=300mm＞84mm,开模行程足够.
S——注塑机最大开模行程，（mm）
H1——塑件脱模距离（mm）
H2——包括流道凝料在内的塑件高度，（mm）
数据引自参考书目[3]
7、浇注系统的设计
7
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