某手机外壳成型模具设计.docx

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某手机外壳成型模具设计

湖南涉外经济学院

本科毕业论文（设计）

题目

某手机外壳成型模具设计

作者

学院

机械工程学院

专业

材料成型及控制工程

学号

指导教师

二〇一三年四月一日

湖南涉外经济学院

毕业论文（设计）任务书

学生姓名：

学号：

200901003620专业班级：

材料班

毕业论文（设计）题目：

某手机外壳成型模具设计

题目类型：

（3）工程设计

毕业论文（设计）时间:

自2012年12月11日开始至2013年4月16日止

1.毕业论文（设计）内容要求：

根据下图设计某手机盖的注塑模具，同时进行该模具的型腔数控仿真加工。

（由指导教师提供）

需完成的工作：

1.根据给定参数，设计手机外壳的注塑模型及相关计算。

2.制定塑件成型工艺规程。

3.绘制总装配图及相关零件图。

4.型腔仿真加工。

5.编写论文（包括封面、中英文摘要、关键词、目录、综述或序言、正文、参考文献）。

2.主要参考资料

1.《塑料成型工艺及模具设计》，叶久新王群主编，机械工业出版社

2.《塑料模具设计指导》，伍先明张蓉编著，国防工业出版社

3.《塑料模具图册》，阎亚林主编，高等教育社出版。

4.《模具设计指导》，史铁梁主编，机械工业出版社出版。

5.《塑料模具模设计指导与资料汇编》，廖月莹何冰强主编，大连理工大学出版社

6.《模具制造工艺学》，郭铁良主编，高等教育出版社。

7.《互换性与测量技术基础》，陈于萍周兆元主编，机械工业出版社。

3.毕业论文（设计）进度安排

阶段

阶段内容

起止时间

1

毕业生确定选题

2012年11月

2

撰写开题报告，完成开题工作

2012年12月

3

利用寒假完成相关计算和结构设计

2013年2月6日―2月26日

4

完成所有图纸的绘制和说明书的写作

2013年2月27日―4月10日

5

修改图纸和说明书

2013年4月10日―4月20日

6

毕业论文（设计）的定稿、评阅、答辩

2013年4月21日―

5月15日

指导教师（签章）：

____________日期：

__________________

系（教研室）主任（签章）：

____________日期：

__________________

二级学院院长（签章）：

____________日期：

__________________

注：

任务书由指导教师本人填写，经教研室主任（学术小组组长）审核后下发给学生。

湖南涉外经济学院

毕业论文（设计）指导教师评语

建议成绩：

指导教师：

（签章）

年月日

湖南涉外经济学院

毕业论文（设计）评阅教师评语

建议成绩：

评阅教师：

（签章）年月日

湖南涉外经济学院

毕业论文（设计）答辩记录

日期：

学生姓名：

学号：

专业班级：

题目：

毕业论文（设计）答辩委员会（小组）意见：

答辩成绩：

评定等级：

答辩委员会（小组）负责人：

（签章）

委员（小组成员）：

（签章）

（签章）

（签章）

（签章）

二级学院审查意见：

论文（设计）最终评定等级：

______________负责人：

（签章）

______年___月___日

摘要

手机作为现代通信工具已经非常普及了，并且手机一直保持加速增长的发展势头。

随着手机的快速发展，手机外型也在不断地变化。

塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类，因此，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。

本文的目的是设计一种手机外壳的注塑模具。

论文首先对注塑件进行了分析，包括材料的选择、材料的注射成型工艺、材料的性能分析以及材料的主要缺陷及消除措施。

然后进了模具结构形式的拟定、注射机型号的确定、浇注系统的设计、成型零件的结构设计及计算、模架的确定、排气槽和导向机构的设计、脱模推出结构和冷却系统的设计。

论文最后对此次设计所遇到的问题和收获进行了总结。

关键词：

塑料模具；浇注系统；冷却系统

ABSTRACT

Mobilephonesasamoderncommunicationtoolhasbeenverypopular,andmobilephoneshasbeenmaintainingthemomentumofaccelerateddevelopment.Withtherapiddevelopmentofmobilephones,mobilephoneisinconstantchange.

Plasticindustryistheoneofquickestindustryintheworldnow,andthemolddesignisdevelopmentquickly.Therefore,theresearchofthemoldtounderstandtheplasticproduct,theproductionprocessandimprovetheproductqualitywillhaveaverybigsignificance.

Thepurposeofthispaperistodesignaninjectionmoldofmobilephoneshell.Paperfirsthascarriedontheanalysisofinjectionmoldedparts,includingtheselectionofmaterials,thematerialsoftheinjectionmoldingprocess,themaindefectsoftheperformanceanalysisofmaterialandmaterialandeliminatingmeasures.Andthenintothemouldstructureformoftheprotocol,thedeterminationofinjectionmachinenumber,andthedesignofthegatingsystem,moldingpartsstructuredesignandcalculation,thedeterminationofdiesetandexhaustslotandsteeringmechanismdesign,demouldingstructureandthedesignofthecoolingsystem.Paperthenproblemsforthedesignandresultsaresummarized.

Keywords:

Theplasticmold;thepoursystem;coolingsystem

摘要………………………………………………………………………………………Ⅰ

Abstract………………………………………………………………………………………Ⅱ

第一章前言………………………………………………………………………………1

1.1塑料成型模具在国民经济中的地位……………………………………………1

1.2国内外模具技术的现状及发展趋势……………………………………………2

第二章注塑件分析……………………………………………………………………5

2.1塑件材料的选择及其结构分析……………………………………………5

2.2ABS的注射成型工艺……………………………………………………………6

2.3ABS性能分析……………………………………………………………………7

2.4ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施…………………………………………8

第三章模具结构形式的拟订……………………………………………………9

3.1分型面的确定……………………………………………………………………9

3.2确定型腔数量及排列方式…………………………………………………………10

3.3模具结构形式的确定……………………………………………………………10

第四章注射机型号的确定………………………………………………………11

4.1塑件参数…………………………………………………………………………11

4.2浇注系统凝料体积的初步估算…………………………………………………11

4.3注射机型号的确定………………………………………………………………11

4.4注塑机的相关参数的校核………………………………………………………12

第五章浇注系统设计…………………………………………………………………13

5.1浇注系统的设计原则…………………………………………………………13

5.2主流道的设计……………………………………………………………………13

5.3分流道的设计…………………………………………………………………14

5.4浇口的设计………………………………………………………………………15

5.5校核主流道的剪切速率…………………………………………………………17

5.6冷料穴的设计及计算…………………………………………………………17

第六章成型零件的结构设计及计算……………………………………………18

6.1成型零件的结构设计………………………………………………………18

6.2成型零件钢材的选用…………………………………………………………19

6.3成型零件的工作尺寸计算………………………………………………………20

6.4成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算…………………………………………21

第七章模架的确定…………………………………………………………………22

7.1各模板尺寸的确定………………………………………………………………23

7.2模板各尺寸的校核………………………………………………………………23

第八章排气槽的设计…………………………………………………………………24

第九章导向机构的设计……………………………………………………………25

9.1机构的功用……………………………………………………………………25

9.2导向结构的设计原则……………………………………………………………25

9.3导柱的设计原则…………………………………………………………………26

9.4导套的设计原则…………………………………………………………………26

9.5导柱与导套的配合形式…………………………………………………………26

第十章脱模推出机构的设计……………………………………………………27

10.1脱模推出机构的设计原则……………………………………………………27

10.2塑件推出方式………………………………………………………………27

10.3脱模力的计算…………………………………………………………………27

10.4推杆的结构形式及形状………………………………………………………28

10.5推出机构的形式………………………………………………………………29

第十一章冷却系统的设计……………………………………………………30

11.1冷却系统的简单计算…………………………………………………………30

11.2冷却通道形式及设计……………………………………………………………31

第十二章总装图和零件图的绘制……………………………………………33

结论…………………………………………………………………………………………35

参考文献…………………………………………………………………………………36

致谢………………………………………………………………………………………37

附录………………………………………………………………………………………38

第一章前言

1．1塑料成型模具在国民经济中的地位

模具在现代生活中，是生产各种工业产品的重要工艺设备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。

作为金属、塑料、橡胶等材料成型的基础工艺装备，模具在现代工业生活中应用日益广泛，如在汽车、电子、家电、建筑、日用品等行业中有60%~80%的零件需要模具成形，可以说人类的衣、食、住、行，没有哪一方面离得开模具。

模具作为一种高效率的工艺装备，用模具进行各种材料加工成型，可以实现高速的批量生产，并能在批量中保证稳定的制品质量。

同时，模具也是实现少切削与无切削加工技术不可缺少的工具，可节约原材料、降低制品的成本。

由于模具成形具有优质、高产、省料和低成本等特点，现已在国民经济各个部门，特别是汽车、航空航天、仪器仪表、机械制造、家用电器、石油化工、轻工日用品等工业部门得到极其广泛的应用。

据统计，利用模具制造的零件，在飞机、汽车、拖拉机、电机电器、仪器仪表等机电产品中占60%~70%；在电视机、录音机、计算机等电子产品中占80%以上；在自行车、手表、洗衣机、电冰箱、电风扇等轻工业产品中占85%以上。

随着社会经济的发展，人们对工业产品的种类、数量、质量及款式都有越来越高的要求。

模具工业不但在国民经济中占捬重要地位，在世界市场上也是独树一枝，是国际上公认的关键工业。

世界模具市场总体上供不应求，市场需求在600到650亿美元。

如今，模具工业的发展甚至已经超过了新兴的电子工业。

为了满足人类的需要，世界上各工业发达国家都十分重视模具技术的开发，大力发展模具工业，积极采用先进技术和设备，提高模具制造水平，并取得了显著的经济效益。

美国是世界上超级经济大国，也是世界模具工业的领先国家，其在1989年的模具行业就已有12554个企业，从业人员17.28万人，模具总产值达64.47亿美元。

日本模具工业是从1957年开始发展起来的，当年模具总产值仅有106亿日元，到1991年总产值已超过17900亿日元，在34年中增长了169倍，这也是日本经济能飞速发展，并在国际市场上占有一定优势的重要原因之一。

现在，日本的模具工业已实现了高度的专业化、标准化和商业化。

为振兴和发展我国的模具工业，中国政府早在1989年3月颁布的《关于当前产业政策要点的决定》中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。

现在，大家都认识到，研究和发展模具技术，对于促进国民经济的发展具有特别重要的意义。

因此，被誉为“工业之母”、“皇冠工业”的模具制造业是高技术密集型产业，模具工业已成为先进制造技术的重要组成部分。

模具技术和相关行业的发展水平，已被认为是衡量一个国家工业水平及产品开发能力的重要标志之一。

模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高，并能获得极大的经济效益，因此引起了各个国家的高度重视和赞赏。

在日本，模具被誉为“进入富裕社会的原动力”，在德国则冠之以“金属加工业中的帝王”，在罗马尼亚视为“模具就是黄金”。

因此可以断言，随着工业生产的迅速发展，模具工业在国民经济中的地位将日益增高，模具技术也会不断发展，并在国民经济发展过程中发挥越来越重要的作用。

模具按制造的产品分类，可以分为塑料模具（又分为注塑模具、铸压模具和吹塑模具）、冲压模具、铸造模具、橡胶模具和玻璃模具等等。

其中，尤以注塑模具和冲压模具用途广、技术成熟、占据的比重大，除部分冲模以外的的上述各种模具都属于腔型模，因为他们一般都是依靠三维的模具形腔是材料成型。

塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类，因此，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义，对于我国而言，它在整个国民经济的各个部门中发挥了越来越大的作用。

因此塑料制品成型及模具的设计还是个很专业性、实践性很强的技术，而它的主要内容都是在今后的生产实践中逐步积累和丰富起来的。

然而，美国塑料（原料）的产量多年来一直雄居各国之首。

德国是世界最大的塑料（原料）生产国之一，中国塑料工业多年持续高速增长，1991年产量仅为250万吨，1995年增为350万吨，1998年超过700万吨，到2002年已增达约1400万吨，超过日本而成为世界第3大塑料原料生产国。

中国今年塑料制品市场将持续走强，在包装、工程、建材、农用和日用塑料制品等各个领域都将有较大幅度的增长，需求量将超过2500万吨。

其中包装塑料制品今年需求量将超过850万吨，工程塑料制品需求量将达400万吨左右，建材塑料制品需求量将达300万吨以上，农用塑料制品需求量将在500万吨左右，日用塑料制品需求量约为80万吨左右。

1.2国内外模具技术的现状及发展趋势

目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。

我国对模具工业的发展也十分重要。

现在，我国的模具工业已初具规模，可以说，我国在模具技术方面，已有一直较强的队伍。

近年来，我国的模具工业一直以每年13%左右的增长速度快速发展。

我国模具行业在“十五”期间的增长速度将达到13%～15%。

模具钢的需求量也将以每年12%的速度递增，全国年需求量约70万吨左右，而国产模具钢的品种只占现有国外模具钢品种的60%，每年进口模具钢约6万吨。

我国每年进口模具约占市场总量的20%左右，已超过10亿美元，其中塑料与橡胶模具占全部进口模具50%以上；冲压模具占全部进口模具约40%。

由此可见我国的模具工业的发展潜力是巨大的。

近年来，我国模具技术的进步主要表现在：

1）研究开发了几十种模具新钢种及硬质合金、钢结硬质合金等新材料，并采用了一些热处理新工艺，使模具使用寿命得到延长；2）发展了一些多工位级进模和硬质合金模等新产品，并根据国内生产需要研制了一批精密塑料注射模；3）研究开发了一些新技术、和新工艺，如三维曲面数控仿形加工、模具表面抛光、表面皮纹加工制造技术，模具钢的超塑性成形技术和各种快速制模技术等；4）模具加工设备已得到较大发展，国内已能批量生产精密坐标磨床、计算机控制（CNC）仿形铣床，CNC电火花线切割机床以及高精度的电火花成形机床等；5）模具计算机辅助设计和辅助制造（模具CAD/CAM）已在国内企业单位得到广泛开发利用。

虽然我国模具技术得到较大的发展，但仍不能满足国民经济发展的需要，还需花费大量资金向国外进口一些模具，其原因有专业化和标准化程度不高，模具产品的质量和生产工艺水平，总体上比国际先进水平低许多，生产工艺水平低则主要表现在加工工艺、加工装备等方面；模具品种少，效率低，经济效益不好，模具生产制造周期却要比国际先进水平长许多，产品质量水平低主要表现在模具精度、表面粗糙度、寿命及模具的复杂程度上制造技术较发达国家落后；模具寿命较短，寿命也只有国际先进水平的50％左右，新材料使用量较低，且力量分散，管理落后。

根据我国模具技术的发展现状及存在的问题，近年来我国积极发展开发、发展精密、复杂、大型、长寿命模具，以满足国内市场需求。

国家已规划分别在山东、广东、北京、上海、广州、江浙等地的有关单位重点扶持发展热锻模、热铸模、塑料模、冷冲模等，以便集中力量发展这些有影响的高水平模具及标准件；加速模具标准化和商品化，以提高模具质量，缩短模具制造周期；大力开发和推广应用模具CAD/CAM技术，提高模具制造过程的自动化程度；积极开发模具新品种、新工艺、新技术和新材料，发展模具加工成套设备，以满足高速发展的模具工业需要。

塑料加工技术和塑料模具技术发展迅速，成为我国塑料加工业近年来连续、高速、稳定增长的重要基础，也为塑料相关领域如家电、汽车、包装等行业的发展起到了积极的促进作用。

AIE亚太国际紧跟材料市场趋势，致力于ABS材料的开发与推广，推出一系列具有优异综合性能及技术表现的ABS汽车材料，开发处诸多新型ABS复合材料，如高抗冲性、阻燃性、外观、着色等，为最终用户的使用提供全程的支持和帮助并不断提供新的解决方案。

纵观发达国家对模具工业的认识与重视，制造理念陈旧是我国模具工业发展滞后的重要原因。

模具技术水平的高低，决定着产品的质量、效益和新产品开发能力，因此，模具是国家重点鼓励与支持发展的技术和产品，现代模具是多学科知识集聚的高新技术产业的一部分，是国民经济的装备产业，其技术、资金与劳动相对密集。

模具技术的发展是模具工业发展最关键的—个因素，其发展方向应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、质量好”和“价格低”的要求服务。

目前，我国模具工业的当务之急是加快技术进步，调整产品结构，增加高档模具的比重，质中求效益，提高模具的国产化程度，减少对进口模具的依赖。

今后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工业的快速发展，成为模具制造强国。

中国塑料模工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。

在大型模具方面已能生产48"（约122CM）大屏幕彩电塑壳注射模具，6.5KG大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生产照相机塑料件模具，多形腔小模数齿轮模具及塑封模具。

经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术，模具的电加工和数控加工技术，快速成型与快速制模技术，新型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。

尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口10多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。

与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。

未来，

国内外模具工业和技术主要发展方向将主要集中在以下几方面：

1.模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三维化、智能化和网络化方向发展。

2.模具检测、加工设备向精密、高效和多功能方向发展。

3.快速经济制造技术的广泛应用。

4.开发优质模具材料和先进的表面处理技术。

5.模具研磨抛光将向自动化、智能化方向发展。

6.模具标准件的应用将日渐广泛。

7.模具工业新工艺、新理念和新模式的发展。

第二章注塑件分析

2.1塑件材料的选择及其结构分析

2.1.1塑件说明

手机外壳是日常生活中经常看到的东西，在现今社会几乎每个人都有手机，其形状也是各式各样，丰富多彩，手机外壳常用塑胶材料主要有PC、ABS和PC+ABS三大类。

此次设计的是某手机外壳的注塑模设计，如下图所示，结构比较简单，质量要求是不允许有裂纹和变形缺陷。

此次产品是在PRO/E软件的辅助下设计完成的。

产品图如下：

图2.1塑件图

（1）塑件材料的选择：

选用ABS（即丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物）。

（2）生产批量为大批量生产。

2.1.2塑件的结构与工艺性分析

（1）结构分析

该塑料制品是一个手机壳的上盖。

上端部的配合处有尺寸精度要求，该塑料制品选用的是ABS塑料。

ABS具有较高的强度、硬度、耐热性及耐化学腐蚀性；具有弹性和较高的冲击强度，该塑件壁厚为1～2mm，塑件外形尺寸不大，适合注射成型。

（2）工艺性分析

精度等级：

部分采用5级低精度

脱模斜度：

ABS属无定型塑料，成型收缩率较小，由参考文献[1]P36表2-10选择该塑件上型芯和型腔的统一脱模斜度为1。

2．2ABS的注射成型工艺

2.2.1注射成型工艺过程

（1）预烘干→装入料斗→预塑化→注射装置准备注射→注射→保压→冷却→脱模→