手机外壳模具设计说明书Final Edition综述.docx
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手机外壳模具设计说明书FinalEdition综述
天津大学
（高等教育自学考试）
本科生毕业设计（论文）任务书
机械工程学院办学点模具设计与制造专业博导11班
设计（论文）题目：
手机外壳注塑成型模具设计
完成期限：
四个月
自2015年04月12日至2015年08月04日止
指导教师韩瑞云
办学单位负责人刘伯伟
批准日期2015.04.12学生胡嘉铭
接受任务日期2015.04.12
注：
1.本任务书一式两份，一份院或系留存，一份发给学生，任务完成后附在说明书内。
2.“检查人签名”一栏和“指导教师批准日期”由教师用笔填写，其余各项均要求打印。
一、设计（论文）原始依据（资料）
1.设计题目：
手机外壳注塑模模具设计。
2.塑料制品的性能要求：
（1）制品的外表面要光洁平整，无飞边毛刺及明显的熔接痕和其它斑痕；
（2）制品的强度和刚度要满足其使用要求；
（3）制品的尺寸精度要满足其图纸或装配及其他方面的使用要求；
（4）装饰类的塑料制品的外观要尽量美观。
3.塑料制品材料：
ABS塑料。
4.塑料分析：
ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的，这三种组分的各自特点，使ABS具有良好的综合力学性能。
丙烯晴使ABS具有良好的耐化学腐蚀及表面硬度，丁二烯使ABS坚韧，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能。
本次选择的塑件是数码产品，承受一定的外力，如冲击载荷，振动，摩擦等情况。
作为一种数码产品，生批量应该是大批量生产，这样，就必须考虑生产成本和综合各种模具寿命，在材料的选择时要综合各种因素。
5.生产纲领：
20万件。
6.塑料制品零件图,如图1-1、1－2所示：
图1-1产品正面
图1-2产品正面
二、设计（论文）内容和要求：
（说明书、专题、绘图、试验结果等）
1．设计内容：
（1）塑料制品的工艺分析；
（2）分型面的选择和成型零件的结构设计；
（3）型腔数目的确定和浇注系统的设计；；
（4）注射机的选择和参数校核；
（5）侧向分型与抽芯机构的设计。
（6）导向与定位机构及脱模机构的设计；
（7）选择标准模架或自行设计模板的结构和尺寸；
（8）冷却水道的设计；
（9）成型零件的工作尺寸计算；
（10）绘制装配图、成型零件图和其它标准件需要补充加工的零件图；
2.设计要求：
（1）完成毕业论文20000字左右；
（2）模具装配图（用AutoCAD绘制）；
（3）动模型芯、定模型腔图（用AutoCAD绘制）；
（4）动模型芯板、定模型芯板图（用AutoCAD绘制）；
顶杆，紧固螺钉，浇口，衬套等图（用AutoCAD绘制）；
（5）尽量选用标准模架，在保证生产率和质量的同时，力求降低模具成本和使用寿命；为了降低成本，可根据实际模具结构选择非标模架；
（6）在保证模具强度的前提下，注意外形美观和各部分协调。
天津大学高等教育自学考试本科生毕业设计开题报告
课程名称手机外壳注塑模模具设计
学院名称
天津大学机械工程学院
专业名称
模具设计与制造
学生姓名
胡嘉铭
指导教师
韩瑞云
1.选题的意义
塑料注射成型工艺是成型塑料制品的一种重要方法。
其基本工艺路线是塑料原材料经注射机熔融塑化并注入模具，在模具中固化后脱模成为制品。
随着高分子材料科学的进步，各种具有特殊优越性能的功能性工程塑料不断被开发出来，逐步替代了金属、木材等传统材料。
广泛应用于航空、航天、汽车、家电、电子、建筑、水利灌溉、家居民用等国民经济各个领域，直接或间接地影响着我们的生活。
目前采用注射成型工艺生产的塑料制品总量约占塑料制品总量的20％～30％。
注射棋具在注射制品成型中起着极其重要的作用。
除了塑料制品的表面质量、成型精度完全由模具决定之外，塑料制品的内在质量、成型效率也受模具左右，所以如何高质量、简明、快捷、规范化地设计注塑模具，成为发挥注塑成型工艺优越性，扩大注塑制品应用的首要问题。
2.国内外发展状况
美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”，日本则称“模具是促进社会繁荣富裕的动力”。
据1991年统计，日本模具工业已实现了高度的专业化、标准化和商品化，在全国一万多家企业中，生产塑料模占40%；新近统计的韩国模具工业情况表明，生产塑料模的占43.9%；新加坡全国有460家企业，60%生产塑料模。
九十年代，中国的塑料模具制造业在东南沿海逐渐兴起，并逐步向北部和内地扩展。
模具制造精度和手段也在日益进步和提高，从业人员大幅增加。
出现了一大批知名的模具企业，造就了很多模具方面的人才。
而今中国的模具行业正处于一个上升时期，国家重视培养这方面的高级技能性人才并从政策上给与模具制造业一定的倾斜。
综上所述可以看出，由于塑料成型工业的发展，到目前为止，塑料模具已处于一个非常重要的地位。
3.本课题的研究内容、研究方法、研究手段和研究步骤
（1）分析制件并收集相关资料；
（2）利用UG6.0绘制制件三维造型图；
（3）利用UG6.0对其进行分模；
（4）具体设计模具的各部分；
（5）绘制模具装配图和零件图；
（6）校验结构准确性与可行性；
（7）撰写说明书；
（8）完成整套模具设计。
4．参考书目：
[1]屈华昌.塑料成型工艺与模具设计[M].高等教育出版社，2005.
[2]张久成.模具设计基础（第二版）．机械工业出版社，2006．
[3]邹继强．塑料制品及成型模具设计．清华大学出版社，2005．
[4]吴建生.工程力学[M].北京：
机械工业出版社.2003.
[5]吴中林.UG6.0注塑模具设计.浙江大学出版社.2012.
[6]陈万林.实用塑料注射模具设计.北京：
机械工业出版社.2002
[7]宋玉恒.塑料注射模具设计实用手册.北京：
航空工业出版社，1996.
[8]张孝民.塑料模具设计[M].北京：
机械工业出版社,2003.
[9]章飞.型腔模具设计与制造.北京：
化学工业出版社.2003.
选题是否合适：
是□否□
课题能否实现：
能□不能□
指导老师（签字）
年月日
选题是否合适：
是□否□
课题能否实现：
能□不能□
审题小组组长（签字）
年月日
摘要
本课题主要是手机外壳的模具设计,通过对塑件进行工艺的分析和比较,最终设计出一副注塑模。
该课题从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核、都有详细的设计，同时并简单的编制了模具的加工工艺，通过模具设计表明该模具能达到手机外壳的质量和加工工艺要求。
同时，在设计过程中，通过查阅大量资料、手册、标准、期刊等，结合教材上的知识也对注塑模具的组成结构（成型零部件、浇注系统、导向部分、推出机构、排气系统、模温调节系统）有了系统的认识，拓宽了视野，丰富了知识，为将来独立完成模具设计积累了一定的经验。
关键词：
浇口；手机外壳；抽芯；模具设计
ABSTRACT
Thistopicmainlymobilephoneprotectionshellmolddesign,throughtotheplasticpartsforprocessanalysisandcomparison,thefinaldesignoutapairofinjectionmold.Thesubjectfromtheproductstructurecraft,specificdiestructure,themouldgatingsystem,moldingpartofthestructure,theejectorsystem,coolingsystem,selectionofinjectionmoldingmachineandrelatedparametersofchecking,therearedetaileddesign,atthesametime,andsimplepreparationofthemoldprocessingtechnology,throughthemolddesignshowsthatthemouldcanachievemobilephoneprotectionshellqualityandprocessingtechnology.
Atthesametime,inthedesignprocess,throughconsultingalargenumberofdata,manuals,standards,journals,suchascombinationoftextbookknowledgeofinjectionmoldstructure,moldingparts,pouringsystem,guidingparts,launchmechanism,exhaustsystem,moldtemperaturecontrolsystem）withtheunderstandingofthesystem,widenthefieldofvision,enrichtheknowledge,independentlycompletethemolddesignforthefuturehasaccumulatedsomeexperience.
Keywords:
Gate;mobilephoneprotectionshell;Corepulling;Molddesign
第1章绪论1
1.1国内模具发展现状1
1.2塑料模具的特点2
第2章塑件成型工艺分析3
2.1塑件图3
2.2塑件的材料分析3
2.2.1塑料材料的基本特性3
2.2.2塑件材料成型性能4
2.3塑件的工艺分析4
2.3.1尺寸和精度4
2.3.2塑件的形状4
2.3.3塑件的壁厚5
2.3.4塑件的体积、质量5
第3章塑件成型方案设计6
3.1分型面选择6
3.2型腔数的确定6
3.3型腔布局7
3.4成型零件结构设计7
3.4.1型腔设计7
3.4.2型芯设计8
3.5脱模结构设计8
3.5.1脱模机构类型的选择8
3.5.2脱模力的计算9
3.6导向与定位机构设计10
3.7排气及引气系统的设计10
3.8模温调节系统的设计11
3.9手机外壳抽芯机构设计12
3.9.1抽拔力的计算12
3.9.2抽芯距的计算13
3.9.3抽芯的结构13
3.9.4滑块的设计13
第4章模具设计方案确定15
4.1模具成型零件尺寸计算15
4.2浇注系统的类型和位置的选择16
4.2.1浇注系统组成17
4.2.2确定浇注系统的原则17
4.2.3主流道的设计17
4.2.4分流道的设计18
4.2.5浇口的设计19
第5章注射机的选用及相关参数的校核20
5.1相关参数20
5.2最大注塑量校核21
5.3锁模力校核21
5.4模具与注塑机安装部分相关尺寸校核22
第6章模具结构总图23
第7章型腔零件的加工工艺24
7.1零件的工艺分析24
7.2定位基准的选择25
7.3工艺路线的拟定25
7.4装夹方式的选择25
7.5刀具的选择26
第8章模具工作原理27
总结28
参考文献29
致谢30
第1章绪论
1.1国内模具发展现状
我国目前大约有25000多个模具生产厂点，职工约80万人，全年生产模具总产值530多亿元，进口模具18.13万美元，出口4.9万美元，进出口相抵我国目前是世界上最大的模具净进口国。
在我国模具生产长期以来一直被当作工艺后方，直到1987年才作为产品列入机电产品目录。
当时全国共有生产模具厂点约6千家，总产值约30亿。
经过近20年发展，我国模具已有了长足的进步，不只是国内原有的国有模具企业有了很大发展，而且三资、民营和个体模具企业发展更为迅速，如广东和浙江省，原来模具生产规模不大，在国内未占重要地位，但目前主要依靠三资企业的广东省（全省有5千家以上模具生产企业）和主要依靠民营、乡镇、个体的浙江省（全省有4千家以上模具生产企业），其模具年产值已分别占全国的四成和四分之一左右。
虽然我国模具工业“十一五”期间发展迅速但仍不能满足我国制造发展需要，特别是中高档模具在精密、大型、复杂、长寿命模具方面仍是供不应求，由于在精度、寿命、制造周期及能力等方面，我国与国际水平和工业先进国家相比尚有较大的差距，因此每年尚需大量进口。
目前我国模具总量虽然已达到相当的规模可以说是一个模具制造大国，但由于模具制造水平还与先进工业化国家存在较大的差距，所以说不是一个模具制造强国，我们的制造水平比美、日、法、意落后许多也要比加拿大、英国、西班牙、韩国、新加坡等国落后，主要表现在制作模具理念上落后、还有企业管理落后、机制落后、模具企业使用装备落后。
模具企业使用的很多都是世界上较低档的台湾数控加工机床，设备都是10-20年前引进的，软件使用的型号也比较落后，生产的低档模具多，劳动生产率低（国外一般达到20万美元/人年，而国内一般只达到10万元人民币/人年）。
模具关系到各行各业各种产品，可以说在机械、电子、轻工、通讯、交通、军工，建材等部门如果没有模具就很难生产和开发产品。
模具技术集合了机械、电子、化学、光学、材料、计算机、精密检测和信息网络等诸多学科，是一个综合性高学科的系统工程。
目前我国随着科学技术的飞速进步，使模具技术及制造方式发生了根本性的变化，已经从传统的手工设计，从有经验的钳工师傅为主导的技艺型生产方式转变到了以数字化、信息化、自动化生产为特征的现代模具工业生产时代。
近年来，在模具设计制造中已广泛采用CAD/CAM技术、热流道技术、优质材料及先进的表面处理技术、快速原型制造（RPM）及相关技术得到了更好的发展。
1.2塑料模具的特点
1）设计难度大由于塑料熔体属于粘弹体，熔体流动过程随切变应力、切变速率而变化，流动过程中大分子沿流动方向产生定向。
模腔充满后熔体被部分压缩，而在冷却固化过程中塑料的收非常复杂，模腔内各部位、各方向的收缩率均不同，而不同种类、牌号的收缩率也有很大差异。
上述种种，均给注塑模的设计带来了很大的难度。
这种难度是其他机械产品所没有的。
2）制造成本高模具都是针对特定塑料制品的形状、规格设计的，因此各种模具的结构大相径庭，它不可能在市场上随意可以买到，也不可能成批生产。
它只可能在专门工厂中进行单件生产，而且，模具的寿命均较长，重复制造模具的可能性很小，因此，模具的制造成本较高。
3）生产周期短当前产品的竞争异常激烈，谁的产品能先投放，就有可能先抢得商机，因此，每个厂家都在争分夺秒，为产品早日投放市场而拼尽全力，这就要求注塑模从设计、制造、投产均要尽量缩短时间，要求生产周期尽量短，才能抢得市场，抢得效益。
4）技术含量高注塑成型制品的形状有的很复杂，对尺寸、精度的要求也很高，且多是主体构件，这给注塑模的设计和制造带来了很大的难度，为了能按质按时把模具制造出来，必须投入精兵强将，必须集中机械制造中的先进技术。
第2章塑件成型工艺分析
2.1塑件图
手机外壳其整体为一个方形壳体结构，侧面有圆孔，不能直接脱模，因此在模具结构设计上需要进行侧抽芯结构设计（结构如图2.1所示）。
图2-1手机外壳三维立体图
2.2塑件的材料分析
2.2.1塑料材料的基本特性
本塑件是手机外壳，大批量生产，考虑到使用者是人，所以塑料必须无毒，还有力学性能等因素，所以选择塑料类型为ABS。
ABS树脂是丙烯腈（A）、丁二烯（B）和苯乙烯（S）三种单体的共聚物，ABS树脂保持了苯乙烯的优良电性能和易加工成型性，又增加了弹性、强度（丁二烯的特性）、耐热和耐腐蚀性（丙烯腈的优良性能），且表面硬度高、耐化学性好，同时通过改变上述三种组分的比例，可改变ABS的各种性能，故ABS工程塑料具有广泛用途，主要用于机械、电气、纺织、汽车和造船等工业。
1使用特点：
1）综合性能较好,电性能良好,化学稳定性,冲击强度较高。
2）与372有机玻璃的且可表面镀铬，制成双色塑件，熔接性良好、喷漆处理。
3）有透明、增强、阻燃、高耐热、高抗冲等级别。
4）流动性比HIABS差一点，比PC、PMMA等好，柔韧性好[3]。
2成型特性：
1）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预热干燥长时间80-90度，3小时。
2）应采取高料温，高模温，熔体温度太高，但易分解（分解温度>270度）。
对于高精密塑料零件，模具温度应该是50-60度，热量高光塑料模具温度应采取60-80度。
3）要解决夹水纹，需提高材料的流动性，模具温度高，耐高温材料，或改变成水和其他方法。
4）后残存的塑料模具表面分解形成耐热或阻燃材料，生产3至7天，导致模具表面的光泽，需要及时清理模具，模具表面在同一时间需增加排气位置。
2.2.2塑件材料成型性能
注射机：
螺杆式；
螺杆转数（r/min）：
48；
料筒温度（℃）：
前段200～220；
中段180～200；
后段160～180；
喷嘴温度（℃）：
170～180；
模具温度（℃）：
50～80；
注射压力（MPa）：
70～100；
成型时间（s）：
注射20～60，保压0～3，冷却20～90，总周期50～160。
2.3塑件的工艺分析
零件的设计内容主要包括形状、尺寸、精度和表面粗糙度、壁厚、斜坡、圆角、孔、螺纹、齿轮、文字、符号和标签设计。
2.3.1尺寸和精度
该塑件主要用于手机外壳，与其他件的配合精度要求较高。
因此，对塑件的制造也有比较高的精度要求。
同时考虑到模具设计和制造的结构性、经济性与工艺性，经分析后选择一般精度等级5级精度。
2.3.2塑件的形状
该塑件形状是个方形壳体，在侧边的方向上有抽芯要求。
模具将采用侧抽芯机构进行侧抽芯。
2.3.3塑件的壁厚
壁厚对塑料零件的质量有很大的影响，在壁厚太小，形成流动阻力很大，大型、复杂的产品很难充满型腔。
壁厚太大,，不仅造成原材料的浪费，增加了热固性材料成型的成型时间，并且容易导致固化不完全，会增加冷却时间热塑性材料。
该塑件的壁厚均匀，该塑件壁厚为0.5mm。
2.3.4塑件的体积、质量
在这次手机外壳零件的设计中，零件的质量和体积采用3D测量，在UG软件中，可以测得零件的体积18.5
，因ABS的密度为1.05
，即可以得出该零件的质量为19.425
。
如图2-2所示：
图2-2手机外壳塑料成品的体积
第3章塑件成型方案设计
3.1分型面选择
在注塑模具中，用于去除塑料零件和浇注系统设置材料表面，称为分型面。
常见的塑料块分型面，开模和垂直方向。
模具的设计的过程中，分型面选择是非常关键的，它不仅关系到正常塑料零件成型，脱模，并确定模具复杂结构会影响到成本。
所以分型面的选择的原则如下所述：
（1）手机外壳分型面的选择应该有利于脱模；
（2）手机外壳分型面的选择应尽量将手机外壳零件留在动模一侧；
（3）手机外壳分型面的选择应有利于保证手机外壳塑件的外观质量和手机外壳精度要求；
（4）手机外壳分型面应有利于侧向抽芯，从而降低模具的复杂程度；
（5）手机外壳分型面的选择应有利于各个零件的加工制造。
综合考虑各种因素，并根据本模具制件的外观特点，受用平面分型面，并选择在塑件的最大轮廓表面，这样注射完成后，零件能过留在动模部分.如图3-1所示：
图3-1手机外壳分型面的选择
3.2型腔数的确定
手机外壳塑件，尺寸不大，但是模具在侧边有孔，需要侧抽芯，根据需求量，综合考虑，模具采用一模一腔结构。
3.3型腔布局
手机外壳里面部分是比较简单的，因为手机外壳中心的对面只分布在模具，为了节约成本也保证了零件平衡浇注系统的性能。
本模具采用一模一腔结构，零件分布如图3-2所示：
图3-2手机外壳型腔布局方式
3.4成型零件结构设计
模具闭合时用来填补这个空间称为模具的型腔。
根据零件成形模具型腔构成部分。
一般包括类型环腔、型芯和滑块等成型部件。
这些直接与手机外壳塑料接触的零件，塑料熔体在注射的压力下，都决定了塑料零件的形状和精度，所以成形零件的设计是本次设计的一个重要组成部分。
3.4.1型腔设计
模具成型产品的轮廓形状模具部件叫做型腔，它的结构和产品的各个形状、大小、使用要求、生产批量、模具加工方法有很大的关系。
模具型腔的结构大致分为整体，镶件，镶拼组合式和瓣合式这四种。
手机外壳设计中采用整体式型腔，因为这个模具比较简单，模具大致属于中小形的，外表面要要求简单，不需要难度，整体式对于手机外壳零件来说是最好的选择。
如图3-3所示：
图3-3手机外壳型腔3D图
3.4.2型芯设计
凸模式成型塑件内表面的成型零件，通常可以分为整体式和组合式两种类型。
由于该模具结构一般，又属于中小型模具，外表面又要求一般，所以凸模板采用整体式。
如图3-4所示：
图3-4手机外壳型芯3D图
3.5脱模结构设计
塑件成型以后，使塑件及浇注系统冷凝料从凹模和凸模上脱出的机构称为脱模机构，也称推出机构。
脱模机构的设计直接影响着塑件的质量，是注塑模设计的重要环节之一。
3.5.1脱模机构类型的选择
脱模机构一般分为导向，脱模和复位这三部分。
在模具设计中，模具中是直接和零件接触的部分，和并起到推出零件作用的部件叫做推出部件，常见的推出部件有推杆，推板，推筒，等这类对模具型腔设计比较简单，我们选择一个简单的推杆脱模机构。
如图3-5所示：
图3-5推出机构
3.5.2脱模力的计算
注塑成型后，手机外壳零件在模具内经过冷却定型，在里面经过收缩，会对型芯产生包紧力，所以要对脱模力进行计算：
由于塑件的壁厚与内径比为
，零件属于厚壁制件，所需脱模力为[5]：
式中：
——脱模力，N；
——随f和
而变化的无因次系数，查参考资料5表3-30，取值为1；
——随
和
而变化的无因次系数，查参考资料5表3-31，其值为1；
——型芯大小端的半径，mm；
——塑料抗拉弹性模量，MPa；
——塑料制品的平均收缩率，%；
——塑料对型芯的包容长度，mm；
——模具型芯的脱模斜度；
——塑料与型芯的摩擦系数；
——塑料的泊松比。
=6278N
3.6导向与定位机构设计
模具设计中的导向机构是能够使模具准确的合模和开模，同时能够起到定位导向的作用
导柱导向机构的主要零件为导柱和导套，分别安装在动定模两边。
导杆有两种结构:
一是除了安装凸肩，其的长度部分和直径相同，这类导柱称为带头导柱，另一种是除安装的部分在凸肩之外，安装部分的直径工作的直径大，这类的导柱称为有有肩导柱。
本设计采用带头导柱,
导套也有两种结构:
一个是直导套，主要用于简单的模具或不导套的背面板的场合。
二是带头导套，用于高精度的场合，导套固定孔来促进和引导销孔加工在同一时间。
本设计采用带头
升级会员 