手机外壳注塑模设计毕业设计论文.docx

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手机外壳注塑模设计毕业设计论文

毕业设计（论文）

题目手机外壳注塑模设计

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权省级优秀学士论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

本学位论文属于1、保密囗，在年解密后适用本授权书

2、不保密囗。

（请在以上相应方框内打“√”）

作者签名：

年月日

导师签名：

年月日

****大学

本科生毕业设计（论文）任务书

学生姓名***专业班级***

指导教师***工作单位******

设计（论文）题目：

手机外壳注塑模设计

设计（论文）主要内容：

1.调研收集分析有关资料，对手机上部外壳进行造型设计；

2.进行手机上部外壳注塑模结构设计并对工作零件进行工艺计算和设计分析，绘制注塑模装配图和零件图；

3.进行手机上部外壳凸模或凹模数控加工工艺分析，进行自动加工编程设计与加工模拟。

要求完成的主要任务：

1．查阅不少于15篇的相关资料，其中英文文献不少于2篇，完成开题报告;

2．完成不少于5000汉字的与选题相关的英文文献翻译;

3．完成毕业设计计算说明书一份（字数不少于12000汉字）；

4．完成手机上部外壳造型图，绘制注塑模装配图及其主要的零件图（要求计算机绘图，图纸量折合不少于5张1-2#图纸，手工绘制1张3#图纸）。

指导教师签名系主任签名

院长签名（章）

****大学本科学生毕业设计

（论文）开题报告

1、目的及意义（含国内外的研究现状分析）

目的及意义：

手机的诞生改变了人们很多的生活习惯，而手机由于它特殊的情况（价格、方便性等等）更加得到人们的喜欢,所以在我们的生活中被普遍使用。

其中注塑模是手机生产制造的关键部位。

用注塑模加工成形零部件，具有生产高效、质量好、节约原材料和能源、成本低等一系列优点，已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。

注塑模制造是一个生产周期要求紧迫，技术手段要求较高的复杂生产过程。

注塑模具有结构复杂、型面复杂、精度要求高、使用的材料硬度高、制造周期短等特点。

应用数控加工进行模具的制造可以大幅提高加工精度，减少人工操作，提高加工效率，缩短模具制造周期。

同时，住宿模的数控加工具有一定典型性，并比普通产品的数控加工有更高的要求。

传统的塑料注射成型开发方法主要是尝试法，依据设计者有限的经验和比较简单的计算公式进行产品和工艺开发。

但是在注射成型生产实际中，塑料熔体的流动性能千差万别，制品和模具的结构千变万化，工艺条件各不相同，仅凭有限的经验和简单的公式难以对这些因素作全面的考虑和处理，设计者经验的积累和公式的总结无法跟上塑料材料的发展和制品复杂程度及精度要求的提高，因此开发过程中要反复试模和修模，导致生产周期长、费用高，产品质量难以得到保证，对于成型大型制品和精密制品，问题更加突出。

二十一世纪世界制造加工业的竞争更加激烈，对注塑产品与模具的设计制造提出了新的挑战，产品需求的多样性要求塑件设计的多品种、复杂化，市场的快速变化要求发展产品及模具的快速设计制造技术，全球性的经济竞争要求尽可能地降低产品成本、提高产品质量，创新、精密、复杂、高附加值已成为注塑产品的发展方向，必须寻求高效、可靠、敏捷、柔性的注塑产品与模具设计制造系统。

应用CAD/CAE/CAM技术从根本上改变了传统的产品开发和模具生产方式，大大提高了产品质量，缩短了产品开发周期，降低了生产成本，强有力地推动了模具行业的发展。

据文献统计，国外采用模具CAD/CAE/CAM技术可使设计时间缩短50%，制造时间缩短30%，成本下降10%，塑料原料节省7%，一次试模成功率提高45%～50%。

由于经济效益显著，在日本、英国、德国、瑞士、美国等先进工业国家中，大多数专业塑料注射模厂采用了CAD/CAE/CAM技术。

本次设计我将采用solidworks进行三维模具设计，完成手机上部造型及注塑模设计。

通过这次毕业设计，可以学习、锻炼和提高自己查阅技术文献资料的能力，对以前学过的基础课和专业课《模具设计基础与进阶》、《注塑成型原理与注塑模设计》、《三维机械设计》和《机械制造技术基础》，培养自己研发能力和学习态度，使自己得到了很大的提高，可以说这次毕业论文设计是我作为本科学生在校期间最后一次专业技能学习，是我参加工作前的一次模拟训练，我将珍惜这次机会，努力圆满完成这次毕业论文设计任务。

2、基本内容和技术方案

基本内容：

1）调研收集分析有关资料。

了解手机上部造型、NC加工及注塑模设计要求，进行功能和结构等分析；

2）确定结构设计总体原则和方案；

3）进行满足给定参数要求的手机上部造型、NC加工及注塑模设计计算；

4）绘制总装图、部件图和零件图。

技术方案：

1）本产品是针对中老年人设计，因此设计的产品要求面板面积大，线条简单，操作方便等。

2）设计流程如下：

注塑模的设计原则如下：

1单方向的流动设计原则是保证在填充过程中，塑料应该在一个方向上流动 ,并且保持一个直的流动前沿。

这导致单方向定位的产生。

2平衡的流动，所有的流动路径应该是平衡的。

那就是,在相同时间以相同压力进行充填 。

3压力梯度,最有效率的填充方式是压力梯度（压力降低对单位长度） 沿着流动路径是固定的时候。

4最大剪应力,剪应力在填充的时候应该是小于材料临界的最大剪切应力，数值依赖于材料和应用。

5熔接/融合位置,在最不敏感部位放置熔接和融合线 。

6避免滞留。

仅可能避免在流体流动路径分为厚的和薄流动路径那里设置浇口。

避免潜流 通过浇口的设置避免潜流保证流体在最 后充填区相遇。

7磨擦加热，为控制的磨擦加热设计流道, 增加型腔熔体温度，这将在产品中获得较低的应力,而不不引起塑料的降解因塑料长期处于较高的温度。

在通常的模具设计过程中，应遵循基本的设计原则，保证设计模具的合理性，而这些原则对注塑CAE分析结果的研究提供的分析依据。

3）用solidworks制图，然后出图；

4）总结课题的理论研究成果和实验数据，整理相关文档，最终完成论文工作。

3、进度安排

第1-2周（2月16-3月1日）生产实习

第3周（3月2-3月8日）开题报告，收集英文文献材料

第4周（3月9-3月15日）收集资料、方案设计

第5周（3月16-3月22日）手机下盖造型的确定、出零件图

第6-7周（3月23-4月5日）nc加工工艺分析、代码的生成，完成翻译

第8-9周（4月6-4月19日）注塑模具方案分析，注塑模具装配图

第10-11周（4月20-5月3日）注塑模具零件图的设计

第12周（5月4-5月10日）修改注塑模具装配图和零件图、出图

第13-14周（5月11-5月24日）撰写论文说明书

第15周（5月24-5月31日）整理各项资料，准备答辩

4、指导教师意见

指导教师签名：

年月日

注：

1．开题报告应根据教师下发的毕业设计（论文）任务书，在教师的指导下由学生独立撰写，在毕业设计开始后三周内完成。

2．“设计的目的及意义”至少800字，“基本内容和技术方案”至少400字。

进度安排应尽可能详细。

3．指导教师意见：

学生的调研是否充分？

基本内容和技术方案是否已明确？

是否已经具备开始设计（论文）的条件？

能否达到预期的目标？

是否同意进入设计（论文）阶段。

摘要

本次设计的制品为手机外壳注射模设计，利用SolidWorks来完成制品模三唯模型、装配图和零件图。

模具结构紧凑、工作可靠、操作方便、运转平稳、冷却效果好、劳动强度低、生产效率高、生产的塑件精度高、生产成本低。

塑料注射的设计过程，其中的设计内容有零件的工艺性编制：

塑件的工艺性分析、塑件的体积和质量计算及注射机参数的确定；结构设计：

分型面选择、型腔数确定、型腔的排列方式、浇口设计、推出及复位机构方式确定；型芯、型腔尺寸计算；模具加热和冷却系统计算；模具闭合高度确定；注射机有关参数的校核；模具的试模与修模；次品分析。

如此设计出的结构可确保模具工作运用可靠。

最后对模具结构与注射机的匹配进行了校核，并用SolidWorks绘制了一套模具装配图和零件图。

[关键词]:

塑料；注射模；SolidWorks

Abstract

Topickthecurrentdesignofproductsformobilephonecasingsinjectionmoulddesign,theuseofproductsSolidWorkstocompletethree-statemodel,itsassembleyandpartsmaps.Advancedcohesive,working,reliable,easytooperate,smoothoperation,goodcoolingeffect,lowlabourintensity,productionefficiency,theintegratedproductionofhighaccuracy,lowcostofproduction.PlasticInjectionthedesignprocess,whichisdesignedaspartofthecraft-orientedestablishment:

PlasticPartsoftheProcessAnalysis,PlasticPartsofthesizeandqualityofcalculationandtheinjectionparametersset;Structuraldesign:

Surfacechoicecavitydetermination,Cavitythearrangement,gatedesign,lateraltypepullingmechanismdesign,launchandreattachedbodyidentified;Core,Cavitysizecalculation;Dieheatingandcoolingsystemcomputation;Moldclosinghighset;Injectionmachineparametersintheverification;Thedesignofsuchastructurecanbeusedtoensurereliabledie.Finally,theinjectionmoldstructureandthematchingmachinewascalibrated.UsingasetofSolidWorksmapsmoldpartsandassemblyplans.

Keywords:

plastic；injectionmould；SolidWorks

1绪论

1.1模具外发展状况

我国塑料模具工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大的发展。

模具水平有了较大提高。

在大型模具方面，已经生产大屏幕彩电塑壳注塑模具等。

精密塑料模具方面，已经生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。

用这些模具生产的一些塑料制品制件达到了国外同类产品的水平，但总体和国外相比仍有较大差距。

在成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注塑模、抽芯脱模机构的创新方面也取得较大进展。

气辅注射成型技术的使用更加成熟。

热流道模具开始推广，有些企业的采用率达20%以上，一般采用内热式或外热式热流道装置，少数单位还采用了具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。

但总体上热流道的采用率达不道10%，与国外的50%-60%相比，差距较大。

在模具方面，我国模具总量虽已位居世界第三，但设计制造水平总体上比德、美、日、法、意等发达国家落后许多，模具商品化和标准化程度比国际水平低许多。

在模具价格方面，我国比发达国家低许多，约为发达国家的1/3～1/5，工业发达国家将模具向我国转移的趋势进一步明朗化。

我国塑料模的发展迅速。

塑料模的设计、制造技术，已有相当规模的确开发和应用。

在设计技术和制造技术上与发达国家和地区差距较大，在模具材料方面，专用塑料模具钢品种少、规格不全质量尚不稳定。

模具标准化程度不高，系列化]商品化尚待规模化；CAD、SolidWorks软件等应用比例不高；独立的模具工厂少；专业与柔性化相结合尚无规划；企业大而全居多，多属劳动密集型企业。

因此努力提高模具设计与制造水平，提高国际竞争能力，是刻不容缓的。

1.2塑料模发展趋势

（1）出于塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度的要求，而适应高生产率而发展的一模多腔的原因，今后应该重点提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计水平及比例。

（2）在模具设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。

（3）推广应用热流道技术，气辅注射成型技术和高压注射成型技术。

（4）开发新的成型工艺和快捷经济模具，以适应多品种、少批量的生产方式。

（5）提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。

（6）应用优质材料和先进的表面处理技术来提高模具寿命和质量。

1.3研究目的及意义

电器产品是人们日常生活必不可少的生活用品，人们对电器产品的要求从实用性、可靠性己经提高到对舒适性、美观性、安全性、实用经济性等方面的要求，从而对电器产品也提出了许多新的要求。

对电器产品的这种不断提出的新要求，促使电器产品的外形不断的改进，外形零件的生产技术也不断得到新的发展，使电器产品外壳零件成形技术在成形领域中占有越来越重要的地位。

目前，电器产品的外形设计及加工技术日益受到了国内外的高度重视，德国、美国、日本等发达国家在这方面的研究已经取得相当的进展。

他们的电器产品外观美观，让人赏心悦目，而且设计高效快捷，产品更新换代加快。

如台湾的罗技公司，其鼠标产品外形美观，设计人性化，使用寿命长。

目前，国内在电器产品外观零件设计制造方面的研究还处于初级阶段，与发达国家的差距很大。

由于电器产品美观性的要求，零件外形多为复杂曲面，传统的设计方法在对零件成形过程分析以及对产品存在缺陷的处理方面显得无能为力，产品成形过程数值模拟技术跟不上的现状己经成为制约产品开发和生产的一个瓶颈。

面对日益激烈的国际竞争，必须紧跟国际先进水平，不断提高电器产品外观零件的质量，降低设计和生产成本，加快生产周期。

因而，鼠标上盖成形技术的研究与开发具有相当重要的理论意义和实用价值。

以此作为一个突破口，带动和促进相关电器产品外观零件注塑成形技术的发展和技术创新。

2手机上盖成型工艺性分析

2.1产品开发依据用途清单

环境：

室内，使用温度范围0℃~40℃

无化学品接触

抗冲击要求：

限定量从1.5m高度，0℃下摔下外壳不出现裂缝或者开裂特征，不允许内部件曝露

刚性要求：

在2Kg负荷下无变形

电气性能：

电绝缘性好

外观要求：

部件美观，外部光洁性好

使用寿命：

10年

根据上述使用要求可归纳产品设计要求为制品材料需要具有一定的抗冲击性并且由于是电子产品的外壳要有良好的电绝缘性，随着数码产品的大量普及价格也不断下跌要求生产自动化程度高，成型周期短

生产自动化程度高、成型周期短，且要求尺寸精度高，有较好电绝缘性。

2.2制品材料选择

通用塑料如聚丙烯PP，聚乙烯PE，聚氯乙烯PVC具有应用范围广、加工性能良好，价格低廉的优点，但由于其力学性能较差且成型收缩率较大不易成型尺寸稳定的制品故不选用，以下拿三种常用典型材料比较选取。

2.2.1丙烯腈—丁二烯—苯乙烯三元共聚物（ABS）

ABS外观上是淡黄色非晶态树脂，不透明，密度与聚苯乙烯基本相同。

ABS具有良好的综合物理力学性能，耐热，耐腐，耐油，耐磨、尺寸稳定，加工性能优良，它具有三种单体所赋予的优点。

其中丙烯腈赋予材料良好的刚性、硬度、耐油耐腐、良好的着色性和电镀性；丁二烯赋予材料良好的韧性、耐寒性；苯乙烯赋予材料刚性、硬度、光泽性和良好的加工流动性。

改变三组分的比例，可以调节材料性能。

ABS为无定形聚合物，无明显熔点，熔融流动温度不太高，随所含三种单体比例不同，在160~190℃范围即具有充分的流动性，且热稳定性较好，在约高于285℃时才出现分解现象，因此加工温度范围较宽。

ABS熔体具有明显的非牛顿性，提高成型压力可以使熔体粘度明显减小，粘度随温度升高也会明显下降。

ABS吸湿性稍大于聚苯乙烯，吸水率约在0.2%~0.45%之间，但由于熔体粘度不太高，故对于要求不高的制品，可以不经干燥，但干燥可使制品具有更好的表面光泽并可改善内在质量。

在80~90℃下干燥2~3h,可以满足各种成型要求。

ABS具有较小的成型收缩率，收缩率变化最大范围约为0.3%~0.8%，在多数情况下，其变化小于该范围。

注塑是ABS塑料最重要的成型方法，可以采用柱塞式注塑机，但更常采用螺杆式注塑机，后者更适于形状复杂制品、大型制品成型。

2.2.2聚苯乙烯（PS）

聚苯乙烯是无色无臭的透明刚硬固体，制品掷地时有金属般响鸣。

聚苯乙烯透光率不低于80%，雾度约为3%，折射率较大，在1.59~1.60之间，具有特殊光亮性，但储存时易泛黄。

泛黄原因之一是单体纯度不够，特别是在含有微量元素时；二是聚合物在空气中缓慢老化引起发黄。

聚苯乙烯较轻，密度在1.04~1.065之间。

1力学性能

聚苯乙烯在热塑性塑料中属于典型的硬而脆塑料，拉伸、弯曲等常规力学性能皆高于聚烯烃，拉伸时无屈服现象。

2热学性能

聚苯乙烯分子链虽是刚性链，但由于是无定形结构，超过玻璃化温度即开始软化，软化点仅95℃左右，许多力学性能都受到温度升高的明显影响。

最高连续使用温度仅60~80℃。

120℃开始成为熔体，180℃后开始具有流动性，其热稳定性较好，超过300℃才开始分解，因此聚苯乙烯具有较高的成型加工区间。

3电性能

聚苯乙烯是非极性聚合物，具有颇为优异的介电、电绝缘性能，由于吸湿性很小，电性能也不受环境湿度改变的影响。

4加工工艺性

吸湿性很小，加工前一般不需要专门的干燥工序，成型温度范围较宽，收缩率及其变化范围都很小，一般在0.2%~0.8%有利于成型。

尺寸精度较高，尺寸较稳定的制品。

聚苯乙烯制品容易产生内应力，并且在空气中会缓慢老化引起发黄很显然不适合选用。

2.2.3双酚A型聚碳酸酯（PC）

双酚A型聚碳酸酯是无色或者微黄色透明的刚硬、坚韧固体。

1力学性能

双酚A型聚碳酸酯是典型的硬而韧聚合物，具有良好的综合力学性能。

拉伸、压缩、弯曲强度均相当于聚酰胺6、聚酰胺66，冲击强度高于所有脂肪族聚酰胺和大多数工程塑料，抗蠕变性也明显优于聚酰胺、聚甲醛。

力学性能方面缺点是耐疲劳性较差，缺口敏感性较明显

2热性能

有良好的耐热性，玻璃化温度较高，高于所有的脂肪族聚酰胺，熔融温度略高于聚酰胺6但低于聚酰胺66，热变形温度和最高连续使用温度均高于绝大多数脂肪族聚酰胺，也高于几乎所有的热塑性通用塑料。

在工程塑料中，他的耐热性优于聚甲醛、脂肪族聚酰胺和PBT,与PET相当，但逊于其他工程塑料。

聚碳酸酯具有良好的耐热性，脆化温度为-100℃

3电性能

双酚A型聚碳酸酯是弱极性聚合物，极性的存在对电性能有一定不利影响，在标准条件下电性能虽不如聚烯烃、聚苯乙烯等，但也不失为是电性能较优的绝缘材料，特别是因其耐热性优于聚烯烃，可在较宽温度范围保持良好的电性能。

由于吸湿性较小，环境温度对电性能无明显影响。

4其他性能

在干燥的气候条件下物理力学性能基本不变，但在潮湿环境及强烈日照条件下，会产生表面裂纹并发暗，在火焰中可缓慢燃烧，离火源后可自熄[5]。

PC剪切黏度高，充模阻力大，并且由于其在力学性能方面的缺点也不选用。

材料最终选定为ABS,其综合性能优异，具有较高的力学性能，流动性好，易于成型；成型收缩率小，理论计算收缩率为0．5％；溢料值为0．04mm；比热容较低，在模具中凝固较快，模塑周期短。

制件尺寸稳定，表面光亮。

2.3手机上盖结构和形状的设计

本产品是针对中老年人设计，因此设计的产品要求面板面积大，线条简单，操作方便等。

根据用户需求，设计手机上盖形状如图1所示。

塑件的相关技术参数见零件图纸

塑件所采用的塑料名称——ABS

塑件的生产批量——中等批量

塑件的体积和重量见表a

表a手机上盖主要参数

材料密度（density）

体积（volume）

质量（mass）

g/cm3

mm3

9.00g

图1

其中体积由SolidWorks测量属性得到。

3模具的设计

3.1概述

在对手机上盖进行零件工艺性分析的基础上，通过经验设计与数值模拟相结合的方法，最终确定了零件成形的最佳工艺方案。

再根据该工艺方案，确定成形最终零件形状，因此，成形模具的设计是本课题的一个比较关键的问题。

3.2模具浇注系统设计

3.2.1主流道和冷料井

主流道顶部设计成半球形凹坑，以便与喷嘴衔接，为避免高温塑料熔体溢出，凹坑球半径比喷嘴球头半径大2mm，如果凹坑半径小于喷嘴球头半径则主流道凝料无法一次脱出[8]，由于主流道与注塑机的高温喷嘴反复接触和碰撞，所以设计成独立的主流道衬套，选用45#钢材并经热处理提高硬度，设计独立的定位环用来安装模具时起定位作用，主流道衬套的进口直径略大于喷嘴直径1mm以避免溢料并且防止衔接不准而发生的堵截。

为避免前端冷料进入分流道和型腔而造成成型缺陷，主流道的对面设冷料井，对于卧式注塑机冷料井设在与主流道末端相对的动模上，在脱模时制件的活动方向不受限制所以采用底部带Z型头拉料杆的冷料井。

3.2.2分流道

模具采用一模两腔对称布置，型腔数过多影响制品精度，而型腔数过少生产效率太低不能达到使用要求，故采用一模两腔。

为使塑料熔体以等速度充满两型腔，分流道在模具上采用对称等距离分布，在注射时采用对称分布可以使型腔和浇注系统投影面积重心更接近锁模力的中心，避免局部胀模力过大影响锁模。

分流道长度也尽可能短小，便于注射成型过程中最经济地使用原料和注射机的能耗，减少压力损失和热量损失。

分流道截面形状和尺寸也对塑料熔体的流动和模具的制造难易及脱模有影响，圆柱形流道虽然比表面积最小流动阻力最小，但该种流道须开设在两半模上，既加工费力又不易对准，如果加工误差较大没有对准比表面积反而会有相当大的增加，本设计选用断面形状为梯形的流道，此种流道只需要开设在凹模上节省了加工成本，在流道表面进行抛光处理减小流动阻力。

由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因而分流道的内表面粗糙度Ra并不一定要很低，取1.6μm既可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。

3.2.3浇口设计

ABS在熔融时显现比较明显的非牛顿性，其熔体表面粘度随剪切速率的升高而降低。

如采用尺寸较大的浇口，能够降低流动阻力，促使流动速率升高，但熔体通过扁平