手机外壳模具毕业设计论文.docx

手机外壳模具毕业设计论文.docx

《手机外壳模具毕业设计论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《手机外壳模具毕业设计论文.docx（26页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

手机外壳模具毕业设计论文

七喜手机外壳注射模具设计

摘要

塑料制品广泛应用于汽车、家电建筑等行业，塑料模具的发展异军突起，塑料模具的设计与制造的地位日益显著。

塑料模具在整个模具行业所占比重也逐渐增加，塑料模具的技术得到了很大的发展。

本设计介绍了手机外壳注射模的设计与制造方法。

该注射模采用了1模1腔的结构。

关键词：

手机盖注射模具设计

Handsetoutercoveringinjectionmolddesign

Abstract

Theplasticproductwidelyappliestoprofessionandsoonautomobile,electricalappliancesconstruction,theplasticmolddevelopmentsuddenappearanceofanewforce,theplasticmolddesignandthemanufacturestatusisdaybydayremarkable.Theplasticmoldaccountsfortheproportionintheentiremoldprofessionalsograduallytoincrease,theplasticmoldtechnologyobtainedtheverybigdevelopment.Thisdesignintroducedthehandsetoutercoveringinjectsthemoldthedesignandthemanufacturemethod.Thisinjectionmoldhasused1mold1cavitystructure.

Keyword:

Handcanopyinjectionmolddesign

一．绪论

1.1塑料模具的重要性

模具在现代生产中，是生产各种工业产品的重要工艺装备，它以其特定的形状通过一定的方式使原材料成型。

塑料模是指用于成型塑料制品的模具，它是型腔模的一种类型，其地位与重要性正日益被人们所认识。

随着塑料工业的飞速发展，以及通用塑料与工程塑料在强度和精度方面的不断提高，塑料制品的应用范围也在不断地扩大，如：

家用电器、仪器仪表、建筑器材、汽车工业、日用五金等众多领域，塑料制品所占的比例正迅猛增加。

由于在工业产品中，一个设计合理的塑件往往能代替多个传统金属结构件，加上利用工程塑料特有的性质，可以一次成型非常复杂的形状，并且还能设计成卡装结构，成倍地减少整个产品中的各种紧固件，大大地降低了金属材料消耗量和加工及装配工时，因此，近年来工业产品塑料化的趋势不断上升。

注塑成型是塑料加工中最普遍采用的方法。

该方法适用于全部热塑性塑料和部分热固性塑料，制得的塑料制品数量之大是其它成型方法望尘莫及的。

由于注塑成型加工不仅产量多，而且适用于多种原料，能够成批、连续地生产，并且具有固定的尺寸，可以实现生产自动化、高速化，因此具有极高的经济效益。

随着工业生产的迅速发展，塑料模具工业在国民经济发展过程中发挥着越来越重要的作用。

1.2塑料模具的特点

热塑性塑料注射模的特点是由塑料原材料的特性所决定的，最主要的有两点：

一是注射时塑料熔体的充模流动特性，二是模腔内塑料冷却固化时的收缩行为，这两点决定了注射模的特殊性和设计难度。

由于塑料熔体属于粘弹体，熔体流动过程粘度随剪切应力、剪切速率而变化，流动过程中大分子沿流动方向产生定向；冷却固化过程中塑料的收缩非常复杂，模腔内各部位、各方向收缩率不同，不同种类、牌号的塑料收缩率有很大差异。

基于上述特点，设计注塑模首先要充分了解所加工的塑料原材料的特性，使设计的模具合理适用，并可在设计中有效利用塑料特性，如点浇口模具用于塑料铰链制品。

塑料注射成型模具主要用于成型热塑性塑料制件，近年来在热固性塑料的成型中也得到了日趋广泛的应用。

由于塑料注射成型模具的适用性比较广，而且用这种方法成型塑料制件的内在和外观质量均较好，生产效率特别高，所以塑料注射模具已日益引起人们的重视。

1.3塑料成型技术的发展趋势

在现代塑料制件的生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少的三项重要因素，尤其是塑料模具对实现塑料加工工艺要求、满足塑料制件的使用要求、降低塑料制件的成本起着重要的作用。

从塑料模的设计、制造及模具的材料等方面考虑，塑料成型技术的发展趋势可以简单地归纳为以下几个方面：

1.3.1模具的标准化

为了适应大规模成批生产塑料成型模具和缩短模具制造周期的需要，模具的标准化工作十分重要，目前我国模具标准化程度只达到了20%。

注射模方面关于模具零件、模具技术条件和标准模架等已经制定了一些国家标准标。

当前的任务是重点研究开发热流道标准元件和模具温控标准装置；精密标准模架，精密导向件系列；标准模板及模具标准件的先进技术和等向性标准化模块等。

1.3.2加强理论研究

随着塑料制件的大型化和复杂化，模具的重量达到数吨甚至十多吨，这样大的模具，若只凭经验设计，往往会因设计不当而造成模具报废，大量的资金被浪费，所以大型模具还是要向理论设计方面发展，如模板刚度、强度的计算和充型流动理论的建立。

1.3.3塑料制件的精密化、微型化和超大型化

为了满足各种工业产品的使用要求，塑料成型技术正朝着精密化、微型化和超大型化等方面发展。

精密注射成型是能将塑料制件尺寸公差保持在0.01～0.001㎜之内的成型工艺方法，其制件主要用于电子、仪表工业。

微型化的塑料制件要求在微型的设备上生产。

目前，德国已经研究出注射量只有0.1g的微型注射机，而法国有注射量为17万g的超大型注射机，合模力为150MN；美国和日本也有较先进的注射机。

目前，国产注射机的注射量也已达3.5万g，合模力为80MN。

1.3.4新材料、新技术、新工艺的研制、开发和应用

随着塑料成型技术的不断发展，模具新材料、模具加工新技术和模具新工艺方面的开发已成为当前模具工业生产和科研的主要任务之一。

十多年来，国内外在塑料成型行业和改进模具设计与制造方面投入了大量的资金和研究力量，取的了许多成果。

例如：

材料方面有预硬钢、马氏体时效钢、耐腐蚀钢等，模具加工技术方面有广泛应用仿形加工、电加工、数控加工及微机控制加工等；另外，模具CAD/CAM/CAE技术也进入了实用阶段。

二塑件的工艺分析

2.1塑件材料的成型特性与工艺参数

综合分析后，选用手机外壳材料为乳白色的ABS。

2.1.1ABS基本特性

ABS，即苯乙烯－丁二烯－丙烯腈共聚物，它是由三种单体聚合而成的非结晶型高聚物，具有三种组合物的综合性能，且无毒、无味，塑件成型后有较好的光泽。

ABS的密度为1.02～1.05ｇ/㎝3。

ABS有极好的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降。

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、酸类对ABS几乎无影响，在酮、醛、酯、氯代烃中会溶解或形成乳浊液，不溶于大部分分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化膨胀。

ABS塑料表面受冰醋酸、植物油等化学药品的侵蚀会引起应力开裂。

ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工。

经过调色可配成任何颜色。

其缺点是耐热性不高，连续工作温度为70℃左右，热变形温度为93℃左右。

耐气候性差，在紫外线作用下易变硬发脆。

根据ABS中组分之间的比例不同，其性能也有差异，从而适应各种不同的应用。

根据应用不同可分为超高冲击型、高冲击型、中冲击型、低冲击型和耐热型等。

2.1.2ABS主要用途

ABS在机械工业上用来制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管道、电机外壳、仪表壳、仪表盘、水箱外壳、蓄电池槽、冷藏库和冰箱衬里等。

汽车工业上用ABS制造汽车挡泥板、扶手、热空气调节导管、加热器等，还有用ABS夹层板制小轿车车身。

ABS还可以用来制作水表壳、纺织器材、电器零件、文教体育用品、玩具、电子琴及收音机壳体、食品包装容器、农药喷雾器及家具等。

2.1.3ABS成型特点

ABS在升温时粘度增高，所以成型压力较高，塑料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；易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度及收缩率影响极小。

要求塑件精度高时，模具温度可控制在50～60度，要求塑件光泽和耐热时，应控制在60～80度。

ABS的主要性能指标见表1。

表1.ABS主要技术指标和工艺参数

密度ｇ／㎝3

1.02～1.16

注射机类型

螺杆式

比容㎝3／ｇ

0.86～0.98

预热

和干燥

温度℃

80～95

吸水率％

0.2～0.4

时间ｈ

4～5

收缩率％

0.4～0.7

料简

温度

℃

后段

150～170

熔点℃

130～160

中段

165～180

热变形

温度℃

0.45MPa

90～108

前段

180～200

1.8MPa

83～103

喷嘴温度℃

170～180

抗拉屈服强度MPa

50

模具温度℃

50～80

拉伸弹性模量MPa

1.8×103

注射压力MPa

60～100

弯曲强度MPa

80

成

型

时

间S

高压时间

0～5

硬度HB

9.7

保压时间

15～30

后

处

理

方法

红外线、烘箱

冷却时间

15～30

温度℃

70

成型周期

40～70

时间ｈ

2～4

螺杆转速r/min

0.4～0.7

2.1.4、ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施：

主要缺陷：

缺料、气孔、飞边、出现熔接痕、塑件耐热性不高（连续工作温度为70°C左右热变形温度约为93°C）、耐气候性差（在紫外线作用下易变硬变脆）。

消除措施：

加大主流道、分流道、浇口、加大喷嘴、增大注射压力、提高模具预热温度。

2.2分析塑件的结构工艺性

该塑件尺寸中等，整体结构较简单.多数都为曲面特征。

除了配合尺寸要求精度较高外，其他尺寸精度要求相对较低，但表面粗糙度要求较高，再结合其材料性能，故选一般精度等级：

IT5级。

2.3工艺性分析

为了满足制品表面光滑的要求与提高成型效率采用潜伏式浇口。

该浇口的分流道位于模具的分型面上，而浇口却斜向开设在模具的隐蔽处。

塑料熔体通过型腔的侧面或推杆的端部注入型腔，因而塑件外表面不受损伤，不致因浇口痕迹而影响塑件的表面质量与美观效果。

塑件的工艺参数：

模具温度：

注射压力：

保压力：

注射时间：

保压时间：

冷却时间：

成型周期：

三初步确定型腔数目

3.1初步确定型腔数目

模具中的型腔数目的确定是一项综合项目，首先要考虑的是制品的精度要求，模具制造费用等因素。

手机外壳分为上壳和下壳两部分，最主要的要求是外型美观，表面光洁，色泽均匀。

综合考虑各因素，这一类塑件的成型多半采用一模一件，在一次注射中完成成型，即一次注射动作可得到一个完整的手机。

这样设计的主要目的是保证手机的成型工艺条件相同，从而保证手机在色泽上均匀一致，在产量上也可以相匹配。

综上所述，初步确定型腔数为1。

为了避免塑件尺寸的差异、应力形成及脱模等问题，型腔布局采用平衡式，其特点是从主流道到各型腔浇口的分流道的长度、截面形状及尺寸均对应相同，可实现均衡进料和同时充满型腔的目地。

四注射机的选择

4.1塑件体积的计算

根据零件的三维模型，利用三维软件直接可查询到塑件的体积V=3.2cm

浇注系统的体积：

V2=1.76cm

塑件与浇注系统的总体积为V=3.2*1.76=4.96cm

4.2计算塑件的质量：

查手册取密度ρ=1.05g/cm

塑件体积：

V=3.2cm

塑件质量：

根据有关手册查得：

ρ=1.05g/cm

所以，塑件的重量为：

M=V×ρ=3.2×1.05=3.36g

4.3按注射机的最大注射量确定型腔数目

根据

（4-1）

得

（4-2）

注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8;

注射机最大注射量，cmз或g;

浇注系统凝料量，cmз或g；

单个塑件体积或质量，cmз或g；

4.3估算浇注系统的体积，其初步设定方案如下

图4.1浇注系统示意图

10.1cmз

4.4确定注塑机

除了模具的结构、类型和一些基本参数和尺寸外，模具的型腔数、需用的注射量、塑件在分型面上的投影面积、成型时需要的合模力、注射压力、模具的厚度、安装固定尺寸以及开模行程等都与注射机的有关性能参数密节相关，如果两者不相匹配，则模具无法使用，为此，必须对两者之间有关数据进行较核，并通过较核来设计模具与选择注射机型号。

为了保证注射质量和充分发挥设备的功能，根据注射模一次成型的塑料体积（塑件与流道凝料之和）应在注射机理论注射量的10％～80％之间，并结合塑件尺寸大小、型腔数量及其布局，查《模具设计与制造简明手册》表2－40，可初选注射机型号为：

CJ80nc-3。

查表文献得选用CJ80nc-3型号注射机

五浇注系统的设计

注系统是指凝料熔体从注射机喷嘴射出后到达型腔之前在模具内流经的通道。

浇注系统分为普通流道的浇注系统和热流道的浇注系统两大类。

浇注系统的设计是注射模具设计的一个很重要的环节，它对获得优良性能和理想外观的塑料制件以及最佳的成型效率有直接的影响。

该模具采用普通流道浇注系统，普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。

一、浇注系统的尺寸是否合理不仅对塑件性能、结构、尺寸、内外在质量等影响效大，而且还在与塑件所用塑料的利用率、成型效率等相关。

对浇注系统进行整体设计时，一般应遵循如下基本原则：

1了解塑料的成型性能和塑料熔体的流动性。

2采用尺量短的流程，以减少热量与压力损失。

3浇注系统的设计应有利于良好的排气。

4防止型芯变形和嵌件位移。

5便于修整浇口以保证塑件外观质量。

6浇注系统应结合型腔布局同时考虑。

7流动距离比和流动面积比的校核。

5.1主流道的设计

主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具处到分流道为止塑料熔体流动通道

根据选用的CJ80nc-3型号注射机的相关尺寸得

喷嘴前端孔径：

；

喷嘴前端球面半径：

R0=10mm；

根据模具主流道与喷嘴的关系

取主流道球面半径：

R=11mm；

取主流道小端直径：

d=4.5mm

为了便于将凝料从主流道中取出，将主流道设计成圆锥形，起斜度为

，本设计取2°，经换算得主流道大端直径为6.38MM

图5.1主流道示意图

5.2分流道的设计

分流道选用圆形截面：

直径D=5mm

流道表面粗糙度

5.3分型面的选择设计原则

模具适当地分成两个或几个可以分离的主要部分，这些可以分离部分的接触表面分开时能够取出塑件及浇注系统凝料，当成型时又必须接触封闭，这样的接触表面称为模具的分型面。

分型面是决定模具结构形式的重要因素，它与模具的整体结构和模具的制造工艺有密切的关系，并且直接影响着塑料熔体的充填特性及塑件的脱模，因此，分型面的选择是注射模设计中的一个关键。

如何选择分型面，需要考虑的因素比较复杂，比如说要考虑塑件在模具中的成型位置、浇注系统的设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件的位置、形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等，因此，在选择分型面时一般应遵循以下几项基本原则：

1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处；

2）分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模；

3）分型面的选择应保证塑件的精度要求；

4）分型面的选择应满足塑件的外观质量要求；

5）分型面的选择要便于模具的加工制造；

6）分型面的选择应有利于排气；

7）分型面的选择还要考虑到型腔在分型面上投影面积的大小。

其分型面如图5.3

图5.3分型面示意图

5.4浇口的设计

最常用的浇口形式有：

第一是侧浇口。

这种浇口形式注射工艺工人比较熟悉，在制造上加工比较方便，但不得因素是浇道流程长，热量损耗大，因此容易产生明显的拼料痕迹。

如果要得到改善，则需加大浇道尺寸，但随之浇道部份的回料增多。

其次塑料的进料口部分需去毛刺，这样既增加了去毛刺的工时，又损坏了周围的美观。

第二是点浇口。

塑料注射时，在点浇口以高速注入型腔，一部份动能转变为热能，因此塑料在会合时的热量损耗比侧浇口少，所以会合处熔合较好，熔接痕不太明显。

其缺点是塑件的正面将留下点烧口的痕迹，影响塑件的美观，并且为了取出点浇口的浇道剩料，型腔必须移动。

由于型腔重量较大，所以不方便移动。

第三种是综合上述两种浇口形式的优缺点，采用剪切浇口。

因为塑件侧壁距离横浇道较远，因直接在侧壁进料是很难实现的，因此又增设了工艺输助浇口，从而使浇注系统进一步完善。

这种浇口形式主要有以下优点：

一是塑件表面无浇口痕迹，并且外表面无明显的熔接痕，所以外观质量较好。

二是浇口的位置和数量可视塑件的质量而增加、减少或改变浇口的位置、模具修改也比较方便。

三是在塑件顶出的同时，浇口剪断并脱落，可节省去毛刺工序，并有得于机床自动化。

从塑料流程尽量一致的原则出发，采用了两个剪切浇口处都设有顶杆，用以切断剪切浇口，其工艺辅助浇口可手工去除。

根据浇口的位置选择要求，尽量缩短流动距离，避免熔体破裂现象引起塑件的缺陷，浇口应开设在塑件壁厚处等要求。

采用侧浇口。

浇口设计如图5.4

图5.4浇口示意图

六确定主要零件结构尺寸选模架、成型零部件的设计

6.1型腔、型芯工作尺寸计算

ABS塑料的收缩率是0.55%

型腔径向尺寸（mm）;

-塑件外形基本尺寸（mm）;

-塑件平均收缩率；

-塑件公差

-成形零件制造公差，一般取1/4—1/6

；

-塑件内形基本尺寸（mm）;

-型芯径向尺寸（mm）;

-型腔深度（mm）；

-塑件高度（mm）

-型芯高度（mm）；

-塑件孔深基本尺寸（mm）；

6.2模架的选择

架尺寸确定之后，对模具有关零件要进行必要的强度或刚度计算，以校核所选模架是否适当，尤其时对大型模具，这一点尤为重要。

标准件包括通用标准件及模具专用标准件两大类。

通用标准件如紧固件等。

模具专用标准件如定位圈、浇口套、推杆、推管、导柱、导套、模具专用弹簧、冷却及加热元件，顺序分型机构及精密定位用标准组件等。

由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再结合标准模架，可选用标准模架200×L，其中L取315mm，可符合要求。

模架上要有统一的基准，所有零件的基准应从这个基准推出，并在模具上打出相应的基准标记。

一般定模座板与定模固定板要用销钉定位；动、定模固定板之间通过导向零件定位；脱出固定板通过导向零件与动模或定模固定板定位；模具通过浇注套定位圈与注射机的中心定位孔定位；动模垫板与动模固定板不需要销钉精确定位；垫快不需要与动模固定板用销钉精确定位；顶出垫板不需与顶出固定板用销钉精确定位。

模具上所有的螺钉尽量采用内六角螺钉；模具外表面尽量不要有突出部分；模具外表面应光洁，加涂防锈油。

两模板之间应有分模隙，即在装配、调试、维修过程中，可以方便地分开两块模板。

模架选用两板模，采用龙记标准模架CI1523A50B60C80

图6.1模架模型图

七型腔、型芯镶件尺寸：

见附录图纸

八导向机构的设计

导向机构的作用：

1）定位作用；2）导向作用；3）承受一定的侧向压力

8.1导柱的设计

8.1.1长度导柱导向部分的长度应比凸模端面的高度高出8—12cm，以免出现导柱末导正方向而型芯先进入型腔的情况。

8.1.2形状导柱前端应做成锥台形，以使导柱能顺利地进入导向孔。

8.1.3材料导柱应具有硬而耐磨的表面和坚韧而不易折断的内芯，因此多采用20钢（经表面渗碳淬火处理），硬度为50—55HRC。

8.2导套的结构设计

8.2.1材料用与导柱相同的材料制造导套，其硬度应略低与导柱硬度，这样可以减轻磨损，一防止导柱或导套拉毛。

8.2.2形状为使导柱顺利进入导套，导套的前端应倒圆角。

导向孔作成通孔，以利于排出孔内的空气。

8.3推出机构的设计

根据塑件的形状特点，模具型腔在定模部分，型心在动模部分。

其推出机构可采用推杆推出机构、推件板推出机构。

由于分型面有台阶，为了便于加工，降低模具成本，我们采用推杆推出机构，推杆推出机构结构简单，推出平稳可靠，虽然推出时会在塑件上留下顶出痕迹，但塑件底部装配后使用时不影响外观，设立10个推杆平衡布置，既达到了推出塑件的目的，又降低了加工成本。

注：

推杆推出塑件，推杆的前端应比型腔或型心平面高出0.1-0.2mm

采用推杆推出，推杆截面为圆形，推杆推出动作灵活可靠，推杆损坏后也便于更换。

结合制品的结构特点，模具型腔的结构采用了整体式型腔板，这种结构工作过程中精度高，并且在此模具中容易加工得到，在推出机构中采用厂组合式推杆，如图中，这种结构主要是防止推杆在于作过程中受到弯曲力或侧向压力而折断，因为产品较小，另外折断后也易于更换。

这里采用设计推杆，全部固定在顶杆固定板。

推杆的位置选择在脱模阻力最大的地方，塑件各处的脱模阻力相同时需均匀布

置，以保证塑件推出时受力均匀，塑件推出平稳和不变形。

根据推杆本身的刚度和

强度要求，推杆装入模具后，起端面还应与型腔底面平齐或搞

出型腔0.05—0.1cm.

8.3.1推件力的计算

对于一般塑件和通孔壳形塑件，按下式计算，并确定其脱模力（Q）：

（8-1）

式中

--型芯或凸模被包紧部分的断面周长（cm）;

--被包紧部分的深度（cm）;

--由塑件收缩率产生的单位面积上的正压力，一般取

7.8——11.8MPa；

--磨擦系数，一般取

；

--脱模斜度

；

8.3.2推杆的设计

①推杆的强度计算查《塑料模设计手册之二》由式5-97得

d=（

）

（8-2）

d——圆形推杆直径cm

——推杆长度系数≈0.7

l——推杆长度cm

n——推杆数量

E——推杆材料的弹性模量N/

（钢的弹性模量E=2.1

107N/

）

Q——总脱模力

取D=4MM

②推杆压力校核查《塑料模设计手册》式5-98

=

（8-3）

取320N/mm²

<

推杆应力合格，硬度HRC50～65

九冷却系统的设计

冷却水回路布置的基本原则：

a）冷却水道应尽量多，b）截面尺寸应尽量大；c）冷却水道离模具型腔表面的距离应适当；d）适当布置水道的出入口；e）冷却水道应畅通无阻；f）冷却水道的布置应避开塑件易产生熔接痕的部位；由以上原则我们可以确定冷却水道的布置情况，以及冷却水道的截面积

浇注系统中的分流道布置如图所示，采用非平衡式布置，从主流道末端到每个浇口的距离不相等，但是分流道的截面形状和尺寸大小完全相同，这样的设计可以使进人每—型腔的流程最短，减少了热量散失，缩小了模具的体积，对于该小型什的注射成型来说，并不影响制品的使用性能。

分流道的横截面形状为梯形，浇口的类型采用侧浇口。

冷却系统的设计对于成型小型件的1模多腔模具来说是十分重要的。

如果冷却不好或冷却不均匀，必然导致收缩不均匀，特别是非平衡式分流道的结构。

放为了