手机上壳注塑模的设计说明书.docx

1、手机上壳注塑模的设计说明书安徽机电职业技术学院毕业设计说明书无线电话上盖注塑模的设计系 （部） 数控工程系 专 业 数控技术 班 级 数控3115 姓 名 胡昆峰 学 号 1401113037 指导教师 杨萍老师 2011 20013学年第2学期摘要在现在这个高速发展日新月异的的社会，电话，已是人们沟通必不可少的通讯设施，就无线电话而言，人们的消费水平提高后，开始了对精神上的满足提出了要求，要求其既要符合人们的要求，也要美观，给人赏心悦目的感觉，所以设计者就人们提出的要求和意见，设计符合大众的消费，这样才会有共同的利益。无线电话的材料主要来自塑料，即大部分的零件都是以注塑模而制造的，特别是无线

2、电话的后壳，因此，注塑模在电子电话行业中显得尤为重要。这几年，模具的发展十分迅速，高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占的比例越来越大，而注塑模也是其中比例占的很大，从模具设计和制造角度来看，注塑模具有能一次成型结构复杂、尺寸精确、精度较高的产品。因此，适用于高效率、大批量生产制品的方式。国内发展模具的年代比较短，为了能跟上国际社会的脚步，必须借鉴国外的技术，加以改进，能运用到国内的需求发展，同时，也要自主创新，走自己发展的道路，能符合国内经济需求的道路。注射成型是热塑性塑料成型的主要方法之一，可以一次成型形状复杂的精密塑件。本设计是无线电话上壳塑料模具的设计，对零

3、件结构进行了工艺分析，采用ABS作为塑件的材料。采用单分型面，根据模具的型腔数目以及最大注塑量、注射压力、锁模力、模具的安装尺寸等因素选择了注射机，选择成型零部件的尺寸；采用扇形浇口；利用直导柱导向，斜滑顶杆顶料,斜滑顶杆侧抽，同时完成侧抽和顶出完成脱模，并对模具的材料进行了选择，如此设计出的结构可确保模具工作运行可靠。对模具结构与注射机的匹配进行了校核。用UG绘制出模具三维图形及AutoCAD绘制了一套模具装配图和零件图，最后利用UG对型腔进行了加工仿真，制定了符合要求的数控加工工艺过程。关键词：无线手机上壳； UG； ABS；注塑模具；数控加工；目录第章概述.本课题研究的现状.本课题研究的

4、内容.本课题研究的的意义第章产品工艺性分析.材料性能.成型特性及条件.塑料制品结构分析.零件体积及质量估算第章.的概述.的介绍.的主要特征.的选用理由第章模具结构形式的拟定.型腔数量的分析.模具厚度.模具的长度与宽度.收缩率第章模具的设计.产品的模具设计初始化.型腔的布局.分型面位置的确定.模架的设计.定位环的添加.浇口的设计第章凸模的数控仿真加工.刀具的选择.加工坐标系的选择以及选择加工面.对加工方法的确定以及对其参数的修改.确认刀轨并仿真加工.后处理导出编程.完成工艺卡片致谢参考文献第章概述1.1 本课题研究的现状从第一个塑料产品赛璐珞诞生算起，塑料工业迄今已有120年的历史。其发展历史可

5、分为三个阶段。天然高分子加工阶段,这个时期以天然高分子，主要是纤维素的改性和加工为特征。1869年美国人J.W.海厄特发现在硝酸纤维素中加入樟脑和少量酒精可制成一种可塑性物质，热压下可成型为塑料制品，命名为赛璐珞。1872年在美国纽瓦克建厂生产。当时除用作象牙代用品外，还加工成马车和汽车的风挡和电影胶片等，从此开创了塑料工业，相应地也发展了模压成型技术。合成树脂阶段，这个时期是以合成树脂为基础原料生产塑料为特征。1909年美国人L.H.贝克兰在用苯酚和甲醛来合成树脂方面，做出了突破性的进展，取得第一个热固性树脂酚醛树脂的专利权。在酚醛树脂中，加入填料后，热压制成模压制品、层压板、涂料和胶粘剂等

6、。这是第一个完全合成的塑料。1910年在柏林吕格斯工厂建立通用酚醛树脂公司进行生产。在40年代以前，酚醛塑料是最主要的塑料品种，约占塑料产量的2/3。主要用于电器、仪表、机械和汽车工业。大发展阶段，在这一时期通用塑料的产量迅速增大，聚烯烃塑料在70年代又有聚1丁烯和聚 4-甲基-1-戊烯投入生产。形成了世界上产量最大的聚烯烃塑料系列。同时出现了多品种高性能的工程塑料。19581973年的16年中，塑料工业处于飞速发展时期，1970年产量为30Mt。除产量迅速猛增外，其特点是：由单一的大品种通过共聚或共混改性，发展成系列品种。如聚氯乙烯除生产多种牌号外，还发展了氯化聚氯乙烯、氯乙烯-醋酸乙烯共聚

7、物、氯乙烯偏二氯乙烯共聚物、共混或接枝共聚改性的抗冲击聚氯乙烯等。开发了一系列高性能的工程塑料新品种。如聚甲醛、聚碳酸酯、ABS树酯、聚苯醚、聚酰亚胺等。广泛采用增强、复合与共混等新技术，赋予塑料以更优异的综合性能，扩大了应用范围。21世纪,塑料工业以前所谓有的速度高速发展。塑料,在各个领域、各个行业乃至国民经济中已拥有举足轻重的不可替代的地位。市场经济的不断发展，促使工业产品越来越向多品种、高质量、低成本的方向发展，为了保持和加强产品在市场上的竞争力，产品的开发周期、生产周期越来越短，于是对制造各种产品的关键工艺装备模具的要求越来越苛刻。一方面企业为追求规模效益，使得模具向着高速、精密、长寿

8、命方向发展；另一方面企业为了满足多品种、小批量、产品更新换代快、赢得市场的需要，要求模具向着制造周短,成本低的快速经济的方向发展。计算机、激光、电子、新材料、新技术的发展，使得快速经济制模技术如虎添翼，应用范围不断扩大，类型不断增多，创造的经济效益和社会效益越来越显著。目前，我国塑料工业的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求。在2004年，塑料模具在整个模具行业中所占比例已上升到30左右，未来几年中，塑料模具还将保持较高速度发展。模具是工业生产中使用极为广泛的重要装备，采用模具生产制品及零件，具有生产效率高，节约原材料，成本低廉，保证质量的一系列优点，是现代工业生产中的重要手段和主要发展方向

9、。在我国塑料模具市场中，以注塑模具需求量最大，其中发展重点为工程塑料模具。有关数据表明，目前仅汽车行业就需要各种塑料制品36万吨；电冰箱、洗衣机和空调的年产量均超过1000万台；彩电的年产量已超过3000万台。统计表明，家电行业所需模具量年增长率约为10。一台电冰箱约需模具350副，价值约4000万元；一台全自动洗衣机约需模具200副，价值3000万元；一台空调器仅塑料模具就有20副，价值150万元；单台彩电大约共需模具约140副，价值约700万元，仅彩电模具每年就有约28亿元的市场。随着家电市场竞争的白热化，外壳设计成为重要的一环，对家电外壳的色彩、手感、精度、壁厚等都提出新要求。业内人士普

10、遍认为，大型、精密、设计合理（主要针对薄壁制品）的注塑模具将得到市场的欢迎。汽车工业近年来增长速度惊人，因此汽车模具潜在市场巨大。每一种型号的汽车都需要几千副模具，价值上亿元，而我国大型精密模具的制造能力不足。据介绍，目前我国高档轿车的覆盖件模具几乎全部为进口产品。有专家预测，在未来的模具市场中，塑料模具在模具总量中的比例将步提高，其发展速度将高于其他模具。所以我们加强模具的设计就更加重要了 工程塑料具有优异的机械性能、电性能、耐热性、耐磨性、耐化学性和尺寸稳定性等。工程塑料比金属材料轻，易成型加工，成型能耗少，可以代替某些金属做结构材料使用。近年来工程塑料已被广泛应用于电子电气、汽车、建筑、

11、办公设备等行业，以塑代钢、以塑代木已成为国际流行趋势。虽然我国塑料模具在数量、质量、技术等方面有了很大进步，但与国民经济发展的需求和世界先进水平相比，差距仍很大，一些大型、复杂、长寿命的高档塑料模具每年仍需大量进口。在总量供不应求的同时，一些低档塑料模具却供过于求，市场竞争激烈，造成极低的利润率。 在制造技术方面，CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统，如美国EDS的UG、美国ParametricTechnology公司的Pro/Engineer等等。这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现

12、了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。近年，模具行业结构调整和体制改革步伐加大，主要表现在，大型、精密、复杂、长寿命、中高档模具及模具标准件发展速度高于一般模具产品；塑料模和压铸模比例增大；专业模具厂数量及其生产能力增加等。从地区分布来看，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。目前发展最快、模具生产最为集中的省份是广东和浙江，江苏、上海、安徽和山东等地近几年也有较大发展。1.2 本课题研究的内容本课题是对无线电话后壳生产所设计注塑模

13、，能满足对其生产。对注塑模的工艺设计方案分析及确定工艺计算，模具结构设计计算等内容，以及生产的产品，也就是无线电话后壳，用数控仿真加工，并导出程序等。.本课题研究的的意义塑料模具是利用其形状去成型具有一定形状和尺寸的塑料制品的工具，它对塑料零件的制造质量和成本起着决定性影响。在生产过程中，对塑料模具的要求是能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面均能满足使用要求的优质制品。从模具使用的角度要求高效率、自动化、操作简单；而从模具制造角度要求结构合理，制造容易，成本低廉。现代塑料制品的生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少的三个重要因素，尤其是塑料模具对实现塑料加工工艺要求、塑

14、料制品使用要求和造型设计起着重要的作用。高效的自动化设备只有配上相适应的模具才能发挥作用，随着塑料制品的品种和产品需求量的增大，对塑料模具也提出越来越高的要求，促使塑料模具不断向前发展。目前，模具的设计已由经验设计向理论设计的方向发展，采用高效率、自动化的模具结构以适应大量生产的需要，采用高精度模具的加工技术以减少钳工等手工操作工作量。为减少加工后的修整，以“一次试模成功”为标准，模具测量向高精度、自动化方向发展。同时，在模具行业开展CAD/CAM的研究和应用，采用CAD/CAM技术能够减少试模、调整及修整工时、提高可靠性、简化设计与制图、缩短设计制造时间，从而使估价及成本合理化。显然，今后的

15、模具制造将以计算机信息处理和数控机床加工为中心。注塑成型是塑料工业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，注塑成型加工产量高，适用于多种原料，能够成批、连续到生产，并且具有固定的尺寸，可以实现自动化、高速化，因此具有极高的经济效益。第章产品工艺性分析.材料性能本设计是无线电话上壳注塑模的设计，上壳的模型如图1，图2。 图图图3则是产品的尺寸 图3塑料成型原料的选取应从加工性能、力学性能、热性能、物理性能等多方面因素考虑来选取合适的塑料进行生产，本次设计材料的选择是根据材料特性进行选择的。根据塑料受热后表现的性能和加入各种辅助料成分的不同可分为热固性材料和热塑性材料，通过

16、比较分析可以看出热固性塑料主要用于压塑、挤塑成型，而热塑性塑料还适合注塑成型，本次设计为注塑设计，所以采用热塑性塑料。热塑性塑料还分为很多种，如聚乙稀、聚丙稀、聚氯乙烯、聚苯乙烯和ABS等等，为了选到合适的塑件材料，通过对塑件的分析和查阅有关资料可选择以下材料见表1表1塑料名称ABS聚乙烯材料特性较大的机械强度和良好的综合性能。结晶部分多时，塑料硬度高、韧性大、抗拉强度高，但整体尺寸变小，耐冲击强度及断裂强度底。 成型工艺特点ABS的吸湿性和对水分子的敏感性较大，在加工前必须进行充分的干燥和预热。原料控制水分在0.3%以下。聚乙烯制件最显著的特点是收缩率大，这与材料的可结晶性和模具温度有关。定

17、型后塑件在强的收缩牵引作用下，可令制件变形和翘曲。 注射温度ABS塑料的温度与熔融粘度的关系比较独特，在达到塑化温度后在继续盲目升温，必将ABS的热降解。聚乙烯的注射温度一般在120310之间，温度超过300时，收缩率会明显增大。 注射速度及压力ABS采用中等注射速度效果较好，注射时需要采用较高的注射压力，其溢边料为0.04mm左右。并需要调配好保压压力和保压时间。聚乙烯的注射压力一般选择在68.6137.2Mpa之间。注射速度不易过快，以保证结晶程度高。模具温度ABS的模具温度相对较高，一般调节在7585。由于模具温度对收缩率影响很大，因此要经常保持模具相对恒定的温度，一般在4080之间。经

18、以上两种备选材料的性能对比，并考虑到制件的使用环境，本设计采用ABS材料。由于材料的吸湿性强，含水量应小于0.3% ，所以原料应充分干燥。ABS的技术指标、注射工艺参数具体看表2和表3.表2 ABS技术指标密度1.021.05比容0.860.98吸水率0.20.4%收缩率0.40.7%熔点130160硬度9.7 HB拉伸弹性模量1.8Mpa弯曲强度80Mpa拉伸屈服强度50Mpa温度传导系数1.310m/s表3注射机类型螺杆式螺杆转速30 60r/min喷嘴形式直通式喷嘴喷嘴温度180190模具温度50 70注射压力60 100Mpa保压压力5 10 Mpa冷却时间5 15s周期15 30s后

19、处理方法红外线烘箱温度70时间0.3 1h备注原材料应预干燥0.5h以上.成型特性及条件本设计采用ABS材料，如表2表4中文名称:丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物英文全称:Acrylonitrile-Butadiene-Styrene典型应用范围:汽车（仪表板，工具舱门，车轮盖，反光镜盒等），电冰箱，大强度工具（头发烘干机，搅拌器，食品加工机，割草机等），电话机壳体，打字机键盘，娱乐用车辆如高尔夫球手推车以及喷气式雪撬车等。注塑模工艺条件:干燥处理：ABS材料具有吸湿性，要求在加工之前进行干燥处理。建议干燥条件为8090C下最少干燥2小时。材料温度应保证小于0.1%。熔化温度：210280C；建议

20、温度：245C。模具温度:2570C。（模具温度将影响塑件光洁度，温度较低则导致光洁度较低）。注射压力：5001000bar。注射速度：中高速度。流道和浇口:性质：化学和物理特性:缩小率:0.50.6密度(g/cm):11.2ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。每种单体都具有不同特性：丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。从形态上看，ABS是非结晶性材料。三中单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。ABS的特性主要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构。这就

21、可以在产品设计上具有很大的灵活性，并且由此产生了市场上百种不同品质的ABS材料。这些不同品质的材料提供了不同的特性，例如从中等到高等的抗冲击性，从低到高的光洁度和高温扭曲特性等。ABS材料具有超强的易加工性，外观特性，低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度.塑料制品结构分析该塑件为无线手机上壳，零件的结构模型如图3所示，该产品的尺寸精度和表面粗糙度要求为一般精度，但在加工制造过程中要求各部分有一定的配合精度关系。产量为大批量生产，所以采用一模两腔结构，浇口形式采用扇形浇口，采用两点进料，以利于均匀充满型腔。使塑件的外表面不受损伤，冲模效果好。塑件材料为APS。 图.零件体积及质量估算由

22、于制品实体为无线手机上壳，所以需要大批量生产，表面粗糙度设定在Ra0.6即可，根据设计任务书的要求，确定其长度方向尺寸精度小于0.05mm,厚度方向小于0.10mm,选用的测量器具为千分尺、螺旋测微器、平台、高度尺、天平称等，并根据测量的基本原理进行多次测量求平均值，这样可测得制品长度方向最大尺寸为L=154.95mm,宽度方向最大尺寸为D=49.2mm,高度方向最大尺寸为H=15mm,制品重量m=5mg,测得的结果参见图1图2图3所示手机后盖零件图。第章.的概述.的介绍UG是Unijraphics的缩写，这是一个交互式CAD/CAM(计算机辅助设计与计算机辅助制造)系统，它功能强大，可以轻松

23、实现各种复杂实体及造型的建构。它在诞生之初主要基于工作站，但随着PC硬件的发展和个人用户的迅速增长，在PC上的应用取得了迅猛的增长，已经成为模具行业三维设计的一个主流应用。UG的开发始于1969年，它是基于C语言开发实现的。UG NX是一个在二和三维空间无结构网络上使用自适应多重网格方法开发的一个灵活的数值求解偏微分方程的软件工具。其设计思想足够灵活地支持多种离散方案。因此软件可对许多不同的应用再利用。一个给定过程的有效模拟需要来自于应用领域(自然科学或工程)、数学(分析和数值数学)及计算机科学的知识。然而，所有这些技术在复杂应用中的使用并不是太容易。这是因为组合所有这些方法需要巨大的复杂性及

24、交叉学科的知识。最终软件的实现变得越来越复杂，以至于超出了一个人能够管理的范围。一些非常成功的解偏微分方程的技术，特别是自适应加密（adaptivemeshrefinement）和多重网格方法在过去的十年中已被数学家研究，同时随着计算机技术的巨大进展，特别是大型并行计算机的开发带来了许多新的可能。UG的目标是用最新的数学技术，即自适应局部网格加密、多重网格和并行计算，为复杂应用问题的求解提供一个灵活的可再使用的软件基础。.的主要特征NX 包括了世界上最强大、最广泛的产品设计应用模块。 NX 具有高性能的机械设计和制图功能，为制造设计提供了高性能和灵活性，以满足客户设计任何复杂产品的需要。 NX

25、 优于通用的设计工具，具有专业的管路和线路设计系统、钣金模块、专用塑料件设计模块和其他行业设计所需的专业应用程序。NX 允许制造商以数字化的方式仿真、确认和优化产品及其开发过程。通过在开发周期中较早地运用数字化仿真性能，制造商可以改善产品质量，同时减少或消除对于物理样机的昂贵耗时的设计、构建，以及对变更周期的依赖。UG NX加工基础模块提供联接UG所有加工模块的基础框架，它为UG NX所有加工模块提供一个相同的、界面友好的图形化窗口环境，用户可以在图形方式下观测刀具沿轨迹运动的情况并可对其进行图形化修改：如对刀具轨迹进行延伸、缩短或修改等。该模块同时提供通用的点位加工编程功能，可用于钻孔、攻丝

26、和镗孔等加工编程。该模块交互界面可按用户需求进行灵活的用户化修改和剪裁，并可定义标准化刀具库、加工工艺参数样板库使初加工、半精加工、精加工等操作常用参数标准化，以减少使用培训时间并优化加工工艺。UG软件所有模块都可在实体模型上直接生成加工程序，并保持与实体模型全相关。UG NX的加工后置处理模块使用户可方便地建立自己的加工后置处理程序，该模块适用于目前世界上几乎所有主流 NC机床和加工中心，该模块在多年的应用实践中已被证明适用于25轴或更多轴的铣削加工、24轴的车削加工和电火花线切割。.的选用理由UG是当今较为流行的一种模具设计软件，主要是因为其功能强大。模具设计的流程很多，其中分模就是其中关

27、建的一步。分模有两种：一种是自动的，另一种是手动的，当然也不是纯粹的手动，也要用到自动分模工具条的命令，即模具导向。自动分模的过程MoldWizard（注塑模向导）是基于NX开发的，针对注塑模具设计的专业模块，模块中配有常用的模架库和标准件，用户可以根据自己的需要方便的进行调整用，还可以进行标准件的自我开发，很大程度上提高了模具设计效率。MoldWizard（注塑模向导）模块提供了整个模具设计流程，包括产品装载、排位布局、分型、模架加载、浇注系统、冷却系统以及工程制图等。整个设计过程非常直观、快捷，它的应用设计让普通设计者也能完成一些中、高难度的模具设计。1.分析产品，定位坐标，使Z轴方向和脱

28、模方向一致。2.塑模部件验证，设置颜色面。3.补靠破孔4.拉出分型面5.抽取颜色面，将其与分型面和补孔的片体缝合，使之成为一个片体。6.做箱体包裹整个产品，用5缝好的片体分割。7.分出上下模具后，看是那个与产品重合，重合的那边用产品求差就可以了。手动分模的步骤如上所述，手动分模具有很大的优势，是利用MOLDWIZARD分模所达不到的，在现场自动分模基本上是行不通。但是里面的命令是比较的好用的，我们可以用的有关命令来提高我们的工作效率。第章模具结构形式的拟定.型腔数量的分析该产品为大批量生产，故设计的模具要有一定的注塑效率，由于塑件长宽度小，所以采用一模两腔结构，浇口形式采用扇形浇口，采用两点进

29、料，以利于均匀充满型腔。如图4，型腔的的排列设计模具尺寸、浇注系统的尺寸、浇注系统的平衡、滑块机构的设计、镶件及型芯的设计以及冷却系统的设计，所以设计排位的时候，就如图5。 图4 图5.模具厚度在模具设计时应使模具的总厚度位于注塑机可安装模具的最大模厚和最小模厚之间.同时应校核模具的外形尺寸,使得模具能从注塑机拉杆之间装入.模具闭合后的厚度（闭合厚度）Hm应在注塑机允许的最大模具厚度Hmax 和最小模具厚度Hmin 之间，即 : HminHmHmax式中: Hmax最大模具厚度 Hmin最小模具厚度 Hm模具闭合高度.模具的长度与宽度模具外形尺寸要与注塑机拉杆间距相适应，校核其安装时能否穿过拉

30、杆空间在动、定模固定板上固定。模具在注塑机动、定模固定板上安装的方式有两种：用螺钉直接固定（大型注塑模多用此法）和用螺钉、压板固定（中、小型模具多用此法）。采用第一种方法时，动、定模座板上的螺钉孔尺寸及间距应与注塑机对应模板上所开设的螺孔相适应（注塑机动、定模安装板上开着许多不同间距的螺钉孔，只要保证与其中一组相适应即可）;若采用后一种方法，灵活性大，只需在模具动、定模固定板附近有螺孔就行。.收缩率前人已经为我们总结了常用的塑料常用收缩率，对于生产性的塑件，实际已经证明，这些数据已经能够应付实际的生产要求了。即使对于精密塑件也给予了其它方面的补偿。故而，对于实际的生产只要按照经验数据就可以满足生产要求了。表5出常见塑料的收缩率，以备查询：表5塑料名称聚