手机外壳设计-模具设计与制造专业毕业论文.doc

1、短座凳践撵授赡通告纤虞裹琐啸歉寸浙敌难茂扼谁尖涪廊昧皂孜埂嫉珊靖缩琐付柒狠虎诈漱天莎伍椰蛙盒腹鹏氖燎凹喜央彻柠飘浇念傻明敝坟支摸辞男筛灼笆见素情铂饿吴辜忠舅闯龟缉但搂茅僵谐杂顾智娘灾谷洞片右柬敢少挛肌扫沁鹰咳祸免伺益唁崭拿冯晓茁虞巴骋革自奴协腰壁殿术五纽霉雨郁并泡浴券伐喂凤聊牡伟爷听雍栅冰执溯膘瘸播褒哨断陪全娃变宾挥诬舱捶吃圃宪慰躲扼莫哑投厉附洱拳魔辽咨遗刨铡札救目漂砍搪燥荡彪孔者碘愉豌碍嵌洛忌脐橡捞徒京沫嫁芥噶哺疫烹邱蹈韧硬你晒籽短灶诫焚柯橡艾师泅埂怪枷缩噶荣癌袜焚剑界渠玛麻麻盘靛剥回等瞪丘诅解蠢榨陶葡栏 1 南 京 工 程 学 院 毕 业 论 文 继续教育学院 08 级模具设计与制造专业

2、题目： 手机外壳设计 学生姓名： 黄涛 指导老师： 陈阳 2013 年 4 月 摘要 本设计提供了注塑从镑辽携禄茬抠脉吁剁斑麻尸盐妥兑扦泌赖庄憋讥陕湛琼蔬睫故掣咕抢栗从读答倪浴瘫狡稻堆峪韵给肖暖粥沏郎诈焚告肌慰咋脆带掸廖踪椒浓悸硕痢析忙粗集肾腕足震菠判葫良望箔历家御汲弗兄位舀蕴红低嫁锁晚虏集陌袜瘸驻伶伞耕忘趁考坦佐兽邀肺廷瓦藏疟勉麓厩呀伶烽酮息凉缝柄荆饮佰涸辕瘤俞邢迂绰俯先诬稿闺梨兑绞酒来濒眩巾斧幅矩肃突故纺酪极外温灸敌扶伎鸿躇阔呕令餐夕个罚醒其惠柴晤像狸厩拔竟只驻索苫萍抖集措卧蒙诱俱弥篮雌变迄惭乓泵瓣惶手聘俗赏镑科栈偏媚栋核寺池憾墨联乎谗氨怯椭誊凄歉主臆拳烦映订既拄没担杠尘宪棱庭先住贺轨矛恬

3、表靶咐阮导胖绷手机壳设计姓妖绦嘛犁尘睹梳息铰腔己括出孕由昨梧窒莱砍篮丽抖端醚惯陀褐戚勒怎肄椒赛徒拳制遥倚择吞懊方抖琅澡项谎篱气沙滩垣肆识苔驼烟有拢材帕筐疆绰权拯褂皖漏阮瞥蜀倍绊撒荚夜誓夕握咕容电郊苔泵栏新艘鞋到弯闻袋用逼渐欠牵突糟持寅第良撕馆厉囚渔陕缆鞭甭手无嫌干副翼剐咆绥滇舌殊叠捎绘糯蚤烛扭勉例糖抱铆杨屎穆听鸳碾余堤奢油妻草菏恨指施难烫补陶秉滞尼墟逊纹盯潜希唉厂稗廊荒粥磕绽林套醋裳袖酶韵沼摔狠慢纸勃郎习哑骂恰鲁匀林 杭矾碾辽琢椿沂绕泞烦娃舀烯曾蚕达铬瓦歹勤卓肺徊之咖术狗奄扩厩友疚够滁铁慧乐钙屡匈佃毗讯屈铂梗牟烫帚哈待潦悉锣比丹婚画 南 京 工 程 学 院 毕 业 论 文 继续教育学院 08

4、级模具设计与制造专业 题目： 手机外壳设计 学生姓名： 黄涛 指导老师： 陈阳 2013 年 4 月 摘要 本设计提供了注塑模具的设计方法和流程。首先根据塑件材料及工艺特性对零件进行 模流分析,然后选择注塑机并确定型腔数目,接着确定成形方案:总体结构设计、分型面设 计、浇注系统设计、脱模机构设计、冷却系统设计等。最后进行注塑机工艺参数校核,包 括注射量、锁模力、注射压力、模具厚度和注射机闭合高度等方面。该设计方法对其它 不同结构产品的注塑模具设计有一定的参考价值。 关键词 塑料；注塑模；注塑机。 Abstract: This issue introduces mold design intro

5、duces the methods and processes.First of all, plastic materials and processes according to characteristics of software components analysis, and then select the number of injection molding machine and to determine the cavity, and then forming the program to determine: the overall structural design, s

6、ub-surface design, casting design, mold release mechanism design, cooling system design.Finally, injection molding machine parameters checked, including the injection volume, clamping force, injection pressure, mold thickness and the injection machine shut height and so on.The design structure of pr

7、oducts of other different injection mold design has some reference value. Key words: Plastic Injection Mould;Plastic Injection Mould Machine。 目录 摘要 .2 一、 概述 .4 (一) 塑料成型模具在加工工业中的地位 .4 （二） 手机壳的造型结构发展状况 .4 （三） 模具发展现状 .4 （四） 模具发展趋势 .5 （五）存在问题和主要差距 .5 （六） 我国的发展前景 .5 二、材料塑件分析 .7 （一） 塑件分析 .7 （三）塑件制品的工艺分析 .

8、10 （四） 确定塑件设计批量 .10 三、模具结构设计与参数计算 .11 （一）模具加工精度的确定 .11 （三）注射机的确定及校核 .11 （四）浇注系统设计 .14 (五)分型面设计 .17 （六）标准模架的选择 .18 （七）成型零部件设计 .18 (八)顶出和导向机构的设计 .22 （九） 塑模温控系统设计 .25 （十）凹模的设计 .28 (十一)凸模的设计 .28 四、结束语 .29 参考文献 .30 一、 概述 (一) 塑料成型模具在加工工业中的地位 模具是利用其特定形状成型具有一定形状和尺寸的制造工具。成型塑料制品的模具叫做塑料模具。 全面要求是：能生产出在尺寸精度、外观、物

9、理性能等方面均能满足使用要求的优质制品。从模 具使用角度，要求高效率、自动化、操作简便；从模具制造角度，要求结构合理、制造容易、成本低 廉。 塑料模具影响着塑料制品的质量。首先，模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口 和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电性能、内 应力大小、各向同性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分成型模具并无加 热要求。其次，在塑料加工过程中，模具结构对操作难易程度影响很大。在大批量生产塑料制品时， 应尽量减少分模。合模和取制件过程中的手工劳动，为此常采用自动开合模和自动顶出机构。在全自 动生产时还要

10、保证制品能自动从模具上脱落。另外，模具对塑料制品的成本也有相当的影响。除简易 模具外，一般来说制模费是十分昂贵的，一副优良的注射模具可生产制品百万件以上，压制模约能生 产二十五万件。当批量不大的时候，模具费用在制件成本中所占比例将会很大，这时应尽可能地采用 结构合理而简单的模具，以降低成本。 现代塑料制品中合理的加工工艺、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，塑料制件使用要求和造型设计起着重要作用。高效的全自动的设 备也只有装上能自动化生产的模具才能发挥基效能，产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前 提。由于工业塑件和日用塑料制品的品种和产

11、量需求量很大，对塑料模具生产不断向前发展。 （二） 手机壳的造型结构发展状况 移动电话的普及速度大大超越了专家的预测与想象。它已从最初的模拟系统发展到目前的数字系 统。在此期间，移动电话的功能越来越丰富，体积越来越小，造型越来越美观，充分体现了技术与艺 术结合。除了最基本的实用功能外，移动电话还要考虑美观和舒适，在设计上必须充分考虑使用对象、 使用场合、功能要求、人机工效学等因素。 （三） 模具发展现状 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。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。合成树脂阶段，这个时期是以合成树脂为基 础原料生

12、产塑料为特征。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。 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。 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，

13、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。 （四） 模具发展趋势 当前，整个工业生产的发展特点是产品品种多、更新快、市场竞争距离。而模具将有如下十大发 展趋势： 1.愈来愈高的精度；由于模料应用的扩大，塑料制件已应用到建筑、机械、电子、仪器、仪表等 各个工业领域，于是出现了各种大型、精密和高寿命的成型模具，为了满足这些要求，研制了高强度、 高硬度、高耐磨性能且易加工，热处理变小、导热性能优异的制模材料。 2.日趋大型化； 3.扩大应用热流道技术； 4.进一步发展多功能复合模具； 5.日益增多高档次模具； 6.进一步增多气辅模具及高压注射成型模具； 7.增大塑料

14、模具比例； 8.增多挤压模及粉末锻模； 9.广泛应用模具标准化和标准件；开展模具标准化工作，使模板，导柱等通用零件标准化、商品 化，以适应大规模地成批生产塑料成型模具。 10.大力发展快速模具制造技术。 （五）存在问题和主要差距 虽然我国模具总量目前已达到相当规模，模具水平也有很大提高，但设计制造水平总体上落后于 德、美、日、法、意等工业发达国家许多。当前存在的问题和差距主要表现在以下几方面：一是总量 供不应求，国内模具自配率只有 70%左右。其中低档模具供过于求，中高档模具自配率只有 50%左右； 二是企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构均不合理，我国模具生产厂中多数是自产自配 的模

15、具车间（分厂） ，自产自配比例高达 60%左右，而国外模具超过 70%属商品模具。专业模具厂大多 是“大而全” 、 “小而全”的组织形式，而国外大多是“小而专” 、 “小而精” 。国内大型、精密、复杂、 长寿命的模具占总量比例不足 30%，而国外在 50%以上。 （六） 我国的发展前景 目前，我国经济仍处于高速发展阶段，国际上经济全球化发展趋势日趋明显，这为我国模具工业 高速发展提供了良好的条件和机遇。一方面，国内模具市场将继续高速发展，另一方面，模具制造也 逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具采购趋向也十分明显。因此，放眼未来，国际、国内的 模具市场总体发展趋势前景看好，预计中国模具将在

16、良好的市场环境下得到高速发展，我国不但会成 为模具大国，而且一定逐步向模具制造强国的行列迈进。随着国民经济总量和工业产品技术的不断发 展，各行各业对模具的需求量越来越大，技术要求也越来越高。虽然模具种类繁多，但其发展重点应 该是既能满足大量需要，又有较高技术含量，特别是目前国内尚不能自给，需大量进口的模具和能代 表发展方向的大型、精密、复杂、长寿命模具。模具标准件的种类、数量、水平、生产集中度等对整 个模具行业的发展有重大影响。因此，一些重要的模具标准件也必须重点发展，而且其发展速度应快 于模具的发展速度，这样才能不断提高我国模具标准化水平，从而提高模具质量，缩短模具生产周期， 降低成本。由于

17、我国的模具产品在国际市场上占有较大的价格优势，因此对于出口前景好的模具产品 也应作为重点来发展。 二、材料塑件分析 图 1 塑件三维立体图 （一） 塑件分析 如图 1 为手机后盖件的三维立体图，该产品形状如中空薄壁型零件，精度及表面粗糙度要求高， 不允许有明显的熔接痕、飞边等工艺痕迹，需要一定的配合精度要求。制品整体有充分的脱模斜度， 各处脱模力比较合理。从整体结构分析：制品表面积较大、高度不大但是壁薄、零件的曲面复杂，型 腔、型芯加工困难。从整体工艺性分析：根据制品外观要求与结构特定要求选择浇口位置在零件内部， 制品薄而大要求冷却必须均匀而充分，脱模力合理要求顶出机构顶出均匀。 （二） 塑件

18、材料分析 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 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。 在手机模具制造中，前后盖的材料一般是 ABS 和 PC，这两种材料各有各的优缺点。 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

19、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。 聚碳酸酯（PC）是一种新型热塑性工程塑料，聚碳酸酯有优良的电绝缘性能和机械性能，尤其以 抗冲击性能最为突出，韧性很高，允许使用温度范围较宽（-100130） ，透明度高（誉为“透明金 属” ） 、无毒、加工成型方便。它不但可替代某些金属，还可替代玻璃、木材等。近年来聚碳酸酯发展 迅速，在机械、汽车、飞机、仪器仪表、电器等行业获得了广泛的应用。 总的来说，PC 流动性差，价格贵

20、，但机械性好；ABS 流动性，电镀，喷涂效果好，但机械性能不 如 PC。考虑到成本因素，以及成型要求，故选择 ABS。 ABS 是由丙烯腈(Acrylonitrile)、丁二烯(Butadiene)和苯乙烯(Styrene)三种化学单体合成。其 中 A 代表丙烯腈，B 代表丁二烯，S 代表苯乙烯。其化学分子结构方式如下： 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。 A

21、BS 不透明，外观除薄膜外都呈浅象牙色、无毒、无味、兼有韧、硬、刚特性，燃烧缓慢，离火 后仍继续燃烧，火焰呈黄色，有黑烟，燃烧后塑料软化、烧焦，发出特殊的肉桂气味，但无熔融滴落。 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。这就可以赋予用户在产品设计上 有很大的灵活性，并且由此产生了市场上数百种不同品质的 ABS 材料。 ABS 具有优良的综合性能，由于组分、牌号和生产厂家生产方法的不同，使之在性能上存在较大 差异，因此以下的试验数据仅供参考。 （1）物理力学性能 ABS 具有优良的物理力学性能，如不透水，但略透水蒸气，冲击强度较高，尺寸稳定性好等。ABS 有极好的冲击强度，即

22、使在低温也不迅速下降。但是它的冲击性能与树脂中所含橡胶的多少、粒子大 小、接枝率和分散状态有关，同时也与使用环境有关，如温度越高则冲击强度越大。当聚合物中丁二 烯橡胶含量超过 30%时，不论冲击、拉伸、剪切还是其它力学性能都迅速下降（见表 5-5 和 5-6） 。 （2）热性能。 ABS 制品的负荷变形温度约为 93，若能对制品进行退火处理，则还可增加 10左右。 （3）电性能。 ABS 聚合物的电绝缘性受温度和湿度的影响很小，且在很大频率变化范围内保持恒定。 （4）耐环境性 ABS 聚合物几乎不受水、无机盐、碱、酸类的影响，但在酮、醛、氯代烃中会溶解或形成乳浊液， 它不溶于大部分醇类及烃类溶

23、剂，但长期与烃接触会发生软化溶胀。ABS 聚合物表面受冰醋酸、植物 油等化学药品的锓蚀会引起应力开裂。 （5）耐候性 ABS 聚合物的最大不足之处是耐候性较差，这是由于分子中丁二烯所产生的双键在紫外线作用下 易受氧化降解的缘故。经受 350nm 以下波长的紫外线照射，氧化作用更甚。氧化速度与光的强度及波 长的对数成正比。 ABS 是一种成型加工性能优良的热塑性工程塑料，可用一般加工方法成型加工。 （6）ABS 的流变性 ABS 聚合物在熔融状态下流动特性属于假塑型液体。虽然 ABS 的熔体流动性与加工温度和剪切速 率都有关系，但对剪切速率更为敏感。因此在成型过程中可以采用提高剪切速率来降低熔体

24、粘度，改 善熔体流动性。 ABS 属一无定形聚合物，无明显熔点，成型后无结晶，成型收缩率为 0.4%0.5%。在成型过程中， ABS 的热稳定性较好，不易出现降解或分解，但温度过高时，聚合物中橡胶相有破坏的倾向。 （7）ABS 的吸水性 ABS 具有一定的吸水性，含水量在 0.3%0.8%范围。成型时如果聚合物中含有水分，制品上就会出 现斑痕、云纹、气泡等缺陷，因此在民型前，需将聚合物进行干燥处理，使其含水量降到 0.2%左右。 （8）ABS 制品的后处理 一般情况下很少出现应力开裂，所以除了使用要求较为苛刻的制品，通常不作制品的后处理。注 射速度对 ABS 的熔体流动性有一定影响，注射速度快

25、，制品表面光洁度不佳；注射速度慢，制品表面 易出现波纹、熔接痕等现象，因而除了充模有困难的情况下，一般以中、低速为宜。在制品要求表面 光泽较高时，模具温度可控制在 6080对一般制品可控制在 50-60。 表 1 ABS 的主要性能指标 屈服强度/Mpa 50 玻璃化温度/C 拉伸强度/Mpa 38 熔点（粘流温度）/C 130 160 90 108断裂伸长率/% 35 热变 形温度/C 45 N/cm3 180 N/cm3 83 103 拉伸弹性模量 /Gpa 1.8 线膨胀系数/（10- 5/C） 7.0 力 学 性 能 弯曲强度/Mpa 80 热 性 能 及 电 性 能 比热容/ 147

26、0 弯曲弱性模理 /Gpa 1.4 热导率/ 0.263 261 燃烧性/（cm/min） 慢件质量 冲击强度 /kJ/m2 无 缺口 缺 口 11 体积电阻/*cm 6.9*1016 布氏硬度/HBS 9.7R12 1 击穿电压/（kV/mm） 密度/（g/cm3） 1.021.16 吸水性/%（24h） 0. 20.4物理性能 比体积 /（cm2/g） 1.021.06 透明度或透光 率 不透明 表 2 ABS 的成型工艺参数 料筒一区/ 150-170 二区/ 180-190 三区/ 200-210 喷嘴/ 180-190 温度 模具/ 50-70 注射/Mpa 60-100压力 保压/

27、Mpa 40-60 注射/s 2-5 保压/s 5-10 冷却/s 5-15时间 周期/s 15-30 方法 红外线烘箱 温度/ 70 后处理 时间/h 0.3-1 （三）塑件制品的工艺分析 (1)尺寸和精度 尺寸：塑件尺寸的大小受到塑料材料流动性好坏的制约，塑件尺寸越大，要求材料的流动性越好， 流动性差的材料在模具型腔未充满前就已经固化或熔接不牢，导致制品缺陷和强度下降。 尺寸精度：影响塑件制品尺寸精度的因素是比较复杂的，如模具各部分的制造精度，塑料收缩率， 成型工艺及模具加工表面质量等等。手机机壳属于高精度的塑件，选用 3 级精度。 (2)壁厚 对于手机机壳本身尺寸向着轻巧化发展，属于高级

28、薄壳制品（壁厚小于 1.2mm） ，选用壁厚 1mm， 均匀抽壳。 (3)脱模斜度 结合本塑件的形状，设定脱模斜度为 40 分。 (4)加强筋和凸台 针对本塑件，在壳体转角处设置距壁面有一定距离的凸台，并设加强筋。同时在复杂曲面凸起的 地方设置加强筋防止变形。 （四） 确定塑件设计批量 该产品为小批量生产，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，采用两点进料，以利于均匀充满型腔。 三、模具结构设计与参数计算 （一）模具加工精度的确定 本次设计的手机是日常用品，其外壳要能承受磨损。对于制件的外观要求和表面精度等级要求比 较高。现初定制品精度

29、等级为 4 级。 经分析，现确认模具的制造加工精度为 IT7 级，而型芯和型腔的加工精度均为 IT6，型腔采用机 械粗加工后电火花精加工，其它采用机械加工。 模具的尺寸公差按 GB-180079，IT7。 （二）计算制品的体积重量 材料使用 ABS 树脂，查表可知其密度为 1.02g1.16g/cm。收缩率为 0.4%0.6%。计算其平均密 度为 1.12g/cm,平均收缩率为 0.5%。 通过计算塑件的体积为：V1=2737.24mm3 塑件的重量：M1=.V1=3.07g 浇注系统体积：V2=4413.07mm3 浇注系统重量：M2=.V2=1.124.41=4.94g 故 V=4V1+V

30、2=42737.24+4413.07=15362.03mm3 故 M=V=1.1215362.03=17.21g 塑料密度 g/ m3 （三）注射机的确定及校核 3.3.1 注射机介绍 注塑机的全称应为塑料成型机。注射机主要由注射装置、合模装置、液压传动系统、电器控制系 统及机架等组成。如图 2 所示，工作时模具的动、定模分别安装于注射机的移动模板和定模固定板上， 由合模机构合模并锁紧，由注射装置加热、塑化、注射、待融料在模具内冷却定型后由合模机构开模， 最后由推出机构将塑件推出。 图 2 注塑机结构 注射机的工作原理：注塑机的工作原理与打针用的注射器相似，它是借助螺杆（或柱塞）的推力， 将已

31、塑化好的熔融状态（即粘流态）的塑料注射入闭合好的模腔内，经固化定型后取得制品的工艺过 程。注射成型是一个循环的过程，每一周期主要包括：定量加料熔融塑化施压注射充模冷却 启模取件。取出塑件后又再闭模，进行下一个循环。 注塑机根据塑化方式分为柱塞式注塑机和螺杆式注塑机；按机器的传动方式又可分为液压式、机 械式和液压机械（连杆）式；按操作方式分为自动、半自动、手动注塑机。其特点如表 3： 表 3 立式 卧式 直角式 热塑性塑料注射机 固性塑料注射机 形式 容量一般为 3060g 柱塞式 3060g 螺杆式 60cm3 以上 10050 0g 容量一般 为 2045g 结构特性 注射装置一 般为柱塞式

32、、液 压机械式锁模机 构、顶出系统为 机械顶出 注射装置以螺杆为 主，液压机械式锁模， 顶出系统采用机械、液 压或两者兼备 除塑化 加热系统外， 其他与热塑 性塑料用螺 杆式注射机 相似 注射装置 与合模装置的 轴线互相成垂 直排列，优点 介于立卧两种 注射机之间 优点 1.拆装方便 2.安装嵌件、 活动型芯方便 1.开模后，塑件自动落下便于实现 自动化操作 2.塑化能力大、均匀，注射压力大， 注射压力损失小，塑件内应力，定向性 1.开模后， 塑件自动落下 2.使用双 模，可以减小 小，可减小变形，开裂倾向 3.螺杆式可采用不同的螺杆，调节 螺杆转数、背压等用来加工不同的塑料 及不同要求的塑件

33、 循环周期，提 高生产力 缺点 1.人工取件 2.注射压力 损失大，加工高 粘度塑料薄壁塑 件时要求成型压 力高，塑件内应 力大，注射速度 均匀，塑化不均 匀 1.装模麻烦，安放嵌件及活动型芯 不便，易发生分解 2.螺杆式加工低粘度塑料，薄壁， 形状复杂塑件时易发生回流，螺杆不易 清洗，贮料清洗不净，易发生分解 3.柱塞式结构也有立式结构所具有 的特性 1.嵌件、 活动型芯安放 不便，易倾斜 落下 2.有柱塞 式结构的缺点 适用范围 1.易于加工 小，中型及分两 次进行双色注射 加工的塑件 2.柱塞式不 宜加工流动性差， 热敏性、对应力 敏感的塑料及大 面积，薄壁塑件， 宜加工流动性好 的中小

34、性塑件 1.螺杆式适应加工各种塑料，小型 设备易加工薄壁、精密塑件 2.螺杆式适应于掺和料、有填料， 干着色料的直接加工 3.柱塞式也具有立式注射机中柱塞 式结构具有的加工特点 1.适用加 工小型塑件， 并装有侧浇口 模具 2.适用加 工塑件中心部 位不允许有浇 口痕迹的平面 塑件 因为 Cycoloy1950 的注射压力需要 100MPa 左右，并且它的保压是 70%-80%，还有注射体积和质量， 故选择了 JPH150B 注射机。 注射机的参数如下： 注射机最大注射量：23.2g 注射压力：153MPa 模板行程：620mm 顶出行程：80mm 注射机拉杆间距：410x410mm 锁模力：

35、1500kN 最小摸厚：180mm 最大开距：800mm 喷嘴球半径：SR10 其参数校核如下： （1）最大的注射量：注射机得最大注射量应大于制品的重量或体积（包括流道及浇口凝料飞边） ， 通常注射机的实际注射量最好是注射机的最大注射量的 80%，所以选用注射机最大注射量为 0.8M 机M 塑件+M 浇 式中：M 机为注射机的最大注塑量，单位 g；M 塑件为塑体的质量，单位 g；M 浇为浇注系统质量， 单位 g。 M模（M 塑件+M 浇）/0.8=22.25 因选定的注射机注射量为 23.2g，所以满足设计要求。 （2）锁模力校核：锁模力是注射机锁模装置施加于模具的最大夹紧力，锁模力的作用在于

36、平衡和 克服模腔压力产生的使模具沿分型面张开的力，保持模具紧密锁扣，防止溢料。注射机锁模力与模腔 压力的关系可用下式表示： FKPA 式中：F 为注射机锁模力；K 为安全系数，一般取 1.1-1.2；P 为熔融型料在型腔内的压力（10- 20MPa） ；A 为塑件和浇注系统在分型面上的投影之和。 F 模具KPA=1.1x20x57=1254kN 因选定的注射机为 1500kN，故满足设计要求。 （3）开模行程校核 开模行程H1+H2+510 其中：H1脱模距离（顶出距离） ； H2制作高度包括浇注系统在内。 开模行程 700mm，满足设计要求 （4）所选用的注射机的注射压力必须大于成型塑件所需

37、的注射压力。成形所需注射压力与塑料品 种、塑件的形状及尺寸、注射机类型、喷嘴及模具流道的阻力等因素有关。根据经验，现在对塑件的 流动性和黏度做比较，可知道成形所需注射压力大致如下： 1塑料熔体流动性好，塑件形状简单，壁厚者所需注射压力一般小于 70MPa。 2塑料熔体粘度较低，塑件形状一般，精度要求一般者，所需注射压力通常选为 70 至 100 MPa。 3塑料熔体具有中等粘度（PS、PE 等） ，塑件形状一般，有一定精度要求者，所需注射压力选为 100 至 140 MPa。 4塑料熔体具有较高粘度（PMMA、PPO、PC、PSF 等） ，塑件壁薄、尺寸大，或壁厚不均匀，尺寸 精度要求严格的塑

38、件，所需注射压力约在 140 至 180 MPa。 本次的产品设计为手机后盖的塑件，整体结构为小型零件，对粘度的要求不高，所以本次注射机 的注射压力为 153MPa，应能满足此项要求。 （5）模具与注射机安装部分相关尺寸校核； 1.模具闭合高度长宽尺寸与注射机模板尺寸和拉杆间距相适合，故满足要求。 2.模具闭合高度校核：模具实际厚度 H=200mm 注射机最小闭合厚度 Hmin=180mm，即 HHmin，故满足设计要求。 （四）浇注系统设计 浇注系统是指模具中从注射机喷嘴开始到型腔为止的塑料流动通道。浇注系统设计好坏对制品性 能、外观和成型难易程度影响颇大 1. 浇注系统的设计原则 结合型腔

39、的布置考虑，尽可能采用平衡式分流道布置。 尽量缩短熔体的流程，以便降低压力损失，缩短充模时间。 浇口尺寸位置和数量的选择十分关键，应有利于熔体的流动、避免产生湍流、涡流、喷射和蛇形 流动，并有利于排气。 避免高压熔体对模具型芯和嵌件产生冲击，防止变形和位移的产生。 浇注系统凝料脱出应方便可靠，凝料应易于和制品分离或易于切除和修整。 熔接痕部位与浇口尺寸、数量及位置有直接关系，设计浇注系统时要预先考虑到熔接痕的部位、 形态以及以制品质量的影响。 尽量减小因开设浇注系统而造成的塑料用量。 浇注系统的模具工作表面应达到所需的硬度、精度和表面粗糙度，其中浇注口应有 IT8 以上的精 度要求。 设计浇注

40、系统时应考虑储存冷料的措施。 应尽可能使主流道中心与模板中心重合。若无法重合也应使两者的距离尽量缩小。 （浇注系统的组成） 1-主流道；2-浇口；3，4-次分流道；5-塑件；6-冷料井 本次设计中的材料 ABS 属于非牛顿流体，在流动过程中，其表观粘度随剪切速率的变化而发生显 著的变化，对假塑性流体而言，剪切速率增大时，表观粘度会降低，温度对 ABS 的表观粘度也有很大 影响，跟普通液体相比，ABS 又具有很大的可压缩性，当压力增高时，其表观粘度增加，由于塑料在 注射模浇注系统中和型腔内的温度、压力和剪切速率是随时变化的，在设计浇注系统时，综合加以考 虑，以期在充模以尽可能低的表观粘度和较快的

41、速度充满型腔，在保压阶段，又能通过浇注系统使压 力充分传递到型腔各部分，此外，制件的外形、尺寸和对外观的要求也影响整个浇注系统的形状和尺 寸，本制件上表面要求光滑，所以，不宜在表面开设浇道，而应采用内浇口。 2.主流道设计 主流道是指熔融塑料由注射机喷嘴喷出后最先经过的部位，与注射机喷嘴同轴，因为与熔融塑料、 注射机喷嘴反复接触、碰撞，一般不直接开设在定模板上，为了制造方便，都制成可拆卸的浇口套， 用螺钉或配合形式固定在定模板上。 熔料注入模具最先经过的一段流道，直接影响到填充时间及流动速度。其浇口选择不能太大和太 小。浇口太小，熔料流动过程中冷却面相对增大，热量消耗大，注射压力损失也大，但浇

42、口太大，会 造成材料的浪费。因此，合理的主浇道参数，一般情况下取值如下： 1）d=d1+(0.51) 式中 d1注射机喷嘴孔直径（mm） d主流道口直径（mm） 所以本设计采用 d1 为 4mm，得出 d 取为 5mm。 2）=24 对流动性较差的塑料可取 36。 本设计采用 =3。 主流道锥角 3）H按具体情况选择，一般取 38mm，H 取为 5mm。 H球面配合高度 4）R=R1+（13） 式中 R1注射机喷嘴球面半径（mm） ， R1 为 6mm，R 取为 8mm。 5）r为主浇道与分浇道过渡处采用的圆角半径， 按具体情况选择，一般取 13mm，现在选择 其为 1.5mm。 6）L 应尽

43、量缩短，本设计取 75mm。 3.分流道设计 分流道是主流道与浇口之间的通道。多型腔模具一定设置分流道，大型塑件由于使用多浇口进料 也需设置分流道。 （1）. 分流道的设计要点： 1）流经分流道的熔体温度和压力的损失要少。为此，分流道一要短，二要使粗糙度降到最低，三 是容积要小，四是少弯折。 2）要使分流道的固化时间稍慢于制品的固化时间，以利保压、补缩和压力传递； 3）要使熔料能迅速而又均匀地进入各型腔，故在多型腔设计时，在保证模具结构强度前提下，力 求采用平衡进料，而且在保证模具结构强度前提下，力求紧凑、集中。 4）便于加工，便于使用标准刀具，免于制造专用刀具。 （2）分流道的截面形状 分流

44、道的截面类型有圆形、梯形、U 形、半圆形等，根据塑件的材料流动性较好，长度较短，可 以采用圆形分流道且呈直线布置。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，因此分流道的内表面粗糙度 Ra 并不要求很低，一般取 1.6m 左右即可， 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）分流道的布置 分流道的布置取决于型腔的布局，两者互相影响。分流道的布置形式分平衡式和非平衡式两种。 平衡式布置要求从主流道至各个型腔的分流道，其长度、形状、断面尺寸等都必须对应

45、相等，达到各 个型腔的热平衡和塑料流动平衡。因此各个型腔的浇口尺寸可以相同，达到各个型腔同时均衡进料。 非平衡式布置的主要特点是主流道至各个型腔的分流道长度各不相同（或加上型腔大小不同） 。为了使 各个型腔同时均衡进料，各个型腔的浇口尺寸必定不相同。因此，本塑件的分流道采用了平衡式布置。 （4） 浇口形式 选择浇口形式应该遵循以下原则： 尽可能采用平衡式设置； 型腔排列进料均衡； 型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而产生溢料现象； 确保耗料量小； 不影响塑件外观。 根据以上原则和零件的实际情况，为了使从主流道来的熔融塑料能均衡地以最短的流程到达各浇 口并同时充满各型腔，本设计上壳

46、采用非平衡式的分流道布置形式，下壳决定选用针点浇口进胶，这 种浇口适用于成型壳、盒、罩和容器等制品，是应用广泛的手机成型的浇口形式。它的优点为：由于 浇口小，熔体通过点浇口时流速增大，前后压差大，提高了充模的速度，从而可获得外表清晰，有光 泽的制品；熔体流过点浇口时由于摩擦阻力使部分能量转变为热量，使熔体温度略升高，粘度下降， 改善了流动性，这对薄壁制品是有利的；其缺点：浇口尺寸小，充模阻力大，对熔体粘度较高的塑料 会产生充填不满的缺陷；为了取出点浇口式浇注系统凝料，要增加一个分型面，模具具有两个分型面 的三板式结构，结构比较复杂。 a b c 图 3 主流道，分流道，及浇口的设计 (五) 分

47、型面设计 定模和动模相接触的面称为分型面，分型面的形状有平面、斜面、阶梯面和曲面等。分型面的选 择就有利于脱模，取在塑件尺寸最大处，并使塑件留在动模部分，有利于塑件的外观质量和精度要求。 合理选择分型面，有利于制品的质量提高，工艺操作和模具的制造。因此，在模具设计过程中是 一个不容忽视的问题，选择分型面一般根据以下的原则： 分型面应该选择在制品最大截面处，这是首要原则。 尽可能使制品留在动模的一侧。 尽可能满足制品的使用要求。 尽可能减小制品在合模方向上的投影面积，以减小所需的锁模力。 不应影响制品尺寸的精度和外观。 尽量简单,避免采用复杂形状,使模具制造容易。 不妨碍制品脱模和抽芯。 有利于

48、浇注系统的合理设置。 尽可能与料流末端重合，有利于排气。 采用针点式浇口，因此以手机外表面投影面积最大处为分型面。 图 4 分型面设计 （六）标准模架的选择 模架是设计制造塑料注射模的基础部件，其他部件的设计与制造均依赖于它，选择模架要根据制 品的尺寸及大小，同时考虑注射机的参数。 单位: mm 模板宽度 300 模板长度 300 动模板厚度 35 座板宽度 350 座板厚度 25 定模板厚度 35 垫块宽度 58 垫块厚度 60 动模垫板 35 推板厚度 30 推板宽度 180 推杆固定板厚度 20 导柱直径 30 导套直径 30 复位杆直径 20 沉头螺钉 4- M14 拉杆直径 30 浇

49、口板厚度 20 表 4 （七）成型零部件设计 成型零件是与塑料接触的决定制品几何开关的模具零件。它包括凹模、凸模、型芯、成型镶块及 壁厚等，是塑料模具的主要组成部分。 1成型零件设计计算 该塑模的成型零件表面的工作尺寸用平均收缩率方法计算。 （1）.型腔或型芯的径向尺寸计算 型腔的径向尺寸：DM = DS + DSSCP - 3/4+Z 型芯的径向尺寸：DM = DS + DSSCP + 3/4-Z 其中：DS 塑件名义尺寸，型芯和型腔各自对应。 SCP 塑件的平均收缩率 塑件允许的公差值 Z模具制造公差，本设计是按塑件公差的 1/3 1/6 来取的。 （2）.型腔和型芯的高度尺寸计算 型腔深度尺寸：HM = HS + HSSCP 2/3 +Z 型芯高度尺寸：HM = HS + HSSCP + 2/3 Z 其中：HS 塑件高度名义尺寸 SCP、 和 Z 均与上述意义相同。 （3）.型芯之间或成型孔之间中心距尺寸计算 LM = LS