1、 本科毕业论文 （ 20 届） 电话机面板模具设计 所在学院 专业班级 机械设计制造及自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 本科生毕业论文 II 摘 要 模具工业不断发展的今天， CAD/CAM技术以其先进的制造方式已经逐渐成为模具设计制造的主流方式。而注塑模具作为模具工业的一个重要的分支， CAD/CAM技术在注塑模具的生产制造中使用得最为广泛。 PROE作为 CAD/CAM中的一个标志性的软件，具有强大的三维设计功能，是注塑模具设计的强有力帮手。 本论文以电话机外壳为例 ,分析了电话机面板的塑件工艺特点 , 介绍了电话机面板塑成型模结构。重点介绍了电话机面板注塑模结构的
2、设计要点。分析和阐述了零件的选材、热处理工艺 , 电话机面板的塑件的结构要素 , 塑件的尺寸公差和精度的选择 , 塑件的体积和质量的求解。 关键字 ： 电话机外壳；注塑模具； 工艺分析本科生毕业论文 II Abstract Nowadays, as the mold industry growing, CAD/CAM technology with its advanced manufacturing methods has become the mainstream form of mold design and manufacturing. And the injection mold i
3、s an important branch of industry, CAD/CAM technology in injection mold manufacturing is the most widely used. As a symbolic software in CAD/CAM, PROE has a powerful 3D design function, and is a powerful helper of the injection mold design. This article takes the example of phone and the technologic
4、al characteristics of the shell of phone were analyzed. The die structure and working process of injection forming were introduced. The design of inject ion structure of shell of phone were mainly introduced. The selection of material for mould core, the heat treatment of mould, the main parts of st
5、ructure of the spare parts of the plastics of the shell of phone, the selection of size tolerance and accurate degree of the spare parts of the plastics, the method of volume and quality of the spare parts of the plastics were stated. Key words: shell of phone; Injection mould; Manufaturability anal
6、ysis 本科生毕业论文 III 目录 摘 要 .I Abstract. II 第 一章绪论 . 1 1.1 选题背景及研究意义 . 1 1.2 国内外研究现状 . 1 1.2.1 模具工业现状及最新动态 . 1 1.2.2 注塑模具制造技术及特点 . 2 1.2.3 PROE 软件 . 3 1.3 本文研究的主要内容 . 3 第二章电话机面板分析 . 4 2.1 电话机面板数据 . 4 2.2 塑件的结构特征及塑料的性能 . 4 2.2.1 塑件的结构特征 . 4 2.2.2 塑料的性能 . 5 第三章电话机面板模具设计 . 6 3.1 注塑机的选择 . 6 3.1.1 注塑机的选择 . 6
7、 3.1.2 最大注塑压力的校核 . 6 3.1.3 锁模力的校核 . 7 3.1.4 注塑量的校核 . 7 3.2 分型面的设计 . 7 3.3 浇注系统的设计 . 8 3.3.1 主流道的设计 . 8 3.3.2 分流道的设计 . 9 3.3.3 浇口的设计 . 10 3.3.4 浇口套与定位环的选择 . 10 3.4 冷却系统的设计 . 11 本科生毕业论文 IV 3.4.1 冷料井设计 . 11 3.4.2 温度调节系统设计 . 11 3.5 脱模导向机构设计 . 12 3.5.1 推杆设计 . 12 3.5.2 拉料杆结构设计 . 13 3.5.3 脱模过程 . 13 3.6 合模导
8、向机构设计 . 15 3.7 成形零件的设计 . 16 3.8 成形零件常见问题及改进措施 . 17 3.8.1 注塑填充不足 . 17 3.8.2 溢边（毛刺、飞边、批锋） . 17 3.8.3 制件尺寸不准确 . 18 3.9 模具装配 . 18 3.9.1 模架的选择 . 19 3.9.2 模具的装配过程 . 19 总结 . 21 致谢 .错误 !未定义书签。 参考文献 . 22 本科生毕业论文 1 第一章绪论 1.1 选题背景及研究意义 随着 塑料模具在整个模具行业中所占比重 日趋提升 ，预计在未来模具市场中，塑料模具占模具总量 的比例仍将逐步提高，且发展速度将快于其他模具。以 电话机
9、 为例， 通信事业的日益发展 ，电话机正逐步走进千家万户，成为与广大电信用户关系最为密切的电信终端产品。电话机市场 日益发展 也带动了电话机产业的迅速发展。现在，国内电话机的年销售量已近 4000万台，每年还出口电话机约几千万，中国成为世界上最大的电话机生产国和消费国，电话机的质量在外观设计 、 生产工艺和质量控制等方面都有了很大的提高。电话机 性能 也逐渐向国际标准靠拢，迅速制定和实施 标准的规格 能及时 促进 企业对产品的开发、 使 设计进入市场 的重要环节。 但电话机作为数字产品的 一类，更新换代可谓日新月异。电话机生产厂商想在竞争中占取优势，不仅要在技术上，靓丽的电话机外观更能吸引顾客
10、的目光，在市场上拔得头筹。所以相关模具的设计生产，在时间上、技术上更加要求快而好。模具的快速优质地设计制造成为了摆在前面不得不解决的问题。 模具市场的总体趋热是平稳向上的，在未来的模具市场中，塑料模具的发展速度将高于其它模具，在模具行业中的比例将逐步提高。 1.2 国内外研究现状 1.2.1 模具工业现状及最新动态 模具是制造业中用量最大、影响面广的工具产品，工业产品的零件粗加工的 75%、精加工的 50%及塑料 零件的 90%由模具来完成。随着钢铁时代向聚合物时代过渡，工业及生活中使用的工程塑料、橡胶己远远超过钢铁，聚合物必须用模具成型，没有高水平的模具就没有高质量的产品；另一方面，随着产品
11、更新换代速度加快，模具成为新产品开发的关键。 我国塑料模的发展迅速。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，已经能生产大屏幕彩电塑壳注塑模具等。精密塑料模具方面，可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。塑料模的设计、制造技术、CAD 技术、 CAPP 技术，已有相当规模的开发和应用。但与国外塑料模具的先进水平相比 ,依然存在一定差距。 现代模具制造的必然趋势，就是机械加工尽可能地取代人工加工，这就确定了先进设备在现代制造中的作用，尤其现在加工中心、数控高速成
12、型铣床、数控铣床、数控车床、多轴联动机床、数控模具雕刻机、电火花加工机床、数控精密磨床、三坐标测量机、扫描仪等现代设备在工厂中广泛使用，而且这些设备大部分所用的程序基本上都是应用 CAD/CAE/CAM系统产生的，机床与计算机联机，加工程序是通过联机电缆输 入机台的，操作人员工作按照规定的程序装夹工件，配备刀具和操作，机台就能自动地完成加工任务，并将理想的模具零件制造出来或为下一加工工序完成规定的部分。 发达国家之所以采用注塑模具 CAD/CAE/CAM 技术，它有以下几个方面的特点： 1、 提高模具质量。 CAD 技术的应用，使得模具设计更加准确、快速； CAM 技术可自动本科生毕业论文 2
13、 生成模具成型零件的加工刀具轨迹，使零件尺寸精度高、表面粗糙度好； CAE 技术可优化模具设计方案，帮助设计人员设计出正确合理的模具结构。 2、缩短模具制作周期。 CAD 系统中存储有模具标准件、常用设计计算程 序库及各种设计参数的数据库，应用计算机自动绘图，可大大缩短设计时间， CAE 应用于设计，可减少因单凭经验设计而不得不反复修模花去的时间。此外，数控机床的应用，也大幅度的提高了生产效率。 3、 降低成本。计算机和绘图仪的自动化工作节省大量的劳动力， CAE 的辅助分析减少了修模和试模时间，生产周期缩短，同时大大增加了产品的市场竞争能力。 4、 充分发挥设计人员的主观能动性。 CAD/C
14、AE/CAM 有助于设计人员从繁重的计算和绘图中解放出来，去从事更多的创造性劳动。 5、 提高企业的管理水平。 CAD/CAE/CAM 技术的应用 ，使企业的产品开发、模具设计和制造建立在科学、定量分析的基础上，减少盲目性，同时，可使整个模具生产过程中的人、财、物的管理建立在更加科学合理的基础上。 1.2.2 注塑模具制造技术及特点 从一般的机加工方法，发展至采用光机电相结合的数控电火花成形、数控电火花线切割以及各种特殊加工相结合，例如电铸成形、粉末冶金成形、精密铸造成形、激光加工等。从而可以加工出复杂的型腔和型芯，以及保证较高的加工精度要求。目前慢走丝线切割和电火花放电加工精度要求。目前慢走
15、丝线切割和电火花放电加工精度可达到 1.5m，加工表面粗糙 度可达到 Ra0.004m，基本上达到了精面要求。先进的技术支持条件。模具的服务对象主要是电器、汽车厂家，产品的更新换代快，而且模具的设计已经从二维发展为三维，实现了可视化设计，不但可以立体、直观地再现尚未加工出的模具体，真正实现了 CAD/CAM 一体化，而且三维设计解决了二维设计难于解决的一些问题，诸如：干涉检查、模拟装配等。 1、 模具快速制造技术 、 基于并行工程的注塑模具快速制造 技术、 基于快速原型技术的注塑模具快速制造 技术、 高速切削技术（ High Speed Machining） 、 注塑模具的制造基于信息 技术
16、是模具制造技术的五个方面。 2、 模具快速制造技术。当前快速制造有三个发展方向：分别是基于并行工程的注塑模具快速制造、基于快速原型技术的注塑模具快速制造和高速切削技术。 3、 基于并行工程的注塑模具快速制造这种生产方式。是以注塑模具的标准化设计为基础的，它主要体现为经营管理、模具设计为基础的，它主要体现为经营管理、模具设计和模具制造的三个体系的标准化。 4、 基于快速原型技术的注塑模具快速制造。直接从 CAD 模型生产工模具被认为是一种可以减少新产品成本和开发周期的重要的方法，近些年来 ， CAD 技术的应用在很大程度 上代替了实物的评估和试验，减少了新产品研制过程中的迭代次数，从而加快了新产
17、品的开发速度。 5、 高速切削技术（ High Speed Machining）的应用。高速切削技术制造模具，具有切削效率高，可明显缩短机动加工时间，加工精度高，表面质量好，因此可大大缩短机械后加工、人工后加工和取样检验辅助工时等许多优点。 基于信息注塑模具的制造新模式。与注塑模具制造活动有关的信息包括产品的信息和制造信息。现代制造过程可以看作是原材料或毛坯所含的信息量的增值过程，信息流驱动将成本科生毕业论文 3 为制造业的主流。 模具制造技术除了有以上五方 面内容外，它还具有以下五方面特点： 1、 型腔及型芯呈立体型面。塑件的外部和内部形状是由型腔和型芯直接成型的，这些复杂的立体型面加工难度
18、比较大，特别是型腔的盲孔型内成型表面加工，如果采用传统的加工方法，不仅要求工人技术水平高、辅助工夹具多、刀具多，而且加工的周期长。 2、 精度和表面质量要求高，使用寿命要求长。目前一般塑件的尺寸精度要求为 IT6-7，表面粗糙度 Ra0.2-0.1m，相应的注塑模具零件的尺寸精度要求达到 IT5-6，表面粗糙度Ra0.1m 以下。激光盘记录面的粗糙度要达到镜面加工的水平的 0.02-0.01m 这就要求模具的表面粗糙度达到 0.01m 以下。长寿命注塑模具对于提高高效率和降低成本是很必要的，目前注塑模具的使用寿命一般要求 100 万次以上。精密注塑模要用刚度大的模架，增加模板的厚度，增加支承柱
19、或锥形定位元件以防止模具受压力后产生变形，有时内压可以达到 100MPa。 3、 工艺流程长，制造时间紧。对于注塑件而言，大多是与其它零部件配套组成完整的产品，而且在很多的情况下都是在其它部件已经完成，急切等待注塑件的配套上市。因为对制品的形状或尺寸精度要求很高，加之由于树脂材料的特性各异，模具制造完成 后，还需要反复地试模与修正，使开发和交货的时间非常紧张。 4、 异地设计、异地制造。模具制造不是最终目的，而是由用户提出最终制品设计，模具制造厂家根据用户的要求，设计制造模具而且在大多数情况下，制品的注 塑 生产也在别的厂家。这样就造成了产品的设计、模具设计制造和制品的生产异地进行的情况。 5
20、、 专业分工，动态组合。模具生产批量小，一般属于单件的生产，但是模具需要很多的标准件，大到模架，小到顶针，这些不能也不可能只由一个厂家单独完成，且制造工艺复杂，普通设备和数控设备使用极不均衡。 1.2.3 PROE 软件 PROE 软件 集 CAD/CAE/CAM 于一体的三维参数化软件，是当今世界最先进的计算机辅助设计、分析和制造软件之一，广泛应用于航空、航天、汽车、造船、通用机械和电子等工业领域。 PROE 由许多功能模块组成，每一个模块都有自己独立的功能，而且各模块之间具有一定的关联性，使用这些模块可以实现工业设计、绘图、装配、注塑模具设计、加工和分析一体化生产过程。 注塑模向导（ Mo
21、ld Wizard）模块是 PROE 的一个功能强大的应用软件模块，专门用于注塑模具的设计。其功能选项按照注塑模具设计的一般步骤而设计，只需根据产品的三维实 体模型按照模具设计的一般步骤进行，就可以建立一套与产品模型参数相关的三维实体模型。注塑模向导（ Mold Wizard）模块不但有强大的自动处理功能，而且还可以分析模具设计过程中的一些错误。 1.3 本文研究的主要内容 本论文主要利用 PROE 软件对电话机面板进行注塑模具的设计，主要包括电话机面板材料的选择及性能的分析、注塑机的选择、注塑模具设计等过程。本科生毕业论文 4 第二章电话机面板分析 2.1 电话机面板数据 电话机面板二维示意
22、图如图 2.1 图 2.1 电话机面板二维示意图 经 PROE 分析中的质量属性功能得电话机面板数据如 下 体积 = 98.6cm 密度 = 1.0g / cm 质量 M = V =98.6 cm*1.0g / cm=98.6g 制品的正面投影面积 S=382.3cm 材料为 PC + ABS , 缩水率为 0.5% 2.2 塑件的 结构特征 及 塑料 的 性能 2.2.1 塑件的结构特征 在设计电话机面板之前首先要分析塑件的结构特征，在设计电话机面板的过程中必须考虑七点内容，它们分别是脱模斜度，加强筋，壁厚，支撑面，尺寸及精度，粗糙度，圆度。 1、在设计时保证制 品内外壁具有足够的脱模斜度能
23、使制品易于从模具内脱出 ,。一般情况下脱模斜度取 0.5 , 最小为 15 20。 ABS 的脱模斜度的经验数据为 : 40 1 30。脱模斜度见表 2.1。 表 2.1 常用塑料的脱模斜度 塑料名称 脱模斜度 型腔 型芯 聚乙烯、聚丙烯、软聚氯乙烯、氯化聚醚 25 45 20 45 硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜 35 40 30 40 聚苯乙烯、有机玻璃、 ABS、聚甲醛 35 1 30 30 40 热固性塑料 25 40 20 40 2、 塑件的适当部位设置加强筋能使塑件有一定的强度和刚度 , 使壁厚不至于过大，能有本科生毕业论文 5 效避免成型缺陷的产生。加强筋的尺寸、材料、热处理的选应该
24、得当择，防止出现背部塌坑。 3、 在设计塑件时必须考虑塑件的壁厚，壁厚是塑件设计过程中最重要的结构要素之一。塑件的厚度对熔体对充满模具型腔的流程都有较大的影响。壁太厚就很难达到完全均匀的硬化 , 且易产生气泡、缩孔等缺陷 ;壁太薄则刚度差 , 会在脱模、装配、使用的过程中中发生变形 ,从而影响塑件的使用性能和装配的准确性。塑件的不均匀性会导致塑件各个部分固化收缩不均匀 , 易在塑件上产生气 孔、裂纹的现象 , 引起内应力及变形等缺陷。塑件壁厚一般在 1 3mm 范围内 , 最常用数值为 2mm, 对于大型塑件有时也也会有 6mm 或更大的壁厚。根据所设计的电话外壳的材料、结构、强度等方面要求
25、, 取壁厚 2mm。 4、 制品稍许翘曲或变形就会使底面不平，所以以制品的整个底面作为支承面是不合理的。通常采用凸起的边框或底脚 ( 三点或四点 ) 来作支承。对于本设计而言，加强筋的端部应低于支承面约 0.5mm 左右。 5、 电话机塑料外壳选用的尺寸精度等级为 6 级 ,选用 GB T14486- 93 的尺寸公差数值。 6、塑件表 面粗糙度与塑件的外观要求成对立关系， 外观要求越高，表面粗糙度就应越低。设定合适的模具型腔表面粗糙度能有效的避免冷疤云纹等疵点的产生。一般塑件粗糙度要求要比模具的高 12 级。塑料制件表面粗糙度一般在 0.20.8m 之间。由于在使用过程中型腔磨损而使表面粗糙
26、度不断加大，所以模具应随时给以抛光复原。透明塑件要求型腔和型芯的表面粗糙度相同，而不透明塑件则要根据使用情况来决定他们的表面粗糙度。 7、增加模具及塑件它们相应位置的力学强度 ,再在塑件的转角和内部联结处采用圆角过渡形式能有效防止塑件转角处的应力集中 , 改善 其成型加工过程中的充模特性。在无特殊要求时 , 制品的各连接处均应有半径不小于 0.5 1mm 的圆角。一般外圆弧半径应是壁厚的 1.5 倍 , 内圆角半径应是壁厚的 0.5 倍。 2.2.2 塑料的性能 本电话机外壳选用的是 ABS 塑料， ABS 是丙烯晴、丁二烯和苯乙烯三种单体的三元共聚物， ABS 具有较高的强度、硬度、耐热性及耐化学腐蚀性；具有弹性和较高的冲击强度；它具有优良的介电性能及成型加工性能等综合的优良性能，且价格便宜，原料易得。 ABS 的主要性能见表 2.2。 表 2.2 ABS 各项性能参数表 密度（ 3g/cm ） 1 00 抗拉屈服强度（ mpa） 50 比容（ gcm/3 ） 0 92 拉伸弹性模量（ mpa） 3101.8吸水率 24h（ %） 0 3 强度（ hb） 9.7 收缩率（ %） 30-70 体积电阻率（ 2. m ） 3109.6熔点（ Co ） 130160 弯曲强度（ mpa） 80
