手机外壳下盖注塑模设计

手机外壳下盖注塑模设计中英文摘要摘要：文本主要介绍 CAD/CAM 在模具上的应用，其中包括 PRO/E,AUTOCAD。机械部分的设计，内容包括塑料注塑模具的工作原理及应用、设计准则，以及产品的简介。塑料注塑模的设计计算，包括模具结构设计，注塑机的选用，浇注系统的设计等方面。关键词：CAD/CAM；PRO/E；塑料；注塑模；注塑机。Abstract:In this paper ,it is about the application of the CAD/CAM in plastic injection mould ,it include PRO/E,AUTOCAD. It is about the working theory and application of a plastic injection mould, the design princible, and the introduction of production, and the design calculation of the plastic mould .The includes the structure design of the mould, the selecting of plastic injection mould machine, and the pour system design, and so on.Key Words:CAD/CAM; PRO/E; Plastic Injection Mould;Plastic Injection Mould Machine.手机外壳下盖注塑模设计第一章绪论1.1 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、银纹等都有十分重要的影响。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量需求量很大，对塑料模具生产不断向前发展。1.2 塑料成型模具发展趋势随着塑料成型加工机械和成型模具的迅速增长，高效率、自动化、大型、手机外壳下盖注塑模设计微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占比例越来越大。从模具设计和制造技术角度来看，模具的发展趋势可归纳为以下几个方面：1.2.1 加深理论研究 在模具设计中，对工艺原理的研究越来越深入，模具设计已经由经验设计阶段逐渐向理论计算方面以发展。1.2.2 高效率、自动化 大量采用各种高效率、自动化的模具结构，如高效冷却以缩短成型周期；各种能可靠地自动脱出产品和流道凝料的脱模机构；热流道浇注系统注射出模具等。高速自动化的塑料成型机械配合以先进的模具，对提高生产效率，降低成本起了很大作用。1.2. 3 大型、超小型及高精度 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。1.2.4 革命模具制造工艺 为了更新产品花式和适应小批量产品的生产要求，除大力发展高强度、高耐磨性的材料外，同时又重视简易制模工艺研究。1.2.5 标准化 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。1.2.6 开发计算机辅助设计与辅助制造（CAD/CAM）随着计算机技术的发展，计算机已广泛应用于模具工业，在注射成型系统中，针对每一个环节都可将计算机作为辅助工具而加入。构成该环节的CAD 或 CAM 或 CAE。1.2.6.1 塑件设计 件的设计包括塑件结构、尺寸、精度、表面、性能等方面的设计。塑件设计方面的计算机辅助技术有：塑件 CAD、塑料、辅料、辅件选择的专家系统。1.2.6.2 注射机的使用 常见注射机的使用方面的计算机辅助技术有：注射机选择专家系统：注射机故障诊断系统。A 注射模使用状况的好坏直接影响到注射质量，在对于高技术注射模来说，都要对注射模在使用过程中进行监控或对注射模的服役模拟仿真，由此知注射模的工作状况。B 注射工艺 注射工艺方面的计算机辅助技术有：注射工艺制定的专手机外壳下盖注塑模设计家系统；塑件质量故障诊断。C 注射模设计 注射模设计主要完成注射模的结构尺寸、精度、表面性能等方面的设计，并选择模具的材料等。计算机在注射模设计方面的工作有：注射划 CAD：注射模材料、辅料、辅件选择专家系统；工装选择专家系统；注射模 CAPP；1.3 软件简介本设计中主要为模具的设计与计算，为后面完成装配图作好资料准备。装配图用 AutoCAD 来完成其三个视图的显示。零件为手机可换机壳的下盖，整体由不规则曲面构成，壳内有多处定位和固定结构，发球小型复杂零件，不能用一般的拉伸剪切就能达到要求。1.31 总装配图的建立计算机辅助设计（Computer Aided Design，简写为 CAD） ，是指利用计算机的计算功能和高效的图形处理能力，对产品进行辅助设计分析、修改和优化。它终合计算机知识和工程设计知识的成果，并随计算机软硬件的不断提高而逐渐完善。AutoCAD 的最大特点是让设计者更为轻松，设计者或绘图者几乎可不必离开屏幕就能连续地完成工作。AutoCAD 适合于工程制造、建筑设计、装潢设计等各行业技术人员作为设计依据，完成图纸上的工作。AutoCAD 是美国 Autodesk 公司开发的一种通用 CAD 软件。1982 年首次推出了 AutoCAD R1.0 版本，经过十余次的版本更新，AutoCAD 已从一个简单的绘图软件发展成为包括三维建模在内的功能十分强大的 CAD 系统，是世界上最流行的 CAD 软件，现已广泛应用于机械、电子、建筑、化工、汽车、造船、轻工及航空航天等领域。1.3.2 零件模型设计与加工Pre/Engineer 是美国 PTC 参数技术公司推出，是国际上最先进也是最成熟使用参数化特征造型技术的大型 CAD/CAM/CAEA 集成软件。这是我们零件模型设计与加工过程中的主要工具。下面是一些简单的介绍：Pre/Engineer 包括三维实体造型，装配模拟，加工仿真 NC 自动编程，板金设计，电路布线，装配管路设计等专有模块，ID 反求工程，CE 并行工程等先进的设计方法和模式。其主要特点是参数化的牲造型；统一的能使各手机外壳下盖注塑模设计模块集成起来的数据库；设计修改的关联性，即一处修改，别的模块中的相应图形和数据也会自动更新。它的性能优良，功能强大，是一套可以应用于工业设计，机械设计，功能仿真，制造和管理等众多领域的工程自动化软件包。Pre/Engineer 自动化自 1988 年问世以来，10 多年来已成为全世界最普及的 3DCAD/CAM 系统的标准软件，Pre/Engineer 在今日俨然已成为3DCAD/CAM 系统的标准软件，广泛应用于电子，机械，模具，工业设计，汽车，自行车，航天，家电，玩具等各行各业。Pre/Engineer 是一套由设计至生产的机械自动化软件，是新一代产品造型系统，是一个参数化，基于特征的实体造型系统，并且具有单一的数据库功能。手机外壳下盖注塑模设计第二章 零件的设计2.1 零件材料选择及性能如立体图所示，该塑料制品是一个手机壳的下盖。该塑料制品选用的是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 的主要技术指针如下表所示：密度（g/ ）3cm105 抗拉屈服强度（mpa） 50比容（ /g） 092 拉伸弹性模量（mpa） 310.8吸水率 24h（%） 03 无缺口 261收缩率（%） 130-160冲击强度kj/ 2m缺口 11熔点（ ）C130160 弯曲强度（mpa） 800.45mpa 90108 强度（hb） 9.7热变形温度（ ）1.80mpa 83103体积电阻率（ ）2m3109.6手机外壳下盖注塑模设计2.2 注射机的选择2.2.1 注射量确定该塑件的形状不很规则，很难直接计算出来，现在可先在 pro/e 制造工程师中画出其三维零件图，再查询其体积大小。具体步骤如：analysis mold analysis mold mass properties） ，得到其体积大小为=3.53 。件V3cm塑件的注射容积较小，在此采用一模两腔，即80%件 maxV2.2.2 锁模力确定塑件的投影面积 A 45002由1式(8-5)10cnkpF式中 F-注射机的额定锁模力n-型腔数，n=1；k-安全系数，取 k=1.2；-融料在型腔中平均压力，ABS 为 30mpa；cpA-塑件投影面积；F =162kN104.53.22.2.3 成型压力ABS 的成型压力为 =30mpa， 取 70-150， cpmaxmaxpc根据节 1.1-1.3 选择卧式注射机，其型号为 XS-Z-60（参考2表 6-93） ，主要参数如下： 额定注射量 20 3cm最大成型面积 90 2m柱塞直径 20mm 最大开模开程 160mm注射压力 75mpa 动定模板尺寸 250 280mm手机外壳下盖注塑模设计注射行程 160mm 拉杆空间 235mm注射方式 柱塞式 合模方式 液压-机械锁模力 250kN 定位圈 63.5mm模具最大厚度 180mm 喷嘴球半径 12mm模具最小厚度 60mm 喷嘴孔直径 4mm2.3 标准模架的选择2.3.1 模架尺寸选择根据塑件的注射量、动定模固定板的尺寸等，由5表 6-100 选得模架A2-200250-01-F1 GB/T12556.1-90，组合尺寸如下表单位: mm模板宽度 100 模板长度 160 动模板厚度 20座板宽度 160 座板厚度 16 定模板厚度 25垫块宽度 20 垫块厚度 40推板厚度 12.5 推板宽度 58 推杆固定板厚度10导柱直径 12 导套直径 18 复位杆直径 8沉头螺钉 8-M8 沉头螺钉 4-M62.3.2 模具闭合高度校核根据注射机的参数， 180maxH60in而根据所选标准模架组合尺寸所得，H=16+25+20+20+40+16=137mmHminax因此，满足要求。2.4 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手机外壳下盖注塑模设计2.4.1 浇注系统的设计原则：2.4.1.1 结合型腔的布置考虑，尽可能采用平衡式分流道布置。2.4.1.2 尽量缩短熔体的流程，以便降低压力损失，缩短充模时间。2.4.1.3 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。2.4.1.4 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。2.4.1.5 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。2.4.1.6 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。2.4.1.7 尽量减小因开设浇注系统而造成的塑料用量。2.4.1.8 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。2.4.1.9 设计浇注系统时应考虑储存冷料的措施。2.4.1.10 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。由于采用点浇口浇注，因此以手机上壳内表面和定模与定模底板分界面为分型面的双分型面。2.4.2 主流道的设计：为了使凝料顺利拔出，主流道的小端直径 D 应大于注射机的喷嘴直径d，通常为：D=d+(0.51)mmD=12+1=13mm主流道入口的凹坑球面半径 R2也应该大于注射机喷嘴球面头半径 R1，通常为：R2=R1+（12）mmR2=2+1=3mm主流道半锥角通常为锥度 ，取 ，过大会产生湍流或涡流产生空63手机外壳下盖注塑模设计气，过小使凝料脱模困难，还会使充模时熔体的流动阻力过大。主流道内壁表面粗糙度应在 Ra0.8um 以下，抛光时沿轴