手机后盖模具设计毕业论文.doc

南 京 工 程 学 院 毕业设计说明书(论文) 作 者： 苏小丽 学 号： 205070205 学院（系、部）： 材料工程学院 专 业： 材料成型及控制工程（模具设计） 题 目： 手机后盖 I 塑料成型工艺及模具设计 指导者： 评阅者： 2011 年 6 月 南 京 第 页 毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文）中中文文摘摘要要 手机后盖 I 塑料成型工艺与模具设计 本文分析了手机后盖塑件的成型特点，对模具结构各工艺参数，包括锁模 力、流道截面尺寸等模具参数的进行了计算校核，设计了一副一模两腔、单 分型面的，带有斜顶针以及斜导柱侧向抽芯机构的潜伏式浇口注射模具。该模具 的关键是解决分型面的选择、侧抽芯结构的设计、潜伏式浇口位置确定、冷却系 统的布局、塑件浇注系统布局等问题，以及在实现这些功能的情况下，如何使模 具有效而可靠的运动。同时，并通过 Moldflow 模拟分析软件对变形、填充、浇 口、排气、冷却、压力和注射成型时间等参数进行分析和优化，预测产品在成型 过程中可能出现的问题。 关键词：手机后盖；注射模具；一模两腔；单分型面；Moldflow 第 I 页 毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文）外外文文摘摘要要 Title Mobile Phone Back Cover I Molding Process And Mold Design. Abstract: This paper analyzes the mobile phone back cover I molding of plastic parts characteristics, process parameters on the mold structure, including the clamping force, such as mold flow section size parameters were calculated check, designed a injection mold, with one-mode two-cavity, single-classification surface, inclined thimble and oblique guide pin lateral core-pulling mechanism and formed by the subsurface gate. The key is to solve the mold parting surface of choice, side core of the structure, the subsurface gate location determine the layout of the cooling system, plastic casting system layout and other issues, as well as in the realization of this function, how to mold an effective and reliable movement. At the same time, and through Moldflow simulation software on the deformation, filling, gate, exhaust, cooling, pressure and time parameters of injection molding analysis and optimization, forecast products in the molding process problems that may arise. Key words: Mobile phone back cover I; Injection mold; A two-cavity mold; Single sub-surface; Moldflow 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 页 目 录 前 言.1 第一章绪论2 1.1 模具工业在国民生产中的作用.2 1.2 塑料模具工业的现状 2 1.3 塑料模具工业的发展趋势 3 第二章 塑件的成型工艺性分析 .5 2.1 塑件材料的选用与性能分析5 2.1.1 材料的选择5 2.1.2 ABS 的性能分析 6 2.2 手机后盖塑件的测绘 7 2.2.1 手机后盖塑件的二维图 7 2.2.2 手机后盖塑件的三维图 8 2.3 手机后盖塑件的结构分析.10 第三章 模具结构形式的初步拟定11 3.1 确定型腔数量及排列方式.11 3.2 模具结构形式的确定.11 第四章 成型设备的选用14 4.1 注塑机的选择 .14 4.1.1 手机后盖 I 塑件的计算 .14 4.1.2 注塑机型号的初步确定 .14 4.2 模架的选择 .15 4.3 模具参数的校核 .15 第五章 分型面的选择与浇注系统的设计 18 5.1 确定型腔数量及排列方式18 5.2 注射模分型面的选择 .18 5.3 浇注系统的设计 .19 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 I 页 5.3.1 主流道的设计 19 5.3.2 分流道设计 20 5.3.3 浇口设计 22 第六章 成型零部件设计 24 6.1 成型零部件的结构设计 .24 6.2 成型零部件尺寸的计算 .25 6.2.1 定模型腔尺寸计算 .25 6.2.2 动模型芯尺寸计算 27 第七章 侧向分型与抽芯机构 31 7.1 侧向抽芯机构的分类及组成31 7.2 斜导柱侧向分型与抽芯机构32 7.2.1 抽芯力与抽芯距的确定.32 7.2.2 斜导柱的设计 32 7.2.3 侧滑块的设计 33 7.2.4 导滑槽的设计 34 7.2.5 楔紧块的设计 34 7.3 斜导杆侧向分型与抽芯机构35 7.3.1 斜导杆的结构 35 7.3.2 斜导杆的固定形式 36 第八章 合模导向机构设计 37 第九章 推出机构和复位机构的设计 38 9.1 推出机构的设计.38 9.2 推杆设计 39 第十章 模具冷却系统 41 10.1 冷却水管管道的设置 41 第十一章 支承与连接零件的设计与选择 43 11.1 固定板 .43 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 II 页 11.2 支承板和垫块 43 11.3 模座 .43 第十二章 应用 MOLDFLOW 进行注射阶段流动分析 .44 12.1 最佳浇口位置及数量的确定 .44 12.2 模拟结果分析 .45 第十三章 结论48 参考文献 .50 致 谢 51 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 0 页 前 言 随着我国科技文化技术以及国民经济的迅速发展，模具行业的地位越来随着 我国科技文化技术以及国民经济的迅速发展，模具行业的地位越来越重要，模 具技术的发展也越来越先进。 模具行业是一个对工作和实践经验要求非常强的专业，它要求我们在学校要 掌握扎实的理论知识，并要求我们有充分的实践环境。大学四年的本科学习即 将结束，在这大学四年里我完成了规定的课程，并取得了不错的成绩，熟练地 掌握了机械制图、机械设计、材料科学基础、模具制造工艺、塑料成型工艺 与模具设计、塑性成型工艺与模具设计等相关的基础课、专业基础课和专业课 方面的知识，对模具行业的发展、模具技术的应用、模具结构的设计、模具材 料的选用、公差配合的选用有了一个比较系统和比较全面的理解，基本上达到 了学习的目的。 毕业设计时大学学习过程中 的最后一个环节，也是最重要的一个环节，是 对以前所学的基础理论知识及所掌握的技能的综合运用和检验， 本论文以手机后盖 I 注塑成型工艺分析及模具设计为主线，依据模具的基 本组成部分，基础和设计技巧相结合，理论与实践相结合，对手机后盖模具结 构设计中的关键之处以及可能出现的问题和处理方式进行详细地剖析。同时， 从模具的加工工艺的角度出发，分析并提供便于加工的模具结构形式，使模具 设计和加工更加紧密的结合在一起。在技术上，使用了计算机辅助设计来绘图 三维与二维相结合达到优化设计的目的。 在毕业设计的过程中，肯定会遇到很多困难和许多疑惑，但是在指导教师李 老师的悉心指导和自己的努力下，克服了所有的困难，完满的完成本次毕业设 计，给大学生活画上一个圆满的句号。由于我的水平有限，缺乏实际的模具设 计经验，设计中肯定会存在错误和不妥之处，敬请各位老师批评指正。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 1 页 第一章绪论 1 1. .1 1 模模具具工工业业在在国国民民生生产产中中的的作作用用 模具技术是衡量一个国家制造水平的重要标志之一。模具技术能促进工业产 产品的发展和质量的提高，并获得极大的经济效益。模具是效益的放大器，用 模具生产的产品的价值往往是模具价值的几十倍、上百倍。在美国模具被称为 点铁成金的磁力工业，德国则认为其是所有工业中的关键工业，日本则认为模 具工业是促进社会繁荣富裕的动力。 模具工业在我国几经成为国民经济发展的重要基础工业之一。国名经济的 五大支柱产业 机械、电子、汽车、石油化工和建筑都要求模具工业的发展 相适应，都需要大量模具，特别是汽车、电动机、电器、家电和通信等类产品 中 60%-80%的零部件都依靠模具成型。 1 1. .2 2 塑塑料料模模具具工工业业的的现现状状 塑料模具技术是一门涉及面广、技术综合性强的精密基础工艺装备技术，包括： 各类模具设计、制造、保管、修理、调试、标准化、专业化生产、 “四新”即：新 技术、新工艺、新材料、新设备的开发与推广应用等方方面面，涉及到冶金、 材料、理化、计量、摩擦与润滑、机械、电子、机电一体化、计算机等多门学科以 及铸、锻、热处理、有削及无削加工、检测等有关工种，是一个要由上述众多学科 和工种共同打造的庞大的系统工程。 我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有 了较大提高。在大型模具方面，已能生产 48 英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5kg 大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具;精密塑料模 具方面，已能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。成型工 艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创 新设计方面也取得较大进展，气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，热流道模具 开始推广，有的厂采用率达 20%以上，一般采用内热式或外热式热流道装置，少数 单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道装置，少数单位采用具有世界先 进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不到 10%，与国外 的 5080%相比，差距较大。 在制造技术方面，CAD/CAM/CAE 技术的应用水平上了 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 2 页 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。 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。 近年来，国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢，如: P20、3Cr2Mo、PMS、SM、SM等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重大的影 响，但总体使用量仍较少。塑料模标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛地得到 应用，并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程 度和商品化程度一般在 30%以下，和国外先进工业国家已达到 70%-80%相比，仍有 很大差距。 1 1. .3 3 塑塑料料模模具具工工业业的的发发展展趋趋势势 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。随着塑料工业的不断发展， 对塑料模具提出越来越高的要求是正常的。 因此，塑料模的未来发展趋势主要为以下几个方面： （1）提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例。这是由于塑料 模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模 多控所致。 （2）在塑料模设计制造中全面推广应用 CAD/CAM/CAE 技术。CAD/CAM 技术已发展 成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具 CAD/CAM 技术的硬件与软件价格已降低 到中小企业普遍可以接受的程度，为其进一步普及创造了良好的条件;基于网络的 CAD/CAM/CAE 一体化系统结构初见端倪，其将解决传统混合型 CAD/CAM 系统无法满 足实际生产过程分工协作要求的问题;CAD/CAM 软件的智能化程度将逐步提高;塑料 制件及模具的 3D 设计与成型过程的 3D 分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重 要的作用。 （3）推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。采用热流 道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节省塑料制件的原材料和节 约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。制订热流道元器件的国家 标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道模具的关键。气体辅助注射成 型可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽车和家电行业中正逐步 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 3 页 推广使用。气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和 控制，而且其常用于较复杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发 气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。另一方面为了确保塑料件精度，继续 研究发展高压注射成型工艺与模具以及注射压缩成型工艺与模具也非常重要。 （4）开发新的塑料成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产方 式。 （5）提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。我国模具标准件水平和模具标 准化程度仍较低，与国外差距甚大，在一定程度上制约着我国模具工业的发展，为 提高模具质量和降低模具制造成本，模具标准件的应用要大力推广。 （6）应用优质模具材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十 分必要。 （7）研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三坐标 扫描仪实现逆向工程是塑料模 CAD/CAM 的关键技术之一。研究和应用多样、调整、 廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。 （8）大力发展快速制造成形和快速制造模具技术。 （9）逐步推广高速铣削在模具业务的应用。 （10）进一步研究开发模具的抛光技术和设备。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 4 页 第二章 塑件的成型工艺性分析 2.12.1 塑件塑件材料的选用与性能分析材料的选用与性能分析 2.1.12.1.1 材料的选择材料的选择 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1。 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 ABS 和聚乙烯。以下是两者的对比： 1）材料特性 ABS 具有较大的机械强度和良好的综合性能；而聚乙烯结晶部分 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。 2）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。定型后塑件在强的收缩牵引作用下，可 令制件变形和翘曲。 3）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。 4）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 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 5 页 度高。 5）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。 2.1.22.1.2 ABSABS 的性能分析的性能分析 1、使用性能： 综合性能良好，冲击韧度、力学强度较高，且要低温下也不迅速下降。 耐磨性、耐寒性、耐水性、耐化学性和电气性能良好。 水、无机盐、碱、酸对 ABS 几乎无影响。 尺寸稳定，易于成型和机械加工，与 372 有机玻璃的熔接性良好，经过调色 可配成任何颜色，且可作双色成型塑件，且表面可镀铬。 2、成型性能： 无定型塑料，其品种很多，各品种的机电性能及成型特性也各有差异，应按 品种确定成型方法及成型条件。 吸湿性强，含水量应小于 0.3，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要 求长时间预热干燥。 流动性中等，溢边料 0.04mm 左右（流动性比聚苯乙烯、AS 差，但比聚碳酸 酯、聚氯乙烯好） 。 比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、模温（对耐热、高抗冲击和中抗冲击型 树脂，料温更宜取高） 。料温对物性影响较大、料温过高易分解（分解温度为 250 C 左右比聚苯乙烯易分解） ，对要求精度较高的塑件，模温宜取 5060 C， 要求光泽及耐热型料宜取 6080 C。注射压力应比加工聚苯乙烯稍高，一般 用柱塞式注塑机时料温为 180230 C，注射压力为 100140 MPa，螺杆式 注塑机则取 160220 C，70100 MPa 为宜。 易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减小浇注系统对斜流的阻力，模具设 计时要注意浇注系统，选择好进料口位置、形式。摧出力过大或机械加工时塑件表 面呈“白色”痕迹（但在热水中加热可消失） 。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 6 页 ABS 在升温时粘度增高，塑料上的脱模斜度宜稍大，宜取 1 以上。 在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度及收缩率影响极小。 3. ABS 注射成型工艺参数 （1）注射机：螺杆式 （2）螺杆转速（r/min）：3060（选 30） （3）预热和干燥：温度（C） 8085 时间 (h) 23 （4）密度（g/ cm）:1.021.05 （5）材料收缩率（）：0.30.8 （6）料筒温度（C）：后段 150157 中段 165180 前段 180200 （7）喷嘴温度（C）：170180 （8）模具温度（C）：5080 （9）注射压力（MPa）：70100 （10）成形时间（S）：注射时间 2090 高压时间 05 冷却时间 20120 总周期 50220 （11）适应注射机类型：螺杆、柱塞均可 （12）后处理：方法 红外线灯、烘箱 温度（C） 70 时间（h） 24 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 70C 左右热变形温度约为 93C） 、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。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 7 页 2 2. .2 2 手手机机后后盖盖塑塑件件的的测测绘绘 2.2.12.2.1 手机后盖塑件的二维图手机后盖塑件的二维图 任何一个零件从传统意义上来说，它必须含有二维平面图纸，这样它的尺寸 就一目了然了。本次的手机后盖I 塑料件经测绘后的平面图见图2.1： 图2.1 手机后盖 I塑件二维图 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 8 页 2.2.22.2.2 手机后盖塑件的三维图手机后盖塑件的三维图 本次设计的产品为注塑机一次成型，采用一模两腔的潜伏式浇口进料机构。 产品三维效果图见图 2.2： 图 2.2 塑件三维效果图 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 9 页 2.3 手机后盖塑件的结构分析手机后盖塑件的结构分析 （1）结构分析 塑件为手机外壳的下半部分，应有一定的结构强度，由于后面有与手机联接的 塑料倒扣，所以应保证它有一定的装配精度；由于该塑件为手机外壳，因此对表面 粗糙度要求不高。 （2）工艺性分析 精度等级：采用 5 级低精度 （3）成型分析 该手机后盖结构对称，由于内部比较复杂，不采用小型芯结构，而是直接成 型，关键是用来与手机联接的那九个倒扣，它们的抽芯距不大，从模具结构简 尽量单化的角度，可以采用斜顶针机构来成型侧凹部分。由于在后盖尾部有三 个需要侧抽芯的倒扣，若都用斜顶针成型，会互相造成干涉，所以尾部中间那 个倒扣采用侧滑块成型。利用模具推出机构的推出力驱动斜顶针作斜向运动， 在塑件被推出脱模的同时，由斜导杆完成侧向分型与抽芯的动作。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 10 页 第三章 模具结构形式的初步拟定 3.13.1 确定型腔数量及排列方式确定型腔数量及排列方式 一般来说，精度要求高的小型塑件和中大型塑件优先采用一模一腔的结构；对 于精度要求不高的小型塑件（没有配合精度要求） ，形状简单，又是大批量生产时， 若采用多型腔模具可提供独特的优越条件，使生产效率大为提高。型腔的数目可根 据模型的大小情况而定。 该塑件对精度要求不高，为低精度塑件，再依据塑件的大小，采用一模两腔的 模具结构。型腔的排列方式如下图： 图 3.1 型腔排列方式 3.23.2 模具结构形式的确定模具结构形式的确定 1.多型腔单分型面模具：塑件外观质量要求不高，尺寸精度要求一般的小型塑 件，可采用此结构。 2.多型腔多分型面模具：塑件外观质量要求高，尺寸精度要求一般的小型塑件， 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 11 页 可采用此结构。 该塑件外观质量要求不高，是尺寸精度要求较低的小型塑件，因此可采用多型 腔单分型面的设计。 从塑件上容易看出模具的分型面位置、摧出机构的设置，通过 moldflow 分析 出浇口的最佳位置，见图 3.2。 图 3.2 最佳浇口位置图 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 12 页 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，采用潜伏式浇口，又称剪切浇口。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2。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 13 页 第四章 成型设备的选用 4 4. .1 1 注注塑塑机机的的选选择择 对于模具设计，必须首先选则合适的注塑机型号，以确定额定注射量、最大 注射压力、最大锁模力、模具的安装尺寸及开模行程等技术规范后，才能进行 下面真正的模具设计。 4.1.14.1.1 手机后盖手机后盖 I I 塑件的计算塑件的计算 由于制品的外观由许多孔和凸台组成，形状复杂，首先利用UG软件的分 析功能对制品的体积和在分型面上的投影面积进行计算与测量。在UG软件里 打开三维模型，测出其体积。根据软件计算得出结果如下： 塑件在分型面上的投影面积： A=43.276.9=3322mm2 塑件体积： V=3.384cm3 (由UG测得) 塑件密度： =1.14g/cm3（ABS密度：1.081.2 g/cm3,取平均值） 所以塑件的质量： m = 3.3841.14=3.85g 根据产品的特点和设计要求，该塑件采用潜伏式浇口形式，并且采用一模两 腔的形式，浇注系统及冷凝料材料体积约为4.06cm3。总体积为 10.828cm3， 总质量约为 12.33g。 4.1.24.1.2 注塑机型号的初步确定注塑机型号的初步确定 查实用注塑模具结构图册 ，根据上述塑件的体积初 选设备为 XS-ZY- 125。其主要技术规格见表 4.1。 表4.1 XS-ZY-125设备主要技术规格 额定注射量/cm3125最大开合模行程/mm300 螺杆直径/mm42模具最大厚度/mm300 注射压力/Mpa116模具最小厚度/mm200 注射速度 g/s72锁模形式肘杆 锁模力/KN900喷嘴孔直径/4 模具定位孔直径/mm100喷嘴圆弧半径/mm12 顶出形式两侧设有顶出，机械顶出 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 14 页 4 4. .2 2 模模架架的的选选择择 查新编塑料模具设计手册 ，通过塑件的分析以及注塑机的技术规格要 求，选用 A2型模架，该模架各模板以及相关尺寸见图 4.1、表4.2和表4.3。 图4.1 A2型模架示意图 表4.2 模架各板厚尺寸 上模座H1 模板A模板B支撑板H2垫板C下模座H3 254040406325 表4.3模架孔位置尺寸 导柱 b导柱ld螺钉lm螺钉b1推杆lt推杆b2 194259193200255108 H1=25；A=40；B=40；H2=40；C=63；H3=25；所以模具的总厚 度为：25+40+40+40+63+25=233mm，在注塑机的装模行程之内。 4 4. .3 3 模模具具参参数数的的校校核核 （1）注射量的校核 要求注射量不超过注射机的最大注射量， 在注塑生产中，注塑机每一个成 型周期向模具腔内注入的塑料熔体体积或质量称为塑件的注射量，其中包括浇 注系统内所存留的塑料熔体体积，选择注塑机时，必须保证塑件的注射量小于 注塑机的最大注射量的（ 8085）%，最小注射量不小于注塑机注射量的 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 15 页 20%，根据式 kMmaxM，M=Mi+m n （4.1） 式中 Mmax-注塑机最大注射量 / cm3； Mi-浇注系统凝料的质量或体积 / cm3； m-单个制件质量或体积 / cm3； n-型腔数目 /个； k-注射机最大注射量利用系数，一般取 0.8。 0.812523.384+4.0610.828 cm3。 故：注射机注射量满足要求。 （2）注射压力的校核 塑料成型所需要的注射压力是由塑料品种、注射机类型、喷嘴形式、塑件形 状以及浇注系统的压力损失等因素决定的。注射压力的校核是检验注射机的最 大注射压力能否满足制品的成型要求。 所选的塑料原料为 ABS，制件结构合理，流体流动性能好，其注射压力在 （100140）Mpa之间，其值在所选的注射机成型范围之内，故能满足要求。 （3）锁模力的校核 注射时塑料熔体充满型腔的时候，存在较大的压力，它会使模具从分型面涨 开，该压力等于塑件和浇注系统在分型面上不重合的投影面积之和乘以型腔的 压力，它应小于注射机的最大锁模力，才能使注射时不发生溢料和涨模现象。 为了保证注射成型过程当中型腔能够可靠的锁闭，必须满足： （nA1+Aj）pFn （4.2） (2 3322+261.12)30=207.15kNS1+(13)。 式中 S-斜顶杆的抽芯距； S1-侧凹的深度 ； 由图 7.7 可知，斜导杆 1 的抽芯距 S 为 2.9mm，侧凹深度 S =1.5m,满足 1 SS1+(13)；斜导杆 2 的抽芯距 S 为 3.4mm，侧凹深度 S =1.0m,满足 1 SS1+(13)；斜导杆 3 的抽芯距 S 为 2.7mm，侧凹深度 S =1.5m,满足 1 SS1+(13)；斜导杆 4 的抽芯距 S 为 2.7mm，侧凹深度 S =0.8m,满足 1 SS1+(13)。 7 7. .3 3. .2 2 斜斜导导杆杆的的固固定定形形式式 斜导杆用销固定在固定板内，固定板依靠点接触的滑动摩擦和耐磨板有相对 运动，在合模时依靠安装在复位杆上的弹簧复位，如图7.8 所示。斜导杆底 部的固定板和耐磨板必须淬火（ HRC50-52）,以免磨损。 图 7.8 斜导杆的固定 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 36 页 第八章 合模导向机构设计 在模具进行装配或成型时，合模导向机构主要用来保证动模和定模两份大部 分或模内其他零件之间准确对合，以确保塑料制件的形状和尺寸精度，并避免 模内各零件发生碰撞和干涉。合模导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形 式。本次设计中采用的是导柱导向，导柱和导套的设计参考国家标准为 GB4169.4-1984（导柱）和 GB4169.3-1984（导套） 。见图 8.1。 图 8.1 动、定模导柱导向机构 为了增加在推出过程和复位过程中的稳定性，需在推板上增加推板导柱和推 板导套。结构如图 8.2所示。此导柱和导套需要自己加工。导柱和导套采用 H7f7的配合，导柱和模板之间采用 H7m6的配合，导套和模板之间采用 H7m6 的配合。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 37 页 图 8.2 推板导柱导向机构 第九章 推出机构和复位机构的设计 9 9. .1 1 推出机构的设计 注射模具的推出系统（即推出机构） ，当熔融塑料在模具型腔当中固化后， 要由特定的方式切实可靠的将其从模具的一侧将其推顶出来，在这个过程当中， 不能使制品发生变形，而达不到成型要求、 “白化”以及卡滞现象。除此之外， 该装置还必须保证在模具闭合时，不会与模具其它零部件产生干涉地回到初始 顶出位置，以便进行重复不断的成型加工 11。 推出机构的设计原则： 设计推出机构时应尽量时塑件留于定模一侧； 塑件在推出过程中不发生变形和破坏； 不损坏塑件的外观质量； 合模时应时推出机构正确复位； 推出机构应动作可靠。 根据塑件的结构特点我们设置了一次推出机构。一次推出机构又称简单推出 机构，它是指开模后在动模一侧用一次推出动作完成塑件的推出。一次推出机 构包括推杆推出机构、推管推出机构、推件板推出机构、活动镶块或凹模推出 机构和多元推出机构等，这类推出机构最长见，应用最广泛。根据塑件的结构 特点，在这里我选择了最简单的推杆推出机构。 塑料制品的脱模装置如图 9.1 所示。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 38 页 图9.1 推出机构 9 9. .2 2 推杆设计 （）推出行程 推出行程一般规定使顶出的制品脱离模具510mm，在成型一些形状简单 或桶形制件时，也可以取其深度的2/3。本模具的推出距离为 15mm。 （）推杆的形状、尺寸与固定形式 推杆是标准件，在市场上可以直接买到。在设计时应考虑到要由足够的刚性， 以承受推出力，否则就可能在推出时变形。由于许多推杆端部不是平的，所以 这些推杆的端部就要进行线切割加工，使形状与塑件的外形相贴。由于本设计 采用潜伏式浇口，推杆上部要加工出一个槽，推杆形状如图9.2 所示。推杆 工作部分与模板或型芯上推杆孔的配合常采用H8/f7H8/f8 的间隙配合，视 推杆直径的大小与不同的塑料品种而定。固定形式见图9.3. 图 9.2 推杆零件图 图 9.3 推杆的固定形式 （）推杆位置的选择 推杆的位置应该选择在脱模阻力最大的地方。推杆位置选择时应注意，当塑 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 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 39 页 平稳和不变形。推杆位置选择还应注意塑件本身的强度和刚度，尤其是薄壁塑 件，应尽可能地选择在壁厚和凸缘等处，否则很容易是塑件变形甚至破坏，在 必要时，可以通过增大推杆的面积，降低塑件单位面积上所受的推出力。 对于手机后盖这个塑件，由于四周和对型芯的包紧力不大，脱模阻力较小， 加上斜导杆也能起到顶出的作用，所以在手机后盖两侧中间部位设置推杆，如 图 9.4 所示，共设置了 4 根推杆。 图9.4 推杆的分布 （）推出机构的导向与复位 推出机构在注射模工作时，每开合模一次，就往复运动一次，除了推杆和复 位杆与模板的滑动配合以外，其余部分均处于浮动状态。推杆固定板与推杆的 重量不应作用在推杆上，而应该由导向零件来支承。另外，考虑到推出机构往 复运动的灵活和平稳，必须设计推出机构的导向装置。推出机构在开模推出塑 件后，为下一次的注射成型，还必须使推出机构复位 12。 在本次设计的模具中，推出机构的先复位采用复位杆上添加强力弹簧来实现。 推出机构的导向采用在动模座板上固定两个导柱来实现，复位杆的大小为是 15 的，长度是 123mm。推出机构的导向和复位机构如图 9.5 所示。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 40 页 图 9.5 推出机构的导向和复位 第十章 模具冷却系统 1 10 0. .1 1 冷却水管管道 的设置 由于在成型的过程中，会产生大量的热量，为保证塑件的质量和合适的冷 却时间，需要在模具上开设冷却水管的管道。 开设的水孔如图 10.1 所示： 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 41 页 图 10.1 冷却水管位置示意图 本次设计的模具型腔是采用的镶块的形式，所以如果冷却水管要从边缘通过 的话就需要加密封圈。但是有一个问题是如果从上下方向钻冷却水管的话，密 封圈是很容易安装的，但是，我设计的从前后方向钻的，密封圈不容易安装。 所以采用了如图 10.2所示的结构。在型腔镶块的外面钻过孔，螺纹攻在镶块上， 过孔里安装水管接头。 图10.2 冷却水管结构示意图 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 42 页 第十一章 支承与连接零件的设计与选择 注射模中的各种固定板、支承板、支承块以及模座等都称为支承零部件，将 它们与合模导向机构和推料脱模机构等组装，便可组成注射模架。模架的作用 是用来安装和固定注射模中的各种功能机构，设计时各种支承零件必须具有足 够的强度和刚度。 11.1 固定板 固定板在模具中起着固定成型零部件、合模导向机构及推出脱模机构等各种 结构功能的作用，如动、定模固定板，推件板，推出固定板等。固定板在模具 中的工作条件与结构形式和注射成型工艺条件有关。动、定模固定板，采用 45 钢，推出固定板采用 235 钢。 11.2 支承板和垫块 支承板也叫垫板，对固定板上模具的各零件起着支承作用。垫板垫靠在支承 板和模座之间，形成推出脱模机构的运动空间。变更支承板和垫块的厚度，可 改变模具的封闭高度，以保证闭合高度和开模行程与注射机规格的匹配。支承 板应具有一定的强度和刚度，以免发生变形，引起注射成型时发生溢料或制品 偏差。 垫块、模座与支承板间可采用六角螺钉固定。支承板和垫块的材料分别采 用 45 钢和235 钢。 11.3 模座 与注射机相联的模具底板称为模座。模座是整个注射模中支承所有零部件 的底板，在注射成型过程中传递合模力并承受成型力，应具有足够的强度和刚 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 43 页 度，即应具有足够的厚度，不能低于13。本套模具的模座厚度为 25，达 到了使用要求，模座材料采用 235 钢。 。 第十二章 应用 Moldflow 进行注射阶段流动分析 1 12 2. .1 1 最佳浇口位置及数量的确定最佳浇口位置及数量的确定 Moldflow 软件可以根据模型几何形状以及相关材料参数、工艺参数分析出浇口 的最佳位置。用户可以在设置浇口位置之前进行浇口位置分析，根据这个分析结果 设置浇口位置，从而避免由于浇口位置设置不当可能引起的制件缺陷。 在进行分析之前，必须指定材料。此次所设计的产品为手机后盖，材料选择为 ABS。设定注塑条件见表 12.1。 表 12.1 注塑条件 注射压力（Mpa）熔体温度（）模具温度（） 8026060 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 44 页 分析的最佳浇口位置结果如图 12.1。设计时为了便于浇口的设置，在分析出的 最佳浇口位置附近设置潜伏式浇口。 图 12.1 最佳浇口分析 1 12 2. .2 2 模拟结果分析模拟结果分析 （1）充模时间 图 12.2 所示为充模时间的分析结果。它主要通过不同的颜色显示了熔体流动时 的形状变化以及充模过程 ，查看该结果可以知道型腔是否充满 ，充模过程是否平 衡等。 图12.2 充填时间 图示显示的颜色过渡较为均匀，即等值线间距比较均匀，所以分析结果满足要 求。 （2）压力分布 图 12.3 显示了整个电子时钟面板塑件的压力分布。根据图可知，充模所需要的 成型压力、压力降是否均匀、哪些位置容易发生溢边等情况。如图各颜色变化均匀， 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 45 页 压力等值线分布满足要求。 图12.3 压力分布 （3）气泡分布 图 12.4 显示了气泡分布的位置和数量。气泡应位于分型面或通气良好的地方, 这样才能将气体从模腔中排出 ；否则就需修改浇口位置或修改制件设计等,从而改 变排气困难的情况，以防制件出现气泡、焦痕等缺陷。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 46 页 图12.4 气泡分布 （4）熔接痕分布 图 12.5 显示了熔接痕的分布。 图12.5 熔接痕分布 通过以上采用注射模 CAE 技术 , 在模具制造前对塑件的填充和冷却过程进行 模拟,以便于及时地发现问题，改进设计方案和工艺方案, 从而有效提高了模具的 设计效率和质量, 降低了试模修模的费用和生产成本。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 47 页 第十三章 结论 经过三个多月的认真分析与计算 ,我顺利的完成了预期的设计目标 , 运用 UG 软件建立手机后盖的三维造型图，并绘制了二维模具装配图及主要成型零部 件图。通过这次毕业设计，我对模具设计有了更深入的认识。从分析塑料零件 产品图，建立零件三维造型图，塑件的结构工艺特点，进行模具设计，计算机 绘制模具 总装图和零件图， 到制作修改 论文与最后的修改审查工作 ，在这期 间我们学到了很多东西，也解决了一个又一个难题。例如本塑件手机后盖， 它成型的关键是用来与手机联接的那九个倒扣，两侧有八个倒扣，尾部还有一 个，由于所需抽芯距不大，所以采用斜导杆推出的形式，比起侧抽芯，结构简 单，易于制造，且能保证所需的精度。但是由于尾部有三个倒扣，若都采用斜 导杆抽芯，有可能造