毕业设计（论文）-诺基亚手机外壳前盖注塑模具设计（全套图纸）.pdf

密级： 学号：2012227179 本 科 生 毕 业 论 文 （ 设 计 ）本 科 生 毕 业 论 文 （ 设 计 ） 诺基亚手机外壳前盖注塑模具设计 学学 院：院： 机械工程学院 专专 业：业： 机械设计制造及其自动化 班班 级：级： 2012 级机设本（3）班 学生姓名：学生姓名： 杨勇 指导老师：指导老师： 陈云 完成日期完成日期： 学士学位论文原创性申明学士学位论文原创性申明 本人郑重申明：所呈交的论文（设计）是本人在指导老师的指导下独立 进行研究，所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论 文（设计）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全 意识到本申明的法律后果由本人承担。 学位论文作者签名 （手写） ： 签字日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查 阅和借阅。本人授权江西科技学院江西科技学院可以将本论文的全部或部分内容编入有 关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学 位论文。 本学位论文属于 保 密 ， 在 年解密后适用本授权书。 不保密 。 （请在以上相应方框内打“” ） 学位论文作者签名（手写）： 指导老师签名（手写）： 签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日 摘要摘要 塑料成型产品在我们的日常生活中随处可见。通过对塑件进行高温高压注 射处理来获得塑件的具体结构,也称为塑料零件、 塑料部件。 其广泛应用于生活中 的角角落落,特别是在电子仪器,电气设备,通信工具中。各种外壳,框架、结构、 装饰等;注射机是制造塑料模具的主要生产技术和设备,在国民经济中占据重要的 地位,模具技术也成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志。 塑料成型注塑是一 个重要加工产品的方法,它主要用于热塑性塑料的成型。 本次设计的是诺基亚手机 外壳前盖注塑模具的设计,它是一个形状比较复杂的精密塑料零件,本文以注塑模 具的相关知识作为依据,阐述了塑料注塑模具的整体设计。 本文设计的内容就是诺基亚手机外壳前盖注塑模具，材料为 PC，根据其结构 形状特点以及通过对诺基亚手机外壳前盖成型工艺的正确分析，来设计出正确的 诺基亚手机外壳前盖塑件。 关键词：关键词：注塑模具； 注射成型； 分型面 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 ABSTRACT Plastic molding products are plastic as the main structural material. The pr ocessing of products.Referred to as the plastic parts.plastic molding products are widely used.Especially in the electronic instrument electrical equipment ,commun ication tools ,etc to obtain a large number of applications . such as all kinds of stress are shell stents structure decoration.Based process equipment as the main production of plastic products of plastic mold .occupies an important positionin national economy mould technology has also become to measure a national pro duct manufacture level of important symbol.Injection molding plastic molding is an important method .it is mainly suitable for thermoplastic molding .and canbe a complicated shape of precision plastic forming parts is the adsl surface hella a design model .This paper will be injection mold related knowledge as thebasi s.the overall design process of plastic injection mould are expounded. Design the content of this article is shell of plastic injection mould ,materi als for PC .According to the shape of the structure characteristics and throughth e analysis of the right across the shell molding process,determine the overall dis tribution of cavity choose the parting surface determine the demoulding way .Th e design of gating system,etc. Keywords：Plastic mold；injection molding； the parting surface 1 目目 录录 第一章第一章 前言前言 . 1 1.1 我国模具行业的发展方向和前景 . 1 1.2 注塑模具设计与制造技术 . 2 第二章第二章 塑件分析塑件分析.1 2.1 塑件结构工艺性分析 . 1 2.2 塑件成型工艺条件分析 . 1 第三章第三章 注射成型工艺分析注射成型工艺分析 . 2 3.1 塑件的注射成型工艺性分析 . 2 3.2 注塑机 . 10 第四章第四章 模具结构设计模具结构设计 . 4 4.1 型腔数目的确定 . 4 4.2 分型面的确定 . 4 4.3 浇口的确定 . 5 4.4 模具材料的确定 . 5 4.5 浇注系统的设计 . 5 4.6 成型零件结构设计 . 14 4.7 抽芯结构设计 . 15 4.8 模具成型尺寸设计计算 . 15 4.8.1 型腔尺寸 . 15 4.8.2 型腔深度尺寸 . 16 2 4.8.3 型芯径向尺寸 . 16 4.8.4 型芯高度尺寸 . 16 4.9 模具加热、冷却系统的计算 . 18 4.9.1 模具加热 . 19 4.9.2 模具冷却 . 19 4.10 脱模及推出机构 . 19 4.10.1 脱模力 . 12 4.10.2 推出机构 . 12 4.10.3 脱模力的计算 . 12 4.10.4 推出零件尺寸的确定 . 13 第五章第五章 注射机的校核注射机的校核 . 14 5.1 最大注塑量的校核 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 5.2 锁模力的校核 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 5.3 模具外形尺寸校核 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 5.4 模具厚度校核 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 5.5 模具安装尺寸校核 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 5.6 开模行程校核 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 结结 论论 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 致致 谢谢 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 参考文献参考文献 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1 第一章第一章 前言前言 1.1 我国模具行业的发展方向和前景我国模具行业的发展方向和前景 1990 年后中国模具工业的快速发展已达到一定水平,生产能力已大大 提高,模具市场规模逐渐扩大。在过去的十年里,中国模具工业(主要集中在 汽车、电子和信息家电)的迅速发展,年增长率约为 15%。 到 2005 年,全国模具生产工厂有超过 30000 个员工,大约有 500000 人从 事该行业,总销售额达到 610 亿元,比上年增加 25%;模具生产企业一般来说, 完整的任务,足够的订单。2006 年,中国汽车的行业预测年度销量将比上年 增长 15%,年销售额将达到 600 万 40 万辆。 但汽车零部件市场比汽车大市场, 可以预测相关的汽车模具行业高速发展。 与 2004 年相比,2005 年中国的模具产值增长了 125%到 610 亿元位居第 三。其中,出口比上年增加了 150%,达到 7.4 亿美元。目前,国内模具行业作 为中国的制造业特别是汽车和电子行业持续快速发展,逐步进入了黄金时 期。” 1.2 注塑模具设计与制造技术注塑模具设计与制造技术 质量、成本（价格）、时间（工期）已成为现代工程设计和产品开发的 核心因素，现代企业大都以高质量、低价格、短周期为宗旨来参与竞争市 场。先进制造技术的出现正急剧改变着制造业的产品结构和生产过程，对 模具行业也是如此。模具行业必须在设计技术、制造工艺、生产模式等诸 方面加以调整以适应这种要求。 第二章第二章 塑件分析塑件分析 2.1 塑件结构工艺性分析塑件结构工艺性分析 矩形壳体零件，适合注塑成型. 2.2 塑件成型工艺条件分析塑件成型工艺条件分析 PC 是由丙烯、丁二烯、苯乙烯三种单体共聚而成的。这三种组分的各 自特性，使 PC 具有良好的综合理学性能。丙烯腈使 PC 有良好的耐腐蚀 性、耐热性及表面硬度，丁二烯使 PC 坚韧，苯乙烯使 PC 有良好的加工性 和染色性能。PC 价格便宜原料易得，是目前产量最大、应用范围最广的工 程塑料之一。是一种良好的热塑性塑料。 2 2.2.1 ABS 的性能指标：的性能指标： 密度 1.021.05（ 3 dmKg ），收缩率 %8 . 03 . 0 ，熔点 C 160130 ，弯曲强度 80Mpa，拉伸强度 3549Mpa，拉伸弹性模量 1.8Gpa，弯曲弹性模量 1.4Gpa，压缩强度 1839Mpa，缺口冲击强度 1120 2 mkJ ，硬度 6286HRR，体积电阻系数 cm 13 10 ，收缩率 0 0 0 0 8 . 04 . 0 范围内。A 2.2.2 塑件材料成型性能塑件材料成型性能 塑件材料为丙稀晴-丁二烯-苯乙烯共聚物。 表 1-1、表 1-2、表 1-3 列 出了 PC 塑料的主要技术指标和注射成形工艺参数。 第三章第三章 注射成型工艺分析注射成型工艺分析 3.1 塑件的注射成型工艺性分析塑件的注射成型工艺性分析 3.1.1 初步分析初步分析 通过 UG 对 3D 模型质量属性分析 分析结果：单件体积= 33344.6 3 单件投影面积=11934.2 2 密度=1.05g/cm3 单件质量=0.04kg 3.1.2 塑件注射成型工艺性塑件注射成型工艺性 CAE 分析分析 利用 Moldflow 对塑件进行最佳浇口分析，塑料流动性分析，冷却质量 分析，缩痕分析等。 初始条件：PC 在 Moldflow 中搜索到此材料，可以查看材料的一些具 体信息。以这些信息作为分析的初始条件。其中模具温度为 C 。 38 ，熔化温 度 为 C 。 240 ， 材 料 融 化 温 度 范 围 ： CC 。 280200 ， 模 具 温 度 范 围 ： CC 。 5720 ，塑料固体密度为 1.05 3，融化密度为 1.03 3，最大剪切应 3 力为 0.26MPa。 3.2 注塑机注塑机 3.2.1 注塑成型工艺参数注塑成型工艺参数 查模具设计手册可知 PC 料注射成型的主要工艺参数如下表 3-1 表 3-1PC 料注射成型的主要工艺参数 工艺参数 规格 工艺参数 规格 预热和干燥 温度 t/: 8095 成型时间 /s 注射时间 05 时间/h: 45 保压时间 1530 料筒温度 t/ 后段 150170 冷却时间 1530 中段 165180 总周期 4070 前段 180200 螺杆转速 n/() 3060 喷嘴温度 t/ 170180 后处理 方法 红外线灯烘箱 模具温度 t/ 5080 温度 t/ 70 注射压力 p/Mpa 60100 时间/h 24 3.2.2 注塑机的选择注塑机的选择 由公称注射量选定注射机 由 3.2.1 分析已得出单个塑件体积 V=685304.6 3 ，流道凝料 V =4545 3 实际注射量为:V 实=151442+4545=34.833cm 3； 根据实际注射量应小于 0.8 倍公称注射量原则, 即： 0.8V公 V实 V公= V实/0.8 =34.8330.8 =43.541cm 3； 4 由上计算初步确定注塑机为 SZ-60/60， 查模具设计手册注塑机主要技术参数 如下表 3-2。 表3-2 国产注射机SZ-60/60技术参数表 特性 内容 特性 内容 结构类型 卧 拉杆内间距(mm) 320520 理论注射容积（cm 3） 60 移模行程(mm) 300 螺杆直径(mm) 40 最大模具厚度(mm) 350 注射压(MPa) 145 最小模具厚度(mm) 170 注射速率(g/s) 100 锁模形式(mm) 液压 塑化能力(g/s) 11.7 模具定位孔直径(mm) 125 螺杆转速(r/min) 20200 喷嘴球半径(mm) 35 锁模力(KN) 600 喷嘴口直径（mm） 4 第四章第四章 模具结构设计模具结构设计 4.1 型腔数目的确定型腔数目的确定 注塑模的型腔数目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔数目的 确定时主要考虑以下几个有关因素： （1）塑件的尺寸精度； （2）模具制造成本； （3）注塑成型的生产效益； （4）模具制造难度。 考虑到该塑件是一般日用品，根据生产批量和经济因素，初步确定该 模具为一模两腔。 4.2 分型面的确定分型面的确定 由于塑料零件在模具中都有成型位置、浇注系统设计、塑料零件工艺 结构和尺寸精度和预埋件的位置的设计,塑料的分型面和排气系统和许多 因素影响,所以分选面的选择应综合分析。 除了这些基本原则,选择分型面应考虑投影面积的分型面的大小和位 置。为了确保侧核心的位置布置和抽芯动作平稳,有浅侧凹洞或短侧凸平台 为核心方向,和深凹洞或更高的老板放置在模具打开和关闭的方向。 5 4.3 浇口的确定浇口的确定 PC 料的流动性好,可适用于各种浇口,为了不影响外观,确定使用潜伏 浇口。浇口位置已经在 3.2.2 分析中确定。 4.4 模具材料的确定模具材料的确定 现有模具模架已经标准化,所以在模具材料的选择时主要是根据制品的 特性和使用要求选择合理的型腔和型芯材料.如何合理的选择模具钢,是关 系到模具质量的前提条件,如果选材不当，则所有的精密加工所投入的工时, 设备费用将浪费。 4.5 浇注系统的设计浇注系统的设计 注塑模的浇注系统是指模具中从注塑机喷嘴开始到型腔入口为止的塑 料熔体的流动通道，它由主流道，分流道，冷料穴和浇口组成。它向型腔 中的传质，传热，传压情况决定着塑件的内、外表质量，它的布置和安排 影响着成型的难易程度和模具设计及加工的复杂程度，所以浇注系统是模 具设计中的重点内容之一。 4.5.1 主流道设计主流道设计 主流道是一端与注塑机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有 有锥度的流动通道。根据注塑机型号设计主流道尺寸，具体尺寸详见图 纸。 由于主流道要与高温的塑料熔体和喷嘴反复接触和碰撞，所以主流道 部分常设计成可拆卸的主流道浇口套，以便选用优质的钢材单独加工和热 处理。浇口套结构设计如图 4.1 所示采用两颗 M520L 螺钉固定。由注塑机 确定定位圈的尺寸，定位圈采用两颗 M620L 螺钉固定，如图 4.2 所示。 图 4.1 浇口套 图 4-2 定位圈 6 4.5.2 分流道设计分流道设计 分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和 转向作用，分流道的长度取决于模具型腔的总体布置和浇口位置，分流道 的设计应尽可能短，以减少压力损失，热量损失和流道凝料。分流道的断 面形状有圆形，矩形，梯形，U 形和六角形。浇道的截面积越大，压力的损 失就越大；浇道的表面积越小，热量的损失就越少。用浇道的截面积和表 面积的比值来表示浇道的效率，效率越高，浇道的设计越合理。考虑热量 损失和浇道加工性能等因素，查6P151 表 4-3，选择圆形截面的分浇道。 具体详见图 4.3 所示。 4.5.3 冷料井冷料井 冷料井一般位于主流道对面的动模板上，或处于分流道末端，其作用 是存放料流前端的冷料，防止冷料进入型腔而形成冷接缝，此外，开模时 又能将主流道凝料从定模板中拉出，冷料井的尺寸，宜稍大于主流道大端 的直径，长度约为主流道大端直径。该模具的冷料井设计锥形的冷料井。 冷料井如图 4.3 所示： 4.5.4 浇口浇口 浇口是连接分流道与型腔的一段细短的通道，它是浇注系统的关键部 分，浇口的形状，数量，尺寸和位置对塑件的质量影响很大，浇口的主要 作用有两个，一是塑料熔体流经的通道，二是浇口的适时凝固可控制保压 时间。浇口的类型有很多，有点浇口，侧浇口，直接浇口，潜伏式浇口 等，各浇口的应用和尺寸按塑件的形状和尺寸而定。该模具采用潜伏式浇 口，已在 4.3 中得到确定。其有以下特性: 形状简单，去除浇口方便，便于加工，而且尺寸精度容易保证； 试模时如发现不当，容易及时修改； 能相对独立地控制填充速度及封闭时间； 对于壳体形塑件，流动充填效果较佳。 浇口的截面形状和分流道的一样都采用圆形截面，与分流道的连接方 式见图 4.3 所示。 7 图 4.3 主流道、分流道、浇口的连接情况 4.6 成型零件结构设计成型零件结构设计 成型的部分是塑料零件的几何形状和尺寸决定部分死亡,包括死亡,核 心,插入成型,成型杆和环等。成型部分的工作,和塑料接触,高压力,在塑料 熔体流动冲刷下,剥离塑料部件之间的摩擦。因此,成型零件需要一个正确 的几何、较高的精度和较低的表面粗糙度。此外,还要求结构合理,成型部 分高强度、刚度和良好的耐磨性。 成型零件的设计,应根据结构的塑料和塑料零件的特点和应用需求,确 定型腔的总体结构,然后根据成型零件加工的要求,热处理和装配成型零部 件结构设计、形成工作的一部分尺寸计算,形成部分密钥强度和刚度校验。 以下是成型零件的结构设计。 根据产品特征，为了便于加工制造，型腔采用整体镶嵌式，型腔靠用 8 颗 M840L 螺钉固定于型腔板，如图 4.4 所示；型芯也采用整体镶嵌式，型 芯用 8 颗 M830L 螺钉固定，如图 4.5 所示； 8 图 4.4 型腔 4.7 抽芯结构设计抽芯结构设计 内侧分型与抽芯机构用来成型具有内侧凹槽和孔的塑件；成型壳体制 品的局部凸起、凹槽和肓孔。因为抽芯机构的注射模，其可动零件多，动 作复杂。因此，侧抽机构的设计应尽量可靠、灵活和高效。本产品图需要 抽芯位置如图 4.6 所示平面所示： 图 4.6 本设计采用斜顶结构来成型内侧抽芯 a.斜顶及其组件的性能要求 斜顶有相对于其他零件的运动而且行位还是产品成型结构部分，因此 9 行位及与其想配合的零件不仅满足一定的耐磨性要求还必须具有一定成型 零件的性能。 斜顶及其组件的具体性能必须满足以下几点： （1）高表面硬度：表面淬火或者渗碳或渗氮处理到 HRC50。 （2）各相配合的零件不可为相同材料以防粘着磨损。 （3）配合要求：与固定在 B 板上的耐磨片采用 H7/f7 间隙配合；与 B 板避空即可；与下模镶件采用 H7/f7 配合。详细的配合情况见模具总装的 配合要求。 b. 斜顶的尺寸计算 （1）斜顶的抽芯距离 斜顶的抽芯距离为 0.72，所以 S1.5mm （2）斜顶的顶出行程 由 HS/tan 解得：H15mm； 式中： -为斜顶的倾斜角度；为 5。 斜顶的具体结构如图 4.7 所示，其性能要求以及详细尺寸见斜顶零件图。 4.8 模具成型尺寸设计计算模具成型尺寸设计计算 取 PC 的平均成型收缩率为 0.7 %，塑件未注公差按照 SJ1372 中 7 级精 度公差值选取。 4.8.1 型腔尺寸型腔尺寸 模具最大磨损量取塑件公差的 1 / 6；模具的制造公差z = /3； 取 x=0.75。 1）10+0.1 10 09. 0 0 05.10 09. 0 0 26. 075. 01 .10%)6 . 01( 0 1 )1( 0 ) 1 ( + = + += + += + z x s LS z m L 2）24+0.04 24-0.4 31 . 0 0 03.25 31 . 0 0 4 . 075 . 0 24%)6 . 01( 0 2 )1( 0 ) 2 ( + = + += + += + z x s LS z m L 10 4.8.2 型腔深度尺寸型腔深度尺寸 模具最大磨损量取塑件公差的 1 / 6；模具的制造公差z = /3；取 x=0.5。 1）20+1.2 21.2-1 40. 0 0 91.20 40. 0 0 2 . 15 . 02 .21%)6 . 01( 0 1 )1( 0 ) 1 ( + = + += + += + z x s HS z m H 2）18+1.2 19.2-1 23.16 40. 0 0 2 . 15 . 0 2 . 19%)6 . 01( 0 2 )1( 0 ) 2 ( = + += + += + z x s HS z m H 4.8.3 型芯径向尺寸型芯径向尺寸 模具最大磨损量取塑件公差的 1 / 6；模具的制造公差z = /3；取 x=0.75。 1）32 32+0.3 0 09 . 0 65.34 0 09. 0 26 . 0 75 . 0 3 . 32%)6 . 01( 0 1 )1( 0 ) 1 ( = += + += z x s LS z s L 2）24+0.2 24+0.2 0 17. 0 45.10 0 17 . 0 52. 075. 024%)6 . 01( 0 2 )1( 0 ) 2 ( = += + += z x s LS z s L 4.8.4 型芯高度尺寸型芯高度尺寸 模具最大磨损量取塑件公差的 1 / 6；模具的制造公差z = /3；取 x=0.5。 1）38+1.2 38+1.2 11 0 40 . 0 29.38 0 40 . 0 2 . 15 . 0 2 . 38%)6 . 01( 0 1 )1( 0 ) 1 ( = += + += z x s hS z m h 2）32+0.68 32+0.68 0 23 . 0 4 . 32 0 23 . 0 68 . 0 5 . 032%)6 . 01( 0 2 )1( 0 ) 2 ( = += + += z x s hS z m h 4.9 模具加热、冷却系统的计算模具加热、冷却系统的计算 4.9.1 模具加热模具加热 一般生产 PC 材料塑件的注射模具不需要外加热。 4.9.2 模具冷却模具冷却 模具的冷却分为两部分，一部分是型腔的冷却，另一部分是型芯的冷 却。型腔的冷却是由在定模板（中间板）上的两条10mm 的冷却水道完成。 4.10 脱模及推出机构脱模及推出机构 注射成型每一循环中，塑件必须准确无误地从模具的凹模或型芯上脱 出，完成脱出塑件的装置称为脱模机构，也称顶出机构。 本设计使用简单的推杆脱模机构和利用斜顶设计推出机构的类型为一 次推出机构。因为该塑件的分型面简单，结