毕业设计（论文）-双卡手机底壳的注塑模具设计（全套图纸）.pdf

毕 业 设 计 说 明 书毕 业 设 计 说 明 书 双卡手机底壳的注塑模具设计双卡手机底壳的注塑模具设计 Design of the bottom cover of dual- SIM mobile phones injection mold II 摘摘 要要 模具作为效益的放大器，应用相当广泛，增值大，利润高，已成为一个产业系统， 全球每年模具产值达数亿美元。我国是一个模具生产和使用的大国，每年对模具人才的 需求量很大，特别是塑料模具。因此，掌握模具设计和制造知识技能的人才具有广泛的 就业前景。 本设计进行了一款双卡手机底壳的注塑模设计，对零件结构进行了工艺分析。确定 了分型面、浇注系统等，选择了注射机，计算了成型零部件的尺寸。采用侧浇口。最后 对模具结构与注射机的匹配进行了校核。 并用autoCAD绘制了一套模具装配图和零件图。 本文是关于对双卡手机底壳的注塑模具的计算机辅助设计，分为注射模具的设计和 模具装配。先用 PRO/ENGINEER WILDFIRE2.0 实体设计做成 3D 实体，然后是对凸模、凹 模、浇注系统、脱模机构和顶出机构的设计,选择标准零件,设计非标准件；再用 Pro/e emx4.1 实体设计进行模架的装配。 关键词关键词：双卡手机底壳 注射模设计 PRO/ENGINEER 全套图纸加 153893706 Abstract Mould has become a huge industry system as an effectiveness of amplifier because the application of the mould is quite widespread, and value- added big, high profit margins. And the world of the die every year output value of hundreds of millions of dollars. China is a mold production and use of the country,which need the demand for skilled people every year, especially plastic mold. Therefore, the talent who master mold design and manufacturing knowledge skills has a wide range of employment prospects. This paper discussed the design of plastic injection mould of the bottom cover of dual- SIM mobile phones, and the process analysis of the parts structures.The author determined the parting surfaces and the gating system etc, the choose of the injection molding machine，calculated the sizes of the molding parts.Finally, the author checked the match between the mould structure and the injection molding machine. And the author also drew a set of mold assembling chart and parts chart using autoCAD software. This paper is about the bottom cover of dual- SIM mobile phones of injection mold computer aided design, divided into injection mold design and die assembly. Use first PRO/e WILDFIRE2.0 physical design make 3 D entity, and then to the punch, concave die, gating system, parting institutions and ejector design of organization, choose standard parts, the standard design; Garnish with Pro/e_emx4. 1 entity design of the formwork assembly. Keywords：the bottom cover of dual- SIM phones Design for the plastics injection mold PRO/ENGINEER IV 目目 录录 摘摘 要要 . II Abstract . III 第一章第一章 绪绪 论论 . 5 1.1 概 述 . 5 1.1.1 模具工业在国民经济中的地位 . 5 1.1.2 我国模具工业的现状. 5 1.1.3 世界塑料工业发展动向 . 2 1.1.4 我国模具技术的现状及发展趋势 . 4 1.2 本毕业设计的主要特点 . 6 1.3 本毕业设计的主要内容 . 6 1.3.1 计算内容与方案确定. 6 1.3.2 设计内容 . 7 第二章第二章 塑料概述及工艺特性塑料概述及工艺特性 . 7 2.1 塑料定义及特性 . 7 2.1.1 塑料的定义 . 7 2.1.2 塑料特性 . 7 2.2 塑料的分类 . 8 2.3 塑料的流动介绍 . 9 2.4 塑料制品设计注意事项及常用塑料 . 9 2.4.1 塑料制品设计注意事项 . 9 2.4.2 常用塑料的成型参数. 10 2.5 成型注意事项 . 10 2.6 常见塑料性能及应用范围 . 11 第三章第三章 双卡手机底壳的模型设计双卡手机底壳的模型设计 . 13 3.1 双卡手机底壳的模型设计 . 13 第四章第四章 双卡手机底壳注射模设计双卡手机底壳注射模设计 . 16 4.1 分析塑件使用材料的种类及工艺特性 . 16 4.1.1 分析制品材料 . 16 4.1.2 分析塑件的结构工艺性 . 17 4.1.3 确定型腔数目 . 17 4.1.4 选择分型面 . 17 第五章第五章 成型设备的选择及校核成型设备的选择及校核 . 19 5.1 塑件注射工艺参数的确定 . 19 5.2 注射机的选用原则 . 19 5.3 注射机的选择 . 19 5.3.1 注射机型号的确定 . 19 5.4 注射机的相关参数的校核 . 21 5.4.1 注射压力的校核 . 21 5.4.2 锁模力校核 . 21 第六章第六章 浇注系统的设计浇注系统的设计 . 23 6.1 浇注系统的组成 . 23 6.1.1 主流道的设计 . 23 6.1.2 分流道的设计 . 24 6.1.3 浇口的设计 . 25 第七章第七章 成型零件结构的设计和尺寸计算成型零件结构的设计和尺寸计算 . 27 7.1 成型零件的结构设计 . 27 7.1.1 凸模的结构设计（型芯） . 27 7.1.2 成型零件钢材的选用. 27 7.2 成型零件尺寸的计算 . 27 7.2.1 塑件精度及其影响因素 . 27 7.2.2 凹模和型芯的径向或深度的尺寸计算 . 27 7.2.3 凸模部分的结构设计. 31 7.2.4 侧型芯的结构设计 . 32 7.3 成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算 . 33 7.3.1 凹模侧壁厚度的计算. 33 7.3.2 动模垫板厚度计算 . 33 7.4 侧向抽芯的设计. 34 第八章第八章 模架的确定模架的确定 . 34 8.1 模架的确定 . 34 8.2 模板尺寸的确定 . 35 8.3 模架各尺寸的校核 . 36 第九章第九章 排气槽位置的设计排气槽位置的设计 . 37 第十章第十章 脱模推出机构的设计脱模推出机构的设计 . 38 10.1 推出方式的确定 . 38 10.2 脱模力的计算 . 38 10.3 脱模板的厚度计算 . 39 第十一章第十一章 导向和定位结构的设计导向和定位结构的设计 . 40 第十二章第十二章 冷却系统的设计冷却系统的设计 . 41 12.1 冷却介质 . 41 12.2 冷却系统的简单计算 . 41 第十三章第十三章 塑料模具的材料及热处理塑料模具的材料及热处理 . 43 13.1 料模具材料应具备的条件 . 43 13.2 模具材料与热处理列表 . 44 设计总结设计总结 . 45 致致 谢谢 . 45 参考文献参考文献 . 45 附件附件 英文文献翻译英文文献翻译 . 46 第一章第一章 绪绪 论论 1.1 概 述 1.1.1 模具工业在国民经济中的地位1 模具是工业产品生产使用的重要工艺装备，它以其自身的特殊形状通过一定的方式 使原材料成形（成型） 。现代工业生产中，由于模具的加工效率高，互换性好，节省原 材料，生产成本低，所以得到广泛的应用。 模具技术已成为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品 的发展和质量的提高，并能获得极大的经济效益。模具是效益放大器，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；日本认为模具是促进社会繁荣富裕的动力。 模具工业在我国已经成为国民经济五大支柱产业机械、电子、汽车、石油化工 和建筑都要求模具工业的发展与之相适应，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%的零部件都要依靠模具成形。 1.1.2 我国模具工业的现状2 从起步到现在,我国模具工业已经走过了半个多世纪。从 20 世纪以来，我国就开始 重视模具模具行业的发展， 提出政府要支持模具行业的发展， 以带动制造业的蓬勃发展。 我国的加工成本相对，模具加工业日趋成熟，技术水平不断提高，人员素质大幅提高， 国内投资环境越来越好，各种有利因素使越来越多的国外企业选择我国作为模具加工的 2 基地。模具企业将面临再次腾飞的契机。 目前，电子、汽车、电机、电器、仪表、仪器、家电、通信和军工等产品的制造中， 60%80%的零部件，都要依靠模具成型。统计数据显示， “十五”期间，中国模具工业年 增长速度达到 20%，年模具销售额已超过 600 亿元，仅次于日本和美国，排在世界第三 位。 模具出口大幅增长， 表明模具水平和竞争力也有大幅提高； 模具产品结构更趋合理， 具有高技术含量的大型、复杂、精密和长寿的模具份额从 20%提高到 30%；一些模具企 业的装备水平不断得到改善，技术水平不断提高，生产能力得到加强，呈现出新的发展 态势。很显然，过去几年，我国模具工业以高速向国际化水平看齐，并且得到了世界瞩 目的成就。 我国模具业近年来取得了快速发展，其产业辐射效应开始显现。模具是一个综合性 多学科的系统工程，它集合了机械、电子、化学、光学、材料、计算机、精密监测和信 息网络诸多学科，涉及机械设计制造、塑性加工、铸造、金属材料及其热处理、高分子 材料、金属物理、凝固理论、粉末冶金、塑料、橡胶和玻璃等领域和行业。据统计，模 具产业值与其相关产值比约为 1： 100， 即每一亿元的模具即可带动约一百亿元的相关产 业的发展，被称为“金钥匙”的模具产业的整体发展态势成为折射相关行业发展的一面 镜子，起着其他行业无可取替的支撑地位。 人们已经越来越认识到模具在制造中的重要地位，许多模具企业十分重视技术发 展，加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。此外，许 多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。目前，从事模具技术研究的机构和 院校已达到 30 余家， 从事模具技术教育的培训的院校已超过 50 余家。 经过多年的努力， 在模具 CAD/CAM/CAE 技术、模具的电加工和数控加工技术、快速成型与快速制模技术和 新型模具材料等方面取得了显著进步。在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面 做出了贡献。 虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达 国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重还比较低， CAD/CAM/CAE 的普及率不高，许多先进的模具技术应用还不够广泛等。特别在大型、精 密、复杂和长寿命模具技术上存在明显差距，这些类型模具的生产能力也不能满足国内 需求，因而需要大量从国外进口。 1.1.3 世界塑料工业发展动向3 近几年来世界塑料工业的发展速度减慢。1983 年世界塑料总产量为 6782.8 万吨， 比 82 年增加 12.2%。84 年世界塑料总产量 7321.8 万吨，比 83 年增加 7.9%。85 年世界 塑料总产量 7647.6 万吨，比 84 年仅增加 4.4%。85 年世界各发达国家的塑料工业都无 很大增长，各国均比 8 花年增长 2%6%左右。世界主要塑料生产国的生产动向汇集于表 1-1。美国的产最最大，84、85 连续两年都超过 2000 万吨，居第一位。接着是日本、西 德、苏联、法国。这个顺序几年来都没有变化。中国 85 年塑料产量估计为 150 万吨， 第一章 绪 论 3 居第 12 位。世界各地区塑料产量构成列于表 1-2。占第一位的是欧州，其构成比有逐年 下降的趋势，其他地区则略有增加。塑料消费情况与生产情况相似，美国第一位，84 年其国内消费量 1984.6 万吨;日木第二位 789.3 万吨；西德第三位 653.9 万吨。人均塑 料消费量前 10 位的国家列于表 1-3。 世界各国塑料各消费部门的消费比例是， 包装行业 的消费量最高约占 30%(84 年美国为 28.6%)；其次是建筑行业约占 20%(美国 22.4%);第 三位是电子电器行业约占 10%(美国 6.4%)。世界主要塑料生产国各塑料品种生产情况列 于表 1-4。 表 1-1 世界主要生产国塑料产量及其构成 (单位:1,000 吨,%) 表 1- 2 世界部分地区塑料产量及其构成 (单位：1,000 吨，%) 表 1- 3 1984 年世界部分国家人均塑料消费量 （公斤/年） 芬兰 西德 瑞典 美国 奥地利 109.0 107.0 92.0 83.9 79.2 年份 国别 1983 年 1984 年 1985 年 产量 对去年比 构成比 产量 对去年比 构成比 产量 对去年比 构成比 美国 19.404 116.9 28.6 21.018 105.3 28.7 22,000 104.7 28.8 日本 7,812 109.5 11.5 8,914 114.1 12.2 9,232 103.6 12.1 西德 7,032 112.1 10.4 7,408 105.3 10.1 7,700 103.9 10.1 苏联 4,392 108.3 0.5 4,700 107.0 6.4 4,900 104.3 6.4 法国 3,320 106.3 4.9 3,314 99.8 4.5 3,376 101.9 4.4 意大利 2,720 113.6 4.0 2,795 102.8 3.8 2,900 103.8 3.8 英国 1,774 102.3 2.6 1,854 104.5 2.5 1,980 106.8 2.6 年份 国别 1983 年 1984 年 1985 年 产量 对去年比 构成比 产量 对去年比 构成比 产量 对去年比 构成比 亚洲 11,328 108.9 16.7 12,966 114.5 17.7 13,742 106.0 18.0 西欧 23,350 112.4 34.4 24,218 103.7 33.1 24,996 103.2 32.7 东欧 8,723 106.4 12.9 9,347 107.2 12.8 9,650 103.2 12.6 北美 20,826 116.4 30.7 22,659 108.8 30.9 23,800 105.0 31.1 中南美 2,565 118.3 3.8 2.943 114.7 4.0 3,088 104.9 4.0 4 表 1- 4 1984 年世界主要塑料生产国各塑料品种产量 （单位：1,000 吨） 品种 美国 日本 西德 法国 荷兰 英国 聚氯乙烯 3,066 1,504 1,132 790 304 444 聚苯乙烯（GP.HI） 1,741 819 - 345 191 145 聚苯乙烯（FS） 1,741 165 - 137 191 31 ABS,AS 树脂 557 519 - - 105 54 低密度聚乙烯 3,816 1,410 683 800 660 507 高密度聚乙烯 2,760 841 627 214 116 210 1.1.4 我国模具技术的现状及发展趋势 建国初期， 我国的工业基础较差， 所以模具的数量及品种很少， 模具的质量也较差， 模具的制造主要依靠钳工手工完成。1956 年，成形磨削开始应用于模具加工中，模具可 以在热处理淬火之后进行精加工，不便提高模具寿命，也提高了模具的质量和精度，但 成形磨削只能加工分体式模具。 1956 年， 随着电火花成形加工技术的成熟， 模具加工开始采用电火花成形加工凹模， 使模具制造技术得到较大的提高，可以整体加工模具。1963 年，模具开始采用电火花线 切割进行加工，模具制造技术有了质的飞跃，可以加工更为复杂、精密的模具。随着模 具制造技术的不断提高，模具表追化和模具新材料的开发也得到了进一步的发展，我国 的模具工业开始形成。 近年来，经过改革开放和国名经济发展的推动，模具制造技术得到了快速的发展， 各种先进的制造技术、快速原型制造（RPM）技术、逆向工程技术、更先进的电加工技 术等。 目前，国内已可制造具有自动冲切、叠压、铆合 、计数、分组和安全保护等功能 的贴心精密自动叠片多功能模具，生产的电动机定、转子双回转叠片硬质合金级进模的 步距精度可达 2m，寿命达到 1 亿次以上；电视剧、空调、洗衣机等家用电器所需的模 具都可以立足于国内。 目前。我管模具工业的产值在国际上排名居第三位，仅此于日本和美国。国内的模 具生产厂家已超过 18000 家，从业人员达 50 万。我国模具工业在“十五”期间的增长 速度已经达到 13%15%。 可以预言，随着工业生产的不断发展，模具工业再国名经济中的地位将日益提高， 并在国名经济发展过程中发挥越来越重要的作用。 我国未来模具制造技术的发展趋势可以归纳为以下几点： （1）CAD/CAM/CAE 技术的全面推广应用 模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具技术发展的一个重要里程碑。由于残品的更新换代日 第一章 绪 论 5 趋频繁，产品精度要求越来越高，形状越来越复杂，对模具的要求也越来越高，模具 CAD/CAM/CAM 技术是模具设计制造的发展方向。随着计算机技术的发展和进步，下载基 本具备了普及 CAD/CAM/CAE 技术的条件。 （2）模具标准化程度的不断提高 经过一段时期的建设，我过模具标准化程度正在不断提高。目前我过模具表追歼使 用覆盖率已达到 30%左右，国外发达国家一般为 80%左右。为了适应模具工业的发展， 比较加强模具标准化工作，模具标准化程度将进一步提高，模具标准件生产也必将得到 发展。 （3）优质材料及先进表面处理技术的应用 为了提高模具的使用寿命，提高产品的制造质量，优质财力及先进表面处理技术将 进一步受到重视，国内外模具材料的研究工作者对模具的工作条件、失效形式和提高模 具使用寿命的途径进行了大量研究，并开发出了许多使用性能好，加工性好，热处理变 形小的模具材料，如预硬钢、耐腐蚀刚等。 模具热处理和表面处理是能否充分发挥模具刚材料性能的关键环节。模具热处理的 发转方向是才用真空热处理。 模具表面处理除完善、 普及常用表面处理方法如下： 渗碳、 渗硼、渗钒外，还应发展设备昂贵、工艺先进的气相沉淀、等离子喷漆涂料等技术。 （4）模具制造技术的高效、快速、精密化 随着模具制造技术的发展，许多新的加工技术 、加工设备不断出现，模具制造手 段越来越丰富，越来越先进。 快速原型制造（RPM）技术由美国首先推出，被公认为是继 NC 技术之后的一次技术 革命。它是伴随着计算技术、机关成型技术和新材料技术的发展而产生的，是一种全新 的制造技术。快速原型技术是根据零件的 CAD 模型，快速自动完成复杂的三维实体（模 型）制造。采用这种方法制造模具，从模具的概念设计造完成，仅为传统加工方法所需 时间的 1/3 和成本的 1/4 左右。 近年来国外发转起来的高速铣削加工，其主轴转速可达 40000100000r/min，进给 速度可达到 3040m/min，加速度可达 1 g，换到世界可提高到 12 s；加工模具的硬度 可达 60HRC，表面粗糙度可达 Ra150 聚苯乙烯 80100 100120 120150 ABS 80110 100130 130150 聚甲醛 85100 100120 120150 聚酰胺 90101 101140 140 聚碳酸酯 100120 120150 150 有机玻璃 100120 110150 150 查表 5-3 可知，ABS 所需注射压力为 80-110 Mpa，这里取 0 p =90Mpa，该注射机的公 称注射压力 公 p=122Mpa,注射压力安全系数 1 k =1.251.4，这里取 1 k =1.3，则： 公 ppk=117903 . 1 01 式（5.4） 所以注射压力合格。 5.4.2 锁模力校核 塑件在分型面上的投影面积 塑 A ，则 2 4321 mm47345*534*1714*1632*2053*117-=+=）（ 塑 AAAAA 式（5.5） 浇注系统在分型面上的投影面积 浇 A ,按照多型腔模的统计分析来确定，即 浇 A 是每 个塑件在分型面上的投影面积的 0.20.5 倍，由于本设计流道简单分流道相对较短， 这里取 浇 A =0.2 塑 A 则 2 mm9474734*2 . 02 . 0= 塑浇 AA 式（5.6） 塑件和浇注系统在分型面上的总的投影面积 总 A ，则 2 mm568194747342 . 0=+=+= 塑塑总 AAA 式（5.7） 模具型腔内的胀型力 胀 F KNNPAF828.19819882835*5681= 模总胀 式（5.8） 式中， 模 P 是型腔的平均计算压力值。 模 P 是模具型腔内的压力，通常取注射压力的 30%-65%，而由表 5-4 查得材料为 ABS，其范围在 25-40 之间则取 模 P 为 35Mpa 该注射机的公称锁模力为 锁 F =500kN,锁模力安全系数为2 . 11 . 1k2=，这里取 2 . 1k2=，则有：kN500 6 . 238828.198*2 . 1 2 = 锁胀 FKNkNFk。 式（5.9） 22 所以，注射机锁模力合格。 表 5- 4 常用塑料注射时型腔的平均压力 塑件特点 举 例 型腔平均压力 （MPa） 容易成型塑件 PE、 PP、 PS 等薄厚均匀的日用品、 容器类 25 一般塑件 在模温较高下，成型壁薄容器类 30 中等粘度塑料及有精 度要求的塑件 ABS、 POM 等有精度要求的零件， 如壳体等 35 高粘度塑料及高精 度、难充型塑料 高精度的机械零件，如齿轮、凸 轮等 40 第六章 浇注系统的设计 23 第六章第六章 浇注系统的设计浇注系统的设计 6.1 浇注系统的组成 主浇道，分流道，浇口等。如下所示： 6.1.1 主流道的设计 在卧式注射机用的模具中，主流道垂直于分型面，其几何形状如图 6-