诺基亚7070菱形手机后盖模具设计.doc

70707070 手机后盖注塑模具设计手机后盖注塑模具设计 摘摘 要：要：近年来，我国家电工业的高速发展对模具工业，尤其是塑料模具提出了 越来越高的要求，2004 年，塑料模具在整个模具行业中所占比例已上升到 30% 左右，据有关专家预测，在未来几年中，中国塑料模具工业还将持续保持年均增 长速度达到 10%以上的较高速度的发展。国内塑料模具市场以注塑模具需求量 最大，其中发展重点为工程塑料模具。 注射成型是塑料成型的一种重要方法，它主要适用于热塑性塑料的成型，可 以一次成型形状复杂的精密塑件。本课题就是将 NOKIA7070 手机的后盖作为设 计模型，将注射模具的相关知识作为依据，阐述塑料注射模具的设计过程。 本设计对 7070 手机后盖进行的注塑模设计，是利用 UG 软件对塑件进行了 实体造型，对塑件结构进行了工艺分析。明确了设计思路，确定了注射成型工艺 过程并对各个具体部分进行了详细的计算和校核。如此设计出的结构可确保模 具工作运用可靠，保证了与其他部件的配合。最后用 autoCAD 绘制了一套模具 装配图和零件图。 本课题通过对 7070 手机后盖的注射模具设计，巩固和深化了所学知识，取 得了比较满意的效果，达到了预期的设计意图。 关关键词键词: 塑料模具；注射成型；模具设计； 本本设计设计来自：完美来自：完美毕业设计毕业设计网网 登登陆陆网站网站联联系客服系客服远远程截程截图图或者或者远远程控程控观观看完整全套看完整全套论论文文图纸设计图纸设计 客服客服 QQ： ：8191040 目目 录录 绪 论 .5 1塑件结构及尺寸 .7 1.1本塑件的材料分析 .7 1.2本塑件的工艺参数 .8 1.3本塑件的产品结构 .8 1.3.1 塑件总体尺寸.8 1.3.2 塑件的公差：.8 1.3.3 塑件的壁厚：.8 1.3.4 塑件的脱模斜度：.8 2本模具结构的特点 .11 2.1确定型腔数量及排列方式 .11 2.2模具结构形式的确定 .11 3注射机型号的确定 .12 3.1注塑机定义 .12 3.2注塑机的类型 .12 3.3注塑机的结构 .12 3.4注塑机的选择 .14 4分型面位置的确定 .17 4.1分型面的定义和要求 .17 4.2确定分型面 .17 5标准模架的选用 .19 5.1分类 .19 5.2组成 .19 5.3型号 .19 5.4选用 .20 6成型零部件设计 .22 7浇注系统形式和浇口的设计 .24 7.1主流道设计 .24 7.1.1主流道 .24 7.1.2浇口套的选用 .24 7.2分流道设计 .25 7.3浇口的设计 .25 7.4冷料井的设计 .25 8脱模机构设计 .26 8.1脱模机构的分类 .26 8.2脱模机构的设计原则 .26 9模具总装 .27 结 论 .28 谢 辞 .29 参考文献 .30 绪绪 论论 作为工业生产基础工艺装备的模具，在国民经济中占有重要的地位，模具 技术也已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。 在第十一五规划中指出，模具是工业生产的基础工艺装备，国民经济的五 大支柱产业机械、电子、汽车、石化、建筑都要求模具工业发展与之相适 应。 模具因其生产效率高、产品质量好、材料消耗低、生产成本低而获得广泛 应用，与其他加工制造业所无法比拟的。从工业产品生产行业看，模具是现代 工业，特别是汽车、摩托车、航空、仪表、仪器、医疗器械、电子通讯、兵器、 家用电器、五金工具、日用品等工业必不可少的工艺装备。据资料统计，利用 模具制造的零件数量，在飞机、汽车、摩托车、拖拉机、电机、电器、仪器仪 表等机电产品中占 80%以上；在电脑、电视机、摄像机、照相机、录像机、传 真机、电话及手机等电子产品中占 85%以上；在电冰箱、洗衣机、空调、微波 炉、吸尘器、电风扇、自行车、手表等轻工业产品中占 90%以上；在了弹、枪 支等兵器产品中占 95%以上。 我国模具工业在政府十分重视及关怀下，并提出相应的优惠政策进行模具 技术开发，在模具工业中大量采用先进技术和设备，努力提高模具设计和制造 水平，取得显著的经济效益。另外，从资料获悉，目前，美国、日本、德国等 发达国家的模具总产值都已超过机床总产值。模具技术的进步极大地促进了工 业产品的生产发展，模具是“效益放大器”,用模具生产最终产品的价值将超过 自身价格的几十倍乃至百倍及上千倍。 据各国报导，模具工业在欧美等工业发达国家被称之“点铁成金”的“磁 力工业”,如今世界模具工业的发展速度超过了新兴的电子工业，已实现了模具 专业化、标准化和商业化，因而深受赞誉。美国工业界认为“模具工业是美国 工业的基石”,日本称模具工业为“进入富裕社会的原动力”,在德国，被冠之以 “金属加工业中的帝王”之称号，而欧盟一些国家称“模具就是黄金”,新加坡 政府则把模具工业作为“磁力工业”,中国模具权威经理称为“模具是印钞机”, 可见模具工业在世界各国经济发展中具有重要的显著地位。模具技术已成为衡 量一个国家产品制造水平的重要标志之一。 近年来，我国模具行业一直保持着良好的发展势头，这种势头是否还会延 续下去，这是业内人士十分关注的问题。笔者认为，我国模具行业尽管面临着 在中低端产品领域国内企业竞争日趋剧烈以及在中高端产品领域国外或外资企 业压力日益增大的局面，但经过近年来的持续发展，实力已大大增强，完全有 能力变压力为动力，继续保持平稳发展。 优惠政策为模具行业提供了良好的发展环境。在国家产业政策和有关配套 政策导向之下，近年来已有不少地方相继出台了一些支持当地模具工业发展的 优惠政策，有的见诸于文件，有的见诸于行动，都已收到很好的效果。同时， 模具工业的快速发展也促进了当地经济的繁荣。随着各地之间交流活动的日益 频繁，相信对模具工业发展有利的政策，及因此而带来的良好的发展环境将有 进一步发展。 模具行业内部体制改革和机制转换加速，产业结构渐趋合理，并且加强了 管理，提高了水平。为了适应形势，我国模具行业近几年来加快了体制改革和 机制转换步伐， “三资”和民营企业已占行业主导地位，装备水平和产品水平有 了较大的提升，管理有了很大进步。许多企业已应用了 CAD/CAM/CAE 一体化 技术、三维设计技术、 ERP 和 IM3 等信息管理技术以及高速加工、快速成型、 虚拟仿真及网络技术等许多高新技术，不少企业已提出了“生产专业化、产品 品牌化、企业现代化、市场国际化”等企业发展战略。通过各种质量体系认证 的企业一年比一年多。 规模经济产生效益，模具集群生产发展迅速。在“小而精专”的专业化不 断发展的同时，近年来，规模效应已被愈加重视。除了把企业做强做大，使规 模经济产生效益之外，模具集群生产也不断显示其优越性，因而“模具城” 、 “模具园区” 、 “模具生产基地”等各种集群生产形式在全国迅速发展。据不少 企业反映，集群生产与分散生产相比，至少有下列好处：市场更广阔了，协作 更方便了，生产成本降低了，相互交流多了，优惠政策享受到了。目前全国年 产 1 亿元以上模具的企业已有 40 多个，超过 3000 万元以上的企业已有 200 多 个，具有一定规模的“模具城”已有近十个，正在建设或正在筹建的还有十多 个。这些模具集聚生产基地的建设，对我国模具工业的发展起到了积极的促进 作用。 国际模具资本向我国转移的趋势十分明显，模具出口前景很好。由于我国 模具特别是中、低档模具在国际市场上存在着较大的价格优势，有的模具价格 甚至只有国际市场的几分之一，再加上我国有较低廉的优质劳动力资源及较好 的技术基础和基础配套设施，因此近年来外商在我国模具行业的投资额一年比 一年大，到我国采购模具的跨国公司也越来越多。 当前全球制造业转移的规模不断加大，速度也不断加快，并正向深度和广 度延伸，而我国的模具制造业正是承接转移的较为理想之地。加之“十一五” 期间，国家将继续大力支持我国模具工业的发展，在多重有利条件下，我国内 模具行业的未来将展现出一派美好景色。 1塑件结构及尺寸塑件结构及尺寸 1.1本塑件的材料分析本塑件的材料分析 该塑件材料选用的是工程塑料 ABS，ABS 是广泛使用的塑料。ABS 树脂是 一种共混物，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯物，英文名 Acrylonitrile-butadine- styrene(简称 ABS)，这三者的比例为 20：30：50(熔点为 175)。只要改变其三 者的比例、化合方法、颗粒的尺寸，便可以生产出一系列具有不同冲击强度、 流动特性的品种，如把丁二烯的成份增加，则其冲击强度会得到提高，但是硬 度和流动性就会降低，强度和耐热性变会减少。 ABS 为浅黄色粒状或珠状不透明树脂，无毒、无味、吸水率低，具有良好 的综合物理机械性能，如优良的电性能、耐磨性，尺寸稳定性性和表、耐化学 面光泽等，且易于加工成型。缺点是耐候性，耐热性差，且易燃。 ABS 是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。每种单体都具有不 同特性：丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲 击特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。从形态上看，ABS 是非结晶 性材料。中单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈的 连续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。ABS 的特性主要取决于三种单体的比 率以及两相中的分子结构。这就可以在产品设计上具有很大的灵活性，并且由 此产生了市场上上百种不同品质的 ABS 材料。这些不同品质的材料提供了不同 的特性，例如从中等到高等的抗冲击性，从低到高的光洁度和高温扭曲特性等。 ABS 材料具有超强的易加工性，外观特性，低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及 很高的抗冲击强度。 ABS 在比较宽广的温度范围内具有较高的冲击强度，热变形温度比 PA、PVC 高，尺寸稳定性好，收缩率在 0.4%0.8%范围内，若经玻纤增强后可 以减少到 0.2%0.4%，而且绝少出现塑后收缩。 ABS 具有良好的成型加工性，制品表面光洁度高，且具有良好的涂装性和 染色性，可电镀成多种色泽。 ABS 是吸水的塑料，于室温下，24 小时可吸收 0.2%0.35%水分，虽然这 种水分不至于对机械性能构成重大影响，但注塑时若湿度超过 0.2%，塑料表面 会受大的影响，所以对 ABS 进行成型加工时，一定要事先干燥，而且干燥后的 水分含量应小于 0.2%。 产品要求表面光洁度高，且具有良好的涂装性和染色性，无毒、无味。经 过层层筛选，ABS 材料最附合本塑件要求,故选用 ABS 材料。 1.2本塑件的工艺参数本塑件的工艺参数 根据丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）的成型工艺参数可作如下选择，在试 模时可根据实际情况作适当的调整。 表 1.1 成型工艺参数 干燥设备名称烘箱模具温度 / 5080 温度 / 8085 注射 /s 20s 材料 干燥 时间 /h 23 保压 /s 5s 后段 / 150170 时间 冷却 /s 20s 中段 / 165180 注射 /MPa 80MPa 前段 / 180200 压力 保压 /MPa 50MPa 成型 过程 料筒温 度 喷嘴 / 170 成型 过程 成型周期 /s 45s 1.3本塑件的产品结构本塑件的产品结构 1.3.11.3.1 塑件总体尺寸塑件总体尺寸 7070 手机后盖产品总体尺寸为 44mm X 85mm X 5mm。 通过 UG 测出体积=,面积=,质量=。 3 2 . 5611 mm 2 2 . 8090 mmg44 1.3.21.3.2 塑件的公差：塑件的公差： 综合考虑模具成型零件的制造误差、装配误差及其使用中的磨损、脱模斜 度等因素，都会影响塑件的尺寸公差。所以选用 3 级精度。 1.3.31.3.3 塑件的壁厚：塑件的壁厚： 要求具有足够的强度和刚度；脱模时能承受脱模机构的冲击和振动，所以 壁厚不能太薄，现选用 1 mm。 1.3.41.3.4 塑件的脱模斜度：塑件的脱模斜度： 由于塑件成型时冷却过程中产生收缩使其紧箍在凸模或成型芯上为了 便于脱模，防止因脱模力过大而拉坏塑件或其表面受损，与脱模方向平行的塑 件内，外表面都应具有合理的斜度。 为了便于脱模，并防止脱模时擦伤塑件的表面，现取外表面斜度 1内表 面斜度 4。 本次设计的塑件的产品结构图如下（图 1.1 和图 1.2） 图 1.1 2D 产品图 图 1.2 3D 产品图 2本模具结构的特点本模具结构的特点 2.1 确定型腔数量及排列方式确定型腔数量及排列方式 考虑了本产品的生产批量，根据经验型腔的数量确定，为“一出四”即一 模四腔。因此本次设计的模具为多型腔的模具。 考虑到模具成型零件和出模方式的设计，模具的型腔排列方式如图 2.1： 图 2.1 型腔排列方式 2.2 模具结构形式的确定模具结构形式的确定 根据产品的结构，采用斜顶和顶针顶出的方式脱模。由于产品比较小，为 了方便模具的制造和提高模具寿命，所以采用一模四腔。 3注射机型号的确定注射机型号的确定 3.1 注塑机定义注塑机定义 注射成型机（简称注射机或注塑机）是将热塑性塑料或热固性料利用塑料 成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备。 注射成型是通过注塑机和模具来实现的。 图 3.1 注塑机结构图 3.2 注塑机的类型注塑机的类型 注塑机的类型有:立式、卧式、全电式，但是无论那种注塑机，其基本功能 有两个： （1）加热塑料，使其达到熔化状态； （2）对熔融塑料施加高压，使其射出而充满模具型腔。 3.3 注塑机的结构注塑机的结构 注塑机通常由注射系统、合模系统、液压传达动系统、电气控制系统、润 滑系统、加热及冷却系统、安全监测系统等组成。 （1）注塑系统 注射系统的作用：注射系统是注塑机最主要的组成部分之一，一般有柱塞 式、螺杆式、螺杆预塑柱塞注射式 3 种主要形式。目前应用最广泛的是螺杆式。 其作用是，在注塑料机的一个循环中，能在规定的时间内将一定数量的塑料加 热塑化后，在一定的压力和速度下，通过螺杆将熔融塑料注入模具型腔中。注 射结束后，对注射到模腔中的熔料保持定型。 注射系统的组成：注射系统由塑化装置和动力传递装置组成。 螺杆式注塑机塑化装置主要由加料装置、料筒、螺杆、射咀部分组成。动 力传递装置包括注射油缸、注射座移动油缸以及螺杆驱动装置（熔胶马达） 。 （2）合模系统 合模系统的作用：合模系统的作用是保证模具闭合、开启及顶出制品。同 时，在模具闭合后，供给予模具足够的锁模力，以抵抗熔融塑料进入模腔产生 的模腔压力，防止模具开缝，造成制品的不良现状。 合模系统的组成：合模系统主要由合模装置、调模机构、顶出机构、前后 固定模板、移动模板、合模油缸和安全保护机构组成。 （3）液压系统 液压传动系统的作用是实现注塑机按工艺过程所要求的各种动作提供动力， 并满足注塑机各部分所需压力、速度、温度等的要求。它主要由各自种液压元 件和液压辅助元件所组成，其中油泵和电机是注塑机的动力来源。各种阀控制 油液压力和流量，从而满足注射成型工艺各项要求。 （4）电气控制系统 电气控制系统与液压系统合理配合，可实现注射机的工艺过程要求（压力、 温度、速度、时间）和各种程序动作。主要由电器、电子元件、仪表、加热器、 传感器等组成。一般有四种控制方式，手动、半自动、全自动、调整。 （5）加热/冷却系统 加热系统是用来加热料筒及注射喷嘴的，注塑机料筒一般采用电热圈作为 加热装置，安装在料筒的外部，并用热电偶分段检测。热量通过筒壁导热为物 料塑化提供热源；冷却系统主要是用来冷却油温，油温过高会引起多种故障出 现所以油温必须加以控制。另一处需要冷却的位置在料管下料口附近，防止原 料在下料口熔化，导致原料不能正常下料。 （6）润滑系统 润滑系统是注塑机的动模板、调模装置、连杆机铰等处有相对运动的部位 提供润滑条件的回路，以便减少能耗和提高零件寿命，润滑可以是定期的手动 润滑，也可以是自动电动润滑； （7）安全保护与监测系统 注塑机的安全装置主要是用来保护人、机安全的装置。主要由安全门、液 压阀、限位开关、光电检测元件等组成，实现电气机械液压的联锁保 护。 监测系统主要对注塑机的油温、料温、系统超载，以及工艺和设备故障进 行监测，发现异常情况进行指示或报警。 3.4 注塑机的选择注塑机的选择 一般而言，从事注塑行业多年的客户多半有能力自行判断并选择合适的注 塑机来生产。但是在某些状况下，客户可能需要厂商的协助才能决定采用哪一 个规格的注塑机，甚至客户可能只有产品的样品或构想，然后询问厂商的机器 是否能生产，或是哪一种机型比较适合。 此外，某些特殊产品可能需要搭配特殊装置如蓄压器、闭回路、射出压缩 等，才能更有效率地生产。由此可见，如何决定合适的注塑机来生产，是一个 极为重要的问题。以下资讯提供给读者参考。 通常影响射出机选择的重要因素包括模具、产品、塑料、成型要求等，因 此，在进行选择前必须先收集或具备下列资讯： 模具尺寸(宽度、高度、厚度） 、重量、特殊设计等； 使用塑料的种类及数量（单一原料或多种塑料） ； 注塑成品的外观尺寸（长、宽、高、厚度） 、重量等； 成型要求，如品质条件、生产速度等。 在获得以上资讯后，即可按照下列步骤来选择合适的射出机： 1、选对型: 由产品及塑料决定机种及系列。 由于射出机有非常多的种类，因此一开始要先正确判断此产品应由哪一种 注塑机，或是哪一个系列来生产，例如是一般热塑性塑胶或电木原料或 PET 原 料等，是单色、双色、多色、夹层或混色等。此外，某些产品需要高稳定（闭 回路） 、高精密、超高射速、高射压或快速生产（多回路）等条件，也必须选择 合适的系列来生产。 2、放得下 ：由模具尺寸判定机台的“大柱内距”、 “模厚”、 “模具最小尺寸” 及“模盘尺寸”是否适当，以确认模具是否放得下。 模具的宽度及高度需小于或至少有一边小于大柱内距； 模具的宽度及高度最好在模盘尺寸范围内； 模具的厚度需介于注塑机的模厚之间； 模具的宽度及高度需符合该注塑机建议的最小模具尺寸，太小也不行； 3、拿得出 ：由模具及成品判定“开模行程”及“托模行程”是否足以让成品 取出。 开模行程至少需大于成品在开关模方向的高度的两倍以上，且需含竖浇 道（sprue）的长度； 托模行程需足够将成品顶出； 4、锁得住 ：由产品及塑料决定“锁模力”吨数。 当原料以高压注入模穴内时会产生一个撑模的力量，因此注塑机的锁模单 元必须提供足够的“锁模力”使模具不至于被撑开。锁模力需求的计算如下： 由成品外观尺寸求出成品在开关模方向的投影面积； 撑模力量成品在开关模方向的投影面积(cm2)模穴数模内压