基于三维的手机后盖模具设计

河南理工大学万方科技学院2012届本科生毕业设计说明书摘 要 本文就手机后盖注塑模具的设计过程作了详细的介绍，从制品的测绘、注塑机的选取到分型面的确定、模架结构的确定，每一步均作了详细地说明和精确的计算，特别是对型腔数、浇道结构、型腔、型芯尺寸等重要部分的确定，文中作了重点论述。通过本文读者可了解注塑模设计的基本步骤，掌握从模具材料的选取到模架结构的确定的基本方法。文章按注塑模设计的基本步骤层层展开、步步深入，在设计好模具结构的基础上，采用AutoCAD、Pro/E两种造型方法对各零件造型，使设计结果更加清晰、明了。同时，作者还对型腔进行工艺分析，编写了工艺过程卡片。文章重点突出、结构分明，前半部分重点介绍注塑模结构的选取及各零件尺寸的确定，后面内容重点讲述了造型，使读者很容易理解，可作为注塑模初学者的参考资料。 关键词： 注塑模 模架 注射机 ABSTRACT This text make detailed introduction on cell-phone back cover design process that note moulded, From survey and drawing, to choose sureness, mould shelf, Every do and prove and not so accurate that calculate in detail , count, water dishes of structure，type，type core size, etc.Important sureness of part to type, have described especially in the article. Reader can understand note mould basic measure that design, grasp and choose to mould shelf from mould material through this text. Article mould according to note basic measure that design launch, deepen step by step ring upon ring, On the basis of designing the good mould structure, adopt AutoCAD, Pro/E two modelling method to every part modelling, Make and design result clearer, more clear. Besides, author carry on to type craft analyse, have written the course card of craft also.Article stress especially, clearly demarcated structure, the first half part introduce note mould choose and every part sureness of size of structure especially, Following content tell modelling and emulation process, make reader to be very easy to understand especially, Can mould the beginners reference material as the note. KEYWORDS: Injection mold Die carrier Injection molding machine目 录摘 要I目 录III1前言11.1 模具工业在国民经济中的地位11.2 我国模具工业现状22.塑件的工艺分析52.1 塑料材料的性能52.2 塑件材料的选择102.3材料介绍142.3.1 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS的化学和物理性质142.3.2 典型用途152.3.3共混改性材料153. 注射模总体设计173.1 注射模基本总体结构方案的比较与选取173.2制品的测绘183.2.1 制品材料的工艺分析183.2.2 实体测绘183.3 注射成型193.3.1 注塑成型工艺简介213.3.2 注塑成型工艺条件233.4 塑料注射成型机263.4.1 注射机规格初选273.5注射机的校核303.5.1 最大注射量的校核303.5.2 锁模力313.5.3 注塑能力的校核313.6分型面的选定323.6.1留模方式333.6.2 塑件的脱模斜度333.7 制品收缩率343.8 卡钩的结构设计343.9 脱模斜度的设置343.10 型腔数的确定354 注塑模结构设计364.1 模具材料的选用364.2 浇注系统的设计364.2.1 主流道的设计374.2.2 分流道的设计384.2.3 浇口的设计394.3冷料穴和拉料杆的设计394.4 型腔的设计404.5 成型零件工作尺寸的确定414.5.1 型腔内径尺寸计算414.5.2 型芯外径尺寸计算414.5.3 型腔深度尺寸计算424.5.4 型芯高度尺寸计算424.5.5 成型零件型腔壁厚的计算434.5.6 底板厚度的计算444.6模架的计算454.7 定模冷却水道的设计454.8 顶出方式的设计465 绘制注塑模装配图及零件图486 型腔零件的工艺分析496.1 零件的工艺性审查496.2 毛坯选择506.3 基准选择506.4 拟订机械加工工艺路线50小 结51致 谢52参 考 文 献53附 件 清 单54621前言1.1 模具工业在国民经济中的地位随着现代工业技术的迅速发展，对零件的材料提出愈来愈苛刻的要求，一种材料不但要求某一种技术性能好，而且要求它同时具备多种优良的技术性能，以满足多种技术需要。塑料工业是世界上增长最快的工业之一。自从1909年实现以纯粹化学合成方法生成塑料算起，塑料工业已有90余年的历史。1927年聚氯乙烯塑料问世以来，随着高分子化学技术的发展，各种性能的塑料，特别是聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、ABS、聚砜、聚苯醚与氟塑料等工程塑料发展迅速，使塑件在工业产品与生活用品方面获得广泛的应用。塑料模具是利用其形状去成型具有一定形状和尺寸的塑料制品的工具，它对塑料零件的制造质量和成本起着决定性影响。在生产过程中，对塑料模具的要求是能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面均能满足使用要求的优质制品。从模具使用的角度要求高效率、自动化、操作简单；而从模具制造角度要求结构合理，制造容易，成本低廉。模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在1989年3月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决定中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。从20世纪80年代初开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。在随后随着模具技术的不断发展，模具工业已经深入到国民经济的各个部门中，特别是在办公机器、照相机、汽车、机械制造、航空、交通、通信、轻工、建材产品、家用电器以及日用品等工业部门中。在发达国家人们认为，没有模具，就没有高质量的产品。并且模具享有“发展工业的一把钥匙”；“一个企业的心脏”；“富裕社会的一种动力”等之美誉。改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。近年来，每年都以15%的增长速度快速发展。模具企业也如雨后春笋，迅速萌生，蓬勃发展。随着全球加工业重心加快向我国转移，这一地区有可能在10年内发展成为世界模具生产中心。1.2 我国模具工业现状 从第一个塑料产品诞生算起，塑料工业迄今已有120年的历史。天然高分子加工阶段，这个时期以天然高分子，主要是纤维素的改性和加工特征。合成树脂阶段，这个时期是以合成树脂为基本原料生产塑料为特征。大发展阶段，在这一时期通用塑料的产量迅速增大。 21世纪，塑料工业以前所未有的速度高速发展。目前，我国塑料工业高速发展对模具工业提出了越来越高的要求。在2004年，塑料模具在整个模具行业所占比例已上升到30%左右，未来几年中，塑料模具还将保持较高速度发展。模具是工业生产中使用极为广泛的重要装备，采用模具生产制品及零件，具有生产效率高，节约原材料，成本低廉，保证质量的一系列优点，是现代工业生产中的重要手段和主要发展方向。虽然我国模具总量目前已达到相当规模，模具水平也有很大提高，但设计制造水平总体上落后于德、美、日、法、意等工业发达国家许多。当前存在的问题和差距主要表现在以下几方面：（一）总量供不应求，国内模具自配率只有70%左右。其中低档模具供过于求，中高档模具自配率只有50%左右。（二）企业组织结构、产品结构、技术结构和进口结构均不合理，我国模具生产厂中多数是自产自配的模具车间（分厂），自产自配比例高达60%左右，而国外模具超过70%属商品模具。专业模具厂大多是“小而专”、“小而精”。国内大型、精密、复杂、寿命长的模具占总量比例不足30%，而国外占50%以上。目前，我国经济仍处于高速发展阶段，国际上经济全球化发展趋势日趋明显，这为我国模具工业高速发展提供了良好的条件和机遇。一方面，国内模具市场将继续高速发展，另一方面，模具制造也逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具采购趋向也十分明显。因此，放眼未来，国际、国内的模具市场总体发展趋势前景看好，预计中国模具将在良好的市场环境下得到高速发展，我国不但会成为模具大国，而且一定逐步向模具制造强国的行列迈进。随着国民经济总量和工业产品技术的不断发展，各行各业对模具的需求越开越大，技术要求也越来越高。虽然模具种类繁多，但其发展重点应该是既能满足大量需要，又有较高技术含量，特别是目前 尚不能自给，需大量进口的模具和能代表发展方向的大型、精密、复杂、长寿命模具。模具标准件的种类、数量、水平、生产集中度等对整个模具行业的发展有重大影响。因此，一些重要的模具标准件也必须重点发展，而且其发展速度应快于模具的发展速度，这样才能不断提高我国模具标准化水平，从而提高模具质量，缩短模具生产周期，降低成本。由于我国的模具产品在国际市场上占有较大的价格优势，因此对于出口前景好的模具产品也应作为重点来发展。今后，我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。（1）注重开发大型，精密，复杂模具；随着我国轿车，家电等工业的快速发展，成型零件的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。（2）加强模具标准件的应用；使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。（3）推广CAD/CAM/CAE技术；模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。（4）重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期；随着先进制造技术的不断出现，模具的制造水平也在不断地提高，基于快速成形的快速制模技术，高速铣削加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。改革开放使中国成了世界加工厂，中国的制造业也突飞猛进，尤其是珠三角和长三角地区。但中国模具行业的质量并不 是世界上最好的，目前还赶不上德国和日本。但我们相信，中国不会因此而停顿，中国模具的发展，不仅仅是要量上考虑，更应该要从质上考虑，中国模具行业大有发展的空间。未来我国的模具经过行业结构调整后，将呈现十大发展趋势：一是模具日趋大型化；二是模具的精度将越来越高；三是多功能复合模具将进一步发展；四是热流道模具在塑料模具中的比重将逐渐提高；五是气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具将有较大发展；六是模具标准化和模具标准件的应用将日渐广泛；七是快速经济模具的前景十分广阔；八是压铸模的比例将不断提高，同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求；九是塑料模具的比例将不断增大；十是模具技术含量将不断提高，中高档模具比例将不断增大，这也是产品结构调整所导致的模具市场未来走势的变化。2.塑件的工艺分析在设计模具之前，必须对塑料的成型工艺性能有充分的了解和掌握，只有充分熟悉成型工艺条件之间的内在关系，才能精确控制模具尺寸与塑料制品尺寸，才能设计出优良的模具。2.1 塑料材料的性能塑料是以树脂（高分子聚合物）为主要成分，加入各种能改善其加工性能和使用性能的添加剂，在一定温度、压力和溶剂等作用下，利用模具可成型为一定几何形状和尺寸的塑料制件，并在常温、常压下能保持此种形态的一类材料。塑料在常温下呈高弹态的高分子聚合物，是玻璃态，若加热则变为高弹态，进而变为粘流态，从而具有优良的可塑性可以用许多高生产率的成型方法来制造产品。它品种繁多，且不同的塑料具有不同的性能。塑料普遍具有质量轻、密度小、比强度高、优良的电、热、声绝缘性能、较强的耐腐蚀性能和较强的光学性能、耐磨性能等优良的性能，在国民经济各个领域得到广泛的应用，获得飞跃的发展，成为现代世界上不可缺少的材料。塑料成型的成型工艺特性表现在许多方面，有的只与操作有关，有些特性直接影响成型方法和工艺参数的选择。对于热塑性塑料来说，其成型工艺参数特性主要包括：收缩率：收缩率用尺寸相对收缩的百分数来表示，收缩率分为实际收缩率和计算收缩率，这两种收缩率的计算可按下列公式求得： 式中， 实际收缩率； 计算收缩率；a 模具或塑件在成型温度时的尺寸（mm）；b 塑件在室温时的尺寸（mm）；c 模具在室温时的尺寸（mm）。实际收缩率表示塑料实际发生的收缩与计算收缩率相差很小，所以模具设计时采用计算收缩率。表2.1-1 常用塑料计算收缩率及其他性能缩写塑料树脂全称相对密度模温/C料筒温度/C收缩率/C注射压力/MPaPMMA聚甲基丙烯酸甲酯1.16-1.2050-90180-2500.2-0.8（0.5）35-140PC聚碳酸酯1.20-1.2280-120275-3200.5-0.8（0.5）56-140PPS聚苯硫醚1.28-1.32120-150300-3400.6-0.835-105ABS丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物1.05左右40-80180-2600.4-0.770-100Mpa比体积和压缩率：比体积是单位质量的松散塑料所占的体积，以计；压缩率是塑料的体积与塑件的体积之比，其值恒大于1。流动性：是指塑料在一定温度与压力下填充型腔的能力，影响流动性的因素主要有以下几个方面：塑料品种，模具结构，成型工艺。吸湿性及其热敏感性以及挥发物含量：塑料中水分及挥发物含量，在很大程度上直接影响塑件的物理、力学和介电性能。水分及挥发物在成型时变成气体，必须排出模外，否则影响塑件质量。热敏性是指某些热稳定性差的塑料，在高温下受热时间较长或浇口截面过小及剪切作用大时，料温增高就易发生变色、降解、分解的倾向。表2.1-2 常用塑料的含水量与干燥温度塑料名称允许含水量/%干燥温度/C聚苯乙烯（PS）0.05-0.1071-79聚碳酸酯（PC）最高0.02121酯类纤维塑料0.1076-87丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物80-90结晶性：根据塑料冷凝时有无结晶现象，可将塑料分成结晶性塑料和非结晶性塑料两大类。作为判断这两类塑料的外观标准，可视塑料厚壁塑件的透明性而定。一般来说，结晶性塑料为不透明或半透明的，非结晶性塑料为透明的。结晶性塑料对模具设计及选择注射机有下列要求： 结晶性塑料冷却时放出热量大，要充分冷却。 结晶性塑料熔态与固态的密度差大，成型收缩大，易发生缩孔、气孔。 结晶性塑料冷却快，结晶度低，收缩小，透明度高。结晶度与塑件壁厚有关，壁厚冷却慢结晶度高，收缩大，物性好，所以结晶性料必须按要求控制模温。 结晶性塑料结晶熔点范围窄，易发生未熔粉末注入模具或堵塞进料口。 结晶性塑料各向异性显著，内应力大。 脱模后未结晶化的分子有继续结晶化倾向，处于能量不平衡状态，易发生变形，翘曲。应力开裂及熔体破裂：有些塑料在成型时易产生内应力而使塑件质脆易裂，在外力作用下或在溶剂作用下发生开裂现象。模具设计时应增大脱模斜度，尽量减少应力集中，选用合理的进料口及推出机构，成型时，应适当的调节料温、模温、注射压力及冷却时间，尽量避免塑件过于冷脆时脱模。质脆的塑料有聚苯乙烯、有机玻璃等。定型速度：热固性塑料在成型过程中要完成交联反应，即树脂分子有线型结构变成体型结构，这一变化过程称为硬化。硬化速度通常以塑料试样硬化1mm厚度所需的秒数来表示，以s/mm计。玻璃化温度：聚合物在随温度增高的过程中，在其熔融前会在某一温度范围内处于既非固体又非黏性液体的黏流态，这个黏流态的开始温度称为其玻璃化温度（）。表2.1-3 常用塑料的加工温度范围塑料名称玻璃化温度熔点加工温度范围降解温度（空气中）聚苯乙烯（PS）85-110C165C180-260C260C有机玻璃90-105C180C180-250C260C聚碳酸酯（PC）140-150C250C280-310C330C丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物93103C170C170-200260流长比和型腔压力：熔体流动长度与制品壁厚度的比值叫流长比，流长比和模腔压力，这两个参数都很重要，前者可以考虑制品最多能做多宽多薄，后者为锁模力计算提供了参考。表2.1-4是几种常用塑料流长比和对型腔的压强。表2.1-4 常用塑料的流长比和型腔压力材料代号流长比（平均）型腔压力/MPaPS210:1（200:1）25（54）PMMA130:130PC90:150PA170:1（150:1）42ABS190:1402.2 塑件材料的选择表2.2-1 材料的特性塑料名称PS （聚苯乙烯） PC（聚碳酸酯） ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)PMMA （聚甲基丙烯酸甲酯）拉伸强度/MPa51.9 66723052弯曲强度/MPa110951134276断裂伸长率/%2801005.07.0落球冲击强度J/m16422洛氏硬度（M）1158285105101氧指数（OI）18.124.917.3热变形温度/ 8513493103100体积电阻率/cm2.1(1.04.8)吸水率% 0.050.130.20.451.19拉伸弹性模量/Gpa2.7004.7001.6102.1002.73.2压缩强度/Mpa70119853455124目前，已正式投产的塑料品种有300多种，但主要的只有40多种。通常,选择塑件的材料依据是它所处在的工作环境及使用性能的要求,以及原材料厂家提供的材料性能数据.对于常温工作状态下的结构件来说,要考虑的主要是材料的力学性能,如屈服应力,弹性模量,弯曲强度,表面硬度等. 该塑件对材料的要求首先必须是透光性好,其次才是成型难易和经济性问题,以下是对几种透光性能较好材料的性能对比，如表2.2-1所示。和机械加工一样要考虑到加工工艺问题，模具成型也要考虑到材料的注塑特性，在各特点都相差无几的情况下，好的成型特性是选择材料的主要标准，以下是三种材料的性能和成型特性比较，如表2.2-2所示。表2.2-2 材料的性能和成型特性比较塑料品种性 能 特 点成 型 特 点模具设计注意事项使用温度主要用途聚苯乙烯（非结晶型）透明性好，电性能好，抗拉强度高，耐磨性好，质脆，抗冲击强度差，化学稳定性教好 成型性能好，成型前可不干燥，但注射时应防止溢料，制品易产生内应力，易开裂 因流动性好，适宜用点浇口，但因热膨胀大，塑件中 不宜有嵌件3080 装饰制品，仪表壳，绝缘零件，容器，泡沫塑料，日用品等有机玻璃（非结晶型）透光率最好，质轻坚韧，电气绝缘性好/但表面硬度不高，质脆易开裂，化学稳定性较好，但不耐无机酸，易溶于有机溶剂流动性差，易产生流痕，缩孔，易分解，透明性好，成型前要干燥，注射时速度不能太高合理设计浇注系统，便于充型，脱模斜度尽可能大，严格控制料温与模温，以防分解。收缩率取0.3580透明制品，如窗玻璃，光学镜片，灯罩等聚碳酸酯（非结晶型）透光率较高，介电性能好，吸水性小，力学性能好，抗冲击，抗蠕变性能突出，但耐磨性差，不耐碱，酮，酯耐寒性好，熔融温度高，黏性大，成型前需干燥，易产生残余应力，甚至裂纹，质硬，易损模具，使用性能好尽可能使用直接浇口，减小流动阻力，塑料要干燥，不宜采用金属嵌件，脱模斜度2 130脆化温度为100在机械上做齿轮，凸轮，蜗轮，滑轮等，电机电子产品零件，光学零件等ABSABS有优良的力学性能，其冲击强度极好，可以在极低的温度下使用；ABS的耐磨性优良，尺寸稳定性好ABS的熔体流动性比PVC和PC好，比PS差；热稳定性好，不易出现降解现象；ABS的吸水率较高，加工前应进行干燥处理因流动性好，适宜用点浇口-40100汽车仪表板、车身外板、手机、计算器、电视机等家电以及建材以上的性能分析对比中看出,成型特性上以聚碳酸酯为好，由于是手机后盖部件，我们主要要求成型特性和耐磨性,其它如化学稳定性,透光性等则是次要考虑的指标(这由塑件的工作环境决定),最终初选定ABS为塑件材料。2.3材料介绍2.3.1 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS的化学和物理性质ABS外观为不透明呈象牙色粒料，其制品可着成五颜六色，并具有高光泽度。ABS相对密度为1.05左右，吸水率低。ABS同其他材料的结合性好，易于表面印刷、涂层和镀层处理。ABS的氧指数为1820，属易燃聚合物，火焰呈黄色，有黑烟，并发出特殊的肉桂味。力学性能ABS有优良的力学性能，其冲击强度极好，可以在极低的温度下使用；ABS的耐磨性优良，尺寸稳定性好，又具有耐油性，可用于中等载荷和转速下的轴承。ABS的耐蠕变性比PSF及PC大，但比PA及POM小。ABS的弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的。ABS的力学性能受温度的影响较大。热学性能ABS的热变形温度为93118，制品经退火处理后还可提高10左右。ABS在-40时仍能表现出一定的韧性，可在-40100的温度范围内使用。电学性能ABS的电绝缘性较好，并且几乎不受温度、湿度和频率的影响，可在大多数环境下使用。环境性能ABS不受水、无机盐、碱及多种酸的影响，但可溶于酮类、醛类及氯代烃中，受冰乙酸、植物油等侵蚀会产生应力开裂。ABS的耐候性差，在紫外光的作用下易产生降解；于户外半年后，冲击强度下降一半。ABS塑料的加工性能ABS同PS一样是一种加工性能优良的热塑性塑料，可用通用的加工方法加工。ABS的熔体流动性比PVC和PC好，但比PE、PA及PS差，与POM和HIPS类似；ABS的流动特性属非牛顿流体；其熔体粘度与加工温度和剪切速率都有关系，但对剪切速率更为敏感。ABS的热稳定性好，不易出现降解现象。ABS的吸水率较高，加工前应进行干燥处理。一般制品的干燥条件为温度8085，时间24h；对特殊要求的制品(如电镀)的干燥条件为温度7080，时间1818h。ABS制品在加工中易产生内应力，内应力的大小可通过浸入冰乙酸中检验；如应力太大和制品对应力开裂绝对禁止，应进行退火处理，具体条件为放于7080的热风循环干燥箱内24h，再冷却至室温即可。2.3.2 典型用途电气和商业设备：汽车仪表板、车身外板、手机、计算器、电视机等家电以及建材2.3.3共混改性材料高分子材料共混改性的目的：（1） 改善高分子材料的某些物理机械性能（改善韧性，改善耐热性，改善尺寸稳定性，改善耐化学药品性，改善气密性、耐候性、粘结性、抗静电性、阻燃性、阻尼性、生物相容性等物理机械性）（2） 改善高分子材料的加工性能（改善高分子材料的熔体流动性，控制结晶聚合物的结晶行为）（3） 降低成本在ABS 里加入PC可以提高ABS材料的耐热性和冲击强度。注塑模工艺条件:干燥处理：加工前的干燥处理是必须的。湿度应小于0.04%，建议干燥条件为90110C，24小时。熔化温度：230300C。模具温度：50100C。注射压力：取决于塑件。注射速度：尽可能地高。化学和物理特性:PC/ABS具有PC和ABS两者的综合特性。例如ABS的易加工特性和PC的优良机械特性和热稳定性。二者的比率将影响PC/ABS材料的热稳定性。PC/ABS这种混合材料还显示了优异的流动特性。最终决定用PC+ABS共混改性塑料作为最终材料 3. 注射模总体设计3.1 注射模基本总体结构方案的比较与选取注射模的基本结构是根据所选用的注射机的种类和塑件的结构特点以及一次注射成型塑件的数量所决定的。注射模的结构形式很多，但每副注射模都是由动模和定模两大部分组成，动模安装在注射机的移动模板上，定模安装在注射机的固定模板上。注射模的分类方法很多，按注射模的总体结构可分为单分型面注射模、双分型面注射模、带活动镶件的注射模和自动卸螺纹的注射模等，对于不同的塑件可选用不同的注塑结构。单分型面注射模是最简单的一种。在该结构中，构成型腔的一部分在定模上，另一部分在定模上，型芯部分在动模上，主流道设在定模一侧，分流道设在分型面上，开模后塑件与流道凝料一起留在动模一侧，并从同一分型面取出。双分型面注射模与单分型面注射模相比在动模板和定模板之间增加了一个可移动的浇口板，它用于针点浇口进料的单（双）型腔模具。开模时，浇口板与定模座板作定距离分型，以便取出凝料。这种模具结构复杂，重量大，成本高，主要用于采用点浇口的单型腔或惰性强注射模。带活动镶件的注射模上带有活动螺纹型芯、侧向型芯和活动镶件等，开模时，活动镶件连同塑件一起脱出模后，再通过人工使镶件与塑件分开。当塑件有螺纹部分并要求自动脱模时，可采用自动卸螺纹的注射模。该结构利用注射机的旋转运动带动螺纹型芯或螺纹型环转动，使塑件按规定的螺距推出。在具体选用模具结构时，应综合考虑塑件结构，尽量做到经济、实用。设计中由于塑件实体是手机后盖，其结构较简单，没有螺纹及需要侧向分型的结构，且不需要针点浇口，所以可选单分型面模具结构。3.2制品的测绘3.2.1 制品材料的工艺分析本注塑模设计中选用的制品材料为PC+ABS共混改性塑料，它是一种现代工业中经常用到的材料，具有高强度、耐腐蚀等优点，通常情况下其密度为1.0-1.0克/立方厘米，压缩比为1.8-2.0，比热容为0.35-0.4，其模具冷却温度范围在32-65之间。了解了ABS的以上性能，对我们进行模具结构设计及选材将大有帮助。3.2.2 实体测绘根据设计要求及设计方案，按照模具设计的基本步骤，首先应对制品实样进行测绘分析，选择合理的精度要求，确定分型面，选取正确的定位基准，为型腔及模具的设计建立最基本的条件。表面粗糙度设定在Ra=1.6，根据设计任务书的要求，确定其长度方向尺寸精度小于0.50mm,厚度方向小于0.10mm,选用的测量器具为千分尺、螺旋测微器、平台、高度尺、天平称等，并根据测量的基本原理进行多次测量求平均值，这样可测得制品长度方向最大尺寸为L=63.24mm,宽度方向最大尺寸为D=39.98mm,高度方向最大尺寸为H=5mm,制品重量m=3mg,测得的结果参见图3.2.2-1所示手机后盖零件图。图3.2.2-13.3 注射成型注射成型技术是根据压铸原理而发展起来的，是目前塑料加工中最普遍采用的方法之一，是塑料成型的一种重要的方法。注射成型是间歇操作，成型周期短，生产效率高。它可以成型形状复杂、尺寸精确的制品，而且可成型带有他种材料的嵌件制品。注射制品种类繁多，变更模具能制作各式各样成批产品，生产自动化、高速化程度高，有极高的经济性，其制品约占塑料制品总产量的30%左右。注射成型是热塑性塑料产品生产中最为普遍的一种成型方法，所用模具为塑料注射模，简称注塑模。注塑模对应的加工设备是塑料注射机（又称注塑机），塑料首先在注射机的加热料筒内受热熔融变成流体，然后在注射机的螺杆或柱塞推动下，经注射机喷嘴和模具的浇注系统进入磨具型腔，在型腔内成型、冷却、固化，脱模后得到制品。注射成型是依靠注射成型机和注射模具来完成的，注射成型实质上最主要的是塑化、注射与模塑成型等三个过程。（1） 塑化这是指塑料在料筒内经加热达到流动状态，经螺杆旋转或柱塞的推挤达到塑料组分均匀并具有良好可塑性的过程。对塑化的要求是塑料在进入模腔之前应达到规定的成型温度，且料温应均匀一致，并能在规定的时间内提供足够数量的熔融塑料，塑料中可能生成的分解物则要求控制在最低限度。这对注射制品的质量和产量有直接的关系。为了保证良好塑化状态，塑料受热的均匀性是很重要的。螺杆式注射机在加热塑化效率上优于柱塞式注射机，这是由于螺杆旋转有对塑料的混合和剪切作用，不仅可以提供大量的摩擦热，而且还能加速热的传递，从而使塑料升温很快；此外，塑料在螺槽内的复杂运动，大大促进熔体的均匀化状态。根据不同的塑料可采用调节塑料在料筒内的背压和螺杆的转速进一步改善塑化情况，塑化能力也可提高，保证成型所需的塑化量。（2） 注射这是指塑化良好的塑料在螺杆或柱塞推动下注入模腔的过程。这一过程时间虽短，但是溶体在其间所发生的变化很大，热塑性与热固性塑料且有不同的变化过程，这些变化对制品的质量有重要的影响。塑料自料筒注射入模腔需要克服一系列的流动阻力，包括熔体与料筒、喷嘴、模具的浇注系统和型腔的摩擦和熔体自身的内摩擦力。与此同时，还需对熔体进行压实、增大密度同时除去熔体中的挥发成分，因此，所需的注射压力是很高的。柱塞式注射机的阻力大，压力损失大；螺杆式注射机阻力损失较小，与压力相辅相成的注射速度也就较高。（3） 模塑成型塑料熔体从进入模具开始到充满型腔，熔体在控制的条件下进行冷却固化或交联固化而定型，最后开模取出制品，这一过程成模塑。不管是哪一种形式的注射机，塑料熔体进入模腔内的流动情况都可分为充模、压实、倒流和浇口凝封四个阶段。这一过程料温是不断下降的，而压力的变化则是从充模时上升到保压时达到最大值，并且保持一段时间后逐渐下降到浇口凝封时的最小值。3.3.1 注塑成型工艺简介注射成型又名注压成型，简称注塑。注塑成型是利用塑料的可挤压性与可模塑性，其工艺原理是将松散的粒状或粉状成型物料从注塑机的料斗送入高温的机筒内加热使之熔融、塑化成流动状态后，使之成为粘流状态熔体，通过注射机的柱塞或螺杆施压，使粘流态塑料以很高的压力和较快的速度，从料筒末端的喷嘴注射到所需制品形状的闭合模具的型腔内，经一定时间的定型后，开启模具便可以从模腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制件。热塑性塑料的定型是因模具的冷却固化；而热固性塑料的定型则是由于模温稍高于料温而发生交联固化定型。注射成型工艺过程是一个循环过程，每一个周期都包括：定量加料加热塑化施压注射充模保压定型起模取件等过程。此外，还包括原料的预热与干燥，制品的整修与后处理等。具体如下：（1） 加热、预塑化 螺杆在传动系统的驱动下，将来自料斗的塑料向前输送，压实，在料筒外加热器、螺杆和机筒的剪切、摩擦的混合作用下，塑料逐渐熔融，在料筒的头部已积累了一定量的熔融塑料，在熔体的压力下，螺杆缓慢后退。后退的距离取决于计量装置一次注射所需的量，当达到预定的注射量后，螺杆停止旋转和后退。（2） 合模和锁紧 锁模机构推动模板及安装在动模板上的模具动模部分与定模板上的模具定模部分合模并锁紧，以保证成型时可提供足够的夹紧力使模具锁紧。（3） 注射装置前移 当合模完成后，整个料筒前移，使注射机喷嘴与模具主流道口完全贴合。（4） 注射、保压 在锁模和喷嘴完全贴合模具以后，注射液压缸进入高压油，推动螺杆相对料筒前移，将积聚在料筒的头部的熔体以足够压力注入模具的型腔，因温度降低而使塑料体积产生收缩，为保证塑料制品的致密性、尺寸精度和力学性能，需对模具型腔内的熔体保持一定的压力，以补充熔体。（5） 卸压 当模具浇口处的熔体冻结时，即可卸压。同时熔体在型腔冷却固化成为塑料制品。注射成型工艺过程如图3.3.1-1a)合模注射 b)保压冷却硬化 c)预塑、开模顶出制件1模具 2喷嘴 3加热圈 4料斗 5螺杆传动装置 6注射液压缸 7行程开关 8螺杆 9料筒（6） 开模推出塑料制品 模具型腔内的塑料制品经冷却定型后，锁模机构开模，并且推出模具内的塑料制品。3.3.2 注塑成型工艺条件（1） 温度；注塑成型过程中需要控制的温度有料筒温度，喷嘴温度和模具温度等,料筒和喷嘴温度决定熔体温度。料筒温度的分布原则是从加料口到喷嘴由低到高的，这样能使塑料逐步塑化。料筒温度的选择与塑料特性的关系最大。每一种塑料有不同的流动温度（）或熔点（），对非晶型塑料PC，料筒末端最高温度应高于，它必须低于分解温度，即料筒末端最高温度范围在之间。对于区间狭窄或热敏性易分解的塑料，料筒最高温度应偏低，比稍高即可；反之，对于区间较宽或热稳定性较好的塑料，则可高些，即比高得多，因为这样有利于成型和提高生产效率。喷嘴温度通常略微低于料筒的最高温度，以防止熔料在直通式喷嘴口发生“流涎现象”，对热敏性塑料还可避免喷嘴处因高速摩擦热带来过度的温升而导致分解现象；模具温度对制品的外观质量和内在性能影响很大，同时也影响注射成型的劳动生产率。热塑性塑料注射时，模具温度应低于料温，它是冷却定型过程。模具温度一般通过冷却系统来控制；为了保证制件有较高的形状和尺寸精度，应避免制件脱模后发生较大的翘曲变形，模具温度必须低于塑料的热变形温度。（2） 压力：注射成型过程中的压力包括塑料塑化压力和注射压力，它们关系到塑料的塑化和模塑成型的质量。塑化压力即背压，注射过程塑化压力的大小是随螺杆的设计、注射机的种类及塑料的特性的不同而异的。如果这些情况和螺杆的转速都不变，若增大塑化压力会提高熔体的温度，但会减小塑化的能力，塑料塑化比较充分，熔体密度增大、利于低分子的排出和提高塑化质量。塑化压力的高低还与喷嘴种类及注射成型时加料的方式有关，一般操作中，塑化压力的大小应在保证制品质量的前提下越低越好，其具体数值随塑料品种而异，但一般不超过20MPa。注射压力即熔体注射入模的压力，以柱塞或螺杆头部对熔体塑料所施加的压力表示：式中，p注射压力（MPa） 注射机油缸压力（MPa） 注射机油缸内径（cm） 注射机柱塞（螺杆）外径（cm）注射压力所起的作用是克服塑料熔体从料筒向模具型腔的流动阻力，排除塑料中的气体并使之压实，给熔体充模以一定的速度。保压力的大小取决于模具对熔体的静水压力，与制件的形状，壁厚及材料有关。注射速度与注射压力是相辅相成的，通常用单位时间内柱塞或螺杆移动的距离（cm/s）表示，速度主要影响熔体在膜腔内的流动行为，并影响膜腔内压、温度及制品的性能，通常随注射速度增大，熔体在浇注系统和模腔内流速增加，熔体受到强烈剪切作用，温度升高，粘度降低，模腔压力，制品各部分的熔接缝强度提高、收缩率下降；但制品易单轴取向、内应力增大，因此制品应进行热处理。生产上要求注射速度中等，不能太大，应控制在层流状态，熔体入模成铺展流动；若速度过大，料流为湍流，熔体入模为喷射流动，这样易将空气带入到制品中，形成气泡、银纹，严重时因模内高温高压还会引起塑料局部烧伤甚至分解。对于特定的模具，注射速度通常是经试验而确定的，在成型时调整到满意程度。（3） 时间；完成一次注塑成型过程所需要的时间又称为成型周期。包括注射时间，保压时间，冷却时间，其他时间（开模，脱模，涂脱磨剂，安放嵌件和闭模等）。成型周期直接影响劳动生产率和设备利用率，在保证塑件质量的前提下，应尽量缩短周期中的各段时间，以提高生产率。在整个周期中，注射时间和冷却时间都很重要，注射速度愈快，充模时间愈短。对于高粘度、刚性大、冷却快的塑料宜快速注射。在实际生产中注射时间一般为35秒，保压时间视制品形状、复杂程度及模具冷却性能而不同，一般为20120秒，特厚的制品可达5-10min,形状简单的几秒钟即可。冷却时间主要取决于制品的厚度、塑料的比热容和结晶性能。冷却终点应以制品脱模时不变形为宜，冷却时间过长不仅会降低生产率，而且对复杂制品会造成脱模困难，严重时会影响制品质量，一般为30120秒（这三个时间都是根据塑件的质量来决定的，质量越大则相应的时间越长）。确定成型周期的经验数值如表3.3.2-1所示。表3.3.2-1 成型周期与壁厚关系制件壁厚 /mm成型周期 / s制件壁厚 / mm成型周期 / s0.5 10 2.5 35 1.0 15 3.0 45 1.5 22 3.5 65 2.0 28 4.0 85 因为本手机后盖的平均厚度为1mm，所以成型周期可选为15s.3.4 塑料注射成型机 塑料注射成型机是将热塑性塑料或热固性塑料利用塑料成型模具制成塑料制件的主要成型设备。注射成型能一次成型出形状复杂、尺寸精确和带有嵌件的塑料制品，生产率高，易于实现自动化。所以塑料注射成型机是目前塑料成型设备中增长最快、产量最多、应用最广的塑料成型设备。注射成型机通常由注射装置、合模装置、液压传动系统、电器控制系统等组成.3.4.1 注射机规格初选注射机为塑料注射成型所用的主要设备，按其外形可以分为立式、卧式、角式三种注射机，应用较多的是卧式注射机。（1） 卧式注射机：注射系统与合模系统的轴线重合，并与机器安装底面平行，是最普遍，最主要的注塑机形式。见下图3.2-1所示.。卧式注射机在结构机操作方面有下列特点：a、 适合于高速化生产，生产效率高；b、 模具装拆及调整容易；c、 塑料制品推出后可自行下降，易于取出，适合自动化生产；d、 机械重心低，稳定，原料供应及操作维修方便；e、 缺点是占地面积大。（2） 立式注射机：注射系统与合模系统的轴线重合，并与机器安装底面垂直。优点是占地面积小，模具装拆方便，安装嵌件和活动型芯简便可靠。缺点是重心高，不稳定，加料较困难，推出的塑料制品要人工取出，不易实现自动化生产。（3） 直角式注射机：直角式注塑机的注射系统与合模系统的轴线为相互垂直。直角式注射机结构简单，可利用开模时丝杠转动对有螺纹的塑料制品实行自动脱卸。缺点是加料困难，嵌件，活动型芯安装不便。机械传动无法准确可靠的注射和保持压力及锁模力，模具受冲击和振动较大。适于成产形状不对称及使用侧浇口的模具。按塑料在料筒中的塑化方式分可以分为，柱塞式和螺杆式两种注射机。（1） 柱塞式注射机：不宜用于加工流动性差、热敏性强的塑料制品。立式注射机与直角式注射机结构为柱塞式。（2） 螺杆式注塑机：螺杆可作旋转运动，亦可作往复运动。进入料筒的塑料，一方面在料筒的传热及螺杆之间的剪切摩擦发热的加热下逐步熔融塑化；另一方面被螺杆不断推向料筒前端，当靠近喷嘴处的熔体达到一次注射量时，螺杆停止转动，并在液压系统驱动下向前推动，将熔体注入模具型腔中去。卧式注射机结构多为螺杆式。在此我们通过假设的模腔数目初步确定注射机的规格。初步设计模腔个数为四个，材料的密度取1.2g/CM3。通过Pro/engineer 4.0软件的计算得出塑件的体积（V）和质量（M）以及水平投影面积（S）分别为V=25.93立方厘米，质量=31.119g，曲面总面积=52.56平方厘米。本次设计取一模设计四个模腔，那么每次注射机的注射量必须大于：M4m=431.119=124.576g根据注射机的最大注射量初步选择型号为的注射机，注射量表示法是用注射机的注射容量（单位：）表示注射机的规格，以标准螺杆注射时的80%理论注射量表示。125表示注射机的注射