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时尚手机外壳的模具设计与制造【25000字，75页】.doc
【SK060】时尚手机外壳的模具设计与制造【25000字，75页】【数控技术专业毕业设计论文】
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sk060
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数控技术
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时尚手机外壳的模具设计与制造 专 业：机械制造及其自动化 学 生： 王杰 指 导 教 师： 赵 东宏 完 成 日 期： 2014年 9月 15日 总目录 第一部分 毕业设计 任务书 第二部分 开题报告 第三部分 外文资料及译文； 第四部分 毕业设计 说明书 (论文 ) 第五部分 实习调研报告； 第六部分 附件（ 图纸，软、硬件成果等 ） 扬州 工业职业技术学院 机械 工程学院 毕业设计（论文）前期工作材料 学生姓名： 王杰 学号： 1203130225 教 科 部： 机械工程学院 专 业： 机械制造及其自动化 设计（论文）题目： 时尚手机外壳的模具设计与制造 指导老师： 赵 东宏 材 料 目 录 序号 名 称 数量 备注 1 毕业设计（论文）选题、审题表 1 2 毕业设计（论文）任务书 1 3 毕业设计（ 论文）实习调研报告 1 4 毕业设计（论文）开题报告（含文献综述） 1 5 毕业设计（论文）外文资料翻译（含原文） 1 6 毕业设计（论文）中期检查表 1 2014 年 9 月 15 日 注：毕业设计（论文）中期检查工作结束后，请将该封面与目录中各材料合订成册，并统一存放在“毕业设计（论文）资料袋中（打印件一律用 型）。 扬州 工业职业技术学院 机械工程学院 毕业设计（论文）选题、审题表 学 院 机械工程学院 选题教师 姓 名 赵 东宏 专 业 机械制造与自动化 专业技术职务 副教授 申报课题名称 手机外壳设计加工全过程的研究 课题性质 A B C D E 课题来源 A B C D 课题简介 设计（论文） 要 求 （包括应具备的条件） 完成本课题，要求学生必须具有较好的工程思想和分析解决问题的能力。 要求： 用 产品进行三维数字化建模；接着利用 块设计注射模具，然后利用 块将模具的主要零件如凸模和凹模进行数控加工，最后选择合适的注塑机做出 实际产品 。 1、设计一新款手机外壳，完成三维数字化造型，要求符合市场潮流，既实用又时尚。 2、利用专业软件设计注塑模具， 3、对型芯和型腔等关键部件进行数控编程加工。 4、对型腔等薄弱环节用有限元分析手段对应力和应变进行校核。 5、掌握注塑基本过程，能够分析和解决常见问题。 课题预计 工作量大小 大 适中 小 课题预计 难易程度 难 一般 易 所在专业审定意见： 负责人（签名）： 年 月 日 院主管领导意见： 签名： 年 月 日 说明： 1、该表作为本科学生毕业设计（论文）课题申报时专用，由选题教师填写，经所在专业有关人员讨论，负责人签名后生效； 2、有关内容的填写见背面的 填表说明 ，并在表中相应栏打“” 课题一旦被学生选定，此表须放在“毕业设计（论文）资料袋”中存档。 扬州 工业职业技术学院 机械工程学院 毕业设计（ 论文 ）任务书 课题名称： 时尚手机外壳的模具设计与制造 设计时间： 系 部： 机械工程系 班 级： 机制在及自动化 姓 名： 王杰 指导教师： 赵东宏 2014 年 9 月 15 日 毕业设计（论文）任务书 一、 课题来源、意义与主要内容： 本课题来源于生产第一线。精致时尚的手机外壳是影响市场占有率的决定性因素之一，但手机外壳的设计与制造非常复杂涉 及到市场调研、艺术造型、三维设计，模具设计和塑料成形等多个方面，本课题对手机外壳设计与制造的全过程进行研究，在经典手机外形中增加流行元素，设计一种外形时尚、使用方便的手机新产品，在此基础上用 产品进行三维数字化建模；然后利用 块设计模具，最后利用 块将模具的主要零件如凸模和凹模进行进行数控加工做出实际产品，完成手机壳的整个设计加工过程。涉及了从产品市场调研到三维造型、模具设计、数控加工及注塑成形的主要过程，并尝试从中找出影响质量和效率的关键因素，在产品设计和加工一 体化方面作了有益的尝试。 二、主要技术指标和要求： 1、设计一新款手机外壳，完成三维数字化造型，要求符合市场潮流，既实用又时尚。 2、利用专业软件设计注塑模具， 3、对型芯和型腔等关键部件进行数控编程加工。 4、对型腔等薄弱环节用有限元分析手段对应力和应变进行校核。 5、掌握注塑基本过程，能够分析和解决常见问题。 四、主要文献、资料和参考书： 1、 机械零件设计手册 ，机械工业出版社， 、 制造过程培训教程 清华大学出版社 、 机械设计手册 ，机械工业出版社， 、 塑料成型工艺与模具设计 浙江大学出版社出版 5、 注塑模具技术入门与提高 李金川等编著 机械工业出版社 6、 模具设计及 高军等 化学工业出版社 五、其它要求： 1、毕业论文的内容包括：封面、任务书、中英文摘要及关键词、目录、正文、参考文献、致谢和附录； 2、保存计算机三维绘图文件，编程文件和相应的二维 件，图纸，图面质量应符合有关标准及规范 3、正文：不少于 15000 字 (含程序 )； 毕业设计（论文）任务书 六 、本毕业设计（论文）课题工作进度计划 起止日期 工 作 内 容 2014 年 9 月 15 日 - 2014 年 9 月 20 日 2014年 9月 21日 - 2014 年 9 月 28 日 2014年 10月 1日 - 2014 年 10 月 25 日 2014 年 10 月 26 日 - 2014 年 11 月 5 日 选题、调研、收集资料 论证、开题 设计（写作初稿） 修改、定稿、打印 所在专业审核意见： 负责人： 年 月 日 学院意见： 院长： 年 月 日 扬州 工业职业技术学院 机械工程学院 毕业设计（论文）开题报告 学 生 姓 名： 王杰 学号： 1203130225 专 业： 机械制造及其自动化 设计（论文）题目： 时尚手机外壳的模具设计与制造 指 导 老 师： 赵 东宏 2014 年 9 月 15 日 扬州大学机械工程学院 机械系 毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ） 开开 题题 报报 告告 书书 学生姓名 王杰 专业 机械制造及自动 化 班级 1002 机制 学号 1203130225 题 目 手机外壳设计加工全过程的研究 指导教师 赵东宏 职称 高级工程师 /副教授 学位 硕 士 题目类别 工程设计 基础研究 应用研究 其它 【课题的内容与要求】 1、设计一新款手机外壳，完成三维数字化造型，要求符合市场潮流，既实用又时尚。 2、利用专业软件设计注塑模具， 3、对型芯和型腔等关键 部件进行数控编程加工。 4、对型腔等薄弱环节用有限元分析手段对应力和应变进行校核。 5、掌握注塑基本过程，能够分析和解决常见问题。 【前言】 手机是日常生活中常见的通信产品，她的出现深刻地影响了人们的工作与生活，精致时尚的手机外壳是影响一款手机市场占有率的决定性因素之一，但手机外壳的设计与制造又是一个非常复杂的任务，涉及到市场调研、艺术造型、三维设计，模具设计和塑料成形等多个方面，需要使用目前先进的三维设计软件和数控机床等硬件，而且手机的造型必须跟上人们审美观点的变化，不能“以不变应万变”，只能尊重市场规 律“以变应变”，避免人们的审美疲劳。因此对手机外壳设计与制造的全过程进行研究，从中找出关键的影响因素，提高工作质量和效率应该是一件有意义的事情，对我们是挑战，更是机遇。 【方案的比较与评价】 一、查资料和实际的市场调查相结合，分析结果更加全面准确 二、用三维软件完成产品造型设计，直观容易修改，工作效率和质量较高。 三、用计算机软件编程完成模具加工，省时省力，加工质量高。 四、利用 块设计注射模具，相对传统的手工制作，效率和质量大幅度提高，特别适合产品经常更新换代的场合。 【 预期的效果及指标】 用 产品进行三维数字化建模；接着利用 块设计注射模具，然后利用 块将模具的主要零件如凸模和凹模进行数控加工，最后选择合适的注塑机做出实际产品，必须完成以下任务： 1、毕业设计的开题报告 2、毕业设计论文 含 课题任务书； 电脑三维绘图文件，二维 件 ；数控加工工艺方案 和 数控加工程序； 有限元分析校核文件等。 【 进度安排 】 2014 年 9 月 15 日 2014 年 9 月 20 日 选题、调研、收集资料 2014 年 9 月 21 日 2014 年 9 月 28 日 论证、开题 2014 年 10 月 1 日 2012 年 10 月 25 日 设计（写作初稿） 2014 年 10 月 26 日 2014 年 11 月 5 日 修改、定稿、打印 【参考文献】 1 机械零件设计手册 M ，机械工业出版社 ， 2003 2 孙慧平 用 技术 M 北京： 人民邮电 出版社， 2004 3 许祥泰，刘艳芳数控实用加工技术 M 北京：机械工业出版社， 2000 4 张宪 插铣法的特点与应用 J 工具展望， 2004， 4： 12 5 机械设计基础 M，机械工业出版社 6 孙德茂插铣法挖腔用户宏程序的编程 J 模具工程， 2005， 10： 57 60 7 王志平，数控编程与操作 M 北京 ： 高等教育出版社， 8 王贵明，数控实用技术 M 机械工业出版社， 毕业设计（论文）开题报告 指导教师意见： 1 对“文献综述”的评语： 2 对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测： 指导老师： 年 月 日 所在专业审查意见： 负责人： 年 月 日 扬州大学机械工程学院毕业设计（论文）中期检查表 学生姓名 王杰 学号 1203130225 指导教师 赵 东宏 选题情况 课题名称 手机外壳设计加工全过程的研究 难易程度 偏难 适中 偏易 工 作 量 较大 合理 较小 符合规范化 的要求 任务书 有 无 开题报告 有 无 外文翻译质量 优 良 中 差 学习态度 出勤情况 好 一般 差 工作进度 快 按计划进行 慢 中期工作汇报及解答问题情况 优 良 中 差 中期成绩评定： 所在专业意见： 负责人 年 月 日 崔士捷 手机外壳设计加工全过程的研究 目 录 第一章 新款手机外壳造型设计 . 3 机外型的市场调研 . 3 型设计方案的选择 . 3 第二章 新款手机外壳模具设计 . 12 机外壳材料的选择和分析 . 12 机外壳的工艺分析 . 13 . 14 机外壳模具材料的选择 . 15 机外壳模具设计手段的选择 . 15 . 15 G 块简介 . 16 机外壳模具设计过程详解 . 16 手机外壳设计任务 . 16 . 17 义模具坐标系 . 18 义模具收缩率 . 18 义成型工件 . 19 腔布局 . 20 辑插入腔体 . 21 品的分模设计过程 . 22 第三章 手机外壳注 射模的数控加工 . 33 机壳模具型芯的数控加工（利用 件） . 33 第四章 注塑生产过程的分析 . 43 塑生产流程图 . 43 塑过程参数计算 . 44 机外壳分析与计算 . 44 塑机规格的确定 . 45 塑机参数校核 . 46 芯和型腔的尺寸校核 . 47 荷的定义 . 48 束的定义 . 49 限元网格的划分： . 50 限元求解 . 51 第五章 疑难问题的探索与思考 . 56 小 结 . 61 参考文献 . 62 崔士捷 手机外壳设计加工全过程的研究 - 2 - 手机外壳设计加工全过程的研究 姓名 ：王杰 摘 要 ： 本文以手机外壳为例，介绍了从产品市场调研到三维设计、模具设 计和数控编程加工等注塑模设计制作的整个流程：首先对几款经典的手机造型进行分析，从中了解外形设计的关键步骤和市场背景，结合现阶段时尚的发展趋势，在经典手机外形中增加流行元素，设计一种外形时尚、使用方便的手机新产品，在此基础上用 产品进行三维数字化建模；接着利用 然后利用 后选择合适的注塑机做出实际产品， 在产品设计和加工一体化方面作了有益的尝试。 关键词 手机外壳、注塑模、 on NC of a is of of a of on of G d G G of as NC NC in a 崔士捷 手机外壳设计加工全过程的研究 - 3 - 第一章 新款手机外壳造型设计 机外型的市场调研 由于从来没有接触过手机外壳的设计，我们对 手机的 历史进行了研究，发现手机外壳形状跟随时尚在不断地变化，从最早的“砖头式”的“大哥大”到后来流行的直板式和翻盖式，再 从直板式演化出滑盖式，从翻盖式演化出折叠式。同时 消费 者 爱好的 差异化 及需求的多层次化 越来越明显，对手机外观要求也越来越高 ， 外 形 平庸或雷同的手机 很快就无人问津，在商店里沦为“赠品”。 而外观设计独特并符合 流行时尚的手机在相当长的时间内都会成为主流。 手机外观设计 日趋白热化。 手机设计者 必须 贴近生活把握潮流 ， 通过手机形状尺寸 和局部 细节 满足用户的个性化需求。 我们的第一步是进行市场调查，首先研究同 学们手机的优缺点，同时也利用课余时间去手机商店观摩各种各样的、从高档到低档的手机，从中汲取营养。通过调研我们发现传统经典手机造型以直线和圆弧为主，外形中规中矩，屏幕较小，不能反映出不同用户的不同要求，特别不能适应 3G 时代手机对大屏幕的要求；而大多数流行手机上都有 自由曲 面的元素，造型圆润线条 流畅 ， 柔中带刚，使人更容易感受到 时尚 的力量，激发观赏者产生 羡慕和 共鸣 ，我们觉得这一点与汽车设计非常类似：老式汽车造型比较单一，以实用为主，而现代汽车特别是中高档汽车呈流线型，造型刚柔相济气势夺人， “抓人眼球”，这些都是成 功的案例，值得我们学习和借鉴。 型设计方案的选择 1、常见的设计方法 （ 1） 开拓创新设计法：不受传统观点束缚，大胆设想、自由发挥而创造出全新概念的产品，优点是如果为市场接受就能引导消费新潮流，迅速走红，缺点是“颗粒无收 ”风险比较大，走的是激进路线，在规模大实力强的手机公司中有一定的应用。 （ 2） 产品开发设计法：采用新技术和表现技法，创造出升级换代的新产品，应用比较普遍。对人的要求也比较高。 （ 3） 改进提高设计法：在原有产品基础上经过改进，提高而区别于同类产品的新产品，该方法的优点是比较稳 妥，容易为市场所接受，缺点是没有市场冲击力，一炮打红的可能性不大。 2、外形设计方案： 崔士捷 手机外壳设计加工全过程的研究 - 4 - 图 外形设计方案 受知识储备和经验不足的限制，我们决定采用第三种即“改进提高设计法”来完成手机壳的外形设计。 如图 示， 首先我们对几款经典的手机造型进行分析，从中了解外形设计的关键元素和市场背景，结合现阶段时尚的发展趋势，在经典手机外形中增加流行元素，设计一种外形时尚、使用方便的手机新产品。图 作为参照蓝本的诺基亚手机外壳的造型（左）与新产品造型（右）的 对比。 图 场调 查分析 经典手机外形研究 结构造型的改进和创意 用 件建立手机外壳的三维数字化模型 不同消费者爱好 的研究 崔士捷 手机外壳设计加工全过程的研究 - 5 - 图 作为参照蓝本的诺基亚手机外壳的造型（左）与新产品造型（右）的纵向形状对比，由图可以看出，新款手机比较薄，顶部曲线不再由传统的圆弧和直线组成，而是由样条构成的自由曲面组成，线条非常流畅。 图 士捷 手机外壳设计加工全过程的研究 - 6 - 图 作为参照蓝本的诺基亚手机外壳的传统造型（左）与新产品造型（右）的横向形状对比，传统造型顶部横向截面为直线，新产品顶部横向截面为曲线造型，显得更加时尚有动感。 3、手机外壳造型过程 （ 1） 如图 示 首先在 61 图层建立三维坐 标系，这是区别 二维软件的重要标志。然后在 21 层建立外轮廓的草图，参数化尺寸在修改时非常形象直观，大大提高了我们在外形设计时的工作效率，这也是 件的优势所在。 图 2） 如图 图 示，在 22、 23 层用草图分别画出纵向和横向的 条曲线。 线是为使用计算机进行 3D 建模而专门建立的一种非常优秀的建模方式 ，在高级三维软件当中都支持这种建模方式 ，应用非常广泛。 崔士捷 手机外壳设计加工全过程的研究 - 7 - 图 们用“通过点”的方式建立顶部的 面 曲线 和导轨曲线， 可以通过控制点的坐标来控制 线 的形状。然后再通过通过扫描形成自由曲面，如图 示，能 够比传统 的直线和圆弧方式 更好地控制物体表面的曲线度，从而能够创建出更逼真、生动的造型 。 图 士捷 手机外壳设计加工全过程的研究 - 8 - 接着我们用该扫描曲面切割拉伸实体，留下半部分，然后锐边进行圆角处理，如图 图 1 图 对实体进行抽壳处理，并做出与手机下盖相配合的卡口。 崔士捷 手机外壳设计加工全过程的研究 - 9 - 图 图 草图分别画屏幕形状和导航键的相关尺寸。 图 1士捷 手机外壳设计加工全过程的研究 - 10 - 如图 示，用草图分别画 出接听、停止和数字键的按键形状，画屏幕形状和导航键的相关尺寸。其中左右数字键的形状仍然维持原来的椭圆形状，但是与 X 轴呈一定的角度，这样的话数字键的造型显得比原来活泼，与接听、停止按键的形状也比较协调，增加了整体运动元素和美感。 图 然还不是很完善，距离实用还有一定的距离，但这个方案倾注了自己的心血，是我们在工业设计领域迈出的第一步，就此我们也征求了老师和同学们对该方案意见和建议（模拟进行市场调查），得到了他们的肯定，因此我们很有成就感，进一步增强了我们从该专 业领域工作的信心。 在本次设计中，我们利用 维设计软件对产品造型进行了多次的修改和优化，所设计的手机外壳具有以下特色： 1、所设计的手机外壳的外形尺寸为 110 50 11（ 厚度较薄，外形比较小巧时尚。 崔士捷 手机外壳设计加工全过程的研究 - 11 - 2、屏幕大，屏幕尺寸为 66 40（ 符合 3G 时代手机上网和看电视的需要。按键也比较大，符合人体工程学的要求，即在比较小的表面上达到按键和屏幕尽量大的要求。这款机壳表面设计采用了工业产品设计中用到的黄金比例（ 段，将数字键和功能键之间分隔开。数字按钮设计成椭圆形状，导航键设计成月 亮形，有流畅感。 3、另外还有一个很突出的特点是，手机壳表面按照人体工程学的原理，其曲线设计符合人的脸部轮廓形状，接听电话时手机壳表面与人的脸部吻合得非常好，使人感觉舒服，总之我们在主观上是想将用户当成上帝，但由于能力有限，还需要我们在今后的学习和工作中不停地去研究和努力。 崔士捷 手机外壳设计加工全过程的研究 - 12 - 第二章 新款手机外壳模具设计 机外壳材料的选择和分析 手机壳体是整个手机的支承骨架 ，由于现在消费者对于手机外壳不仅要求外观好看，还要求手感比较好，对于光滑程度要求也比较高。新品手机外壳的壁厚仅 米，外型又比较复杂，要 求材料必须有比较高的强度和韧性。经过请教模具行业专业人员，并且根据手机的使用环境和要求进行多次的比较，最后确定 此材料是 了解 先要了解 丙烯晴 、 苯乙烯 和 丁二烯的共聚物 ， A 代表丙烯晴， 耐油，耐热，耐化学和耐候性 ， 提供抗化学性和稳定性 ； B 代表丁二烯，提供韧性和冲击性能 ； S 代表苯乙烯， 有光泽 和 优良电气特性和流动性 ， 提供刚性和加工性能 。因此 有优良的流动性能和良好的综合性能易于成型和机械加工 。 聚 碳酸酯， 在 工程塑料中冲击 韧 性最好具有优异的冲击性和透明性，优良的力学性能和电绝缘性能 ， 尺寸稳定性高 。 合而成的 材料 ， 含量占 80%以上 ， 密度 璃化转变温度 130 ，熔融温度 230 270 ，流动性能比 型加工相对容易 。 佳的光泽性，还具有 流动性也优于 C+有 耐燃性能 ， 综合性能 非常优异，同时 低翘曲，低收缩率和尺寸稳定性，使得 料做 出的产品 其 尺寸稳定性比较高，产品不易变形。 图 我们在网上所查找 格和性能参数资料，由图可以看出 几种牌号，我们选择了最适合手机外壳的“ 55号。经过模具行业专业人员的确认是可行的。 崔士捷 手机外壳设计加工全过程的研究 - 13 - 图 机外壳的工艺分析 1、尺寸工艺分析 手机 外 壳 的尺寸既受外观设计造型的影响 (这是目前主要的影响因素 )，也受塑料注射成型工艺性的影响，如材料流动性好坏的制约，对流动性差的塑料薄壁制件，在注射成型时尺寸不能太大，以免塑料熔体充不满模具型腔或产生熔接痕，对塑件的外观和强度产 生不利影响。经过综合考虑，我们将新型手机外壳的尺寸定为 110 50 11目前流行手机相比属于中等偏上尺寸，不会出现塑料充不满模具型腔导致塑件不能正常成型的情况。 2、 手机 外 壳 壁厚分析 手机 外 壳 壁厚对性能影响很大，壁厚越大，塑件在模具中需要冷却的时间就越长，生产节拍就会变慢，这对大批量生产的 手机 外 壳 来说会增加很多的成本。但壁厚太薄，强度和刚性就差，不耐压耐摔，容易在脱模、装配、使用过程中发生损伤及变形，就会影响在用户中的口碑；另外壁厚太薄也会导致模腔中流道狭窄，流动阻力加大，造成填充不满成型困难。 手 机 外 壳 的壁厚原则上要求一致，壁厚不均匀，成型收缩时不均匀倾向会更明显，产生内部孔隙和内部应力，导致变形或者开裂。 我们对市场上主流品牌 手机 外 壳 的壁厚作了调查，为了结果的准 确性，我们去实训中心借了一把游标卡尺进行了精确的测量，通过对测量数据的分析，我们发现手机外壳厚度一般为 1使用性能和市场推广的角度考虑，我们选用了 厚度。手机外壳的壁厚比较小，对于注塑成型可能会增添一些难度，但是经过工艺和模具的优化设计还是可以达到要求的。 3、 手机 外 壳 拔模斜度 为了便于塑件从模腔中脱出， 在平行于脱模方向的制品表面上，必须设有一定的斜度。根据 后选择拔模斜度为 1。 4、 手机 外 壳 圆角 塑料制品的内外表面的交接转折处，均应设计成圆角，转折处圆弧过渡可以减少塑料崔士捷 手机外壳设计加工全过程的研究 - 14 - 流动的阻力，避免因尖角引起的应力集中，改善制品的强度。对制品外观也起了美化作用。塑件转角处的圆角半径通常不要小于 1不影响塑件使用的前提下应尽量取大些，综合考虑以上因素后，我们选定圆角半径为 1 5、 手机 外 壳 尺寸精度： 由于原来我们所接触的大多为金属材料，对相应的国家标准比 较熟悉，对塑料的了解很有限。但塑料制品感觉上有点类似金属加工中的铸造加工，属于不去除材料的粗加工类，精度明显不如一般的金属切削加工。与铸造工艺相似，注塑时收缩率也具有不均匀性和不确定性，受多种因素的影响，注塑件精度很难提高。 但在另外一方面。 手机 外 壳 对外观要求高，同时也强调互换性，要求较高的尺寸精度，通过查阅相关的参考资料，结合新款手机外壳 们选定精度等级为 5 级。 6、小结与感想 以上部分为手机外壳的工艺分析，目的是为了使手机外壳达到成型工艺的要求，使其所对应的模具结构简单合理。由于能 力有限，只能在战争中学习战争，以后我们会进一步努力学习相关知识和经验，使设计的零件更趋合理。 机外壳模具的组成 手机外壳 C 是 热塑性塑料，故采用注射模注射成型，它是由注射机的螺杆或活塞，用一定的压力和速度使料筒内塑化熔融的塑料，经喷嘴、浇注系统注入型腔，经冷却定型而成型的模具。注射成型模具一般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。注射时动模与定模闭合构成型腔和浇注系统，开模时动模与定模分离以便取出塑件。根据模具中各零部件所起的作用，手机外壳注 射成型模具又可细分为以下几个基本组成部分。 （ 1）型腔 它通常由凸模或型芯（成型塑件的内形）、凹模（成型塑件的外型）组成。 （ 2）浇注系统：是将熔融塑料由注射机喷嘴引向型腔的通道。通常浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料穴 4 个部分组成。 （ 3）导向机构 它通常由导柱和导套（或导向孔组成），此外，对多腔或较大型注射模，其推出机构也设置有导向零件，以避免推板运动时发生偏移，造成推杆的弯曲和折断或顶坏塑件。 崔士捷 手机外壳设计加工全过程的研究 - 15 - （ 4）推出机构 在开模过程中将塑件及浇注系统凝料推出或拉出的装置。 （ 5）排气系统 在注射过程中为将型 腔内的空气以及塑料在受热和冷凝过程中产生的气体排除出去而开设的气流通道。排气系统通常是在分型面处开设排气槽，有的也可利用活动零件的配合间隙排气。 （ 6）支承与紧固零件 主要起装配、定位和连接的作用。包括动模和定模座板、型芯或凹模固定板、垫块、支撑板、定位圈、销钉和螺钉等。 机外壳模具材料的选择 注塑模具的制造材料必须根据模具的工作条件和性能要求， 选用性能可靠、工艺性好、工作寿命长、经济实用的钢材 。手机外壳模具为热塑性塑料注射模，工作时承受温度、压力及摩擦力，而且塑料制品在压制时会放出腐蚀性的气体 ，侵蚀型腔表面。模具 设计 使用寿命要比较长 （ 100000 到 1000000次） ，而且模具 表面粗糙度 要求高，这样手机外壳才能有良好的外观。 手机壳是 壁厚 1右的 薄壁制品 ，因此在 注塑 成型时 要求更高的压力和速度，更短的冷却时间， 其 充模时间小于 且注塑压力超过 210很正常的 。在这种苛刻的使用条件下碳钢不能满足 要求 ，因此在征求业内工程师的意见后我们选用了 3 。 我国引进的美国塑料模具常用钢，近似成分的外国钢号 ： 美国 为 ，法国 是 35， 属 预硬型塑料模具钢 ，与常用的模具 碳素结构钢 相比 有着更好综合性能， 特别是良好的切削加工、镜面加工性能和更高的热硬度、耐磨性，淬透性高，可以使截面尺寸较大的钢材获得较均匀的硬度 ，而且 具有很好的抛光性能，模具的表面 光滑 坚固 耐用 。一般先进行调质处理，硬度为 30 35预硬化）， 再 经冷加工制成模具后可以直接使用，这样既保证了模具的使用性能，又避免了热处理引起模具的变形 ，特别适合手机壳 模具 的制造。 机外壳模具设计手段的选择 具传统设计与软设计的比较 手机 外壳自由曲面较多，结构要求高，而且 还要根据市场流行趋势的变化随时更改造型和结构，传统模具设计采用手工绘图模式，设计过程繁琐，而且也很难用二维图纸去表崔士捷 手机外壳设计加工全过程的研究 - 16 - 达三维自由曲面造型和模具结构件之间的装配关系，已不再适应企业对产品的时间、质量、成本的要求。 随着科学技术的快速发展，模具行业已经从传统手工模具制作中解放出来，以 统在模具设计中占据着重要的位置。 称 集端 三维软件，广泛应用于航空航天、汽车造船、 模具 和电子等领域 。模具设计模块提供了强大的塑料模具设计与分析工 具，可以方便准确地完成塑料模具核心部分的设计工作，因此我们决定用 具设计和数控加工的工作。 G 块简介 图 设计模具的型芯、型腔、滑块、推杆和嵌件提供了一体化的综合手段，如数据的读入和零件建模、家族模具、缩放控制、自动的模腔布局、分模功能、模架工具，是模具行业经验的结晶，分别对应于图 排列顺序与实际的模具设计过 程是一致的，无论是对初学者还是资深模具工程师都有极大的帮助。 块还提供了一些模具设计过程中非常实用的分析检测功能，其中包括拔模检测、厚度检测、分型面检测、投影面积计算，充模仿真、开模仿真、干涉检测等，在模具设计过程中，适当地应用这些分析检测功能，可使模具设计更为合理、准确，且能避免设 计中不必要的重复劳动，对我们这种新手特别有用。 机外壳模具设计过程详解 手机外壳设计任务 外壳尺寸： 1105011壳壁厚： 壳材料为 C； 崔士捷 手机外壳设计加工全过程的研究 - 17 - 外 壳收缩率为 一模两腔布局 产量 15000个 /年； 产品外部表面光滑，无明显制件缺陷，如翘曲、缩痕、凹坑等； 始化项目 初始化项目过程是 隆模具装配体结构的复制过程。在 ，产品的初始化项目过程包括加载产品和初始化项目。多件模设计之初必须对产品进行初始化，过程包括：新建文件夹、加载产品模型。 图 1）在“注塑模向导”工具条上单击“初始化项目”按钮，弹出“初始化项目”对话框。 （ 2）在对话框的“材料”下拉列表中选择“ C”，保留对话框中其他 默认设置，单击“确定”按钮进入初始化项目进程，如图 示。 崔士捷 手机外壳设计加工全过程的研究 - 18 - （ 3）经过一段时间的初始化项目过程后，完成了模具总装配体的克隆装配，在装配导航器中可看见模具总装配体结构。 图 定义模具坐标系 在进行模具设计时需要定义模具坐标系，模具坐标系与产品坐标系不一定一致，为了后续模具结构设计的方便，通常将坐标原点定义在模架动、定模板接触面的中心，坐标主平面（ 面）定义在分型面上，而且为了使模具尺寸合理，坐标主平面常常定位在塑件模具开模方向。设置 模具 坐标系 ：模具开模方向如图 义模具收缩率 收缩率是一副模具成功与否的关键技术参数，对此我们也下了很多功夫，以下是我们的一些学习成果： 从模具中取出的成型制品，其温度高于常温，需经过数小时甚至几十小时才能冷却至常温，制品的崔士捷 手机外壳设计加工全过程的研究 - 19 - 尺寸会随着冷却而收缩，这一特性称为工程材料的收缩性，而收缩之后的尺寸与收缩之前的尺寸的比值用收缩率来表示。因此模具尺寸都需要加上收缩率的尺寸，才能使成型制品达到所要求的尺寸。 收缩率的大小受多种因素影响，具有不均匀性和不确定性，主要因素有：塑料的品牌、塑件的 形状、塑料在模具内的流动方向以及塑件的成型条件如模具结构和注塑过程的温度等，常常是一个经验参数。即使材料相同，但不同的含水量和填充料都可以影响收缩率，因此精确的收缩率在实际生产中是很难确定的的，手册上的数据只能作为我们的参考，需要根据实际情况多做试验，掌握规律才能得到比较科学的收缩率。 在 放体”工具来完成的。如图 中“类型”为设定制品放大比例的方式，本例采用“均匀”的比例，“要缩放的体”则指定手机外壳的三维模型，“缩放点”则是需要为设定比例 而选取一个参考点，我们设为模具坐标系的原点。 在“注塑模向导”工具条上单击 “ 收缩率 ” 按钮，程序弹出 “ 缩放体 ” 对话框，同时界面中的模型红色高亮显示。单击“缩放体”按钮，程序弹出“缩放体”对话框，如图 供了 3 比例收缩类型，分别为均匀、轴对称和常规，对话框中的收缩类型程序默认为 “ 均匀 ” 类型，这也是最常用的收缩方式。其它方式在一些比较特殊的场合也有应用。“比例因子”中规定制品放大的比例系数，本例采用统一的收缩率 是几家模具厂收缩率的几何平均值， 可以满足一般的精度要求。 图 定义成型工件 成型工件（ 是模具中的成型部分，是一个包括型芯和型腔的材料块。崔士捷 手机外壳设计加工全过程的研究 - 20 - 在 模胚定义为长方体或圆柱体实体特征，此特征需将产品模型完全包容。 （ 1）在“注塑模向导”工具条中单击 “ 工件 ” 按钮，程序弹出“工件”对话框。 （ 2）将工件类型设为“产品工件”，将工件方法设为“用户定义的块”，将定义类型设定为“距离容差”，如图 （ 3）最后单击“确定”按钮，程序自动创建出模胚工件，如图 示。 在这里成型工件并不 需要很精确的定义，只是为了下一步分型的方便。精确的工件结构与尺寸可在模架与典型结构设计完成后
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