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103
手机外壳
注塑
模具
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103-手机外壳注塑模具的设计,103,手机外壳,注塑,模具,设计
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本科毕业设计（论文）题目：手机外壳注塑模具设计 手机外壳注塑模具设计摘 要在现实生活里，手机已经成为人们的一个生活必须品。本次设计的制品为手机外壳注射模设计，利用Pro/E软件CAD软件对手机外壳及模具进行三维造型，模架选取，装配图和零件图。从塑料产品成型特征、分型面的选择、浇注系统设计、型芯和型腔结构设计，推出机构设计、冷却系统设计、导向机构设计等多方面详细阐述了手机外壳注塑模具的设计过程。同时合理地选择了注塑机，并对注塑压力，锁模力，顶出力等注射工艺参数进行校核，进一步保证了设计的合理性。如此设计出的结构可确保模具工作运用可靠。最后对模具结构与注射机的匹配进行了校核，并用Pro/e绘制了一套模具装配图和零件图。关键词：手机；注塑模具；装配图IMobilePhoneCasingPlasticMoldDesignAbstractInreallife,themobilephonehasbecomeoneofthenecessitiesoflife.Thedesignofproductsforthemobileshellinjectionmoulddesign,usePro/EsoftwareCADsoftwareofcellphoneshellanddiefor3dmodeling,formworkselection,andtheassemblydrawing.Fromplasticmoldingcharacteristics,classification,theselectionofgatingsystemdesign,coresandcavitystructuredesign,rolloutmechanismdesign,coolingsystemdesign,steeringmechanismdesignandsoonvariousdetailsacellphonecasinginjectionmolddesignprocess.Atthesametimeforreasonableselectionoftheplasticinjectionmachine,andtheinjectionpressure,clampingforce,top,theoutputandinjectionprocessparameters,checkthefurtherensurethattherationalityofthedesign.Sothestructureofthedesigntoensurereliablemouldwork.Finallyinmouldstructureandthematchingoftheinjectionmachine,checkthePro/eanddrawamoldassemblydrawinganddrawing.KeyWords:MobilePhone；InjectionMould；AssemblyDrawingsII主要符号表K 安全系数 E 材料弹性模量Smax 塑料的最大收缩率 Smin 塑料的最小收缩率 s 塑件公差 安全系数Qcp 塑料平均收缩率 S顶 顶出行程 Ds 塑件內形基本尺寸 倾斜角Hs 塑件內形深度基本尺寸 Q 抽拔阻力P1 动模受的总压力 P 斜导柱所受的弯曲力F 塑件的投影面积 塑件收缩率P 型腔压力 f 摩擦系数K 修正系数 塑料泊桑比 IIII目 录1 绪论22 工艺分析42.1塑件的材料分析42.1.1材料使用性能分析42.1.2材料成型性能分析42.2塑件的尺寸精度和表面质量分析43 设备的确定63.1型腔数目以及布局确定63.1.1型腔数目确定63.1.2布局确定63.1.3注射成型过程73.2注射机初选73.2.1塑件体积和质量计算73.2.2选定的注射机型号和工艺参数84 分型面的确定95 成型零件的设计115.1型腔板侧壁的厚度确定115.2型腔板尺寸确定115.3成型尺寸计算115.3.1型腔尺寸计算125.3.2型芯尺寸计算136 浇注系统的设计146.1主流道设计146.1.1主流道尺寸156.2分流道的设计156.2.1分流道的截面形状166.2.2分流道的截面尺寸166.3浇口设计166.3.1浇口类型确定176.3.2浇口尺寸确定177 结构零件的设计187.1导柱导套的设计187.2定位圈的设计187.3垫块的设计188 推出机构的设计198.1脱模力计算198.2推出机构的类型确定198.3机动分型抽芯机构198.4侧抽机构的分类198.5复位杆的结构设计208.5.1复位杆的作用208.5.2复位杆的结构209 冷却系统设计219.1冷却介质219.2浇口的设计2310 标准模架选择2411 注射机工艺参数及安装尺寸校核2511.1锁模力校核2511.2最大注射容量校核2511.3安装尺寸以及有关尺寸的校核2511.3.1模具闭合高度校核2511.3.2最大开模行程校核2612 典型零件加工工艺过程2713 结论28参考文献29致 谢30毕业设计（论文）知识产权声明31毕业设计（论文）独创性声明32V绪论161 绪论近年来，随着塑料工业的飞速发展和通用与工程塑料在强度和精度等方面的不断提高，塑料制品的应用范围也在不断扩大，如：家用电器、仪器仪表，建筑器材，汽车工业、日用五金等众多领域，塑料制品所占的比例正迅猛增加。一个设计合理的塑料件往往能代替多个传统金属件。工业产品和日用产品塑料化的趋势不断上升。塑料作为现代社会经济发展的基础材料之一，已广泛应用于国民经济的各个领域，并且直接影响着塑料制品的质量、性能与生产周期。先进的制造技术（如CAD/CAM/CAE等）制造生产注塑模具，不仅省时省力，更是实现了无图纸化加工，增加了制品的准确性，缩短模具的设计及生产周期。注塑模成型与信息技术紧密相连。未来注塑模具制造将是以计算机辅助技术为主导技术，以信息流畅作为所要备件的有极强应变能力于竞争力的技术。模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。自改革开放以来，到目前为此制造业在中国国民经济中占的比重已占到45%，制造业部门成为GDP增长的主要支撑力量。模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场为例。汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模具市场一半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。现代模具行业是技术，资金密集性的行业，模具行业的发展，可以带动制造业的蓬勃发展，对国民经济的发展有着辐射性的影响。我国模具工业起步晚，底子薄，与工业发达国家相比有很大的差距，但在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发迅速。据统计，我国（未包括香港、台湾、澳门）现有模具生产厂近2万家，从业人员约50万人，2000年总产值为270亿元，占世界总量的5%，但从总体上看，自产自用占主导地位，商品化模具仅为1/3左右，国内模具生产仍供不应求，特别是精密、大型、复杂、长寿命模具，仍主要依赖进口。目前，就整个模具市场来看，进口模具约占市场总量的20%左右，其中，中高档模具进口比例达40%。因此，近年来我国模具发展的重点放在精密、大型、复杂、长寿命模具上，并取得了可喜的成绩，模具进口量下降，模具技术和水平也有长足的进步。随着塑料成型工艺的不断发展与改进，气辅模具及适应高压注塑成型等工艺的模具也将随之发展，标准件的应用将日益广泛。模具标准化及模具标准件的应用将极大地影响模具制造周期，还能提高模具的质量和就降低模具制造成本。模具的精度将越来越高，10年前精密模具的精度一般为5微米，现已达到23微米，1微米精度的模具也将上市。随着车辆和电机等产品向轻量化发展，压铸模的比例将不断提高，快速经济模具的前景也是十分广阔。以塑代钢、以塑代木的进程一步加快，塑料模具的比例将不断增大。由于机械零件的复杂程度和精度的不断提高，对塑料模具的要求也越来越高。多功能复合模具和热流道模具在塑料模具中的比重将逐渐提高，同时对压铸模的寿命和复杂程度也提出了越来越高的要求，模具技术含量不断提高。2 工艺分析2.1塑件的材料分析2.1.1材料使用性能分析该制品所用材料为ABS塑料，其是由三种单体聚合而成，故而它有三种单体的综合性能。ABS塑料具有较高的冲击强度和表面硬度以及耐磨性，适合手机外壳的使用需求。另外，它具有化学稳定性和良好的节电性能，制品的尺寸稳定性好，表面光泽，可抛光和电镀。2.1.2材料成型性能分析a. ABS性能特点：冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良，还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点，容易涂装、着色，还可以进行表面喷镀金属、电镀、焊接、热压和粘接等二次加工。b. ABS塑料性质：无毒、无味，外观呈牙色半透明或透明颗粒或粉状。密度为1.051.18g/cm3，收缩率为0.3%0.8%，弹性模量值为0.2GPa，泊松比值为0.394，吸湿性250。c. ABS力学性能：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。d. ABS耐热性能：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。e. ABS用途特点：广泛应用于机械、汽车、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等工业领域，是一种用途极广的热塑性工程塑料。 f. ABS电学性能：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。g. ABS注塑工艺：吸水性比较高，加工前需进行干燥处理，干燥温度为7085，干燥时间为26h，注塑成型温度160220之间，注射压力在70130MPa之间，模具温度为5575。2.2塑件的尺寸精度和表面质量分析塑料制品外形尺寸的大小主要取决于塑料品种的流动性和注射机规格，在一定的设备和工艺条件下流动性好的塑料可以成型较大尺寸的制品，反正成型出的制品尺寸就比较小。从节约材料和能源的角度出发，只要能满足制品的使用要求，一般都应将制品的结构设计的尽量紧凑，以便使制品的外形尺寸玲珑小巧些。该塑件的材料为ABS，流动性较好，适用于不同尺寸的制品。塑件的尺寸精度直接影响模具结构的设计和模具的制造精度。为降低模具的加工难度和模具的制造成本，在满足塑件要求的前提下尽量把塑件的尺寸精度设计得低一些。由于塑料与金属的差异很大，所以不能按照金属零件的公关等级确定精度等级。根据我国目前的成型水平，塑件尺寸公差可以参照塑件的尺寸与公关（SJ1372-1978）的塑料制件公差数值标准来确定。 该制品的尺寸精度为4级，即MT4。任务书中未标注表面质量，取Ra3.2，即可满足要求。综上所述，该制品有较好的工艺性能，适合注射模塑成型。3 设备的确定利用ProE计算得:V=53.15 cm；V=2.66 cm； (3.1)A=303.69 cm；查表3.1知ABS塑料的成型条件为：表3.1 ABS材料形成条件注射成型机的类型螺杆式注射压力60100螺杆转速（rmin）30密度(gcm)1.031.07收缩率0.30.8模具温度5080预热温度8085分解温度250喷嘴温度170180时间h23成型时间（s）注射时间2090后处理方法红外线灯、烘箱料筒温度（）后段150170高压时间05中段165180冷却时间20120温度70前段180200总周期50120时间（h）243.1型腔数目以及布局确定3.1.1型腔数目确定在确定模腔数量时，必须兼顾经济及技术各方面诸多因素，在确定模腔数量时因考虑以下因素。 塑料制品精度：由于分流道和浇口的制造误差，即使分流道采用平衡布置方式，也很难将各腔的注射工艺参数同时调整到最佳值，从而无法保证各型腔塑料制品的收缩率均匀一致。每增加一个型腔尺寸精度就下降到5%。 经济性：型腔数越多，模具外形尺寸就越大，与之匹配的注射剂也必须增大，从而制造费用增加。 实际生产中，型腔的数目是通过工厂现有注射机的锁模力和最大注射容量确定的。本次设计中，假定有各种各样的注射机，故可根据制品精度和经济性确定。塑件精度为4级，属于小型塑件，注射用的塑料为成型性能良好的ABS，考虑到模具的制造和设备的运转费用等，初步拟定采用一模两腔。3.1.2布局确定一模多腔时，型腔在模板上通常采用圆形、H形、直线以及复合排布。在设计时应注意以下几点： 尽可能采用平衡式排布，以便构成平衡式浇注系统，保证制品质量的均一和稳定； 型腔布置和浇口开设部位应力求对称；尽可能使型腔排列紧凑，以便减少模具外形；本设计的型腔布置如图3.2：图3.2 型腔布置3.1.3注射成型过程(1) 成型前准备对ABS的色泽、粒度和均匀度进行检验，ABS塑料的吸水性大，成型前必须干燥，干燥时采用负压沸腾干燥。(2) 注射过程中塑料在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具的型腔成型，其过程大致可以分为充模、压实、倒流和冷却五个阶段。(3) 塑件的后处理（退火）处理办法为红外线灯、烘箱，处理温度为70，处理时间为2h4h。3.2注射机初选3.2.1塑件体积和质量计算（1） 制品总体积（包括流道）： (3.2)（2） 制品总质量（包括流道）： (3.3)3.2.2选定的注射机型号和工艺参数根据塑件的质量和体积，查注射机的有关资料，初步选定的注射机为SZ-1250/ZT，其各项工艺参数如下3.1：型号SZ-1250参 数 注射量（cm3）200注射压力（Mpa）166螺杆直径（mm）45注射行程（mm）350合模力（KN）1250最大成型面积（cm2）1000模板尺寸（mm）375410模具厚度（mm）最大425定位直径（mm）最小175喷嘴球直径（mm）SR15喷嘴口直径（mm）模板最大开距（mm）775推出方式中心推出和两侧推出（530）表3.1 工艺参数4 分型面的确定分型面为定模和动模的分界面，每个塑件的分型面可能有一种，也可能有几种选择。合理的选择分型面是使塑件能完好的成型的先决条件。选择分型面应考虑以下几个原则：(1) 分型面应选在制品最大截面处；（首要原则）(2) 分型面的痕迹不影响制品的外观；(3) 浇注系统，特别是浇口能合理安排；(4) 有利于排气；(5) 使推杆的痕迹不露在塑件的外观表面上；(6) 使塑件开模后留在动模上，便于推出机构的设置；(7) 尽可能满足使用要求且容易脱模；(8) 尽量减小制品在合模方向上的投影面积，以减小所需的锁模力；(9) 有利于简化模具结构，保证制品的尺寸精度；分型面方案如下：方案一：在手机外壳表面选取为分形面如图：图4.1 分型面1方案二：将分形面设置在塑件底边中间如图：图4.2 分型面2 两种方案都保证了制品的脱模、质量以及嵌件的安放，但是方案一与方案二比较，方案二影响了制品的外观，而且形成飞边不易处理，不利于排气，型芯的制造上浪费材料，加大了成本。5 成型零件的设计成型零件的大部分表面直接与塑料接触，其形状复杂，精度与表面租糙度要求也高，因此在设计时除考虑保证塑件成型外，还要求便于加工制造与维修。5.1型腔板侧壁的厚度确定由理论和生产实践，在塑料熔体的高压作用下，小尺寸模具主要是强度问题，首先要防止模具的塑性变形和断裂破坏，故用强度条件计算公式进行型腔侧壁厚度和垫块的尺寸计算，再用刚度条件计算公式进行校核；对于大尺寸的模具主要是刚度问题，要防止模具产生过大的弹性变形，故需先确定不同情况下的许用变形量，用刚度条件计算公式进行型腔侧壁厚度和垫板的厚度的尺寸计算，再用强度条件计算公式进行校核。本次设计的模具为小尺寸模具，故用强度条件计算，用刚度条件校核。本副模具的型腔为整体式长方形，属于小尺寸模具，故选用强度计算公式。根据公式4-27知型腔板侧壁的厚度为： (5.1)根据公式4-29知型腔底板的厚度为： (5.2)5.2型腔板尺寸确定型腔的尺寸是模架选用的一个依据，该模具为一模两腔，对称分布，故型腔板为正方形型腔板，型腔与型腔之间的距离一般为15mm50mm。由于塑件的最大尺寸为106mm，故取45mm。根据上述计算以及塑件的尺寸和型腔与型腔的距离，可初步确定型腔板大小为200mm355mm左右。5.3成型尺寸计算 整体式型腔是直接在一整块材料上加工而成的凹模即为整体式凹模，其特点是牢固，不易变形，有较高的强度和刚度，成型的塑件表面不会有模具接缝痕迹。当塑件结构简单时，制作整体式凹模比较容易，塑件形状复杂时，整体式凹模的加工工艺性较差，需要采用电火花、电铸等特殊加工手段，制作周期较长且费用较高，零件尺寸较大时加工和热处理都较困难，消耗贵重模具钢多。整体式结构适用于形状简单的中小型塑件。 整体嵌入式型腔是将凹模做为整体式，再嵌入模具的模板内，它在单腔和多腔模具中均可应用。这种凹模结构的好处是: 1) 加工单个型腔的凹模方便，同时零件的热处理变形比在一块材料上制作多个型腔的小。 2) 节省贵重钢材，根据工作性质，凹模和固定板可分别采用不同的材料制作。 3) 易于维修更换，采取镶嵌式安装形式便于更换失效了的凹模，儿不影响生产进。 4) 各型腔凹模单独加工利于缩短制模周期。 成型零件中与塑件熔体接触并决定制品几何形状的尺寸称为成型尺寸。如何准确计算成型零件的成型尺寸是注射模设计的一项十分重要的工作。对制品和成型零件尺寸有如下规定：(1) 制品外形尺寸采用单向负偏差，基本尺寸为最大值；与制品外形尺寸对应的型腔尺寸采用单向正偏差基本尺寸为最小值。(2) 制品的内形尺寸采用单向正偏差，基本尺寸为最小值；与制品内形尺寸相应的型芯尺寸采用单向负偏差，基本尺寸为最大值；(3) 制品和模具上的中心距离均采用双向等值正负偏差；(4) 对于精度高的制品尺寸，成型零件相应尺寸取小数点后第二位，第三位四舍五入；精度要求低的制品成型零件相应尺寸取小数点后第一位，第二位四舍五入；采用公式（4-6、4-7、4-10、4-11、4-164-19），按平均尺寸法计算成型零件尺寸，塑件尺寸公差按照任务书中给定的精度等级计算。（模具制造公差，查表1-4知ABS塑料的收缩率为0.30.8，取0.4%）5.3.1型腔尺寸计算表5.1 型腔尺寸计算表类型塑件尺寸/mm公式型腔尺寸/mm径向尺寸高度尺寸5.3.2型芯尺寸计算表5.2 型芯尺寸计算类型塑件尺寸/mm公式型芯尺寸/mm径向尺寸高度尺寸6 浇注系统的设计注射模的浇注系统是指熔体从注射机的喷嘴开始到型腔为止的流动通道。浇注系统的设计正确与否是注射成型能否顺利进行，能否得到高质量塑料制品的关键，其可分为普通浇注系统和无流道凝料浇注系统两类。考虑多方面原因，本设计选用普通浇注系统。浇注系统是塑料熔体由注塑机喷嘴通向模具型腔的流动通道，因此它应能够顺利的引导熔体迅速有序地充满型腔各处，获得外观清晰，内在质量优良的塑件4。对浇注系统设计的具体要求是： a. 对模腔的填充迅速有序； b. 可同时充满各个型腔； c. 对热量和压力损失较小； d. 尽可能消耗较少的塑料； e. 能够使型腔顺利排气； f. 浇注道凝料容易与塑料分离或切除； g. 不会使冷料进入型腔； h. 浇口痕迹对塑料外观影响很小。设计注射模，浇注系统应该遵守以下原则：1) 结合型腔布置考虑，尽可能采用平衡式分流道布置；2) 尽量缩短熔体的流程，以便降低压力损失，缩短充模时间；3) 浇口位置、尺寸和数量，应有利于熔体的流动，避免产生湍流、涡流、喷射和蛇形流动，并有利于排气和补缩；4) 避免高压熔体对模具产生冲击，防止变形和位移的产生；5) 浇注系统凝料脱出应方便可靠，凝料应易于和制品分离或易于切除和修整；6) 要预先考虑到熔接痕的部位、形态以及对制品质量的影响；7) 尽可能使主流道中心与模板中心重合,若无法重合也使两者的偏离尽可能小；8) 尽量减少因开设浇注系统而造成的塑料凝料用量；9) 浇注系统的模具工作表面应达到所需硬度、精度和表面粗糙度，其浇口应有IT8以上的精度要求；10) 应考虑储存冷料的措施；6.1主流道设计 主流道的形状为圆锥形，便于熔体的流动与开模时主流道凝料的顺利拔出。主流道的锥度常取24，若锥度过大会产生湍流或涡流，卷入空气；若过小会使凝料脱模困难，还会使充模时熔体的流动阻力过大,本设计中取2,由于主流道与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，故在注射模中主流道部分设计成拆卸更换的浇口套。主流道的内壁的表面粗糙度应在Ra0.8以下，抛光时沿轴进行。6.1.1主流道尺寸为避免高压塑料熔体溢出，凹坑球半径应比喷嘴球半径大12mm；主流道小端直径比喷嘴孔直径大0.51mm；端口处圆角r=d/8,故：SR=15.5mm；d=3.5mm；r=0.5mm 图6.1 喷嘴与主流道衬套连接关系6.1.2、主流道衬套形式主流道衬套有两种标准形式，本设计中采用GB/T4169.19-2006中的标准尺寸。6.2分流道的设计在分流道设计时，应考虑尽量减小在流道内的压力损失，避免熔体温度的降低，同时还要考虑减小流道的容积。分流道是主流道与浇口之间的通道。多型腔膜局一定要设置分流道，大型塑件由于使用多浇口进料也许设置分流道。 分流道断面形状的选择 分流道的断面形状有圆形、六边形、半圆形、梯形、矩形、U形等。断面的比表面积直接关系到熔体的热量损失和流动阻力，在其它条件相同时，比表面积越大则热量损失和流动阻力也越大；反之亦然。为减少流道内的压力损失，希望流道的截面积大；从热传导角度考虑，为减少热损失，要求流道的比表面及（截面积与外周之比）最小。因此，用流道的截面积与周长的比值来表示流道的效率。各种截面的效率为：圆形0.25D，正方形0.25D，六角形0.217D，U字型0.153D，梯形0.195D，D为截面大端宽度。当分型面为平面时，可采用圆形或六角形截面的分流道；当截面不是平面时，常采用梯形或半圆形截面的流道5。塑料熔体在流道中流动时，表层冷凝冻结，其绝缘作用，熔体仅在流道中心部分流动，一次分流道的理想状态是其中心与浇口中心一致，圆形截面流道可实现这一点，而梯形截面流道就难以实现6.2.1分流道的截面形状一般当分型面为平面时通常采用圆形截面的流道。当分型面不为平面时，考虑加工的困难，常采用梯形或半圆形截面的流道。查表5-42可知圆形的流道截面热量损失小，流动阻力小，加工性能较困难，是最佳的流道形状。本设计的分型面为平面，故选用半圆形的截面。6.2.2分流道的截面尺寸一般分流道的直径在310mm范围内，高黏度物料的分流道直径可达1316mm，分流道的截面尺寸可根据制品所用的塑料品种、重量、壁厚来选定。本设计中，所用塑料为ABS塑料，中等粘度，查表5-39和5-40知：ABS塑料允许的最小分流道尺寸为7.6mm，推荐尺寸为4.89.5mm，故取6mm。6.3浇口设计浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道。它的形状、位置和尺寸对制品的影响很大，浇口的主要作用为：(1) 熔体充模后，首先在浇口处凝固，当注射机螺杆抽回时可防止熔体向流道回流；(2) 易于切除浇口尾料；(3) 能用来平衡进料，还能用以控制熔接痕在制品中的位置；浇口位置的选择应遵循以下原则：(1) 浇口位置距型腔各个部位的距离应尽量一致，并使起流程最短。(2) 浇口的位置应保证塑料流入型腔时对着型腔中宽畅、厚壁部位以便塑料顺利地流入。(3) 避免塑料在流入型腔时直冲型腔壁、型心使塑料能尽快流入到型腔各部位并避免型心变形。(4) 尽量避免使制品产生熔接痕,或使其熔接痕产生在制品不需要的部位。(5) 浇口位置及其流入方向应使塑料在流入型腔时，能沿着型腔平行方向均匀地流入，并有利于型腔内气体排出。(6) 浇口位置应在制品最易清除的部位，同时尽可能不影响制品的外观。(7) 模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格初步试模后还需进一步修改6.3.1浇口类型确定本设计为一模两腔，根据以上原则和不同浇口的适用范围，选用侧浇口。6.3.2浇口尺寸确定查表15-6知适合本设计的浇口尺寸为：h=1.21.5mm，取h=1.5mm；b=(310)a，取b=5mm；故本设计的浇口尺寸为：h=1.5mm；b=5mm；7 结构零件的设计7.1导柱导套的设计导柱导套除了有导向的作用外，还有定位和承受侧压力的作用。其设计应符合以下原则：1) 导向零件应均匀合理地分布在模具的周围或靠近边缘的部位，其中心线至模具边缘应有足够的距离，以保证模具的强度，防止压入导柱和导套后变形。2) 导柱安装在动模板上，导套安装在定模板上。3) 合模时应保证导向零件首先接触，避免型芯先进入型腔，导致模具损坏，因此导柱应高出型芯端面68mm。4) 为确保分型面很好的接触，导柱和导套在分型面处应制有承料槽，如在导套的孔口倒角。5) 导柱的直径应根据模具尺寸来确定，应保证模具具有足够的抗弯强度，根据标准模架选用的导柱和的导套。6) 导柱导套的安装形式：导柱滑动部分，其与导套的配合为H7/f6，导柱的固定部分与模板孔采用H7/m6的配合，导套与模板孔采用H7/m6配合，另一端采用H7/e7配合镶入模板。7) 导柱应具有坚硬而耐磨的表面、坚韧而不易折断的内芯。多采用低碳钢淬火处理或碳素工具钢T8A或T10A经淬火处理，导套采用淬火处理的T8A。7.2定位圈的设计定位圈与注射机定模固定板中心的定位孔相配合，其作用是为了使模具主流道与喷嘴和料筒对中。7.3垫块的设计垫块高度=推出行程+推板厚度+推管固定板厚度+嵌件定位杆固定板+（510）。根据计算垫块厚度C取80mm。338 推出机构的设计在注射成型的每一循环中，都必须使制品从模具型腔和型芯上脱出，这种脱出制品的机构称为推出机构。推出机构在设计时的原则有以下几点：(1) 尽可能使制品滞留在动模一侧以便借助开模力驱动脱模装置，完成脱模动作；(2) 防止制品变形或损失，正确分析制品对型腔的粘附力大小及其位置，有针对性的选择，使推出重心与脱模阻力中心相重合；(3) 尽量选制品内部或对制品外观影响不大的部位；(4) 结构合理可靠，运动灵活，制造方便，更换容易；8.1脱模力计算脱模力的大小是推出机构确定的依据，是选择合适推出机构的保障。根据公式2.6-13知： (8.1)查表2.6-2知：E=2Gpa；f=0.45；T=95；t=6mm；h=26mm，故脱模力为： 8.2推出机构的类型确定推出机构根据推出零件可分为推杆推出机构、推管推出机构、推板推出机构、凹模或成型推块（杆）推出机构、多元综合推出机构等。推杆推出机构是最简单、最常用的一种形式。因推杆加工简单，更换方便，推出效果好故在生产中应用广泛。推杆的设置应保证塑件脱模时受力均匀，整件平稳脱落。因此推杆设置在手机壳侧壁、拐角，在较薄片下方设圆形推杆。8.3机动分型抽芯机构以设备的开模力或顶出力为动力，自动完成侧向抽芯动作的机构叫做机动抽芯机构，简称抽芯机构。8.4 侧抽机构的分类 弹簧抽芯机构、斜导柱分型抽芯机构、斜滑块抽芯机构、斜推杆导滑块分型抽芯机构跟齿轮齿条抽芯机构。本模具采用了斜滑块外侧分型抽芯机构。工作原理：将侧型芯镶块与斜向安装的推杆（矩形或圆形断面均可）相连接，斜杆的根部安装在推出机构上，推出时，斜杆沿着斜孔一面上升一面做侧向移动，完成抽芯动作。此机构优点是站位小，机构简单缺点是斜杆刚度差，故在抽拔距短的场合下广泛应用。设计时，斜杆应采用较小的倾角常取3度到15度。8.5复位杆的结构设计8.5.1复位杆的作用 反推杆的作用是使推出机构恢复原位，当开模时推杆在推板的推动下将塑料制品推出，反推杆也同时凸出模板表面12。当再次注射时，在模具闭合过程中，定模表面与反推杆接触，并使反推杆推动推出机构一起返回原始位置。8.5.2复位杆的结构 杆复位杆的结构如下图所示：图8.1 复位杆9 冷却系统设计模具的温度对塑料制品的质量和生产率是至关重要的，冷却系统的设计原则如下：1) 尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡；2) 冷却水孔的数量越多，孔径越大，则对塑件的冷却效果越好；3) 尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等，与制件的壁厚距离相等，经验表明，冷却水管中心距B大约为2.53.5D，冷却水管壁距模具边界和制件壁的距离为0.81.5B。最小不要小于10mm;4) 浇口处加强冷却，冷却水从浇口处进入最佳；5) 应降低进水和出水的温差，进出水温差一般不超过5；6) 冷却水的开设方向以不影响操作为好，对于矩形模具，通常沿宽度方向开设水孔;7) 合理确定冷却水道的形式，确定冷却水管接头位置，避免与模具的其他机构发生干涉。冷却时热量的途径有冷却水传热、模具向空气对流传热、模具向空气辐射传热、模具通过上下底板向注塑机传热。一般情况下，塑料熔体带入热量的90%95%由冷却介质带走的，因此在作冷却水道设计时可粗略地按照熔体带入热量全部由冷却水道带走进行计算，这在工程计算中是合理的，所设计的冷却系统比较安全。一般注射到模具内的塑料温度为200左右，而塑件固化后从模具型腔中取出时其温度在65以下。热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效冷却，使熔融塑料的热量尽快地传给模具，以使塑料可靠冷却定型并可迅速脱模。9.1冷却介质冷却介质有冷却水和压缩空气，但用冷却水较多，因为水的热容量大，传热系数大，成本低。故用水冷却，即在模具凹模内开设冷却水道。冷却水的体积流量计算 (9.1)式中：冷却水的密度，为110kg/ m；冷却水的比热容，为4.187 kJ/（kg）；冷却水出口温度，取25(一般认为普通模具出入水温差应在5范围之内，精密模具在2左右，如果出入水温相差过大，会使模具温度分布不均，特别是大型制品型腔和模板尺寸很大时)。冷却水入口温度，取20；代入数据得： 为使冷却水处于湍流状态，取d=10mm求冷却水在管道内的流速 （9.2） 大于最低流速1.32m/s求冷却管道孔壁与冷却水之间的传热膜系数 （9.3）式中：水流速（m/s）水密度（kg/ m）d管内径（m）与冷却介质温度有关的物理常数，取代入数据得： 求冷却管道总传热面积 (9.4)式中：模具温度与冷却水温度之间的平均温差（），模具温度取80代入数据得：求模具上应开设的冷却管道的孔数 （9.5）式中：为模具长度，在此取330mm从计算结果看，单位时间注射量小，所需冷却水道也比较小，但一条冷却水道是不可取的，会导致冷却不均，所以这里在动模板设计2条冷却水道。9.2浇口的设计 浇口是连接分流道和型腔之间的一段细短流道（除直接浇口外），是塑料熔体进入型腔的入口。它是浇注系统的关键部分。浇口的形状、数量、位置及尺寸对塑件的成型性能及成型质量影响很大。合理选择浇口的位置是提高塑件质量的重要环节，浇口位置不同，也将直接影响模具的结构以及塑件的成型质量。 浇口作用：浇口对充模流动和补料时间起着控制性作用。浇口断面面积约为分流道断面面积的3%9%，浇口越小，即比表面积越大大，熔体流经浇口时的热量损越大，浇口处的流动阻力也越大，但由于浇口尺寸很小，导致熔体流经浇口时剪切速率明显升高，这使得熔体表观粘度降低，从而又使流体流动变得容易，一定程度上抵消了因浇口尺寸变小而增加的流动阻力，另外因熔体通过浇口时有明显的粘性发热现象，使进入型腔的熔体温度升高，反而使充模更容易，充模效果优于大浇口。常见的浇口形式及各自优缺点。6 a侧浇口（又名标准浇口、边缘浇口）：属小浇口的一种，断面接近矩形，便于机械加工且易保证精度；可以分别调整充模时的剪切速率和浇口封闭时间。 b扇形浇口和平缝式浇口：能使物料在横向得到均匀分配，降低了塑件的内应力，特别是减少应取向而产生的翘曲，常用于成型宽度较大的薄片状制品，但成型后去除浇口后加工量大。 c点浇口：浇口尺寸很小，开模时容易自动切断，熔接痕小。点浇口适用于表观粘度对剪切速率敏感的塑料熔体和粘度较低的塑料熔体。 d护耳浇口：适用于用小尺寸浇口会产生喷射场合，但成型后加工余量大。 e直浇口：注塑压力和热量损失最小，固化时间长，延长了补料时间，补缩效果好。但浇口附近容易产生残留内应力，浇口处易产生缩孔。浇口的选择分析：由于塑件表面质量的要求和模具结构的要求，浇口采用点浇口。通常，采用小尺寸浇口填弃薄型腔比采用大尺寸浇口更为有力。10 标准模架选择模具的大小主要取决于塑件的大小和结构，对于模具而言，在保证足够强度和刚度的条件下，结构越紧凑越好。为节约模具钢材和便于热处理，根据产品的外形尺寸，可以确定镶件（模仁）的外形尺寸，确定镶件的尺寸后，就可以大致确定模架的大小。模架如下图：图10.1 标准模架11 注射机工艺参数及安装尺寸校核11.1锁模力校核锁模力是指注射机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力，其必须大于型腔内熔体压力与塑料制品以及浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积，故： （11.1）式中：F注射机的最大锁模力P型腔内的熔体平均压力（ABS取0.3-0.48MP）A塑料制品以及浇注系统在分型面上的投影面积之和查表5-2知：本设计中P取34Mpa，锁模力为：故设备满足使用要求。11.2最大注射容量校核最大注射量和制品的质量或体积有直接关系，两者必须相适应，不然会影响制品的产量和质量。为保证正常的注射成型，注射机的最大注射量应稍大于制品的质量或体积，通常注射剂的实际注射量最好在注射剂最大注射量80%以内。按体积校核： （11.2） 在初选设备时，用Pre/E已经计算出体积为：；故设备满足使用要求。11.3安装尺寸以及有关尺寸的校核11.3.1模具闭合高度校核模具安装在设备上，模具的闭合高度必须在设备允许的最大和最小模具高度之间，即；本设计中的模具高度为250mm,所选的设备允许的模具高度为175425mm之间，故设备符合要求。11.3.2最大开模行程校核模具的开模行程为塑件的顶出距离加上浇注系统和塑件的总高度再加510mm；本设计中模具的开模行程为117mm，设备允许的开模行程为350mm，故设备符合要求。12 典型零件加工工艺过程动模板的加工工艺过程材料：45 硬度：230-270HRC表12.1 加工工艺过程序号工序名称工序内容1备料备30525535的矩形板料2铣削铣削基准面3钳工划线确定各孔的位置4钻削钻直径15的孔钻导柱孔钻型腔孔，留0.3-0.5mm磨削余量5铣削铣削型芯放置长方形型腔留余量0.3-0.5进行精加工6热处理调质硬度达到230-270HRC7磨削磨内型腔孔，达尺寸要求磨削上下表面8检验13 结论通过对手机外壳注塑模具的塑料模具设计，使我对常用塑料在成型过程中对模具的工艺要求有了更深一层的理解，掌握了塑料注射模具的结构特点及设计计算方法，对独立设计模具具有了一次新的锻炼。本次手机外壳注塑模具的塑料模具设计，综合了成型工艺分析，模具结构设计，能达到较好学以致用的效果。在设计该模具的同时总结了以往模具设计的一般方法、步骤，模具设计中常用的公式、数据、模具结构及零部件。把以前学过的基础课程融汇到综合应用本次设计当中来。在设计该次设计中使用到了AutoCAD、Pro/E等机械设计软件，使我能更好熟练的使用这些软件为以后的工作和学习打下坚实的基础。本次模具设计的难
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