手机外壳注塑模具设计和分析-moldflow

1、手机壳注塑模具设计模具设计课程作业硕10743111301047王巨 龙指导老师：王立忠手机壳注塑模具设计王巨龙1 / 47手机壳注塑模具设计王巨龙目录 1 前期准备4 1.1 概述4 1.2 成型工艺方案确定5 1.2.1 浇口位置选择5 1.2.2 工艺参数确定7 1.2.3 成型设备选择与校核8 2 手机壳注塑模具结构设计10 2.1 模具总体结构设计10 2.2 浇注系统设计10 2.2.1 主流道设计11 2.2.2 分流道设计12 2.2.3 浇口设计14 2.2.4 冷料井设计15 2.3 成型零部分设计16 2.3.1 成型零件选材16 2.3.2 型腔数目确定17 2.3.3

2、 分型面设计17 2.3.4 排气系统设计18 2.3.5 成型零部件工作尺寸计算19 2.4 导向与脱模机构设计23 2.4.1 导向机构设计23 2.4.2 脱模机构设计25 2.5 冷却系统设计27 2.6 模架总体设计29 3 仿真软件分析31 3.1 网格相关分析31 3.1.1 划分网格31 3.1.2 网格连通性诊断32 3.1.3 网格厚度诊断33 3.2 冷却+充填+保压+翘曲的分析33 3.2.1 分析日志33 3.2.2 流动分析结果34 3.2.3 冷却分析结果39 3.2.4 翘曲分析结果41 附页：注塑模工程图432 / 47手机壳注塑模具设计王巨龙3 / 47手机

3、壳注塑模具设计王巨龙1 前期准备1.1 概述手机产品具有巨大的市场发展空间，同时，市场也处在高速发展阶段，这对于生产商、 分销商以及零售商都是极为重要的发展阶段，是市场格局逐步形成的阶段。所以，在未来 几十年，手机外壳的设计加工和相应的模具设计孕育着巨大的商机。手机外壳的设计外观如图 1 所示，是基于 Solidworks 软件对手机壳进行三维建模。0 1 手机壳三维设计图 0 2、图 3 和图 4 为手机壳的工程尺寸图。 图 2 手机壳尺寸图 14 / 47手机壳注塑模具设计王巨龙图 3 手机壳尺寸图 2图 4 手机壳尺寸图 3材料的选择：我们选取 ABS + PC （ SABIC Inno

4、vation Plastics US 公司的 Cycoloy MC7000 牌号）材料作为手机壳注塑材料，其具有 ABS 和 PC 两者的综合特性。例如 ABS 的易加工性和 PC 的优良力学性能和热稳定性。两者的组成比率将影响 ABS + PC 材料的热稳定性。 ABS + PC这种混合材料还显示了优异的流动特性。常用于计算机和商业机器的外壳、电气设备、草坪和园艺机器、汽车零件等。1.2 成型工艺方案确定1.2.1 浇口位置选择可根据 Autodesk 公司的 Moldflow 软件确定浇口的最佳位置。如图，最佳浇口位置在箭头处，靠近网格节点 3489 。根据生产经验选择图 5 中所示的浇口

5、位置。5 / 47手机壳注塑模具设计王巨龙图 5 最佳浇口位置Moldflow 软件还提供了流动阻力和浇口匹配性的分析云图。流动阻力指示器表示熔体在流动前沿离不同浇口位置的阻力，阻值越高，表明熔体流动越困难（图 6）。浇口匹配性 表示浇口位置合理性的因子分布图，其中用蓝色位置表示浇口匹配性最好，红色位置表示 浇口匹配性最差，其他位置匹配性处于过渡区域（图 7）。图 6 流动阻力6 / 47手机壳注塑模具设计王巨龙图 7 浇口匹配性可以利用 Moldflow 软件进行成型窗口分析，找出最佳的模具温度、熔体温度和注射时间。成型窗口分析用于定义能够生产合格产品的成型工艺条件范围，如果位于这个范围中，

6、 则可以生产出质量较好的塑件。经过分析，软件推荐的模具温度为 85.56°C ，推荐的熔体 温度为 283.69°C ，推荐的注射时间为 0.3938s 。再根据经验，我们选取注射压力为150MPa 。1.2.2 工艺参数确定手机壳采用的材料是 ABS + PC ， ABS + PC 料的注塑工艺参数参考值如下：1）料筒温度：料筒最适合的温度范围应在粘流温度或熔点温度q f （或qm )和热分解温度qd之间。料筒的温度分布一般采用前高后低的原则，即料筒的加料口(后段)处温度最低，喷 嘴处的温度最高。料筒后段温度应比中段、前段温度低 5 10°C 。喷嘴温度一般略低

7、于料 桶的最高温度，可防止直通式喷嘴上可能发生的“流涎”现象。喂料区5070区 1230250区 2250260区 3250270区 4250270区 5250270喷嘴2502702）熔料温度：根据 Moldflow 软件进行成型窗口分析得到推荐的熔体温度为 283.69°C 。3）料筒恒温： 200°C 。4）模具温度：在满足使用条件的前提下采用较低的模具温度，一般为 70 90°C ，根据Moldflow软件进行成型窗口分析得到推荐的模具温度为 85.56°C 。7 / 47手机壳注塑模具设计王巨龙5）注射压力：注射压力的大小取决于塑料品种、注射机

8、类型、模具结构、塑料制品的壁厚和流程及其它工艺条件，尤其是浇注系统的结构和尺寸。对于一般热塑性工程塑料，压 力在 70 150MPa 。6）保压压力：保压压力一般小于注射压力，约为注射压力的 40% 50% ，以避免制件发生缩壁。为了使制品的内应力最小化，保压压力应尽可能设置低。7）塑化压力（背压）：塑化压力大小对熔体实际温度、塑化效率及成型周期等均有影响。 一般为 6 20MPa 左右。根据此注射机的实际情况只要 2 5MPa 。8）残料量： 2 5mm ，取决于计量行程和螺杆直径 9）预烘干： 80°C 下烘干 4 小时10）回收率：可加入 20% 的回料，只要料没有发生热降解并

9、进行过适当的预烘干 根据以上参考，结合公司实际生产经验确定工艺参数如下：加入 20% 的回料，采用多级注射；注射时间 0.3938s ；冷却时间10s ；保压时间 4s ；保压压力 60MPa 。1.2.3 成型设备选择与校核根据公司的实际情况及以往的经验，选取 EH80 型塑料注射成型机。该成型机的技术参数如表 1 所示：表 1EH80 型塑料注射成型机参数表锁模方式液压锁模顶出力2.7t喷嘴前端孔径f1.7mm锁模行程470mm顶出行程80mm喷嘴球面半径SR10mm锁模力80t理论注射量60g拉杆内距360 ´360最小模厚180mm注射压力1900kg / cm2塑化能力15

10、.5 g / s1）最大注射量的校核D注塑机的最大注射量按下式计算：Gmax= gB´ 80%dB式中： gB 注射机规定的注射量（ g ）d B 聚苯乙烯在常温下的比重（1.06g / mm 3 ）D 注射塑料在常温下的比重（ g / mm 3 ）根据 Solidworks 可计算得手机面壳和凝料的体积为 8720.856 mm3，而 ABS +PC 的密度8 / 47手机壳注塑模具设计王巨龙为1.5 g / cm3 ，所以塑件的质量为W =13.08g 。根据以上公式，该注塑机的最大注射量：G max = 60 ´1.5´ 80%= 68 (g ) >

11、W1.062）注射压力校核 注射压力的校核是核定注射机的额定注射压力是否大于成型时所需的注射压力，选择的注射机的注射压力必须大于成型制品所需的注射压力。该注射机的最大注射压力为1900kg / cm 2 =186MPa 。注射压力为150MPa 。所以该注塑机的注射压力满足要求。3）锁模力的校核锁模力等于制件和浇口流道系统在分型面上的投影之和乘以型腔内塑料压力，它应小 于注射机的额定锁模力，才能使注射时不发生溢料和涨模现象。根据 Solidworks 计算得制件和浇注系统在分型面上的投影面积为 4257mm2 ，模腔内压力取 4kg / mm2 ，所需锁模力P = 4257 ´4 =

12、17t ，小于注塑机的锁模力 80t 。所以该注塑机的锁模力满足要求。4）开模行程校核该注塑机的最大行程与模具厚度有关，故注塑机的开模行程应满足下式：S -(H 模 - H 小 ) > H1 + H 2 + (5 10)mm式中： S 注塑机最大开模行程； S = 470mmH模模具厚度； H模= 375mmH小注塑机规定的最小模厚； H小=180mmH1 顶出行程； H1 = 30mmH2 包括浇注系统在内的塑件高度。 H 2 =130mm由上式得：左边 470 -(375 -180 ) = 275mm ；右边 30 +130 +5 =165mm ；左边>右边，所以该注塑机的开模

13、行程满足要求。9 / 47手机壳注塑模具设计王巨龙2 手机壳注塑模具结构设计 2.1 模具总体结构设计 根据手机壳的结构特征与外观要求，采用单型腔模具。另外为了能自动化生产，采用单点浇口的三板式注射模具。根据具体情况，采用冷流道。需要设计顺序脱模机构，模具总体结构如图 8 所示： 定模底板 中间板 定模板 凹模 凸模 动模板顶针板顶针垫板 动模底板图 8 模具总体结构设计图2.2 浇注系统设计浇注系统是指熔融塑料从注射机喷嘴射入到注射模具型腔所流经的通道，其作用是是将塑料熔体顺利地充满型腔的各个部位，并在填充、压实和保压过程中，将注射压力传递到型腔的各个部位，以获得外形清晰、质量优良的塑料制品

14、。浇注系统分为普通浇注系统和热流道浇注系统。该模具采用普通流道浇注系统，普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷却井等四部分组成。10 / 47手机壳注塑模具设计王巨龙2.2.1 主流道设计主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具浇口套接触处开始到分流道为止的塑料 熔体的流动通道，是熔体最先流经模具的部分，其作用是将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导 入分流道或型腔。它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时间有较大的影响，因此， 必须使熔体的温度降和压力损失最小。在卧式注射机上使用的模具中，主流道垂直于分型 面为使凝料能从其中顺利拔出，需设计成圆锥形。主流道衬套如图 9 所示，主流道尺寸设 计过程下

15、。图 9 主流道衬套示意图1） 主流道的尺寸设计 （1）主流道球面凹坑半径主流道球面凹坑半径 R 2 = R 1 + (1 - 2) mm ，由于注塑机 EH80 喷嘴头半径 R 1 =10mm ，所以取 R 2 =11mm 。（2）主流道小端直径主流道小端直径 D = d + (0.5 - 1) mm ，由于注塑机的喷嘴直径d = 1.7mm ，所以取D = 2.5mm 。（3）主流道锥度主流道锥角一般为 2° - 4°，故取锥角a = 4°。（4）主流道长度 根据模板厚度取长度 L = 60mm 。（5）主流道大端直径主流道大端直径 D 1 = D + L &

16、#180; tan (a2 ) = 2.5 + 60 ´ tan 2° » 4.6mm 。2） 主流道衬套的形式11 / 47手机壳注塑模具设计王巨龙主流道部分在成型过程中，其小端入口处与注射机喷嘴及一定温度、压力的塑料熔要 冷热交换的反复接触，属于易损件，对材料要求较高，因而模具的主流道部分常设计成可 拆卸更换的衬套式（俗称浇口套），以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。一 般采用碳素工具钢T 8A 、T 10A 等，热处理要求淬火 53 - 57HRC 。主流道衬套应设置在模具 对称中心位置上，并尽可能保证与相联接的注射机喷嘴同一轴心线。主流道衬套的形式

17、有两种：一是主流道与定位圈设计成整体式，一般用于小型模具； 二是主流道衬套与定位圈设计成两个零件，然后配合在固定的模板上。由于该模具尺寸较 小，主流道衬套可以选用整体式。根据上述要求，我们选取 FUTABA 公司生产的 M _ SBA 型浇口套（如图 10），浇口套通过两个 M 5 的内六角螺栓与定模底板相连接（如图 11）。图 10 主流道三维模型图内六角螺栓分流道浇 口 套定模板中间板定模底板图 11 浇口套的固定形式2.2.2 分流道设计分流道是指主流道末端与浇口之间的一段塑料熔体的流动通道。分流道的作用是改变熔体流向，使其以平稳的流态均衡地分配到各个型腔。在单模腔中，一般不需开设分流道

18、，但该模具采用三板式的点浇模式，所以也要开设分流道。塑料沿着分流道流动时，要求通过它尽快充满模腔，流动中温降和阻力都要尽量小。12 / 47手机壳注塑模具设计王巨龙分流道的设计原则有：熔体应以最短的路径、最小的热量和压力损失，快速射入型腔； 熔料从各浇口进入型腔的温度和压力应相同，以保证各型腔中制品的收缩率相同；分流道 的转折处应以圆弧过渡，与浇口的连接处应加工成斜面，以利熔料的流动；在保证足够的 注射压力时，分流道的截面和长度应尽量取小值。1） 分流道的截面形状常用的截面形状有圆形、梯形、U 形和六角形等。要减少流道内的压力损失，则希望 流道的截面积大，流道的表面积小，以减少传热损失，因此可

19、用流道的截面积与周长的比 值来表示流道的效率。圆形截面效率最高（即比面积最小），由于正方形流道凝料脱模困 难，实际使用侧面具有斜度 5° - 10° 的梯形流道。矩形及半圆形截面流道，由于其效率低 （比表面大），通常不采用。一般当分型面为平面时，常采用圆形截面的流道；当分型面 不为平面时，考虑到加工的困难，常采用梯形或半圆形截面流道。当熔料在流道中流动时，因冷却会在流道管壁表层形成凝固层，因塑料的导热性差， 该凝固层起着绝热作用，使熔体能在流道中心部畅通。因此，分流道的中心最好能与浇口 的中心位于同一直线上。圆形截面流道可以实现这一点，而梯形截面流道就难以实现。虽 然手机外

20、壳底部有个插槽，造成分型面不为平面，但只是很小一部分，考虑到上述原因， 我们采用圆形截面而不采用梯形截面。并且，采用圆形截面可以减少流道的热量损失，提 高流道的效率，该模具分流道截面采用圆形截面。2）分流道的截面尺寸分流道的截面尺寸应根据塑件的成型体积、塑件壁厚、塑件形状、所用塑料的工艺性能、注射速率以及分流道的长度等因素来确定。（1）对于壁厚小于 3mm 、重 200g 以下的塑件，还可采用如下经验公式：D = 0.265m 4L式中： D 分流道直径， mm ； m 塑件重量， g ；L 分流道长度， mm 。此式计算的分流道直径限于 3.2 - 9.5mm 。由前面可知，塑件的质量 m

21、= 13.08g ，分流道长度 L = 74.32mm ，所以分流道直径D = 0.265 ´ 13.08 ´ 4 74.32 » 2.8mm ，故不在此适用范围内。（2）我们可以根据手机外壳的塑料形状，依据表 2，可确定分流道直径为 5mm 。表 2 常用塑料的分流道直径塑料品种分流道直径（mm）塑料品种分流道直径（mm）ABS、AS4.89.5聚丙烯4.89.513 / 47手机壳注塑模具设计王巨龙聚甲醛3.29.5聚乙烯1.69.5丙烯酸酯8.09.5聚苯醚6.49.5尼龙 64.89.5聚苯乙烯3.29.53） 分流道的长度 分流道的长度应尽量短，且少弯折

22、。根据整体模具的设计尺寸及浇口位置综合考虑，分流道长度 L = 6.52 + 67.8 = 74.32mm 。4）分流道的表面粗糙度 由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因此分流道的内表面粗糙度 Ra 并不要求很低，一般取 0.63mm - 1.6mm ，这样表面稍不光滑，有助于增大塑料熔体的外层流动阻力，避免熔流表面滑移，使中心层具有 较高的剪切速率。2.2.3 浇口设计浇口是连接分流道与型腔的一段细短的通道。浇口的形状、数量、尺寸和位置对塑件 的质量影响很大。主要作用如下：由于浇口处截面最小，因此流速快，且易产生摩擦热， 使熔体升温，有利于充

23、模；熔体充模后，首先在浇口处凝固，可防止倒流；易于切除浇口 尾料，二次加工方便。浇口的类型有很多种，为了实现生产的自动化，提高生产效率，应使浇口在脱模时自 动脱落，减少后续加工，因此选择点浇口。点浇口又称针点浇口或菱形浇口，是一种截面 尺寸很小的浇口，俗称小浇口。这类浇口由于前后两端存在较大的压力差，能较大地增大 塑料熔体的剪切速率并产生较大的剪切热，从而导致熔体的表观粘度下降，流动性增加， 有利于型腔的充填。这种形式的浇口直径d 不能太小，浇口长度l 不能大长，否则脱模时 浇口凝料会断裂而堵塞住浇口，影响注射的正常进行。1）浇口尺寸的确定（1）点浇口的直径可根据经验公式计算如下：d = nc

24、 4A式中：d 点浇口直径（ mm ）；A 型腔的表面积，即塑件外表面面积（ mm 2 ）；c 浇口壁厚系数，是塑件壁厚的函数值。 n 塑料材料系数。但该公式仅适用于壁厚为 0.7 - 0.55mm 的制品，该手机外壳厚度为1.8mm ，不在适用的范围内，无法通过此公式计算。（2）表 3 为侧浇口和点浇口的经验尺寸，我们根据实际情况取点浇口的直径d = 1mm ，14 / 47手机壳注塑模具设计王巨龙长度l = 1mm 。表 3侧浇口和点浇口的推荐尺寸塑件壁厚侧浇口尺寸(mm)点浇口直径浇口长度（mm）d/mml/mm深度 h宽度 b<0.800.501.00.81.30.82.40.5

25、1.50.82.41.02.43.21.52.22.43.33.26.42.22.43.36.41.03.02） 浇口数目和位置的确定浇口数目与位置的选择对塑件质量有极大影响，根据该模具，我们选择一个点浇口。 在选择浇口位置时应遵循如下原则：浇口的尺寸及位置选择应避免产生喷射和蠕动；浇口 应开设在塑件断面最厚处；浇口位置的选择应使塑料的流程最短，料流变向最少；浇口位 置的选择应有利于型腔内气体的排出；应减少或避免塑件的熔接痕，增加熔接牢度；浇口 位置的选择应防止料流将型腔、型芯、嵌件挤压变形；考虑分子定向的影响。2.2.4 冷料井设计在完成一次注射循环的间隔，考虑到注射机喷嘴和主流道入口这一段

26、熔体因辐射散热 而低于所要求的塑料熔体的温度，从喷嘴端部到注射机料筒以内约10 - 25mm 的深度有个 温度逐渐升高的区域，这时才达到正常的塑料熔体温度。位于这一区域内的塑料的流动性 能及成型性能不佳，如果这里相对较低的冷料进入型腔，便会产生次品。为客服这一现象 的影响，用一个井穴将主流道延长以接收冷料，防止冷料进入浇注系统的流道和型腔，把 这一用来容纳注射间隔所产生的冷料的井穴称为冷料井。当主流道和分流道较长时，可将主流道和分流道的端部沿料流前进方向延长作为分流道冷 料井，以储存前锋冷料，其长度为主流道或分流道直径的1.5 - 2 倍。整个浇注系统（凝料）如图 12 所示：15 / 47手

27、机壳注塑模具设计王巨龙 主流道冷料井分流道点浇口图 12 浇注系统凝料图2.3 成型零部分设计模具合模后,在动模板和定模板之间的某些零部件组成一个能充填塑料熔体的模具型腔，模具型腔的形状与尺寸就决定了塑料制件的形状与尺寸。构成模具型腔的所有零部件称为成型零部件。成型零件工作时直接与塑料熔体接触，要承受熔融塑料流的高压冲刷、脱模摩擦等。因此，成型零件不仅要求有正确的几何形状、较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度值，而且还要求有合理的结构和较高的强度、刚度及较好的耐磨性。设计注射模的成型零件时，应根据成型塑件的塑料性能、使用要求、几何结构，并结 合分型面和浇口位置的选择、脱模方式和排气位置的考虑来确定

28、型腔的总体结构；根据塑 件的尺寸计算成型零件型腔的尺寸；确定型腔的组合方式；确定成型零件的机械加工，热处理、装配等要求；对关键的部位要进行强度和刚度校核成形零部件是决定塑件几何形状和尺寸的零件。它是模具的主要部分，主要包括凹模、 凸模及镶件、成型杆和成型环等。由于塑料成型的特殊性，塑料成型零件的设计与冷冲模的凸、凹模设计有所不同。2.3.1 成型零件选材对于模具钢的选用，必须要符合以下几点要求：1）机械加工性能良好。要选用易于切削，且在加工后能得到高精度零件的钢种。2）抛光性能优良。注射模成型零件工作表面，多需要抛光达到镜面，Ra £ 0.05mm 。要求钢材硬度在 HRC 35 -

29、 HRC 40 宜。过硬表面会使抛光困难。钢材的显微组织应均匀致密，极少杂质，无疵斑和针点。16 / 47手机壳注塑模具设计王巨龙3）耐磨性和抗疲劳性能好。注射模型腔不仅受高压塑料熔体冲刷，而且还受冷热温度 交变应力作用。一般的高碳合金钢可经热处理获得高硬度，但韧性差易形成表面裂纹，不 予采用。所选钢种应使注塑模能减少抛光修模次数，能长期保持型腔的尺寸精度，达到所 计划批量生产的使用寿命期限。4）具有耐腐蚀性。对有些塑料品种，如聚氯乙烯和阻燃性的塑料，必须考虑选用有耐 腐蚀性能的钢种。根据塑件表面质量比较高决定磨具表面质量更高这一事实，再依据上述标准，故在设 计成型零件（凹模）中选用了镜面钢

30、PMS 。PMS (10Ni 3CuAlVS ) 的供货硬度为 HRC 30 ，易于切削加工。而后在真空环境下经过500°C - 550°C ，以 5h - 10h 时效处理。刚才弥散析出复合合金化学物，使刚才硬化，具有 HRC 40 - HRC 45，耐磨性好且处理过程变形小。由于材质纯净，可作镜面抛光，还有较好的电加工及抗锈蚀性能。2.3.2 型腔数目确定一次注射只能生产一件塑料产品的模具称为单型腔模具，如果一副模具一次注射能生产两件或两件以上的塑料产品，则这样的模具称为多型腔模具。虽然在大批量生产的情况下，多型腔模具应是更为合适的形式，它可以提高生产效，降低塑件的整体

31、成本。但单型 腔模具塑料制件的形状和尺寸一致性好，成型的工艺条件容易控制，模具结构简单、紧凑， 模具制造成本低，制造周期短。所以综合考虑，我们采用单型腔模具。2.3.3 分型面设计分型面是决定模具结构形式的重要因素，它与模具的整体结构和模具的制造工艺有密 切关系，并且直接影响着塑料熔体的流动特性及塑料的脱模。由于分型面受塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件结构工艺性及尺寸精度、 嵌件的位置、塑件的推出、排气等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较， 以选出较为合理的方案。选择分型面时，应遵循以下几项基本原则：1）分型面应选在塑件的最大截面处。2）尽可能的将塑件留在动模侧，因为动

32、模侧脱模机构简便易行。3）有利于保证塑件的尺寸精度。4）有利于保证塑件的外观质量。5）尽量减小塑件在合模平面上的投影面积，以减小锁模力。6）长型芯置于开模方向7）利于排气 在实际设计中，不可能全部满足上述原则，一般应抓住主要矛盾，在此前提下确定合理的分型面。根据以上原则，可确定该模具的分型面如图 13 和图 14 所示。17 / 47手机壳注塑模具设计王巨龙第一次分型：分型面凸模凹模定模板 中间板 定模底板图 13 第一分型面第二次分型：分型面动模板凸模凹模定模板 中间板图 14 第二次分型面2.3.4 排气系统设计排气系统的作用是把模具型腔内的空气、熔料所产生的气体排放到模具之外，保证熔 体

33、在充模过程中的正常流动。排气不良会有很多危害性，比如充填不足；影响表面质量； 产生高温，使塑料熔体分解，甚至碳化、烧焦；形成流动痕和熔接痕，使塑件的力学性能 降低；降低充模速度，影响成型周期，降低生产效率等。对于大中型模具，开设排气槽。它通常开在凹模的一边，处于熔体流动末端。一般情 况下，排气槽尺寸以气体能顺利的排除而不产生溢料为原则，排气槽宽度可取1.5 - 6mm ，深度小于 0.05mm ，长度可取 0.8 - 1.5mm ，其中排气槽深度的取值因材料的不同而产生差18 / 47手机壳注塑模具设计王巨龙异，如表 4。表 4 常用塑料排气槽深度塑料品种排气槽深度/mm塑料品种排气槽深度/m

34、mPE0.02AS0.03PP0.010.02POM0.010.03PS0.02PA0.01SB0.03PA(CF)0.010.03ABS0.03PETP0.010.03SAN0.03PC0.010.03对于小型模具，利用分型面排气，分型面需位于熔体流动末端。 依据此塑件的实际情况，注塑的气泡主要集中在分型面附近，因此该模具的排气槽也开在分型面上。根据手机外壳的材料，我们取排气槽深度为 0.03，根据经验在凹模上开设宽 2mm 的排气槽（图 15）。图 15 排气图2.3.5 成型零部件工作尺寸计算成型零件工作尺寸是指直接用来构成塑件型面的尺寸，例如：型腔和型芯的径向尺寸、深度和高度尺寸、孔间

35、距离尺寸、孔或凸台至某成型表面的距离尺寸、螺纹成型零件的径向尺寸和螺距尺寸等。19 / 47手机壳注塑模具设计王巨龙影响塑件尺寸精度的因素很多，概括地说，有塑料原材料；塑件结构和成型工艺、模 具结构、模具制造和装配、模具使用中的磨损等因素。塑料原材料方面的因素主要是指收 缩率的影响。由于影响塑件尺寸的因素很多，特别是由于塑料收缩率的影响，所以使其计 算过程比冷冲模要复杂。1） 凹模和凸模的结构设计 凹模亦称型腔，是成型塑件外表面的主要零件。凸模亦称型芯，是成型塑件内表面的零件，成型其主体部分内表面的零件称主型芯或凸模，而成型其他小孔的型芯称为小型芯 或成型杆。凹、凸模按结构不同主要可分为整体式

36、和组合式两种结构形式。该模具属于小型复杂模具，凸、凹模一般采用整体嵌入式，采用电火花、线切割等加 工方法。整体式的优点是牢固不易变形，精度高。最后通过螺栓分别于与定模板和动模板 连接。（1）凹模尺寸的计算 按“入体”原则标定：对包容面（型腔和塑件内表面）尺寸采用单向正偏差标注；对被包容面（型芯和塑件外表面）尺寸采用单向负偏差标注。塑件及模具成型零件工作部分 尺寸标注必须符合“凸负凹正，中心对正”原则。a 凹模径向尺寸计算 凹模径向尺寸的计算采用平均尺寸法，公式如下：LM式中：é=(1+ S ) LSêë+d- 3 Dù Zú4û0LM

37、 凹模径向尺寸（ mm ）；S 塑件的平均收缩率（ ABS / PC 的收缩率为 0.3% - 0.8%，平均收缩率为0.55% ）；LS 塑件径向公称尺寸（ mm ）；D 塑件公差值（ mm ）（ 3D4 项系数随塑件精度和尺寸变化，一般在 0.5 - 0.8 之间，取 3D4 为 0.6 ，则 D 为 0.8 ）；dZ 凹模制造公差（ mm ）（当尺寸小于 50mm 时，dZ = D4 ；当塑件尺寸大于50mm时，dZ = D5 ）；凹模长度尺寸计算为：é(1+ 0.55%) ´ 105ù+0.16+0.16LM =- 0.6= 104.97750ë

38、û0凹模宽度尺寸计算为：20 / 47手机壳注塑模具设计王巨龙é(1+ 0.55% ) ´ 45 - 0.6ù+0.2+0.2= 44.64750LM = ëû0b.凹模深度尺寸计算：凹模深度尺寸的计算采用平均尺寸法，公式如下：éH M=(1+ S ) H Sêë+d- 2 Dù Zú3û0式中： H M 凹模深度尺寸（ mm ）；S 塑件的平均收缩率（ ABS / PC 的收缩率为 0.3% - 0.8%，平均收缩率为0.55% ）；H S 塑件高度公称尺寸（ mm ）；0

39、 塑件公差值（ mm ）（取 2D 3 为 0.5 ）； 0 Z 凹模制造公差（ mm ）（当尺寸小于 50mm 时，dZ = D 4 ；当塑件尺寸大于50mm 时，dZ = D5 ）；凹模深度尺寸计算为：é(1+ 0.55%) ´ 11.2ù+0.2+0.2H M =- 0.5=10.76160ëû0（2）凸模尺寸的计算按“入体”原则标定：对包容面（型腔和塑件内表面）尺寸采用单向正偏差标注；对被包容面（型芯和塑件外表面）尺寸采用单向负偏差标注。塑件及模具成型零件工作部分尺寸标注必须符合“凸负凹正，中心对正”原则。a 凸模径向尺寸计算凸模径向尺

40、寸的计算采用平均尺寸法，公式如下：éLM=(1+ S ) LSêë0+ 3 Dùú4û-dZ式中： LM 凸模径向尺寸（ mm ）；S 塑件的平均收缩率（ ABS / PC 的收缩率为 0.3% - 0.8%，平均收缩率为0.55% ）；LS 塑件径向公称尺寸（ mm ）；D 塑件公差值（ mm ）（ 3D4 项系数随塑件精度和尺寸变化，一般在 0.5 0.821 / 47手机壳注塑模具设计王巨龙之间，取 3D4 为 0.6 ，则 D 为 0.8 ）；dZ 凸模制造公差（ mm ）（当尺寸小于 50mm 时，dZ = D4 ；当塑件尺

41、寸大于50mm时，dZ = D5 ）；凸模长度尺寸计算为：LMé(1 + 0.55%) ´ 105 + 0.6ù0= 106.17750-0.16=-0.16ëû凸模宽度尺寸计算为：LMé(1 + 0.55%) ´ 45 + 0.6ù0= 45.84750-0.2=-0.2ëûc.凸模深度尺寸计算：凸模深度尺寸的计算采用平均尺寸法，公式如下：éH M=(1+ S ) H Sêë0+ 2 Dùú3û-dZ式中： H M 凸模深度尺寸（ m

42、m ）；S 塑件的平均收缩率（ ABS / PC 的收缩率为 0.3% - 0.8%，平均收缩率为0.55% ）；H S 塑件高度公称尺寸（ mm ）；0 塑件公差值（ mm ）（取 2D 3 为 0.5 ）； 0 Z 凸模制造公差（ mm ）（当尺寸小于 50mm 时，dZ = D 4 ；当塑件尺寸大于50mm 时，dZ = D5 ）；凸模深度尺寸计算为：(1 + 0.55%) ´ 11.2 + 0.50H M=éù=11.76160-0.2ëû-0.2（3）型腔壁厚的计算一般通过查表 5 或有关壁厚公式计算来得到型腔壁厚尺寸。表 5 型腔壁

43、厚经验数据型腔壁厚S 的经验数据型腔压力/MPa 型腔侧壁厚度S/mm<29(压缩) 014L+12 <49(压缩) 016L+15 <49(注射) 020L+17注：型腔为整体式，L > 100mm，表中值需乘以 0.85 0.9。22 / 47手机壳注塑模具设计王巨龙手 机 壳 长 度 L =105mm ， 所 以 型 腔 壁 厚 S = (0.2 ´105 +17 ) ´0.9 = 34.2mm ， 我 们 取S = 35mm 。 型 腔 模 板 的 长 度 M = 35 +105 +35 =175mm ， 型 腔 模 板 的 宽 度 N =

44、35 + 45 +35 =115mm 。图 16 和图 17 为型腔型芯图。图 16 型腔型芯图 1图 17 型腔型芯图 22.4 导向与脱模机构设计2.4.1 导向机构设计导向机构是模具必不可少的部件，因为模具在闭合时要求有一定的方向和位置，所以必须设有导向机构。导向机构主要有定位、导向和承受一定的侧压力的作用。合模导向机构有导柱导向和锥面定位两种方式。导向机构的作用：定位作用；导向作用；承受一定的侧向压力。1）导柱导向机构23 / 47手机壳注塑模具设计王巨龙导柱导向机构应用最普遍，主要零件是导柱和导套。导柱既可以设置在动模一侧，也 可以设置在定模一侧，应根据模具结构来确定。标准模架的导柱

45、一般设在动模部分。在不 妨碍脱模的条件下，导柱通常设置在型芯高出分型芯面较多的一侧 。该模具的导柱导套均是选用标准模架时选用的标准件。导柱（图 18）采用台阶式导柱， 直径 30mm ，长 290mm 。材料采用 20 钢，经表面渗碳淬火处理，硬度为 50 -55HRC 。导柱固定端与模板之间的配合精度采用 H 7 / m6 的过渡配合，导柱的导向部分采用 H 7 / f 7 的间隙配合。图 18 导柱 导套（19）采用台阶式导套，它检修更换方便，能保证导向精度，主要用于精度要求较高的大型模具。导套材料可用与导柱相同的材料或铜合金等耐磨材料制造，但其硬度应 低于导柱硬度，这样可以改善磨擦，以防止导柱或导套拉毛。直导套的配合精度采用 H 7 / r6过盈配合镶入模板，为了增加导套镶入的牢固性，防止开模时导套被拉出来