手机外壳三维造型设计及加工仿真【报告】

手机外壳三维造型设计及加工仿真【摘要】手机外壳一般是通过注塑成型生产的，注塑模具的加工是关键。本文讨论了手机外壳的结构和工艺过程。讨论了塑料模具的设计和分析过程。分析了注塑模结构的设计过程。塑料是一种快速发展的新型工程材料，塑料的加工和成型技术越来越重要。注塑成型是塑料件最常用的成型方法。手机外壳注塑模具已成为注塑模具制造业中最复杂的模具之一。这是手机结构件制造中的一个难点。因此，研究手机外壳注塑模的设计制造具有很高的实用价值。手机外壳的外观非常高，整机体积小，结构复杂，需要非常高的注塑成型工艺。关键字：手机外壳成型；模具设计制造；脱模机构1、1.4CAD技术的应用目前，AutoCAD在各个行业的应用可以分为直接应用和间接应用。其中，前者是直接使用AutoCAD提供的强大绘图功能进行图形绘制，后者是结合行业实际情况，使用AutoCAD提供的强大开发工具进行二次开发，是AutoCAD应用的一个更高层次。目前，在CAD领域，有很多应用软件，如UG、Pro/E、CATIA等，这些软件具有很强的三维建模功能，与AutoCAD三维功能相比是无法比拟的，但其二维功能是最好的。AutoCAD有一个开放的体系结构,用户和开发人员可以通过多种方式定制它来满足他们的个人需求。其二次开发方式主要有两种，即文件开发和程序开发。文件开发是按照它所提供的方法和文件格式，通过编辑代码标准功能支持的文件系统，例如，或建立一个新的功能文件相同类型的扩展，实现二次开发，以满足用户的特定需求。程序开发是指利用其编程环境和开发工具即应用程序接口，通过编写程序来实现其二次开发，扩展新的命令或定义。许多用户通过创建新的宏代码、新的工具栏或创建状态栏、智能菜单和菜单组来定制菜单。他们还可以创建预制的不同图层、文本样式、大小样式、线型等示例，以简化和提高效率。现在AutoCAD具有较强的二次开发能力，利用它提供的开发工具可以开发自己需要的界面、工具、程序等，可以大大减少重复绘制的时间，提高产品的设计效率。这种强大的二次开发能力也是经过二十多年的开发而逐渐强大起来的，开发人员可以根据自己的编程语言选择开发工具。2、UGNX8.5数控加工方式和特点德国西门子推出的UG是一款功能非常的强大的三维CAD/CAM/CAE的软件系统,其软件内容涵盖了从产品概念的设计、工业造型的设计、三维模型的设计、分析计算、动态模拟和仿真、工程图输出到产品的生产加工成产品的全部过程,应用范围涉及到了机械、汽车、航空航天、造船、数控加工、通用机械、医疗、模具、电子和玩具等诸多领域，其虚拟的产品开发(VPD)的理念在软件中的应用提供了集成的、多级化的、企业级的、包括软件产品和服务在内的完整的MCAD解决方案，UGNX8.5版本创新点在软件的易用性、可用性、知识捕捉、数字化模拟等方面，以客户为中心的大量的改进在新版本中得到了应用。3、工艺参数的确定外型设计方案的选择方案：通过了解市场需求，结合当前市场需求，设计出的手机能够满足市场的需求。设计目标：通过分析诺基亚手机的外形，我们可以了解手机的优缺点，并对其进行改进，更好地满足市场的需求。为此，我们设计了下一部手机塑件分析塑件所采用的塑料名称一一ABS塑件的体积和重量见表1.1表1.1塑件主要参数材料密度(density)体积(volume)质量(mass)1.05g/cm33.33x103nlm33.50g零件结构特征、塑料的性能、技术要求及结构工艺性的分析331尺寸及精度塑料零件的尺寸精度是指所获得的塑料零件尺寸和产品图纸尺寸的一致性程度，即所塑件的尺寸精度。许多因素影响塑料零件的精度，首先是模具的制造精度和模具磨损程度，其次是塑料收缩率的波动，和成型工艺条件的变化,塑料成型后的衰老变化和模具结构，等等。因此，塑料零件的尺寸精度普遍不高，和较低的精度应尽量选择。根据中国塑料零件的成型水平，可根据sj1372-78塑料零件的数值标准来确定塑料零件的尺寸公差。标准分为8个等级，每个等级可选3个等级，即高精度、一般精度和低精度。一、二级精度较高，一般不使用。此外，建议采用标准的8级精度，对塑料零件图的无公差要求进行自由尺寸。手机外壳一般精度选用4级精度等级脱模斜度为了使它容易拆卸模具，它取决于塑料零件的形状、厚度和收缩率。一般来说,取30'-1。30',取斜度的方向通常在小的一端，这符合设计要求，斜度是从扩张方向得到的。形状以大端为基础，符合设计要求。脱模斜度不包括在塑料制品公差范围内，脱模斜度见表L2:表1.2常用塑料的脱模斜度塑料名称脱模斜度型腔型芯聚乙烯、聚丙烯、软聚氯乙烯、氯25z-45'20'_45'化聚醛硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚飒35'-40’30'_40'聚苯乙烯、有机玻璃、ABS、聚甲35'-1?30'30'_40'醛热固性塑料25'-40'20'—40'壁厚每个塑件的壁厚跟每个塑件大小有关，塑料制件规定最小壁厚值，太厚的塑料零件不仅会造成原材料的浪费，而且热塑性塑料会增加冷却时间，降低生产效率，同时也会影响产品的质量，如气泡、缩孔、凹陷等缺陷。薄壁塑件一般选用热塑性材料，最小壁厚达到0.25mm,一般不小于0.6到0.9mm,常取2到6mm。在该设计中，壁厚取4mm左右。并且塑件的壁厚应该都是一样的厚度，避免产生裂纹、缩孔等缺陷。塑料性能的分析塑料的选用及相应特征的说明：所选的塑料要求是合适的，具有良好的加工性能和机械性能。塑料的主要成分是树脂，需要具有高强度、硬度、耐热性和耐化学腐蚀性能;具有弹性和较高的冲击强度；还具有很好的介电性能等优良性能，所以选用ABS塑料，并且廉价易得。ABS的主要技术指针见表1.3表1.3ABS各项性能参数表密度(g/C加3)1.05抗拉屈服强度(mpa)50比容(加3/g)0.92拉伸弹性模量(mpa)1.8xl03吸水率24h(%)0.3m2无缺口261收缩率(%)缺口11熔点(°C)130-160弯曲强度(mpa)80℃0.45mpa90〜108强度(hb)9.71.80mpa83〜103体积电阻率6.9xlO34、确定结构形式成型零件的结构设计对于模具钢的选用，必需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，且在加工以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<0.05ixm0要求钢材硬度在HRC35〜40为宜。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。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，不以采用。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，如聚氯乙稀和阻燃性的塑料，必须考虑选用有耐腐蚀性能的钢种。我国钢铁冶金行业标准YB/T094—1997推荐的塑料模具钢的用途见表4.1表4.1塑料钢主要性能钢号特性和用途SM45SM45SM45价格低廉、机械加工性能好，用于日用杂品、玩具等塑料制品的模具SM45SM50硬度比SM45高，用于性能要求一般的塑料模具SM55淬透性好、强度比SM50好，用于较大型的、性能要求一般的塑料模具SMlCrNi3塑性好，用于需冷挤压反印法压出型腔的塑料模具制作根据上表，手机外壳属于日用杂品，但是需要一定的硬度和强度，所以本设计选择SM50钢。凹、凸模结构设计凹模结构设计（1）凹模尺寸的计算：孔类尺寸以其最小尺寸作为公称尺寸，其公差为正，轴类尺寸最大尺寸为公称尺寸，其公差为负。（2）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：“［（i+sj-J式中Lm凹模径向尺寸（mm）;q—cp——塑件的平均收缩率（ABS收缩率为0.3%—0.8%,平均凹模深度尺寸采用平均尺寸法，公式如下收缩率为0.55%）;心，塑件径向公称尺寸（mm）;△——塑件公差值（mm）（34/4项系数随塑件精度和尺寸变化，一般在0.5—0.8之间，取0.6）;3工凹模制造公差（mm）（当尺寸小于50mm时，（5z=l/4A;当塑件尺寸大于50mm时，6z=l/5A）;,min塑料的最小收缩率（%）o凹模宽度尺寸计算为:式中Hm——凹模深度尺寸（mm）;%——塑件高度公称尺寸（mm）;24/3项，有的资料介绍系数为0.5;其他符号意义同上。（3）中心距尺寸计算，公式如下lm=Ki+scp）ls]±^Lm模具中心距尺寸（mm）;4塑件心中距尺寸（mm）。根据工作实习所了解的关于模具的加工流程，对于手机外壳模具，加工方法如下表5.1所示：表5.1凹模的机加工工艺序号工序名称设备1下料2锻造3划线钳工台4钻孔钻床5钻孔钻床6铳削铳床7刨削刨床8钻孔钻床9热处理10磨削平面磨床11磨削平面磨床凸模结构设计（1）凸模径向尺寸计算凸模径向尺寸的计算采用平均尺寸法，公式如下:L4Lm型芯径向尺寸（mm）;必一一型芯的制造公差（mm）;其他符号意义同上。（2）凹模深度尺寸计算中心距尺寸计算，公式如下Lm模具中心距尺寸（mm）;4塑件心中距尺寸（mm）。所以凸模深度尺寸采用平均尺寸法，公式如下：为=［（1+5即）”，+1Hm凸模深度尺寸（mm）;%——塑件孔深度尺寸（mm）;其他符号意义同上。合模导向机构的设计合模导向零件机构的作用(1)定位作用模具闭合后，保证动定模位置正确，保证型腔的形状和尺寸正确;导向机构在模具装配过程中也起了定位作用，便于装配和调整。(2)导向作用合模时，首先是导向零件接触，引导动定模或上下模准确闭合，避免型芯先进入型腔造成成型零件损坏。(3)保持机构运动平稳对于大、中型模具的脱模机构，导向机构有使机构运动灵活平稳的作用。(4)承载作用当采用脱模板脱模或双分型面模具时，导柱有承受脱模板和型腔板的作用。导向机构的设计设计导套、导柱时应注意：(1)导柱应合理地均布在模具分型面的四周，导柱中心至模具外缘应有足够的距离，以保证模具的强度；(2)导柱的长度应比型芯端面的高度高出6-8mm,以免型芯进入凹模时与凹模相碰而损坏；(3)导柱和导套应有足够的强度和耐磨度，常采用20#低碳钢经渗碳0.5—0.8mm,淬火48-55HRC,也可采用T10碳素工具钢，经淬火处理；(4)一般导柱滑动部分的配合形式按H7/f6,导柱和导套固定部分配合按H7/m6,导套的外径的配合按H7/k6;导柱的设计见表6.1表6.1导柱设计导柱类型总长度/mm直径/mmSPN12520脱模推出机构的设计推出机构是使塑件从成型零件上脱出的机构，推出机构通常是液压缸来进行运作或通过装在注射机合模机构上的顶杆运作。推出机构的组成推出机构主要由推出零件、推出零件固定板和推板、推出机构的导向与复位部件等组成。推出机构中，凡直接与塑件相接触、并将塑件推出型腔的零件称为推出零件。常用的推出零件有推杆、推管、推件板、成型推杆等。442推出机的分类推出机按动力来源可分为机动推出机、气动推出机、液压推出机、手动推出机。推出机按推出零件类别分类分为推杆推出机构、推管推出机构、推件板推出机构、成型推杆(块)推出机构、多无综合推出机构等。还可以根据模具类别来分。推出机构的设计原则(1)推出机构应昼调协在动模一侧由于推出机构的动作是通过装在注射机合模机构上的顶杆来驱动的，所以一般情况下，推出机构设在动模一侧。正因如