手机壳毕业设计

常州信息职业技术学院毕业设计常州信息职业技术学院学生毕业设计（论文）报告系别：机电工程学院专业：模具设计与制造班号：134学生姓名：江正华学生学号：1304103426设计（论文）题目儿童手机上盖注塑模具设计指导教师：刘军华设计地点：常州信息职业技术学院起迄日期：2015.6.20—2015.11.20第一章1.1前言模具工业素有工业之母美称，模具是我国制造业重要的制造设备。产品的产量，生产速度，表面质量等各方面因素都与模具技术的发展有着千丝万缕的联系与。模具技术的调整更是影响到了新产品的诞生以及发展情况。可以说一个国家的模具水平高低直接反应了一个国家的工业能力的。随着经济的腾飞和科技的发展，作为经典重工业的模具行业也发展迅速，看看生活中的物品，大到飞机火箭，小到手机零件大部分塑料金属制品都依靠着模具进行成型，随后他们才能进行进一步加工。根据不完全统计，在全世界的电子，家电，仪表通讯行业的产品中，有百分之六十到八十的零部件都要依靠模具成型。用模具生产出的制品普遍具有高精度，高复杂度，高一致性，生产率高并且消耗少，是除3D打印外其他的加工制造方法无法超越的。模具可以放大效益，模具生产的制件创造的价值，经常是模具自身成本的几十倍甚至是几百倍。一个国家模具行业的发展往往带动了其他的行业跟着发展比如模具对数控机床的需求以及对软件的需求在一定程度上带动了计算机行业，软件行业的发展。模具工业是不仅仅是年代悠久重工业也是高新技术产业的一个重要部分。在科技发展的的今天模具的应用直接运用到航天零件，医疗器械零件的运用上面。用信息技术来优化模具工业的制造水平，在推动高新模具发展中起着重要作用。在学校的模具专业教育中早已经接触并且学习了CAD，CAD，POWERMILL,UG等软件的应用。这些软件一定程度上加快了传统模具到新兴模具的转变，这是新实际以来模具行业的一次重要变革。1.2我国模具行业介绍在中国这种发展中国家，模具也是一种发展型工业，据了解，这十几年我国模具行业以15％的增长速度发展。在十五期间这个速度更快达到了百分之二十。到了2005年时我国模具的销售额达到了600亿元，排到了世界第三模具生产大国的位置。这表明了我国模具行业发展的迅速。根据海关的一项报告统计，05年时模具出口7.4亿美元。表明了中国的模具生产能力逐渐被国际认可。在模具产品上，高档，复杂，精密，长寿命的模具越来越多。截止目前我国有80多万模具从业人员和将近十万的模具生产厂商，全年模具产值达到了540亿元。由于模具的厂商每年不断的增多为各个地方培养了很多的机电人才解决了很多劳动力，全国各大地方政府相继推出了扶持本地模具行业发展的政策，一些靠工业发展型城市都在建立了自己模具发展工业园区，这样既改善模具发展环境，又完善模具生产的配套体系。中国经济正在高速的发展，所以模具行业也要赶上时代的潮流，跟着国家的步调走。这也正是模具行业得到发展的重大原因之一。在中国模具发展在不同地方的发展也参差不齐。一般来说南方的模具行业发展能力要比北方优秀，在长江三角洲和珠江三角洲这两个地方有我国最集中的模具生产厂，每年这两个地方为全国提供了总产量三分之二的模具。广东可以说是我过模具发展的圣地，在广东模具销售额占全国的百分之四十以上。在全国排名到前十的模具企业中，广东就拥有了5家，亚洲最大的模架供应商和亚洲最大的模具制造厂都在广东落户。这里是全国模具的制造中心我国模具的市场空间非常大，随着我国自主生产的客机，自主汽车品牌的发展，交通工具零部件需求量很大，这让为汽车飞机等机电类型的工具提供零部件装备的模具行业发展显而易见。但是我过的模具行业仍然存在许多弊端，目前虽然我国的模具生产总量达到世界前三，但在制造水平上依然落后德国等国家一大截。在亚洲竟然比韩国和日本落后。并且我国的模具行业存在着创新能力不足的毛病，尤其缺乏完善可靠的市场体系，在国际市场上，中国模具虽然便宜但是普遍存在质量不好等问题。这是欧美等国家的买家对中国的模具进行的评论。在国内低端模具供过于求而高精度模具却不能满足发展的需要。精密复杂的高精度模具仍然有很大的发展空间。1.3塑料模具的特点由于本产品需要塑料模具生产出，所以需要了解一下塑料模具的生产特点，塑料模具具有生产周期短，材料硬度高，技术性强，单件生产等第二章塑件产品的设计分析2.1注塑件产品分析：如图所示，对产品进行分析，本产品是一个儿童手机前盖，利用ug中的三维图可以得知它的尺寸图2-1塑件3D图产品名称；儿童手机前盖产品材料ABS产品要求：大批量生产30万次使用产品体积23.234立方厘米产品的长宽高长度：≈195mm宽度≈67mm高度≈17mm产品的壁厚：平均壁厚=1.3mm最大壁厚=1.6mm2.2材料的选择和介绍2.2.1材料的选择由于本产品是儿童手机所以必须是要无毒无味的，而且材料的硬度不能太低，抗拉强度要好，而且小孩子可能不怎么保养手机所以那么性能一定要好综上所述我们选用丙烯腈-丁二烯，苯乙烯就是我们通俗选择的ABS2.2.2材料的介绍ABS树脂，是一种常用的工业材料它具有抗冲击性、耐热性、耐化学药品性并且电气性能优良，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，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。丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物是由丙烯腈，丁二烯和苯乙烯组成的三元共聚物。英文名为简称为。ABS通常为浅黄色或乳白色的粒料非结晶性树脂。ABS为使用最广泛非通用塑料之一。ABS的成型温度是240℃最好不要超过240℃此时的树脂会分解.2.2.3材料的工艺性能：1耐热性好硬度高，热变形温度93~118℃2160℃以上可以密度为1.04-1.06mg3.abs原料容易潮湿水分含量控制在0.03％以下4熔融黏度中等217~237℃5成型的温度比较高，产品水口位容易产生气纹6不能在高温环境中停留时间在30min以内7收缩率0.4~0.7％密度1.02～1.16比体积0.86～0.98吸水率0.2~0.4收缩率s0.4～0.7熔点t/℃130～160硬度HB9.7R121抗拉屈服强度50拉伸弹性模量体积电阻率弯曲强度80热变形温度t/c0.46MP90～108冲击韧度无缺口2610.185MP83～103缺口112.2.4材料的成型性能：吸湿能力强大，所以要保持干燥，如果要表面光泽的塑料件要进行三个小时的预热温度在80-90度的预热适宜取高模具温度，但是料温过高于或者接近270度左右是会分解，精度高的工件取50-60度3.成型耐热级和阻燃级材料，生产过后的几天里会出现分解物需要用方法清理2.3注塑机的挑选根据资料《塑料模具设计与制造》注塑机的初步选择应该综合材料的注射压力，成型温度，是否要冷却，塑件形状以及生产批量，塑件的体积和重量等因素根据资料可以知道公式Nm+m1≤km转变成了由体积校核的新的公式Vmax≥（n·Vs+Vj）/KVmax——注射剂最大注射量Vs——塑件体积Vj——浇注系统凝料体积K——一般取0.8经过计算2*23.234+4.6468=51.1148/k=63.8903根据《常用国产注射机的规格和性能》和《常见注射机模板技术参数》再根据计算的结果初步选定为XS-ZY-500额定注射量500立方厘米注射方式是螺杆式注射压力145mpa。锁模力3500kn。最大厚度450mm最小厚度300mm。最大成型面积1000立方厘米。模板最大行程500。第三章关于Moldflow的塑件成型分析3.1塑件Moldflow的初始成型方案分析3.1.1软件Moldflow的介绍这款软件是最具代表性的模具cae软件，省去了原本方法的复杂性帮助生产过程更加的合理。是机械设计制造中一个必不可少的辅助工具之一。它可以进行仿真模拟分析，并且能够显示模具产品中不完美的地方，为模具产品的加工以及需要改善的方向提供了准确的参考。使用Moldflow是第一件事情就是要生成网格，网格是模拟仿真的重要基础网格的质量好坏直接影响着分析的结果。一般来说模型匹配率要达到85％以上才会有效果。纵横比的最大值一般在20％以下。网格可以进行手动和自动，在生成网格后要观察匹配率是否高于85％如果没有则通过修改比率继续生成网格调整。匹配率高于85％之后我们要调一下纵横比一般来说纵横比要低于20％，不行则要进行合并节点操作。原塑料件分析之前图3-1产品图3.1.2生成网格图3-2网格3.1.3网格的优化图3-3网格优化在图中我们可以看出匹配百分比在85％之上这个符合了加工标准，我们下一步的要求是通过合并节点将纵横比调到20％以下图3-4最佳浇口位置从上图的可以看出蓝色的区域是最佳浇口可是考虑到实际的因素又需要一模两腔并且制作难度会提升所以我们会选择边缘区域3.2塑件Moldflow初始分析结果1.充填时间大概需要0.9047s图3-52.变形所有因素变形图3-63.流动前沿处的温度图3-74.制品的平均温度大概在44度左右且温度均匀图3-85.图中显示气穴较少而且多在孔处基本不影响制品的质量图3-96.速度/压力切换时的压力下图中所示压力总体比较均衡图3-107.从分析图中可以看出塑件的熔接痕还是比较多的但是多在按键孔处所以一般不会对塑件外观有太多影响。图3-118.模具温度，图3-129.最高温度在手机屏幕区域图3-13综合上面的分析内容我们可以得到如下几个结论1.充填时间大约在1s左右且速度比较的均匀2.塑件在填充过程中总体变形量较小3.平均温度适中，气穴较少可以使气体排出4.熔接痕虽然多但大都在孔的边缘处那里边缘较厚不容易断裂且不影响塑件的外观5，模具温度各个部分温度均匀，最大温46度第四章运用UG的模具结构设计4.1分型面的选择与确定由于塑件的结构简单，且无侧抽芯结构，而且为了确保型腔能顺利排气，不影响塑件外观以及塑件精度我选择如图的分型面图4-1分型面4..1.1模具的开模具方向为了方便脱模开模方向一般是朝上，这样也能保证塑件的外观和精度，4.1.1塑件的补面根据分型面决定塑件的补面，由于塑件表面有孔，必须把它补全才能完成型芯型腔的创建.由图片可以看出手机前壳按键处是需要补面的地方4.1.2塑件的镶件由于这个儿童手机塑件中含有的孔太多，并且孔十分的密集，这个地方往往是模具容易损坏的地方，另外还要为了方便模具的加工所以我特地加上了镶件。图4-2镶件4.2塑件的型芯以及型腔的布局这次产品我选择了一模两腔，这样提高了生产速度，减少了能源的损耗经济实惠，而且市面上大多的手机外壳都采用了一模两腔的形式制作。另外一模两腔的结构能让产品在注塑时顺利的走胶。型腔如下图所示图4-3型腔型芯示意图图4-4型芯4.3模具模架的选择和添加4.3.1标准模架的选择：为了保证模具寿命、便于维修和降低成本，其型芯和型腔均为整体嵌入式。因此型腔的强度和刚度按组合式进行计算，参考经验数据如下各板的厚度见2D图纸，这里不再说明。所选模架型号为LKM-SG-C-5050图4-5模架4.4冷流道的设计4.4.1主流道的设计：1.主流道连接了注射机的喷嘴与分流道，主流道是熔融塑料的通道2.主流道设计成了类似圆锥形，且具有2°-6的锥角。流道壁需要表面粗糙流道的光洁度一般在0.8-1.5um。主流道如端凹坑球面半径R2比注射机的、喷嘴球半径R1大1～2mm；半球面形状的凹坑深度大约为3～5mm；主流道开始入口直径d通常情况下要比注射机的喷嘴孔直径大1mm；一般d=2.5～5mm。主流道末端呈圆无须过渡，圆角半径r=1～3mm。主流道的长度经可能的要短，减少由于外界原因引起的压力和热量的损失，主流道尽量不能有块拼在一起，防止塑料进入两块之间的连接缝隙，进而加重了脱模的困难。浇口套的选择：一般浇口套由优质钢材制作且进行热处理图4-6主流道4.4.2分流道的设计：分流道是一种流道它用来连接主流道和浇口。一般在分型面上，起分流和转向作用，分流道的长度根据模具型腔的总体布置和浇口位置来决定，分流道的设计应尽可能短，以减少压力损失，热量损失以及流道凝料的损失。(a)分流道选择的截面以及分流道的尺寸。简单模具的话正方形流到以及圆形流道的工作效率最高，但是较正方形流道而言它没有圆形通道易于凝胶。所以综上所述我选择的是圆形分流道。由于我选择的是ABS树脂材料一般采用的分流道直径为5.0~9.5mm之间因为ABS的流动性比较的差所以我选择了8mm直径的分流道(b)分流道长度：分流道要尽可能短，尽量避免弯折，这样就能使减少压力损失和热量损失。(c)分流道的表面粗糙度：由于分流道中能与模具接触的外层塑料冷却速度较快，只有位于中心部位的塑料熔体流动状态较为理想，所以对于分流道内表面的粗糙度要求并不是太高的Ra一般取1.6μm左右既可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。4.5浇口的设计：浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道，除直接浇口外，它是浇注系统中截面最小的部分，但却是浇注系统的关键部分，浇口的位置、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。他的基本作用是使从分流道来的熔体产生加速，以快速充满型腔。我设计的是点浇口，从塑件的中心部分开始进料。这样使型腔内的气体容易排出并且能使型腔完全填充。查《塑料模设计》得浇口尺寸及形状。图4-7浇口4.6冷却系统排气系统4.6.1冷却系统的设计：水孔的直径最大不能超过14mm，否则冷却水很难变成为湍流状态，导致降低热交换效率。一般水孔直径可以根据塑件的壁厚来确定。平均壁厚2mm时，水孔直径可取6～8mm；平均壁厚2～4mm时，水孔直径可取8～10mm；平均壁厚4～6mm时，水孔直径可取10～14mm；我的塑件的壁厚是1.6mm，塑件结构简单，所以水孔直径取8mm：图4-8水路4.6.2排气系统的设计：注射成型时，我们的塑件需要一个合理的排气系统这样可以帮助塑件得到更好的填充。排气系统包括排气和引气，在我设计的模具里，可以利用顶针与凸模的配合间隙及分型面处的配合间隙进行排气，故前期不需设计排气系统。4.7顶出系统的设计，推出机构的设定4.7.1顶杆的放置由本品表面的孔比较多，所以选择顶杆顶出比较好且顶杆位置放置要避免塑件表面孔的位置已免使顶出不平衡。图4-9顶出机构4.7.2推出机构设计的要求：塑料制品脱模后，不能使塑料制品变形。推力分布均匀，推力面积要大;(b)塑料制品在推出时，不能造成碎裂。推力应作用在塑料制品承受力大的部位，如塑料制品的肋部、凸缘及壳体壁等;(c)不要损坏塑料制品的外观美;(d)推出机构应准确、动作可靠、制造方便、更换容易;推出机构的零件包括：推杆、推板和推管等.4.7.3推件力的计算：推件力式中A—塑件包络型芯的面积（） —塑件对型芯面积上的包紧力，取0.8×—1.2×Pa;α—脱模斜度；—大气压力0.09Mpa;μ—塑件对刚的摩擦系数μ，约为0.1—0.3；—制件垂直于脱模方向的投影面积（）。4.8注塑机的校核初步选定为XS-ZY-500额定注射量500立方厘米注射压力145mpa注射方式螺杆式锁模力3000kn最大注塑量n·Vs+Vj=2*23.234+4.6468=51.1148K取0.8所以=63.8935适合注射压力=145mpa适合锁模力3000kn适合综上所述本次注塑机的选择适合第五章塑料件的2D图塑料件的2D图主要由塑件的装配图，以及多张零件图组成。结束语经过完成这次独立设计的毕业论文之后，我学到了很多，我明白了书上的东西要与实践相结合，以及在我们这个行业中许多知识。在以前的学习中我常常依赖于同学只有要知识有一点的不会我就会取问，可是这一次我没有因为每个人都在忙着自己的东西根本没有时间来帮我解决我的问题，所以我自己只能咬着牙把原本自己忘记的知识捡起来。这一次使我独立学习的能里得到了进一步的增强，让我对自己有了自信心。通过对这次毕业论文的设计，我进一步的了解我三年来所学的这个专业——模具设计与制造。我进一步的温习了为以后走上社会所学习的各种技能模流分析，UG以及AUTOCAD等手机前壳的设计更是让我知道了在我们生活中模具无处不在，几乎所有的电子设备机械设备都要和模具扯上关系。这让我更加开心因为在走上社会之后我会用我所学的模具知识创造属于我自己的一片未来。这次毕业设计让我温习了之前所学的内容并且提醒我，我们要走上社会了，我们即将离开青葱的校园，进入社会这个大熔炉中。所以这次毕业设计是我在即将进入社会的最后一次试炼。而我现在信心满满参考文献集合［１］王世刚，郭润兰。工程力学及设计基础。国防工业出版社［２］赖华清.李洪达。塑料模具设计与制造[M].北京：科学出版社［３］于云程，李洪达。模具CAE技术应用机电工程学院［４］叶峰，郭伟。典型模具制作机电工程学院模具教研室［５］周正元，赖华清。机械制造基础答谢词三年多的大学生活转眼间就要过取了，三年足够磨去一个男孩的稚气。第一次使用可怕的车床，第一次做钳工，第一次做线切割，第一次做数控车床从无知懵懂到现在领悟到模具专业的重要点。中间努力了很多，得到了很多也失去了很多。我十分要感谢学校的培养，让我从什么都不懂到学习了很多对以后融入社会有用的技能，大一徘徊于各式各样的社团中，大二在专业知识学习中无法自拔，而大三的我还能怀念大一大二的美好时光。在这里由衷的感