手机外壳注塑模具

1、诺基亚5530手机外壳注塑模具设计 专 业：机械制造及自动化 学 生： 指 导 老 师： 完 成 时 间：2011年5月10日摘要本文以NOKIA5530手机外壳为例，利用模具CAD/CAM的模具设计理念通过对其测试、分析、修改，完成了其注射模的设计与改进。整个设计中利用Pro/E环境下的Part模块完成了手机壳体及其它模具组件的设计、修改与装配工作；利用Mold 完成了其成型零件的设计、开模分析及模具检测；并在Drawing模块下，完成了零件图及装配图的二维图形的生成与转换。利用Auto CAD完成了零件图与三维图的尺寸标注及标题栏与明细表的填写。详细地叙述了模具成型零件的设计与加工工艺过程

2、，重要零件的工艺参数的选择与计算，冷却系统、推出机构与浇注系统以及其它结构的设计过程，并对试模与产品缺陷作了介绍并介绍了模具的工作原理。 整个设计过程渗透着CAD/CAM的思想，利用当前最流行的模具设计软件Pro/E的单一数据库技术提供的参数化全相关的特点，使得设计中在任何一处的修改均能反映到整个设计中去， 使模具设计更轻松、更合理。 本文还论述了现代模具工业尤其是注射模特点、模具制造领域的先进技术及模具CAD/CAM集成化技术的发展及展望。关键词： 注塑模，Pro/E，CAD/CAM/，塑料AbstractThis article is NOKIA5530 cell phone case b

3、y case. Use of die CAD / CAM mold design through its testing, analysis, modification, completed its design and improvement of injection mold. The design of Pro / E, Part modules under the Environment completed a mobile phone shell and other mold components of the design, modification and assembly wo

4、rk; use Mold completed its molded part design, mold analysis and mold testing. Described in detail the design of molding parts and machining process, an important part of the process parameter selection and calculation of the cooling system, the introduction agencies and casting systems, and other s

5、tructures in the design process, and the test mode was introduced with product defects and The working principle of the die.Permeated the entire design process, CAD / CAEs ideas, using the most popular mold design software Pro / E to provide a single database of all relevant parameters of the charac

6、teristics, making design changes in any one design can reflect the whole in order to enable die design easier and more reasonable.This article also discusses the modern mold industry, especially the model point of injection mold manufacturing of advanced technology and die CAD / CAM integrated techn

7、ology development and prospects.Key words: injection molding, Pro / E, CAD / CAM /, plastic目 录摘要IAbstractII第一章 引言11.1课题来源及意义11.1.1手机外壳的发展意义11.1.2 CAD的意义21.2模具CAD/CAM技术发展趋势2第二章 材料及尺寸的确定42.1塑料的工艺性分析42 .1.1使用性能、制件技术要求和生产要求42.1.2塑料尺寸精度52.1.3塑料表面质量分析62.2原材料分析以及原材料的工艺性分析62.3塑料的成型特性分析及影响因素8第三章 模具设计93.1模具设计

8、93.2确定型腔数量及排列形式103.3注射机型号的确定103.4注射量的校核113.5浇注系统的设计113.6主浇道的设计123.6.1分浇道的设计133.6.2主浇道和分浇道的几何形状133.6.3浇口的设计133.6.4浇口形式及位置133.7浇口的形式的确定和位置选择143.8 排溢系统设计15第四章导向机构的设计164.1导向机构164.2导向孔和导套16第五章 冷却系统的设计18第六章成型零件的设计19结论24致谢25参考文献26第一章 引言1.1课题来源及意义1.1.1手机外壳的发展意义在网络化和数字化迅猛发展的今天，手机已经成为引领消费时尚的异军突起的工业产品。面对日趋激烈的竞

9、争市场和日益挑剔的消费者，如何推动手机业得持续稳定的发展，已经成为手机厂商要解决的迫在眉睫的问题。英国首相撒切尔夫人对工业设计曾有一句非常精辟的论断：“对于工业设计一分的投入，可以产生一千分的回报。”美国工业设计协会做过调查，美国平均工业设计每投入一美元，其销售收入为2500美元；日本日立公司的统计数字也表明.每增加一千亿日元的销售额. 工业设计的作用就占51%.而技术改造的作用仅占12%。十分显然.工业设计的创新.必然会给产品带来丰厚的利润。实现手机工业设计的突破和创新正是大势所趋。 当前.手机市场群雄并起.逐鹿中原。摩托罗拉、诺基亚、索尼爱立信、三星、LG五家品牌占领了中国手机市场75%的

10、份额，数不胜数的其它品牌手机瓜分余下的份额。手机牌照的放开、市场竞争者的不断涌入、市场竞争环境的恶化.使手机厂商面临前所未有的巨大压力。他们纷纷打起广告战、价格战、渠道战和产品战。这其中产品战是重头戏，而产品的工业设计更是制胜的关键。 经过多年的努力，手机的功能设计基本可以满足消费者的需要。随着手机的不断普及。消费者的差异化越来越明显，多层次的需求越来越强烈。对手机外观设计的要求也越来越高。他们往往对外观设计平庸或雷同的手机不屑一顾，而对外观设计特点明显并符合自己的身份的手机情有独钟。因此.靠创新外观设计征服消费者的发展空间还是相当大的。面对市场的巨大挑战，手机的外观设计就要迎难而上。手机的外

11、观设计在适应功能设计的前提下，把外观设计和产品工艺、色彩及文化合理有机地融合.实现手机的进一步时尚化、人性化、个性化和娱乐化.这是未来中国手机外观设计的一个新趋势。 主流仍是时尚化设计作为通信功能产品。手机诞生之初时简单耐用是其主要特征。随着手机普及程度的提高.手机成为消费者随身携带、生活中不可或缺的伴侣.其消费电子产品特征远远大于其通信特征。设计师们将外形设计重点转移到消费电子产品特征上。对于消费电子产品来说，时尚化设计是其不变的主题。手机外观设计也应遵循这一规律。因此，设计师要深入研究和了解目前的社会环境和消费者的生活态度、审美情趣及时尚追求.增强针对性和服务性.在造型、色彩、材质、功能搭

12、配和装饰物等的选择上竭力突出其时尚化特征.将社会上的流行趋势和时尚特征等转化成设计元素.体现到手机的外观设计上。现如今.娱乐、多媒体、游戏和商务等特征是消费者能普遍接受的功能.为了体现这些消费特征，今后几年手机外观可以千姿百态、风格多样.但其主流格调仍是时尚化。通信技术和数字技术的发展日新月异。消费者的需要也越来越难以琢磨和难以满足.对手机的外观设计更是提出了更高的要求。期待厂商推出更多具有时尚化、个性化、人性化和娱乐化的手机.期待这些设计特点在每部手机上都能达到和谐统一。手机的工业设计者有责任.也有能力给消费者带来更多的惊喜。1.1.2 CAD的意义计算机辅助设计指利用计算机及其图形设备帮助

13、设计人员进行设计工作。简称CAD。在工程和产品设计中，计算机可以帮助设计人员担负计算、信息存储和制图等项工作。在设计中通常要用计算机对不同方案进行大量的计算、分析和比较，以决定最优方案；各种设计信息，不论是数字的、文字的或图形的，都能存放在计算机的内存或外存里，并能快速地检索；设计人员通常用草图开始设计，将草图变为工作图的繁重工作可以交给计算机完成；由计算机自动产生的设计结果，可以快速作出图形显示出来，使设计人员及时对设计作出判断和修改；利用计算机可以进行与图形的编辑、放大、缩小、平移和旋转等有关的图形数据加工工作。CAD 能够减轻设计人员的劳动，缩短设计周期和提高设计质量。1.2模具CAD/

14、CAM技术发展趋势模具是工业生产中的重要工艺装备，模具工业是国民经济各部门发展的重要基础之一.加入世贸后，各国经济往来十分频繁，世界各国经济高速发展，人类消费日趋增长，消费结构日趋复杂，消费的增长带来了全球经济的快速发展，中国也渐渐地转变为世界制造中心。目前中国模具有了较大的发展，但与先进国家相比还存在较大的差距。如：国产模具精度低、寿命短、制造周期长，成型设备较陈旧、规格品种少；新型模具材料研发运用力度不大，CAD/CAE/CAM推广应用程度还远远落后于工业发达国家。 21世纪模具制造行业的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和网络化，追求的目标是提高产品质量及生产效率,缩短设计周期及制造周

15、期,降低生产成本，最大限度地提高模具制造业的应变能力,满足用户需求。具体表现出以下几个特征。 1）标准化 CAD/CAM系统可建立标准零件数据库,非标准零件数据库和模具参数数据库。标准零件库中的零件在CAD设计中可以随时调用,并采用GT(成组技术)生产。非标准零件库中存放的零件,虽然与设计所需结构不尽相同,但利用系统自身的建模技术可以方便地进行修改,从而加快设计过程,典型模具结构库是在参数化设计的基础上实现的,按用户要求对相似模具结构进行修改,即可生成所需要的结构。 2）集成化技术 现代模具设计制造系统不仅应强调信息的集成，更应该强调技术、人和管理的集成。在开发模具制造系统时强调“多集成”的概

16、念。即信息集成、智能集成、串并行工作机制集成及人员集成，这更适合未来制造系统的需求。 3) 智能化技术 应用人工智能技术实现产品生命周期(包括产品设计、制造、使用)各个环节的智能化，实现生产过程(包括组织、管理、计划、调度、控制等)各个环节的智能化，以及模具设备的智能化，也要实现人与系统的融合及人在其中智能的充分发挥。 4）网络技术的应用 网络技术包括硬件与软件的集成实现,各种通讯协议及制造自动化协议，信息通讯接口,系统操作控制策略等,是实现各种制造系统自动化的基础。目前早已出现了通过Internet实现跨国界模具设计的成功例子。 多学科多功能综合产品设计技术 未来产品的开发设计不仅用到机械科

17、学的理论与知识,而且还用到电磁学、光学、控制理论等知识。产品的开发要进行多目标全性能的优化设计,以追求模具产品动静态特性、效率、精度、使用寿命、可靠性、制造成本与制造周期的最佳组合。第二章 材料及尺寸的确定2.1塑料的工艺性分析2 .1.1使用性能、制件技术要求和生产要求该塑件外形矩形，材料为：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）。要求材料有较好的机械性能，如抗拉强度、抗应力开裂性、弹性模量都要求较高。根据产品要求，该塑件为大批量生产，采用注塑成型。手机外壳如图所示：图2-1俯视图图2-2侧视图图2-3 前视图2.1.2塑料尺寸精度塑件中的各个尺寸精度要求为IT3，各尺寸可以按照自由尺寸的精

18、度查取公差等级，因此在模具设计和制造中要按照IT3IT4精度要求设计制造。手机外壳如图所示：图2-4手机后壳图2-5手机前壳2.1.3塑料表面质量分析1）该塑件表面质量要求表面光泽，必须避免在塑件有飞边毛刺，缩孔，流痕等工艺缺陷。2）注意通孔处不出现锐边；3）表面粗糙度只有塑件外形要求Ra3.2，其它部位没有较高粗糙度要求。2.2原材料分析以及原材料的工艺性分析塑料是以高分子量的合成树脂为主要成分。它在一定的温度和压力的条件下具有可塑性，能够流动变形，其被塑造成制品之后，在一定的使用环境条件之下，能保持形状、尺寸不变，并满足一定的使用性能要求的材料。塑料中的必要和主要成分是树脂，树脂是由高分子

19、物质所组成，它是通过聚合反应而制成的，所以又叫聚合物或称高聚物。塑料的主要成分是合成树脂，并加入填料、增塑剂、燃料、稳定剂等各种辅料组成。其多组成分有：树脂、填充剂、增塑剂、稳定剂、润滑剂、固化剂、着色剂、抗静电剂、发泡剂、阻燃剂等。塑料具有：1.质量轻；2.化学稳定优越；3.电绝缘性能好；4.比强度高；5.减摩、耐磨性能优良，自润滑性好；6.成型加工方便；7.粘结性能好；.光学性能好；9.着色性能较强；10.导热率低的特性。但是在目前塑料的应用中，塑料也存在着一些缺点，使其应用受到一定限制。一般塑料的机械强度均不如金属。塑料成型时收缩率较高。塑料对温度的敏感性远比金属或其它非金属材料的大，塑

20、料的使用温度范围远较其它材料的窄。塑料若长期受载荷作用，即使温度不高，其形状会产生“蠕变”，塑料这种渐渐产生的塑件流动是不可塑的，导致塑件尺寸精度丧失。所以，在选择塑料时要注意扬长避短。塑料按照受热后的表现性能，可以分为热塑性塑料和热固性塑料两大类。前者的特点是在一定的温度下，经过一定时间加热、加压或加入硬化剂后，发生化学反映而硬化。硬化后的塑料化学结构发生变化，质地坚硬，不溶于溶剂，加热也不再软化，如果温度过高就分解。后者的特点为受热后发生物态变化，由固体软化或者熔化成粘流体状态，但冷却后又可变硬而成为固体。且过程可以多次反复，塑料本身的分子结构则不发生变化。热塑性塑料和热固性塑料的性能对比

21、如下表。根据手机的外壳的对强度，刚度，柔韧性，热塑性等众多方面的考虑，我们决定塑件的材料采用ABS材料。ABS材料特性如下：ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物)，于热塑性塑料，韧性大、脆性小，适用广泛，但是尺寸稳定性差和热稳定性差。ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯共聚物三种化学单位合成，每种单体都有不同特性；丙烯腈有高强度，热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性，抗冲击特性；苯乙烯具有易加工，高光洁及高强度。从形态上看，ABS是非结晶性材料。三种单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯丙烯腈的连续相，另一个是聚丁二烯胶分散相。这就决定了ABS材料的耐高温性、抗冲击性及易加工性等多种特性

22、。缩水率为0.5%。如表2-1所示：表2-1 ABS为热塑性塑料与热固性塑料的区别：ABS为热塑性塑料成型前塑料中树脂分子结构使制品固化定型的模具温度条件成型后，塑料中树脂分子结构成型过程中树脂所发生的变化制品的熔化，溶解性能塑料的使 用性 常采用的成型方法 热塑性塑料线型或支链状线型聚合物分子 冷却基本与成型前的相同 物理变化（可能有少量分解或交链现象发生） 可熔化 可溶解 反复多次使用（可回收废料） 注射、挤出、吹塑等 热固性塑料线型聚合物分子 加热（提供交联反应温度 转变为体型分子 既有物理变化，又有化学变化。有低分子析出 既不可熔化，也不可溶解 一次性使用，因成型过程不可逆 压缩或压注

23、。有的品种可以采用注射 所有手机类轻巧系列产品都提供ABS作为选项，而接近90%的轻巧类塑件产品都是由这种材料制造的。使用者报告说ABS的原型可以达到注塑ABS成型强度的80%，而它的属性，例如耐热性与抗化学性，也是近似或是相当于注塑成型的工件，其耐热度为93.3，这让ABS成为功能性测试应的广泛使用材料。ABS材料的典型用途：汽车（仪表板、工具船门、车轮盖、反光镜盒等），电冰箱，大强度工具（头发烘干机、搅拌机、食品加工机、割草机等），电话机壳体，打字机键盘，娱乐用车辆（如高尔夫球手推车、及喷气式雪橇车等）等众多领域。塑料按照受热后的表现性能，可以分为热塑性塑料和热固性塑料两大类。abs为热塑

24、性塑料，其特点是受热后发生物态变化，由固体软化或者熔化成粘流体状态，但冷却后又可变硬而成为固体，其过程可以多次反复，塑料本身的分子结构则不发生变化。但热固性塑料在一定的温度下，经过一定时间加热、加压或加入硬化剂后，发生化学反映而硬化，硬化后的塑料化学结构发生变化，质地坚硬，不溶于溶剂，加热也不再软化，如果温度过高就分解。2.3塑料的成型特性分析及影响因素1 流动性 塑件形状复杂、壁薄或尺寸较大的制品时，产品设计者应考虑在满足制品使用性能的前提下，优先选择流动性好的塑料来成型。流动性的优劣以流动性等级衡量，测定流动性的方法用标准测仪器测量，测定值越高，表明流动性越好。人们习惯引用与塑料流动性相关

25、的塑料溢料间隙（溢边值）概念，所谓溢料间隙是指熔体塑料在成型高压下不得流过的最大间隙值，流动性越好，溢料间隙要求越小。2 收缩性、收缩率、比容和压缩收缩率与：热胀冷缩、塑料品种、成型工艺（压力、温度、时间）、模具和塑件结构有关,所以设计模具时，需根据模塑收缩率来计算型腔的尺寸。比容是单位重量的松散塑料所占有的体积。压缩率是松散塑料的体积与同重量塑料的体积之比。用它们可计算出每模塑料需要的注射量（cm3）或模具加料腔的容积尺寸。注射量是决定设备的主要条件。3 结晶性、相容性、热敏性、固化和熔体破裂结晶性即指聚合物分子能做空间规则排列生成结晶的能力。聚合物的结晶性与它们的结晶度能力大小有关。挥发物

26、含量指塑料中的挥发物包括水、氯、空气、甲醛等低分子物质的含量。热敏性指塑料的热稳定性差的性能。 4熔结痕、内应力、制品的后处理减少熔结痕，可选用流动性较好的塑料，或增加浇口数量，缩短流程，以较快时间充模；适当提高料温或模温等；增强模具排气措施；改变浇口位置使熔结痕产生在塑件的次要部位；尽量不用脱模剂等。产生内应力的一个重要因素是注射及补料时的剪切应力。减少应力措施：注射压力不宜取得过高，使用较高的料温和模温，保压时间要适度，可采取降压保压方法，成型后将制品进行热处理。制品的后处理（热处理）有退火处理和调温处理。第三章 模具设计3.1模具设计模架结构形式如图3-1，3-2所示：图3-1模架结构剖

27、面图图3-2 模架3D图3.2确定型腔数量及排列形式1.多型腔单分型面模具：塑件外观质量要求不高，尺寸精度要求一般的小型塑件，可采用此结构。2.多型腔多分型面模具：塑件外观质量要求高，尺寸精度要求一般的小型塑件，可采用此结构。该塑件外观质量要求不高，是尺寸精度要求较低的小型塑件，因此可采用多型腔单分型面的设计。从塑件上容易看出模具的分型面位置、摧出机构的设置以及浇口的位置。分型面为单分型面垂直分型。最常用的浇口形式有：第一是侧浇口。这种浇口形式注射工艺工人比较熟悉，在制造上加工比较方便，但不得因素是浇道流程长，热量损耗大，因此容易产生明显的拼料痕迹。如果要得到改善，则需加大浇道尺寸，但随之浇道

28、部份的回料增多。其次塑料的进料口部分需去毛刺，这样既增加了去毛刺的工时，又损坏了周围的美观。第二是点浇口。塑料注射时，在点浇口以高速注入型腔，一部份动能转变为热能，因此塑料在会合时的热量损耗比侧浇口少，所以会合处熔合较好，熔接痕不太明显。其缺点是塑件的正面将留下点烧口的痕迹，影响塑件的美观，并且为了取出点浇口的浇道剩料，型腔必须移动。由于型腔重量较大，所以不方便移动。第三种是综合上述两种浇口形式的优缺点，采用剪切浇口。因为塑件侧壁距离横浇道较远，因直接在侧壁进料是很难实现的，因此又增设了工艺输助浇口，从而使浇注系统进一步完善。这种浇口形式主要有以下优点：一是塑件表面无浇口痕迹，并且外表面无明显

29、的熔接痕，所以外观质量较好。二是浇口的位置和数量可视塑件的质量而增加、减少或改变浇口的位置、模具修改也比较方便。三是在塑件顶出的同时，浇口剪断并脱落，可节省去毛刺工序，并有得于机床自动化。从塑料流程尽量一致的原则出发，采用了两个剪切浇口处都设有顶杆，用以切断剪切浇口，其工艺辅助浇口可手工去除。多型腔模具排列形式设计的要点：1） 尽可能采用平衡式排列，确保制品质量的均一和稳定；2） 型腔布置与浇口开设部位应力求对称，以便防止模具承受偏载而产生溢料现象；3） 尽量使型腔排列得紧凑，以便减小模具的外形尺寸。3.3注射机型号的确定根据塑件的体积初步选定用XS-Z-60（卧式）型注塑机。表 3-1 注塑

30、机的主要参数理论注射容积(cm）60螺杆直径(mm)30注射压力(MPa)180注射速率(g/s)70塑化能力(g/s)35螺杆转速(r/min)0200锁模力(kN)400拉杆有较距离(mm)220300移模行程(mm)250模具最大厚度(mm)250模具最小厚度(mm)150锁模形式双曲肘模具定位孔直径(mm)80喷嘴球半径(mm)SR10喷嘴口孔径(mm)3模板尺寸(mm)2003153.4注射量的校核注射机的表称注射量：V机=60cm3塑件体积：Vs =23.33=6.66 cm3 ,而浇注系统流道凝料的体积：V凝=2.33cm3则实际需要的注射量：V实= Vs + V凝=6.66+2

31、.33=8.99 cm3 所以，注射量符合一、注射压力校核 因为HDPE的注射压力是70150MPa，而XS-ZY-60注塑机的压力为180Mpa，显然注塑机的注射压力满足要求。二、锁模力校核塑料对模板的压力为：P=0.3P1=0.3100=30MPaF胀=(nA塑件+A浇)P=（22989+2092）30=242 KNF额=400KN 242KN=F胀锁模力足够三、开模行程与推出机构的校核（具有侧向抽芯）：S侧=87.75+5.25=93 mm91.86 mm =82.5+4.06+5.25=H1+H2+（510）mm所以只要校核侧向抽芯需要的开模距离S侧与注射机的最大开模行程Smax相对比

32、即可，本设计注塑机的最大开模行程Smax=500mmm93mm=S侧3.5浇注系统的设计塑料成型特性设计浇住系统应适用所有塑料的成型特性的要求，以保证塑件的质量。塑件的大小和形状 根据塑件的大小 形状 壁厚 技术要求等因素，结合分形面同时考虑浇注系统的形式，进料口数量和位置，保证正常成型，还应注意防止流料直接冲击嵌件及细弱型心或型心受力不匀以及充分估计可能产生的质量弊病和部位等问题，从而采取相应的措施或留有修正的余地。模具成型塑件的型腔数设置浇注系统还应考虑到模具是一模一腔还是一模多腔，浇注系统需按型腔布局设计。塑件外观设置浇注系统时应考虑到去除、修整进料口方便。同时不影响塑件的外表美观。注射

33、机安装模板的大小在塑件投影面积较大时，设置浇注系统时应考虑到注射机模板的大小是否允许，并应防止模具偏单边开设进料口，造成注射时的受力不匀。成型效率在大量生产时设置浇注系统还应考虑到在保证成型质量的恰好难题下尽量缩短流程，减少断面积以缩短流程填充及冷却时间，缩短成型周期，同时减少浇注系统损耗的塑料。冷料在注射间隔时间。喷嘴的端部的冷料必须去除，防止注入型腔影响塑件的质量，故设计浇注系统是应该考虑储存冷料的措施。3.6主浇道的设计如图3-3,3-4所示，主浇道为直接与注射机的喷嘴相连的部分。熔体从喷嘴中以一定的动能喷出。由于熔体在料筒内以被压缩，此时流入模的空腔内，其体积必然膨胀，流速也略为减小。

34、主浇道的截面为圆形，整体为圆锥形，锥度为24，对于本产品所用的塑料ABS 采用2。图3-3主浇道切面图图3-4主浇道3.6.1分浇道的设计 分浇道是连接主浇道和浇口的主要通道。 分浇道的直径的计算可以采用如下的经验公式计算： （mm） 式中 D 各级分浇道的直径 （mm） W 流经该分浇道的流体重量（g） L 流过W流体的分浇道的长度（mm）3.6.2主浇道和分浇道的几何形状主浇道为一圆锥孔，其小头正对注射机的喷嘴。因喷嘴外形为球面，所以主浇道小头孔端的外型应为一凹球面。为了 配合紧密，防止溢料凹球面的半径应比喷嘴的球面半径略大23mm。3.6.3浇口的设计浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短

35、通道。浇口的断面形状有圆形、矩形或正方形。取较小浇口的优点，可以增加物料的充模流速，产生摩擦热或增大剪切速率来提高流动性，控制浇口封闭时间，降低模塑周期，易于平衡各型腔的进料速度，尤其是使平衡式分流道达到各浇口同时进料，容易与塑件断离；浇口过小的缺点是会造成太大的流动阻力，延长进料时间。3.6.4浇口形式及位置浇口的类型有：（1）直接浇口 ：又称主流道型浇口，其优点：利于排气和消除熔结痕，模具机构简单而紧凑。缺点：周期延长，超压填充，容易产生残余应力。适用于单腔模。（2）侧浇口 ：一般开设在分型面上，由塑件侧面进料，广泛使用于多腔模。浇口与分流道相接处采取斜面或圆弧过度。（3）扇形浇口：它是矩

36、形侧浇口的一种变异形式，此浇口的加工虽困难一些，但有助于熔体均匀地流过扇形浇口。优点：使塑料充模时横向得到更均匀的分配，降低制品的内应力和带入空气的可能性。常用来成型宽度较大的薄片状制品。（4）薄片浇口：其特点是将浇口的厚度减薄，而宽度取作浇口边制品宽度的1/4至全宽，浇口台阶长约0.65mm。优点：能使物料在平行流道内均匀分配，以较低的线速度呈平行流均匀地进入型腔，降低了制品的内应力，减少了因取向而产生的翘曲。缺点：提高了制品的生产成本。适于成型大面积的扁平制品。（5）环形浇口：优点：进料均匀，流速大致相同，空气容易顺序排出，同时避免了侧浇口的型芯对面的熔结痕。主要用于圆筒形制品或中间带有孔

37、的制品。（6）轮辐浇口：这种浇口将整圆周进料改成了几小段圆弧进料。优点：去除浇口方便，浇口回头料较少。缺点：熔结痕增多，塑件强度受到影响。（7）爪形浇口：分流道与浇口不在同一个平面内。（8）护耳浇口 ：小浇口加护耳，作用：可以避免喷射现象，降低速度，均匀地进入型腔，确保制件质量。缺点：割除护耳比较麻烦。适于有机玻璃、聚碳酸脂等透明材料和大型ABS塑料成型。（9）点浇口：是一种断面尺寸很小的浇口。优点：自行切断，无需修剪浇口，生产效率高。单腔模多腔模均适用。断离后的点浇口凝料可以由手工取出或靠点浇口自动脱落机构脱模。（10）潜伏浇口：采用潜伏浇口只需要两板式的单分型面模具，而采用点浇口则需要三板

38、式的双分型面模具。其特点：.浇口位置一般选择在制品侧面不影响外观的地方或加工圆柱形分流道；分流道设置在分型面上；浇口部位宜设计为镶拼结构。 A）直接浇口 B）侧浇口 C）扇形浇口 D）薄片浇口 E）环形浇口图3-5各式浇口示意图3.7浇口的形式的确定和位置选择根据本产品的结构特点和生产特性，浇口形式采用潜伏式浇口，并避开高光亮的区域。一般浇口位置对制品质量影响极大，在选择上应注意以下几点：1.避免熔体破裂在塑件上产生缺陷2.考虑分子定向对塑件性能的影响3.有利于流动、排气和补缩4.在多腔模中，各个型腔浇口方位必须保持一致 5.减少熔结痕和提高熔结痕的强度6.校核流动距离比7.浇口位置应使浇口便

39、于修整8.防止料流将型芯或嵌件挤歪变形根据以上几点和本套塑件的形状、尺寸、精度要求，确定把浇口位置开在如下图的位置，既手机的侧壁。浇口直径计算由于本套设计的产品尺寸较小，所以浇口直径根据经验直接去 d=1mm。3.8 排溢系统设计当塑件熔体填充型腔时，必须顺序排出型腔中及浇注系统内的空气及塑料受热或凝固产生的低分子挥发气体。注射成型时的排气通常有如下四种方式进行。利用配合间隙排气 在分型面上开设排气槽排气 利用所有排气塞排气 强制性排气本塑件采用第一种，其具体深度可按下表3选取 取0.03mm表3-2 分型面上排气槽深度 (mm)塑料深度h塑料深度h聚乙烯PE0.02聚酰胺PA0.01脱模斜度

40、不大时（一般是指5度时，可以计入脱模斜度的影响。第四章导向机构的设计4.1导向机构本设计采用导柱导向机构，导柱导向机构是利用导柱和导向孔之间的配合来保证模具的对合精度。导柱导向机构设计内容包括：导柱和导套的典型结构：导柱与导向孔的以及导柱的数量和布置等。任何一副模具在定、动模之间都设置有导向机构。其功用是：1.定位作用：合模时维持动定模之间的一定方位，合模后保持模腔的正确形状。2.导向作用：合模时引导动模按序闭合，防止损坏型芯，并承受一定的侧向力。3.承载作用：采用推件板脱模或三板式模具结构，导柱有承受推件板和定模型腔板的重载荷作用。4.保持运动平稳作用：对于大、中型模具的脱模机构，有保持机构

41、运动灵活平稳的作用。导柱设计要点如下：1.导柱的直径视模具大小而定，但必须具有足够的抗弯强度，且表面要耐磨，芯部要坚韧，因此导柱的材料多采用低碳钢（20）渗碳淬火，或用碳素工具钢（T8、T10）淬火处理，硬度为5055HRC。2.导柱的长度通常应高出凸模端面68mm,以免在导柱未导正时凸模先进入型腔与其碰撞而损坏。3.导柱的端部常设计成锥形或半球形，便于导柱顺利地进入导向孔。4.导柱的配合精度。导柱与导向孔通常采用间隙配合H7/f6，或H8/f8，而导柱与安装孔则采用过渡配合H7/m6,或H7/k6，配合部分表示粗糙度为Ra0.8同时需要注意，要采用适当的固定方法防止导柱从安装孔中脱出。5.导

42、柱直径尺寸按模具模板外形尺寸而定。模板尺寸越大，导柱间中心距应越大，所选导柱直径也越大。4.2导向孔和导套设计要点如下：导向孔最好为通孔，否则导柱进入未通的导向孔时，孔内空气无法逸出，产生反压力，给导柱运动造成阻力。若受模具结构限制，导向孔必须做成盲孔时，则应在盲孔侧壁增设透气孔式透气槽为使导柱比较顺利地进入导索，在导套前端就应倒有圆角。通常导套采用淬火钢或铜等耐磨材料制造，但其硬度应低于导柱的硬度，以改善摩擦及防止导柱或导套拉毛。导套孔的滑动部分按H8/f8间隙配合，导套外径按H7/m6过渡配合导套的安装固定方式，利用轴肩或螺钉固定纵上分析，导套是安装在另一半模具上的导柱相配合，用以保证动模

43、与定模的相对位置，保证模具开合模运动导向精度的圆套形零件。导柱与安装在另一半模具上的导套（或孔）相配合，用以保证动模与定模的相对位置，保证模具开合模运动导向精度的圆柱形零件。注射模的导柱一般取24根，其数量和布置形式根据模具的结构形式和尺寸来确定。本设计模板采用标准模板，故导柱和导套也是标准数量和布置。如图4-1,4-2所示：图4-1导套图4-2 导柱第五章 冷却系统的设计热塑性塑料和部分热固性塑料注塑成型的过程，是将温度较高的熔塑料，通过高压注射进入温度较低的模具中，经过冷却固化，从而得到所需要的制品。首先，从生产效率的角度来看，成型周期是成型中一个重要的环节，成型周期中50%60%的时间用

44、来对制品的冷却，因此，冷却时间长短的重要性不言而喻。同时，制品应保证最好的尺寸稳定性，最小的变形量，最高的强度和韧性，最完美的外观，如何控制模具温度，使型腔和型芯保持在与被成型制质量量相适应的规定的温度范围之内，最大限度地消除絷应力，改善塑料的物理性能，得到高质量的制品，是模具冷却系统设计中的另一个重要环节。模具冷却系统包括：冷却水温，模具温度控制器以及加热组件等。它们工作的目地不仅仅是为使模具得到冷却，而且是要把在成型过程中，由于熔融塑料带给模具的高温不断地散发掉，使模具保持一恒定的温度，以便控制型腔塑料的冷却速度，从而提高制品的注塑性能和生产效率。从塑料到模穴壁的热传导：冷却系统的行为受从

45、塑料中移走的热量和转移到模穴表面的温度的影响。它会受到材料性质、熔体温度和模具表面温度的差异以及冷却中的塑料和模具材料之间接触好坏的影响。 从模穴壁到水管壁的热传导: 冷却系统行为也受通过模具材料到达冷却水管的热传导的影响。模具材料的性质，包括热传导率、冷却水管和塑料表面的距离，和塑料熔体与冷却水管内部温度之差，也影响冷却系统行为。水管距离模穴越近，热量移走得越快，然而，把它们放置得离模穴过近，会产生模穴表面温度的局部变化，除非增加额外的水管减小相邻水管的距离。因此，最优化的水管放置应是均匀冷却与快速冷却的折中。 从水管壁到冷却介质的热传导： 冷却系统行为也受从模具材料到冷却介质热传导的影响，

46、热传导受冷却液流经模具材料时的紊乱程度、冷却液进口温度、冷却液的性质及冷却液的流速的影响。冷却液紊乱时混合作用的影响，从水管外壁到冷却液的热传导比层流有效得多。过大的紊乱会浪费泵功率，而且没有获得更大的热传导能力。在考虑冷却介质时，要确保成型厂有能力提供足够多的冷却液体积，在足够的压力下达到所需的流速，并在一个温度和所需的速率下释放热。第六章成型零件的设计成型零件的结构设计主要是指构成模具型腔的零件，通常有凹模、型芯、各种成形杆和成形环。模具的成型零件主要是凹模型腔和底板厚度的计算，塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用，应具有足够的强度和刚度，如果型腔侧壁和底板厚度过小，可能因强度不够而

47、产生塑性变形甚至破坏；也可能因刚度不足而产生挠曲变形，导致溢料飞边，降低塑件尺寸精度并影响顺利脱模。因此，应通过强度和刚度计算来确定型腔壁厚，尤其对于重要的精度要求高的或大型模具的型腔，更不能单纯凭经验来确定型腔壁厚和底板厚度。注射模具的成型零件是指构成模具型腔的零件，通常包括了凹模、型芯、成型杆等。凹模用以形成制品的外表面，型芯用以形成制品的内表面，成型杆用以形成制品的局部细节。成形零件作为高压容器，其内部尺寸、强度、刚度，材料和热处理以及加工工艺性，是影响模具质量和寿命的重要因素。设计时应首先根据塑料的性能、制件的使用要求确定型腔的总体结构、进浇点、分型面、排气部位、脱模方式等，然后根据制

48、件尺寸，计算成型零件的工作尺寸，从机加工工艺角度决定型腔各零件的结构和其他细节尺寸，以及机加工工艺要求等。此外由于塑件融体有很高的压力，因此还应该对关键成型零件进行强度和刚度的校核。在工作状态中，成型零件承受高温高压塑件熔体的冲击和摩擦。在冷却固化中形成了塑件的形体、尺寸和表面。在开模和脱模时需要克服于塑件的粘着力。在上万次、甚至上几十万次的注射周期，成型零件的形状和尺寸精度、表面质量及其稳定性，决定了塑件制品的相对质量。成型零件在充模保压阶段承受很高的型腔压力，作为高压容器，它的强度和刚度必须在容许范围内。成型零件的结构，材料和热处理的选择及加工工艺性，是影响模具工作寿命的主要因素。一 成型

49、零件的选材对于模具钢的选用，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，Ra0.05m。要求钢材硬度在HRC3540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。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

50、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。根据塑件表面质量比较高决定模具表面质量更高这一事实，再依照上述标准，故笔者在设计成型零件(凹模)中选用了镜面钢PMS。PMS（10Ni3CuAlVS）的供货硬度为HRC30，易于切削加工。而后在真空环境下经过500550，以510h时效处理。钢材弥散析出复合合金化学物，使钢材硬化，具有HRC4045，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。二 凹模部分的加工工艺表 6-1 凹模的机加工工艺序号工序名称加工内容及要求设备1下料根据模板形状下料2锻造锻坯料至尺寸长315、宽200、厚30mm3

51、划线划线、打样冲4个沉头孔的中心钳工台4钻孔钻两个16、两个20的孔钻床5钻孔将16的孔从上表面钻22、深15钻床6铣削以孔定位铣出型腔的外形铣床7刨削精刨上下面使厚度为26mm刨床8钻孔钻两型腔中间6的孔钻床9钻孔钻旁边侧抽芯孔到规定位尺寸钻床10热处理淬火，表面硬度达5458HRC11磨削粗磨底面，使厚为25.5mm平面磨床12磨削精磨上表面，使厚度达图纸要求平面磨床三 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。分型面的形式该塑件的模具只有一个分型面，垂直分型。分型面的设计原则由于分型面受到塑件在

52、模具中的成型位置、浇注系统的设计、塑件的结构工艺性及精度、形状以及摧出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析。选择分型面时一般应遵循以下几项基本原则：分型面应选在塑件外形最大轮廓处；确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模；保证塑件的精度；满足塑件的外观质量要求；便于模具制造加工；注意对在型面积的影响；对排气效果；对侧抽芯的影响等。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。分型面的确定根据以上原则，可确定该模具的分型面如下图：第一次分型：图 6-1 第一分型面第二次分型：图 6-2 第二分型面（1）图6-3 第二分

53、型面料（2）6-4 分型面3D图6-5爆炸图四 排气孔设计由于制品尺寸较小，利用分型面和推杆、拉料杆的配合间隙排气即可。塑件在闭模时有大量空气，在注塑时应该尽快地把空气排出，以使塑件能完整的成形，紧贴于模腔壁上，如果某一局部有空气滞留，外形即不完整而为废品。最有效的排气法是在分型面上设排气槽，而瓶径的肩部及瓶底的隅部为容易滞留空气的死角，应设漏斗形排气。所有的角部以及截面突然改变处也应设置排气孔。1.分型的排气槽行腔的分型面的接触面积应该适当的减小，以使两个半模能够密合。接触面外只在两半模的任何一半上去掉0.20.5的空隙。而排气槽则开在留下的接触面上。槽身小于0.1，一般用平面磨床精磨而成，槽宽1025，依模具的大小而定每一付模具在分型面上的槽数也依据行腔的溶剂而定，在行腔的两边各开三条以上的排气槽。2.隅角部的排气孔在瓶肩及瓶底的周围，是容易滞留空气的所在。而瓶肩的及瓶底有时是用嵌件组成的 ，不便社排气槽。即便可以设置排气槽，而有时由于瓶体的造型不同，往往这些部位易使空气驻留