手机外壳模具设计毕业论文.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流手机外壳模具设计毕业论文.精品文档.机械工程系模具设计与制造专业毕业设计/论文设计/论文题目: 手机外壳模具设计 班 级: 模具设计与制造 姓 名: 指导老师: 吴志明 完成时间: 2009.12 目 录第1章 绪 论11注射成形基本过程12注射模的基本结构第2章 手机外壳的造型设计2.1手机外壳的选料及其性能2.2手机外壳注射成型工艺过程2.3手机外壳的结构分析2.4 手机外壳造型设计过程第3章 注射机的选择3.1 注射机规格3.2 注射机的校核3.2.1 注射机注射容量校核3.2.2 注射机锁模力校核3.2.3 注射机注射压力校核3.2.
2、4 注射机模具厚度校核3.2.5 注射机最大开模行程校核第4章 成型零件与浇注系统的设计4.1凹、凸模成型零件的设计4.1.1加载参照模型4.1.2成型零件设计4.2浇注系统设计4.2.1 主浇道的设计4.2.2分浇道的设计4.2.3 浇口及冷料穴设计4.2.4铸模和开模4. 3 冷却系统设计4.3.1 凹、凸模冷却系统设计第5章 模具零件设计5.1 推出系统设计5.2 确定模架5.3 模架各装配零件设计5.3.1 导向零件设计5.3.2 浇注系统零件设计5.3.3 推出机构零件5.3.4定位圈5.3.5 其他零件第6章 模具的装配和调试6.1 模具的装配6.2 模具的调试结束语参考文献附录一
3、 图纸附录二 外文翻译第1章 绪 论1.1注射成形基本过程注射成形是现在成形热塑性塑件的主要方法,因此应用范围很广。所使用的成形机称为注射机。注射成形是把塑料原料(一般为经过造粒、染色、加入添加剂等处理后的颗粒料)放入料筒中,经过加热融化,使之成为高粘度的流体称为“溶体”,容柱塞或螺杆作为加压工具,使溶体通过喷嘴以较高的压力(约为2580Mpa)注入模具的型腔中,经过冷却、凝固阶段,而后从模具中脱出,成为塑料制品。注射成形的全过程可以分为:(1) 塑化过程 现代的注射机基本上是采用螺杆式的塑化设备。塑料原料(称为“物料”)自送料斗以定容方式送入料筒。通过料筒外的电加热和料筒内的螺杆旋转的摩擦热
4、使物料熔化,达到一定的温度后即开始注射。注射动作是由螺杆的推进完成的。(2) 充模过程 熔体自注射机的喷嘴喷出后,进入模具的形腔,把形腔内的空气排除,并充满形腔,然后升压到一定的压力,使熔体的密度增加,充实形腔的各部位。(3) 冷却凝固过程 热塑性塑料的注射成形过程是热交换的过程。即: 塑化 注射充模 固化成形加热 (理论上绝热) 散热l 热交换效果的优劣,觉得塑件的质量外表面质量和内在的质量。因此,模具设计对热交换也要做充分的考虑。现代的设计方法中也采用了计算机。(4) 脱模过程 塑件在型腔内固化后,必须用机械的方式把它从形腔中取出。这个动作要由“脱模机构”来完成。不合理的脱模机构对塑件的质
5、量有很大的影响;但塑件的几何形状是千变万化的,所以必然采用最有效的和最适当的脱模方式。由(1)到(4)形成了一个循环。每一次循环,就完成一次成形一个乃至数十个塑件。1.2注射模的基本结构注射模的基本结构依使用的目的而不同,大致上可以作如下的分类: 单腔二板式结构 二板式结构 多腔二板式结构 普通模具 单腔三板式结构 三板式结构 多腔三板式结构 滑动型心式结构 瓣合式结构特殊模具 脱螺纹结构 多层结构 第2章 手机外壳造型设计2.1手机外壳的选料及其性能选用热塑性塑料ABS作为手机外壳的材料。热塑性塑料是在特定的温度的范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料。ABS是acrylonitritle-b
6、utadiene-styrene copolymer 的缩写,中文名是丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物。ABS可以根据要求通过改变单体的含量进行调整。当丙烯腈增加时,塑料的耐热、耐蚀性和表面硬度可改善;丁二烯可提高弹性和韧性;苯乙烯可改善电性能和成形能力。近年来ABS塑料在汽车上的应用发展很快,如作档泥板、扶手、热空气调节导管,以及小轿车车身等。阻燃级的ABS树脂则用于电子计算机的壳体,控制台、电信、光盘音响设备、彩电的机壳等。成型性能:l 无定性料,流动性中等,吸湿大,必须充分干燥,表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥。l 宜取高料温、高模温,但料温过高易分解(分解温度为250)。对精度较高的塑件,模
7、温宜取5060,对光泽、耐热塑件,模温宜取6080。综合性能较好,冲击强度较高,化学稳定性、电性能良好。与372有机玻璃的熔接性良好,制成双色塑件,且可表面镀铬。ABS的主要技术指标见表2-1。表 2-1密度1.021.16比容0.860.98吸水率%0.20.4收缩率%0.40.7熔点130160弯曲强度MPa90抗拉屈服强度Mpa50拉伸弹性模量MPa体积电阻率硬度HB9.7热变形温度0.45MPa130160冲击强度无缺口2611.82MPa90108缺口112.2手机外壳注射成型工艺过程手机外壳注射成形工艺过程如下:注射装置准备装料预烘干 装入料斗 预塑化 注射装置准备注射清理嵌件、预
8、热 清理模具、涂脱模剂 放入嵌件 合模 注射 保压 脱模 冷却塑件送下工序注射成形工艺参数见表2-2。表 2-2注射机类型预热和干燥料筒温度()喷嘴温度()温度()时间(h)后段中段前段螺杆式809545150170165180180200170180模具温度()注射压力(Mpa)成形时间(s)508060100高压时间保压时间冷却时间成形时间05153015304070螺杆转速(r/min)后 处 理方 法温度()时间(h)3060红外线灯、烘箱70242.3手机外壳的结构分析下面确定手机外壳的各项技术参数:1)尺寸大小和精度 手机外壳的尺寸大小根据水瓶的大小即可。手机外壳壁厚的厚度不宜过大
9、或过小。如果壁厚太小,则手机外壳的强度、刚度不够,同时给制造带来困难。如果壁厚太大,不仅造成材料浪费,而且容易产生气泡、缩孔等缺陷,同时因冷却时间过长而降低生产率,所以手机外壳壁厚取1.5mm。塑件的尺寸精度主要取决于塑料收缩率的波动和模具制造误差,由于我们要设计的零件的工作环境对精度要求不高,加之选用的塑料ABS推荐精度等级为3、4、5级,所以只要求手机外壳能与剃须刀的其它零件能正常装配即可,因此手机外壳选用4级精度。2)壁厚和圆角 塑件壁厚力求各处均匀,以免产生不均匀收缩等成形缺陷。塑件转角处一般采用圆角过渡,其半径为塑件壁厚的1/3以上,最小不宜小于0.5mm。,转角处的半径见附录零件工
10、作图,即03号图纸。3)加强肋 为了保证手机外壳的强度和刚度而不使手机外壳的壁厚过大,在手机外壳的适当位置设置了加强肋。l 4)孔 严格意义上讲塑件上的通孔和盲孔通常用单独型芯或分段型芯来成形,对于易弯曲变形的型芯,须附设支承住。但是本次设计中,考虑到生产成本的尽量缩小,该空孔的高度不高,以及我们需要的孔在工艺上要求不高,我们采用分型面直接成形法。2.4 手机外壳造型设计过程 在设计手机外壳之前,首先看看所需要设计的手机外壳的具体形状,以便在接下来的设计中能快速、准确的设计出手机外壳。需要设计的手机外壳的具体形状如图2-2所示:第3章 注射机的选择3.1 注射机规格注射机是热塑性塑料和部分热固
11、性塑料注射成形的主要设备,我们选择注射机型号为XS-Z-60,它的技术规格如表3-1所示。表 3-1型号螺杆直径(mm)注射容量(cm3)注射压力(Mpa)锁模力(kN)XS-Z-6038500122500最大注射面积(cm3)模板行程(mm)定位孔直径(mm)130180模具厚度(mm)喷嘴顶出两侧中心孔径(mm)最大最小球半径(mm)孔半径(mm)孔径(mm)孔距(mm)2007012422230503.2 注射机的校核3.2.1 注射机注射容量校核塑件成形所需的注射总量应小于所选注射机的注射容量。注射容量以容积(cm3)表示时,塑件体积(包括浇注系统)应小于注射机的注射容量,其关系按3-
12、1式校核V件0.8V注 (3-1)式中 V件塑件与浇注系统的体积(cm3);V注 注射机注射容量(cm3);0.8 最大注射容量利用系数。在这个设计中,V件= 29 cm3V注=60cm3290.8*60=48所以注射机注射容量完全满足要求。3.2.2 注射机锁模力校核模具所需的最大锁模力应小于或等于注射机的额定锁模力,其关系按3-2式校核p腔FP锁 (3-2)式中 p腔 模具型腔压力,一般取4050Mpa;F 塑件与浇注系统分型面上的投影面积(mm2);P锁 注射机额定锁模力(N)。在这个设计中p腔 = 40 MpaF = 10734.2mm2P锁 = 500 kNp腔F = 40 106
13、10734.2 10-6 = 429.368 (kN) 500(kN)所以注射机的锁模力也满足要求。3.2.3 注射机注射压力校核塑件所需的注射压力应小于或等于注射机的额定注射压力,其关系按3-3式校核p成 P注 (3-3)式中 p成 塑件成形所需的注射压力(Mpa);P注 所选注射机的额定注射压力(Mpa)。在这个设计中p成 = 80 MpaP注 = 122Mpa显然,80 122Mpa,因此注射压力也满要求。3.2.4 注射机模具厚度校核模具闭合时的厚度应在注射机动、定模板的最大闭合高度和最小闭合高度之间,其关系按3-4式校核H最小 H模 H最大 (3-4)式中 H最小 注射机所允许的最小
14、模具厚度(mm);H模 模具闭合厚度(mm);H最大 注射机所允许的最大模具厚度(mm)。在这个设计中H最小 =70 mmH模 = 80 mmH最大 = 200 mm显然,7080200所以注射机模具厚度也满足要求。3.2.5 注射机最大开模行程校核塑件所需的开模距应小于注射机的最大开模行程。对在液压机械联合锁模的立式、卧式注射机上使用的一般浇口模具,关系按3-5式校核H1 + H2 + 510mm s (3-5)式中H1 脱模距离(推出距离)(mm);H2 塑件高度(包括浇注系统)(mm);S 注射机模板行程(mm)。在这个设计中H1 = 25 mmH2 = 65mmS = 180mmH1
15、+ H2 + 10 = 25 + 65 +10 = 100 mm100 180因此,注射机模板行程也满足要求。1) 设计分型面设计塑料成型模具时,分型面的设计是一个重要的设计内容,分型面选择合理,模具结构简单,塑件容易成型,并且塑件质量高。如果分型面选择不合理,模具结构变得复杂,塑件成型困难,并且塑件质量差。分型面的形状 主要有平面、斜面、阶梯面、曲面等。选择分型面的一般原则 如何确定分型面,需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、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比较,
16、从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则:1)为了便于塑件起模,分型面一般使塑件在开模时留在下模或动模上,且分型面应选在塑件外形的最大轮廓处。2)选择分型面时,应尽量只采用一个与开模方向垂直的分型面,并尽量避免侧向抽芯与侧向分型。3)对于有同轴度要求的塑件,模具设计时应将有同轴度要求的部分设计在同一模板内。4)分型面的选择应有利于防止溢料。当塑件在分型面上的投影面积接近于注射机的最大面积时,就有可能产生溢料。5)分型面的选择应有利于排气。为此,一般分型面应与熔体流动的末端重合。对于高度较高的塑件,其外观无严格要求时,可将分型面选择在中间。此外,选择分型面是还应考虑到
17、塑件的精度、塑件的外观质量要求、模具加工难易程度等因素。分型面的形式参见模具设计与制造简明手册图2-40,其选择示例见模具设计与制造简明手册表2-47。执行分型面创建中的复制、拉伸、平整等命令后得到分型面。分型面创建完成后,如图4-3所示:分型面设计好后,在经过分割体积块、抽取模具元件两道工序后,凸模和凹模都已经设计好了。分别如图4-4和4-5所示:4.2浇注系统设计注射模的普通浇注系统由主浇道、分浇道、浇口、冷料穴四部分组成。主浇道:从注射机的喷嘴与模具接触的 部分到分浇道为止的一段流道。分浇道:从主浇道的末端到浇口为止的一段流道。浇口:从分流道的末端到模具型腔为止的一段狭窄的浇道。冷料穴:
18、一般设在主浇道的对面,有时也设在分浇道的末端。 4.2.1 主浇道的设计主浇道是一端与注射机喷嘴相接触,另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。主流道小端尺寸为直径为5mm。主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触,属易损件,对材料要求较严,因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式,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。本设计中浇口套由于与定位圈有配合需求,而且注射机喷嘴球半径12,遵循注射机球半径小于等于浇口套球半径的国标要求,浇口套的规格有S15,S20 等几种。由于注射机的喷嘴半径为S12,所以为浇口套取S15。主流道的形式见附录模具装配图,即04号图纸。主
19、流道浇口套固定配合见图4-6所示。图4-64.2.2分浇道的设计在多型腔或单型腔多浇口(塑件尺寸大)时应设置分流道,分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前,通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过渡段。因此分流道设计应满足良好的压力传递和保持理想的充填状态,并在流动过程中压力损失尽可能小,能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。分流道的设计应尽量使比面积小,热量损失少,摩擦阻力小。常用分流道的截面形状及尺寸参见模具设计与制造简明手册表2-49。在考虑分流道设计时,由于其水平高度已经被主流道位置确定,因此,我们只要设计分流道的布置形式
20、和截面形状即可。考虑到圆形截面的分流道在注射过程中对塑料流动的阻力最小,流动效率最高,因此我们选用圆形截面的分流道,直径为3mm。由于我们所设计的模具是一腔四穴的形式,因此在主浇道分流后,设计了四根分浇道。这样设计的优点是塑料在填充过程中较均匀和平稳,避免出现冷隔现象,有利于保证成形零件的成形质量。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,因面分流道的内表面粗糙度Ra 并不要求很低,一般取1.6m 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。主浇道和
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