2022年智能手机后盖注塑模具设计.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 毕 业 设 计（论文）中文题目 智能手机后盖注塑模具设计英文题目 Intelligent mobile phone cover Injection mold design系别：光电系年级专业：0920221 机械设计制造及其自动化姓 名：孙洪刚学 号：092022107指导老师：许艳华职 称：助教闽南理工学院教务处制2022 年 6 月 8 日摘要本设计对手机后盖进行地注塑模设计.注射成型是塑料成型地一种重要方法,它主要名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 36 页精选学习资料 - - - - - - - - - 适用于热塑性

2、塑料地成型,可以一次成型外形复杂地精密塑件 .本课题就是将手机注塑模具 作为设计模型,将注射模具地相关学问作为依据,阐述塑料注射模具地设计过程 .利用 CAD 软件对塑件进行了二维造型,对塑件结构进行了工艺分析 .明确了设计思路,确定了注射成型工艺过程并对各个具体部分进行了具体地运算和校核 .如此设计出地结构可确保模具工作运用牢靠,保证了与其他部件地协作 . 本课题通过对手机后盖注塑模具设计,巩固和深化了所学学问,取得了比较中意地效果,达到了预期地设计意图 . 关键词 ： 塑料模具 注射成型 模具设计Abstract Design of injection mold for the desig

3、n of the mobile phone cover. Injection molding is an important method for plastic forming, it is mainly applicable to thermoplastic plastic molding, molding can be a complex shape of precision plastic parts. Is the topic of duplex gear as a design model, the injection mold-related knowledge as the b

4、asis, the plastic injection mold design process. For plastic parts for the two-dimensional modeling using CAD software, the 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 36 页精选学习资料 - - - - - - - - - plastic parts of the structure analysis for the process. Defined the design, determine the injection molding process an

5、d the detailed calculation and test for each specific parts. So the structure is designed to ensure reliable mould work, ensure the cooperation with other components.This topic through the design of the mobile phone cover injection mold, consolidate and deepen the knowledge, and achieved satisfactor

6、y effect, achieve the expected design intent.Keywords: plastic mold injection mold design目 录1 引言 - 5 1.1 塑料简介 - 5 1.2 注塑成型及注塑模- 6 2 塑件材料分析 - 72 1 塑件材料地基本特性 - 72 2 塑件材料成型性能 - 8 一般性能 - 8 力学性能 - 8 热学性能 - 8名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 36 页精选学习资料 - - - - - - - - - 电学性能 - 9环境性能 - 93 塑件地工艺分析- 103 1 塑件地结构设计-

7、 113 2 塑件尺寸及精度- 123 3 塑件表面粗糙度- 123 4 塑件地体积和质量 - 124 注射成型工艺方案及模具结构地分析和确定 - 134 1、注射成型工艺过程分析 5 - 134 2 浇口种类地确定- 144 3 型腔数目地确定- 144 4 注射机地挑选和校核- 144.4.1 注射量地校核 - 144.4.2 塑件在分型面上地投影面积与锁模力地校核 - 15名师归纳总结 5 443、模具与注射机安装模具部分相关尺寸校核- 16注射模具结构设计 - 165 1 分型面地设计- 165 2 型腔地布局 - 175 3 浇注系统地设计- 18531 浇注系统组成- 18532

8、确定浇注系统地原就 - 19533 主流道地设计- 19534 分流道地设计- 21535 浇口地设计 - 22536 冷料穴地设计- 235 4 注射模成型零部件地设计7 - 24541 成型零部件结构设计 - 25542 成型零部件工作尺寸地运算 - 255 5 排气结构设计- 265 6 脱模机构地设计- 26561 脱模机构地选用原就 - 26562 脱模机构类型地挑选 - 27563 推杆机构具体设计- 27564 脱模动作原理 - 295 7 注射模温度调剂系统 - 30571 温度调剂对塑件质量地影响 - 30572 冷却系统之设计规章- 315 8 模架及标准件地选用 - 31

9、581 模架地选用 - 31第 4 页,共 36 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 582 标准件地选用- 326 模具材料地选用 - 326 1 成型零件材料选用 - 326 2 注射模用钢种- 32总 结 - 34致谢 - 35参考文献 - 361 引言模具制造是国家经济建设中地一项重要产业,振兴和进展我国地模具工业,日益受到人们地重视和关注 . “模具是工业生产地基础工艺装备”也已经成为广大业内人士地共识 .在电子、汽车、电机、电器、仪器、外表、家电和通信等产品中,60%80%地零部件都要依靠模具成形.用模具生产制件所具备地高精度、高复杂程度、

10、高一样性、高生产率和低消耗,是其它加工制造方法所不能比拟地 .模具又是 “效益放大器 ” ,用模具生产地最终产品地价值,往往是模具自身价值地几十倍、上百倍 .模具工业是制造业中地一项基础产业,是技术成果转化地基础,同时本身又是高新技术产业地重要领域 .1.1 塑料简介名师归纳总结 塑料是以树脂为主要成分地高分子材料,它在肯定地温度和压力下具有流淌性.第 5 页,共 36 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 可以被模塑成型为肯定地几何外形和尺寸,并在成型固化后保持其既得外形而不发生 变化 .塑料有很多优异性能,广泛应用于现代工业和日常生活,它具有密度小,

11、质量 轻,比强度高,绝缘性能好,介电损耗低,化学稳固性高,减摩耐磨性能好,减振隔 音性能好等诸多优点 .另外,很多塑料仍具有防水、防潮、防透气、防辐射及耐瞬时烧 蚀等特殊性能 1. 塑料以从代替部分金属、木材、皮革及无机材料进展成为各个部门不 可缺少地一种化学材料,在国民经济中,塑料制作已成为各行各业不行缺少地重要材 料之一 .1.2 注塑成型及注塑模 将塑料成型为制品地生产方法很多,最常用地有注射,挤出,压缩,压注,压延 和吹塑等 .其中,注射成型是塑料成型加工中最普遍采纳地方法 .除氟塑料外,几乎地有地热塑性塑料都可以采纳此方法成型.它具有成型周期短,能一次成型外形复杂、尺寸精度较高、易于

12、实现全自动化生产等一系列优点 .因此广泛用于塑料制件地生产中,其产口占目前塑料制件生产地30%左右 .但注射成型地设备价格及模具制造费用较高,不适合单件及批量较小地塑料件地生产 .要明白注射成型和注射模,第一得明白注射机地一些基本学问,注射机是注射成型地主要设备,依靠该设备将粒状塑料通过高压加热等工序进行注射 . 注射机为热塑性或热固性塑料注射成型所用地主要设备,按其外形可分为立式、卧式、直角式三种,由注射装置、锁模装置、脱模装置,模板机架系统等组成 .注射成型是依据金属压铸成型原理进展而来地,其基本原理是利用塑料地可挤压性和可模塑性 .第一将松散地粒状或粉状成型物料从注射机地料斗送入高温地机

13、筒内加热熔融塑化,使之成为粘流态熔体,然后在柱塞或螺杆地高压推动下,以很大地流速通过料筒前端地喷嘴注射进入温度较低地闭合模具中,经过一段保压冷却定型时间后,开启模具便可以从模腔中脱出具有肯定外形和尺寸地塑料制品 .注射成型生产中使用地模具叫注射模,它是实现注射成型生产地工艺装备 .注射模地种类很多,其结构与塑料品种、塑件地复杂程度和注射机地种类等很多因素有关,其基本结构都是由动模和定模两大部分组成地.定模部分安装在注射机地固定板上,动模部分安装在注射机地移动模板上,在注射成型过程中它随注射机上地合 模系统运动 .注射成型时动模部分与定模部分由导柱导向而闭合 .一般注射模由成型零部 件、合模导向

14、机构、浇注系统、侧向分型与抽芯机构、推出机构、加热和冷却系统、名师归纳总结 排气系统及支承零部件组成2 .第 6 页,共 36 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 注射模、塑料原材料和注射机通过注射成型工艺联系在一起 .注射成型工艺地核心问题就是采纳一切措施以得到塑化良好地塑料熔体,并把它注射到型腔中去,在控制条件下冷却定型,使塑件达到所要求地质量.注射机和模具结构确定以后,注射成型工艺条件地挑选与掌握便是打算成型质量地主要因素 .注射成型有三大工艺条件,即：温度、压力、时间.在成型过程中,特殊是精密制品地成型,要确立一组正确地成型条件决非易事,由于影

15、响成型条件地因素太多,有制品外形、模具结构、注射装备、原材料、电压波动及环境温度等 .塑料模具地设计不但要采纳 CAD 技术,而且仍要采纳运算机帮助工程（CAE）技术 .这是进展地必定趋势 .注塑成型分两个阶段,即开发 /设计阶段（包括产品设计、模具设计和模具制造）和生产阶段（包括购买材料、试模和成型）.传统地注塑方法是在正式生产前,由于设计人员凭体会与直觉设计模具,模具装配完毕后,通常需要几次试模,发觉问题后,不仅需要重新设置工艺参数,甚至仍需要修改塑料制品和模具设计,这势必增加生产成本,延长产品开发周期 .目前国际市场上主要流行地,运用范畴最广地注射模流淌模拟分析软件有澳大利亚地 MOLD

16、FLOW 、美国地 CFLOW 、华中科技高校地 H-FLOW 等.其中 MOLDFLOW软件包括三个部分：MOLDFLOW PLASTICS ADVISERS （产品优化顾问,简称MPA ）, MOLDFLOW PLASTICS INSIGHT （注射成型模拟分析,简称 MPI ）,MOLDFLOW PLASTICS XPERT （注射成型过程掌握专家,简称 MPX ）.采纳 CAE 技术,可以完全代替试模,CAE 技术供应了从制品设计到生产地完整解决方案,在模具制造加工之前,在运算机上对整个注射成型过程进行模拟分析,准确猜测熔体地填充、保压、冷却情形,以及制品中地应力分布、分子和纤维取向分

17、布、制品地收缩和翘曲变形等情形,以便设计者能尽早发觉问题,准时修改制件和模具设计,而不是等到试模以后再返修模具.这不仅是对传统模具设计方法地一次突破,而且对削减甚至防止模具返修报废、提高制品质量和降低成本等,都有着重大地技术 经济意义 3.2 塑件材料分析 21 塑件材料地基本特性 目前,中国消遣场比较多,嬉戏厅里地手机盖,往往简洁被兴致极高地玩家们按 坏,所以市场也看中了这一点,为了适应玩家玩得爽快及嬉戏厅老板地需要,很多厂名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 36 页精选学习资料 - - - - - - - - - 家开头生产比以前旧材料更好地新材料手机盖,本次设计就是以

18、此为基点,设计生产一批手机盖套地注射模具,该手机盖套不易被按坏,坚固而不难按,在玩家达到忘我境域时,老板不用担忧被按坏,玩家也不会觉手机盖不灵敏,深受广大消费者地欢迎,具有宽阔地市场前景 .设计中利用 CAD/CAE 技术进行模具设计和成型工艺分析 .首先,在三维高端软件 PROE 上进行产品 3D 造型,然后使用 Auto CAD 绘制注射模具总装图和模具零件图,最终将产品三维图转入 MOLDFLOW 软件中进行注射工艺过程模拟分析,确定正确地注射工艺参数,同时分析制品缺陷地缘由及解决方法 .由于本次设计地手机盖具有手感工效,而不缺有用功能,表面光滑且透亮,应选用材料为 ABS ,它是一种优

19、良地热塑性工程材料 .22 塑件材料成型性能塑件材料对注射工艺和模具结构地适应才能叫做注射成型性能,注射成型性能地好坏直接影响到成型加工地难易程度和制品质量地优劣,同时仍影响生产效率地高低和设备地辐射能损耗等 .ABS 成型性能主要有：一般性能ABS 外观为不透亮呈象牙色粒料,其制品可着成五光十色,并具有高光泽度 .ABS相对密度为 1.05 左右,吸水率低 .ABS 同其他材料地结合性好,易于表面印刷、涂层和镀层处理 .ABS 地氧指数为 特殊地臭味 .力学性能1820,属易燃聚合物,火焰呈黄色,有黑烟,并发出ABS 有优良地力学性能,其冲击强度极好,可以在极低地温度下使用；ABS 地耐磨性

20、优良,尺寸稳固性好,又具有耐油性,可用于中等载荷和转速下地轴承 . ABS地耐蠕变性比 PSF 及 PC 大,但比 PA 及 POM 小 .ABS 地弯曲强度和压缩强度属塑料中较差地 .ABS 地力学性能受温度地影响较大 .热学性能名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 36 页精选学习资料 - - - - - - - - - ABS 地热变形温度为93118,制品经退火处理后仍可提高10左右 .ABS 在-40时仍能表现出肯定地韧性,可在-40100地温度范畴内使用.电学性能 ABS 地电绝缘性较好,并且几乎不受温度、湿度和频率地影响,可在大多数环境下使用 .环境性能 ABS

21、 不受水、无机盐、碱及多种酸地影响,但可溶于酮类、醛类及氯代烃中,受冰乙酸、植物油等腐蚀会产生应力开裂.ABS 地耐候性差,在紫外光地作用下易产生降解；于户外半年后,冲击强度下降一半 .ABS 塑料地加工性能ABS 同 PS 一样是一种加工性能优良地热塑性塑料,可用通用地加工方法加工 . ABS 地熔体流淌性比 PVC 和 PC 好,但比 PE、 PA 及 PS差,与 POM 和 HIPS 类似； ABS 地流淌特性属非牛顿流体；其熔体粘度与加工温度和剪切速率都有关系,但对剪切速率更为敏锐 . ABS 地热稳固性好,不易显现降解现象.ABS 地吸水率较高,加工前应进行干燥处理 .一般制品地干燥

22、条件为温度8085,时间24h；对特殊要求地制品如电镀 地干燥条件为温度7080,时间1818h.ABS 制品在加工中易产生内应力,内应力地大小可通过浸入冰乙酸中检验；如应力太大和制品对应力开裂肯定禁止,应进行退火处理,具体条件为放于7080地热风循环干燥箱内24h,再冷却至室温即可.2 3 塑件材料成型条件确定注射工艺条件时,需要依据塑料品种挑选适当地工艺参数,知道了塑料地工艺参数仍能挑选合适地注射机,使机型地规格大小及性能参数地范畴尽量与注射工艺参数接近,只有这样才能在保证制品质量地前提下,获得最高地生产效率和经济效益 .ABS 地注射工艺条件参数见表 1、2 和 3.表 1 ABS 地注

23、射工艺参数名师归纳总结 注射机类预热温度喷嘴温度料筒温度模 具 温第 9 页,共 36 页型6075160170前段后段度柱塞式1701901401602060- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 表 2 ABS 地注射工艺参数注 射 压成型时冷 却 时成型周期后 处 理 介后 处 理后 处 理力 MPa间 S间 SS质温度时间 S60154515304090热水浴或7024100 鼓风烘箱表 3 ABS 地热处理条件塑料热处理介质处理温度制件厚度 mm处理时间 minABS空气或水6070630 60707771203603 塑件地工艺分析 在模具设计之

24、前需要对塑件地工艺性如外形结构、尺寸大小、精度等级和表面质量要进行认真讨论和分析,只有这样才能恰当确定塑件制品所需地模具结构和模具精度.名师归纳总结 手机盖如图（1）所示,具体结构和尺寸详见图纸,该塑件结构并不太复杂,外第 10 页,共 36 页轮廓线由圆弧和直线组成.- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 图（ 1）手机盖图31 塑件地结构设计（1）、脱模斜度由于注射制品在冷却过程中产生收缩,因此它在脱模前会紧紧地包住模具型芯或型腔中突出地部分 .为了便于脱模,防止因脱模力过大拉伤制品表面,与脱模方向平行地制品内外表面应具有肯定地脱模斜度 .脱模斜度地大小

25、与制品外形、壁厚及收缩率有关 .斜度过小,不仅会使制品尺寸困难,而且易使制品表面损耗或破裂,斜度过大时,虽然脱模便利,但会影响制品尺寸精度,并铺张原材料 .通常塑件地脱模斜度约取 0.51.5,依据文献 1 ,塑件材料 ABS 地型腔脱模斜度为 35 / 1 30/ ,型芯脱模斜度为30/1（2）、塑件地壁厚塑件地壁厚是最重要地结构要素,是设计塑件时必需考虑地问题之一 .塑件地壁厚对于注射成型生产具有极为重要地影响,它与注射充模时地熔体流淌、固化定型时地冷却速度和时间、塑件地成型质量、塑件地原材料以及生产效率和生产成本亲密相关 .一般在满意使用要求地前提下,塑件地壁厚应尽量小.由于壁厚太大不仅

26、会使原材料消耗增大,生产成本提高,更重要地是会延缓塑件在模内地冷却速度,使成型周期延长,另外仍简洁产愤怒泡、缩孔、凹陷等缺陷.但假如壁厚太小就刚度差,在脱模、装配、使用中会发生变形,影响到塑件地使用和装配地精确性 .挑选壁厚时应力求塑件各处壁厚尽量匀称,以防止塑件显现不匀称收缩等成型缺陷 .塑件壁厚一般在 14mm,最常用地数值为 13mm.该外壳壁厚匀称,周边和底部壁厚均为 1 mm.壳内凸出部件地壁厚均为 1 mm（3）、塑件地圆角为防止塑件转角处地应力集中,改善其成型加工过程中地充模特性,增加相应位置模具和塑件地力学角度,需要在塑件地转角处和内部联接处采纳圆角过度 .在无特殊要求时,塑件

27、地各连接角处均有半径不小于0.51mm地圆角 .一般外圆弧半径大于壁厚地 0.5倍,内圆角半径应是壁厚地 0.5 倍.该手机盖表面圆角半径为 1mm,内部转弯处圆角半径为 1 mm（4）、孔名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 36 页精选学习资料 - - - - - - - - - 塑料制品上通常带有各种通孔和盲孔,原就上讲,这些孔均能用肯定地型芯成型 .但当孔太复杂时,会使熔体流淌困难,模具加工难度增大,生产成本提高,困此在塑件上设计孔时,应尽量采纳简洁孔型.由于型芯对熔体有分流作用,所以在孔成型时周围易产生熔接痕,导致孔地强度降低,故设计孔时孔时孔间距和孔到塑件边缘地

28、距离一般都尖大于孔径,孔地周边应增加壁厚,以保证塑件地强度和刚度 .本设计中孔都在侧面或边缘,能采纳型芯直接加工成型 .32 塑件尺寸及精度塑料制品外形尺寸地大小主要取决于塑料品种地流淌性和注射机规格,在肯定地设备和工艺条件下流淌性好地塑料可以成型较大尺寸地制品,反正成型出地制品尺寸就比较小 .从节约材料和能源地角度动身,只要能满意制品地使用要求,一般都应将制品地结构设计地尽量紧凑,以便使制品地外形尺寸玲珑小巧些 .该塑件地材料为 ABS,流淌性较好,适用于不同尺寸地制品 .塑件地尺寸精度直接影响模具结构地设计和模具地制造精度 .为降低模具地加工难度和模具地制造成本,在满意塑件要求地前提下尽量

29、把塑件地尺寸精度设计得低一些 .由于塑料与金属地差异很大,所以不能依据金属零件地公关等级确定精度等级 .依据我国目前地成型水平,塑件尺寸公差可以参照文献 2 表 3-2 塑件地尺寸与公关（SJ1372-1978）地塑料制件公差数值标准来确定 .依据文献 2 ,选用一般精度等级,ABS 地精度等级一般为四级,可在文献中查到相应地公差值 . 33 塑件表面粗糙度塑件地表面要求越高,表面粗糙度越低.这除了在成型时从工艺上尽可能防止冷疤、云纹等疵点来保证外,主要是取决于模具型腔表面粗糙度 .塑料制品地表面粗糙度一般为 Ra 0.021.25 m 之间,模腔表壁地表面粗糙度应为塑件地 1/2,即 Ra

30、0.010.63 m .模具在使用过程中由于型腔磨损而使表面粗糙度不断增加,所以应随时给以抛光复原 .该塑件外部需要地表面粗糙度比内部要高很多,为Ra0.4m,内部为0.8m.外部接手柄区域粗糙度加大,主要是为了装配坚固和便利,且增加摩擦力以便有嬉戏玩家按起来有手感 .34 塑件地体积和质量名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 36 页精选学习资料 - - - - - - - - - 用软件对该手机盖套进行三维实体造型,然后用分析模块对其进行质量特性分析,输入材料密度（密度为1. 054g/ cm 3）,即可以得出该手机盖制品共4 个手机盖,每个地体积为3.913 cm ,

31、质量为15.64 克.4 注射成型工艺方案及模具结构地分析和确定 41、注射成型工艺过程分析 5 依据塑件地结构、材料及质量,确定其成型工艺过程为：第一步：为使注射过程顺当和保证产品质量,应对所用地设备和塑料作好以下预备工作.（1）、成型前对原材料地预处理 依据注射成型对物料地要求,检验物料地含水量,外观色泽,颗粒情形并测试其 热稳固性,流淌性和收缩率等指标,对原材料进行适当地预热干燥,ABS 材料吸水率 极低,成型前一般不必进行干燥处理 .如有需要,可在 70 80 下干燥 24 h.（2）、料筒地清洗 在初用某种塑料或某一注射机之前,或者在生产中需要转变产品、更换原料、调 换颜色或发觉塑料中有分解现象时,都需要对注射机（主要是料筒）进行清洗或拆换 .柱塞式注射机料筒