周影的手機外殼塑料模具畢業(yè)設(shè)計

1、畢業(yè)設(shè)計 調(diào)查報告題目 手機外殼塑料模具設(shè)計 學(xué)生姓名 周影 學(xué)號 班 級 專 業(yè) 模具設(shè)計與制造 分 院 工程技術(shù)分院 指導(dǎo)教師 趙洪波 2010 年 12月 15 日摘要 UGngineer包括三維實體造型，裝配模擬，加工仿真NC自動編程，板金設(shè)計，電路布線，裝配管路設(shè)計等專有模塊，ID反求工程，CE并行工程等先進的設(shè)計方法和模式。其主要特點是參數(shù)化的牲造型；統(tǒng)一的能使各模塊集成起來的數(shù)據(jù)庫；設(shè)計修改的關(guān)聯(lián)性，即一處修改，別的模塊中的相應(yīng)圖形和數(shù)據(jù)也會自動更新。它的性能優(yōu)良，功能強大，是一套可以應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計，機械設(shè)計，功能仿真，制造和管理等眾多領(lǐng)域的工程自動化軟件包。 關(guān)鍵詞 手機 塑料

2、 模具設(shè)計 CAD 目錄第一章 緒論 41.1 塑料成型模具在加工工業(yè)中的地位 .41.2 塑料成型模具發(fā)展趨勢 .61.2.1 模具的“三化” .71.3 軟件簡介. 71.3.1 總裝配圖的建立. 71.3.2 零件模型設(shè)計與加工 .8第二章 制件分析 .92.1 手機外殼分析 92.2 零件材料選擇及性能. 9第三章 模具制造143.1模具加工精度的確定 143.2模具結(jié)構(gòu)分析.143.2.1 標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇. 143.2.2 模具閉合高度校核 .153.2.3 模板尺寸的校核. 163.2.4 噴嘴尺寸校核 163.2.5 澆注系統(tǒng)設(shè)計 163.2.6 澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則： 163.2

3、.7 主流道的設(shè)計：. 183.2.8 分流道及澆口形式的設(shè)計. 193.2.9 成型零部件設(shè)計. 213.3.0 型腔分型面設(shè)計. 213.3.1 排氣槽的設(shè)計 .223.3.2 成型零件設(shè)計計算. 223.3.3 型腔和型芯的高度尺寸計算 .233.3.4 型芯之間或成型孔之間中心距尺寸計算 .233.3.5 脫模機構(gòu)設(shè)計和脫模力的計算 .253.3.6 側(cè)壁厚度、底板厚度的計算 .263.3.7 側(cè)壁厚度的計算 .263.3.8底板厚度的計算 .273.3.9制模特點. 283.4.0 復(fù)位機構(gòu)與導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計:. 283.4.1 復(fù)位機構(gòu)設(shè)計: .283.4.2 導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計: 283.

4、4.3 塑模溫控系統(tǒng)設(shè)計:. 293.4.4 塑模溫控制系統(tǒng)設(shè)計：. 293.4.5 冷卻裝置系統(tǒng)的設(shè)計要點：. 293.4.6 冷卻系統(tǒng)的計算： 30第四章注射機的選擇 .324.1注射量確定 .324.1.1 鎖模力確定 334.2.2 成型壓力. 33結(jié)論 37參考文獻 38致謝 39第一章 緒論1.1 塑料成型模具在加工工業(yè)中的地位 塑料是以相對分子質(zhì)量高的合成樹脂為主要成分，并加入其他添加劑，在一定溫度和壓力下塑化成型的高分子合成材料。一般相對分子質(zhì)量都大于一萬，有的可達百萬。在加熱、加壓條件下具有可塑性，在常溫下為柔韌的固體?？梢允褂媚＞叱尚偷玫轿覀兯枰男螤詈统叽绲乃芰现萍?。其

5、他的添加劑主要有填充劑、增塑劑、固化劑、穩(wěn)定劑等其他配合劑。塑料工業(yè)是一門新興的工業(yè)。塑料最初品種不多、對它們的本質(zhì)理解不足，在塑料制品生產(chǎn)技術(shù)上，只能從塑料與某些材料 如橡膠、木材、金屬和陶瓷等制品的生產(chǎn)有若干相似之處而進行仿制。從1910年生產(chǎn)酚醛塑料開始，塑料品種漸多，在生產(chǎn)技術(shù)和方法上都有顯著的改進。雖然塑料工業(yè)的發(fā)展只有近100年的歷史，但其發(fā)展速度卻十分迅速，1910年世界塑料產(chǎn)量只有2萬噸，到2003年產(chǎn)量達到了1.28億噸我國的塑料工業(yè)起步于20世紀(jì)50年代初期，建國前夕，我國只有上海、廣州、武漢等個別大城市有塑料制品加工廠，只有酚醛和賽璐珞兩種塑料，1949年全國塑料總產(chǎn)量僅

6、有200噸，1958年我國第一次人工合成酚醛塑料開始，我國的塑料工業(yè)得到迅猛發(fā)展，1958年我國塑料產(chǎn)量為2.4萬噸，1965年為13.9萬噸，70年代中期引進的幾套化工裝置的建成投產(chǎn)，使塑料工業(yè)有了一次大的飛躍，1979年為94.8萬噸，1988年猛增到135.42萬噸，2000年已達到200萬噸，近20年來產(chǎn)量和品種都大大增加，許多新穎的工程塑料已投入批量生產(chǎn)。目前，我國的塑料制品總產(chǎn)量在世界上已躍居第二位。據(jù)統(tǒng)計，在世界范圍內(nèi)，塑料用量近幾十年來幾乎每5年翻一番預(yù)計今后將以每8年翻一番的速度持續(xù)高速發(fā)展。今天，我國的塑料工業(yè)已形成具有相當(dāng)規(guī)模的完整體系，據(jù)中國輕工信息中心統(tǒng)計，2002年

7、中國塑料制品行業(yè)中，年銷售額達500萬元以上規(guī)模企業(yè)共計7480家，其中大中型企業(yè)約占10%，產(chǎn)品銷售收入億元以上企業(yè)397家。開發(fā)新產(chǎn)品，掌握新技術(shù)己經(jīng)得到企業(yè)的普遍重視。一般企業(yè)每年都有23個新產(chǎn)品，有的高達1020個新產(chǎn)品通過不同級別的鑒定，投入市場。 新產(chǎn)品產(chǎn)值一般占企業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值的2030，有的高達5060。中國塑料機械技術(shù)通過消化吸收國外先進制造技術(shù)，開發(fā)具有國際先進水平的產(chǎn)品，新產(chǎn)品新技術(shù)開發(fā)速度加快。進行重大創(chuàng)新，也取得了顯著成績。總之，在塑料材料的消耗量上，塑料新產(chǎn)品、新工藝、新設(shè)備的研究、開發(fā)與應(yīng)用上都取得了可喜的成就。塑料已滲透到人們生活和生產(chǎn)的各個領(lǐng)域，在家用電器、儀器

8、儀表、機械制造、化工、醫(yī)療衛(wèi)生、建筑器材、汽車工業(yè)、農(nóng)用器械、日用五金以及兵器、航空航天和原子能工業(yè)中，塑料已成為替代部分鋼鐵、木材、皮革等材料的發(fā)展成為各個行業(yè)中不可缺少的一種化學(xué)材料，并和鋼鐵、木材、水泥一起成為現(xiàn)代社會中的四大基礎(chǔ)材料。塑料制件已成為國民經(jīng)濟中不可缺少的重要材料之一。1.2 塑料成型模具發(fā)展趨勢塑料模具對塑料加工工藝的實現(xiàn)，保證塑料制品的形狀、尺寸及公差起著極重要的作用。高效率全自動的設(shè)備只有配備了適應(yīng)自動化生產(chǎn)的塑料模才有可能發(fā)揮其效能，產(chǎn)品的生產(chǎn)和更新都是以模具制造和更新為前提的。由于工業(yè)塑料制品和日用塑料制品的品種和產(chǎn)量需求日益增加，對塑料模具也提出了越來越高的要求

9、，因此推動了塑料模具不斷向前發(fā)展。 （1）提高模具的使用壽命模具材料的選用直接影響模具的加工成本、使用壽命、及塑件成型的質(zhì)量等。因此，不斷地采用新材料、新技術(shù)、新工藝，以提高模具的質(zhì)量。（2）模具加工技術(shù)的革新 為了提高加工精度，縮短模具的制造周期，塑料模具的加工已經(jīng)廣泛地應(yīng)用了仿形加工、電加工、數(shù)控加工、以及微機控制加工等先進的加工技術(shù)，并且使用了坐標(biāo)鏜、坐標(biāo)磨和三坐標(biāo)測量儀等精密加工和測量設(shè)備，超塑性成型和電鑄成形型腔以及簡易制模工藝等先進的型腔加工新工藝。（3）推廣應(yīng)用CAD/CAM采用CAD/CAM進行產(chǎn)品設(shè)計以及模具設(shè)計、制造，比傳統(tǒng)方式更迅捷、更方便、更合理，在縮短模具設(shè)計制造周期

10、的同時可以更容易保證模具的制造質(zhì)量。1.2.1模具的“三化”為適應(yīng)模具工業(yè)的發(fā)展必須大力發(fā)展模具的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、以及專業(yè)化，其中模具的標(biāo)準(zhǔn)化是前提條件，實現(xiàn)模具的三化“有利于分工明確、配套協(xié)作、進一步提高模具的制造質(zhì)量和縮短模具的生產(chǎn)制造周期。 在現(xiàn)代塑料制件的生產(chǎn)中，影響產(chǎn)品生產(chǎn)和質(zhì)量的三個重要因素有合理的加工工藝、高效的設(shè)備、先進的模具。因此，從塑料模的設(shè)計、制造、模具的材料等方面考慮，塑料成型技術(shù)的主要發(fā)展方向。（一）塑料成型理論和成型工藝（二）模具的標(biāo)準(zhǔn)化（三）塑料制件的精密化、微型化、超大型化（四）生產(chǎn)的高效率、自動化1.3 軟件簡介本設(shè)計中主要為模具的設(shè)計與計算，為后面完成裝配圖

11、作好資料準(zhǔn)備。裝配圖用AutoCAD來完成其三個視圖的顯示。零件為本人設(shè)計的觸屏手機的上殼和下殼的上蓋，整體由曲面構(gòu)成。零件圖的繪制在AutoCAD中也較難畫出。在此，采用UG繪圖軟件來形成三維圖，最后將得到的三維圖轉(zhuǎn)換成二維文件，在AutoCAD中生成其三視圖，再作修改。1.3.1 總裝配圖的建立 計算機輔助設(shè)計（Computer Aided Design，簡寫為CAD），是指利用計算機的計算功能和高效的圖形處理能力，對產(chǎn)品進行輔助設(shè)計分析、修改和優(yōu)化。它終合計算機知識和工程設(shè)計知識的成果，并隨計算機軟硬件的不斷提高而逐漸完善。AutoCAD的最大特點是讓設(shè)計者更為輕松，設(shè)計者或繪圖者幾乎可

12、不必離開屏幕就能連續(xù)地完成工作。AutoCAD適合于工程制造、建筑設(shè)計、裝潢設(shè)計等各行業(yè)技術(shù)人員作為設(shè)計依據(jù)，完成圖紙上的工作。AutoCAD是美國Autodesk公司開發(fā)的一種通用CAD軟件。1982年首次推出了AutoCAD R1.0版本，經(jīng)過十余次的版本更新，AutoCAD已從一個簡單的繪圖軟件發(fā)展成為包括三維建模在內(nèi)的功能十分強大的CAD系統(tǒng)，是世界上最流行的CAD軟件，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于機械、電子、建筑、化工、汽車、造船、輕工及航空航天等領(lǐng)域。1.3.2 零件模型設(shè)計與加工UGngineer是美國PTC參數(shù)技術(shù)公司推出，是國際上最先進也是最成熟使用參數(shù)化特征造型技術(shù)的大型CAD/CAM/

13、CAEA集成軟件。這是我們零件模型設(shè)計與加工過程中的主要工具。下面是一些簡單的介紹：UGngineer包括三維實體造型，裝配模擬，加工仿真NC自動編程，板金設(shè)計，電路布線，裝配管路設(shè)計等專有模塊，ID反求工程，CE并行工程等先進的設(shè)計方法和模式。其主要特點是參數(shù)化的牲造型；統(tǒng)一的能使各模塊集成起來的數(shù)據(jù)庫；設(shè)計修改的關(guān)聯(lián)性，即一處修改，別的模塊中的相應(yīng)圖形和數(shù)據(jù)也會自動更新。它的性能優(yōu)良，功能強大，是一套可以應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計，機械設(shè)計，功能仿真，制造和管理等眾多領(lǐng)域的工程自動化軟件包。 第二章 制件分析2.1 手機外殼分析在進行手機外殼注塑模具設(shè)計之前，首先對制品圖及形狀結(jié)構(gòu)分析，其內(nèi)容主要包括

14、以下幾個方面：制品的尺寸精度和表面粗糙度：塑料的尺寸精度主要決定于塑料收縮率的波動和模具制造誤差。本次塑料制品的尺寸按4級精度取值。塑件的表面粗糙度主要取決于模具粗糙度，一般情況下，塑件的表面粗糙度比模具成型部分的粗糙度高12級。制品的脫模斜度：脫模斜度的取向根據(jù)塑件的內(nèi)外形尺寸而定，以塑件內(nèi)孔型芯小端為準(zhǔn)，尺寸符合圖紙要求，斜度由擴大方向取得；塑件外形，以型腔大端為準(zhǔn)，尺寸符合圖紙要求，斜度由縮小方向取得。一般情況，脫模斜度不包括塑件的公差范圍內(nèi)。本設(shè)計采用1脫模斜度。2.2 零件材料選擇及性能ABS是由丙烯腈(Acrylonitrile)、丁二烯(Butadiene)和苯乙烯(Styren

15、e)三種化學(xué)單體合成。其中A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。其化學(xué)分子結(jié)構(gòu)方式如下：每種單體都具有不同特性：丙烯腈有高強度、熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性；丁二烯具有堅韌性、抗沖擊特性；苯乙烯具有易加工、高光潔度及高強度。從形態(tài)上看，ABS是非結(jié)晶性材料。三中單體的聚合產(chǎn)生了具有兩相的三元共聚物，一個是苯乙烯-丙烯腈的連續(xù)相， 另一個是聚丁二烯橡膠分散相。ABS不透明，外觀除薄膜外都呈淺象牙色、無毒、無味、兼有韌、硬、剛特性，燃燒緩慢，離火后仍繼續(xù)燃燒，火焰呈黃色，有黑煙，燃燒后塑料軟化、燒焦，發(fā)出特殊的肉桂氣味，但無熔融滴落。ABS具有優(yōu)良的綜合性能，由于組分、牌號和生產(chǎn)廠家生產(chǎn)方法的不同，使

16、之在性能上存在較大差異，因此以下的試驗數(shù)據(jù)僅供參考。（1）物理力學(xué)性能 ABS具有優(yōu)良的物理力學(xué)性能，如不透水，但略透水蒸氣，沖擊強度較高，尺寸穩(wěn)定性好等。ABS有極好的沖擊強度，即使在低溫也不迅速下降。但是它的沖擊性能與樹脂中所含橡膠的多少、粒子大小、接枝率和分散狀誠有關(guān)，同時也與使用環(huán)境有關(guān)、如溫度越高則沖擊強度越大。（2）熱性能。ABS制品的負荷變形溫度約為93，若能對制品進行退火處理，則還可增加10左右。（3）電性能。ABS聚合物的電絕緣性受溫度和濕度的影響很小，且在很大頻率變化范圍內(nèi)保持恒定。（4）耐環(huán)境性 ABS聚合物幾乎不受水、無機鹽、堿、酸類的影響，但在酮、醛、氯代烴中會溶解或

17、形成乳濁液，它不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但長期與烴接觸會發(fā)生軟化溶脹。（5）耐候性 ABS聚合物的最大不足之處是耐候性較差，這是由于分子中丁二烯所產(chǎn)生的雙鍵在紫外線作用下易受氧化降解的緣故。經(jīng)受350nm以下波長的紫外線照射，氧化作用更甚。氧化速度與光的強度及波長的對數(shù)成正比。（6）ABS的流變性 ABS聚合物在熔融狀態(tài)下流動特性屬于假塑型液體。雖然ABS的熔體流動性與加工溫度和剪切速率都有關(guān)系，但對剪切速率更為敏感。因此在成型過程中可以采用提高剪切速率來降低熔體粘度，改善熔體流動性。（7）ABS的吸水性 ABS具有一定的吸水性，含水量在0.3%0.8%范圍。成型時如果聚合物中含有水分，制品

18、上就會出現(xiàn)斑痕、云紋、氣泡等缺陷，因此在民型前，需將聚合物進行干燥處理，使其含水量降到0.2%左右。（8）ABS制品的后處理 一般情況下很少出現(xiàn)應(yīng)力開裂，所以除了使用要求較為苛刻的制品，通常不作制品的后處理。注射速度對ABS的熔體流動性有一定影響，注射速度快，制品表面光潔度不佳；注射速度慢，制品表面易出現(xiàn)波紋、熔接痕等現(xiàn)象表2.2 ABS的主要性能指標(biāo)力學(xué)性能屈服強度/Mpa50熱性能及電性能玻璃化溫度/C拉伸強度/Mpa38熔點（粘流溫度）/C130160斷裂伸長率/%35熱變形溫度/C45 N/cm3180 N/cm39010883103拉伸彈性模量/Gpa1.8線膨脹系數(shù)/（10-5/C

19、）7.0彎曲強度/Mpa80比熱容/1470彎曲弱性模理/Gpa1.4熱導(dǎo)率/0.263件質(zhì)量沖擊強度/kJ/m2無缺口缺口261燃燒性/（cm/min）慢11體積電阻/*cm6.9*1016布氏硬度/HBS9.7R121擊穿電壓/（kV/mm）物理性能密度/（g/cm3）1.021.16吸水性/%（24h）0. 20.4比體積/（cm2/g）1.021.06透明度或透光率不透明ABS的成型工藝參數(shù)溫度料筒一區(qū)/150-170二區(qū)/180-190三區(qū)/200-210噴嘴/180-190模具/50-70壓力注射/Mpa60-100保壓/Mpa40-60時間注射/s2-5保壓/s5-10冷卻/s5

20、-15周期/s15-30后處理方法紅外線烘箱溫度/70時間/h0.3-1第三章 模具制造3.1模具加工精度的確定本次設(shè)計的手機是日常用品，其外殼要能承受磨損。對于制件的外觀要求合表面精度等級要求比較高?，F(xiàn)初定制品精度等級為4級。經(jīng)分析，現(xiàn)確認模具的制造加工精度為IT7級，而型芯和型腔的加工精度均為IT6，型腔采用機械粗加工后電火花精加工，其它采用機械加工。3.2模具結(jié)構(gòu)分析3.2.1 標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇上殼選用的模架尺寸： 表3.2.1.1上殼模架尺寸 單位: mm模板寬度300模板長度300動模板厚度40座板寬度350座板厚度25定模板厚度40墊塊寬度58墊塊厚度70推板厚度20推板寬度180推

21、桿固定板厚度25導(dǎo)柱直徑30導(dǎo)套直徑30復(fù)位桿直徑8沉頭螺釘8-M14下殼所選用的模架尺寸：表3.2.1.2上殼模架尺寸 單位: mm模板寬度300模板長度300動模板厚度35座板寬度350座板厚度25定模板厚度35墊塊寬度58墊塊厚度60動模墊板35推板厚度30推板寬度180推桿固定板厚度20導(dǎo)柱直徑30導(dǎo)套直徑30復(fù)位桿直徑20沉頭螺釘4-M14拉桿直徑30澆口板厚度203.2.2 模具閉合高度校核根據(jù)注射機的參數(shù)， 而根據(jù)所選標(biāo)準(zhǔn)模架組合尺寸所得，對于手機上殼而言：H=25+70+40+40+25=200mmH因此，滿足要求。對于手機下殼：H=25+60+35+35+35+20+25=2

22、35mmH根據(jù)節(jié)根據(jù)V、S及塑件的尺寸選擇臥式注射機，其型號為XS-Z-500，主要參數(shù)如下： 表4.2.2 XS-Z-500注射機參數(shù)螺桿直徑/mm65注射容量/cm3 500注射壓力/MPa104鎖模力/kN3500最大注射面積cm2 1000模具厚度/mm最大450最小200模板行程/mm700噴嘴球半徑/mm18孔直徑/mm7.5定位孔直徑/mm頂出孔徑/mm24.5孔距/mm530圖4.2.3 裝配圖(a)圖 4.2.4 裝配圖（b）結(jié)論畢業(yè)設(shè)計就快要結(jié)束了，在這段時間里，我覺得我的專業(yè)知識、查找資料和獨立思考的能力有了一定的提高，也從中學(xué)會了遇到困難時應(yīng)當(dāng)如何去解決，這對我走進社會從事工作有著重要的影響。現(xiàn)在就本次畢業(yè)設(shè)計談?wù)勎业捏w會： 首次，我學(xué)會拿到任務(wù)時應(yīng)當(dāng)如何去解決。當(dāng)拿到自己畢業(yè)設(shè)計的題目時，心里一片茫然，不知如何入手。后來翻閱很多有關(guān)的專業(yè)書籍，如：塑料模具設(shè)計手冊、塑料成型工藝及模具簡明手冊、實用塑料注射模設(shè)計與制造等等。也在這個的設(shè)計過程是學(xué)會了如何針對設(shè)計任務(wù)進行查找資料和獨立思考。專業(yè)知識也有了一定的提高。在畫圖的和開模的過程中，一定程度上掌握了PRO/E和Autocad這兩個軟件的應(yīng)用。由于缺少很多模具設(shè)計的實踐經(jīng)驗，本次設(shè)計的模具仍然存在一定的不足需要改進，