手機后殼塑料注塑模具設(shè)計

1、 密級： nanchang university 學(xué) 士 學(xué) 位 論 文 thesis of bachelor（20082012年）題 目 手機后殼塑料注塑模具設(shè)計 學(xué) 院： 機電工程學(xué)院 系 機械系 專業(yè)班級： 材成082 學(xué)生姓名： 陳顯明 學(xué)號： 5901208061 指導(dǎo)教師： 賴家美 職稱： 副教授 起訖日期： 2.125.30 手機后殼塑料注塑模具設(shè)計專業(yè)：材料成型及控制工程學(xué)號：5901208061學(xué)生姓名：陳顯明指導(dǎo)老師：賴家美摘 要注射成型是熱塑性塑料成型的主要方法之一，可以一次成型形狀復(fù)雜的精密塑件。本設(shè)計是手機后殼塑料模具的設(shè)計，對零件結(jié)構(gòu)進行了工藝分析，采用abs作為塑

2、件的材料。采用單分型面，根據(jù)模具的型腔數(shù)目以及最大注塑量、注射壓力、鎖模力、模具的安裝尺寸等因素選擇了注射機，選擇成型零部件的尺寸；采用扇形澆口；利用直導(dǎo)柱導(dǎo)向，斜滑頂桿頂料,斜滑頂桿側(cè)抽，同時完成側(cè)抽和頂出完成脫模，并對模具的材料進行了選擇，如此設(shè)計出的結(jié)構(gòu)可確保模具工作運行可靠。對模具結(jié)構(gòu)與注射機的匹配進行了校核。最后用ug繪制出模具三維圖形及autocad繪制了一套模具裝配圖和零件圖。關(guān)鍵詞：手機后殼；注塑模具；abs ；扇形澆口； ug。plastic mold design of the back cover of mobileabstractinjection molding is

3、 one of the key ways of thermoplasticity plastic molding which can mold precise plastic part with complex shape. the design is a plastic mold design of the back over of mobile, which analysis part structural with abs as the material of plastic part. the design adopt single parting surface, choose in

4、jection machine, the dimension of molding parts according to the factors of the number of molding die cavity and the maximum injection, injection pressure, locking force and so on, adopt fan gate, use straight guide pillar guiding, slanting ejector to eject materials and side core pulling to side co

5、re pulling and ejecting, and choose the materials of mold, which can ensure the reliability of molding. this paper check the matching of the structure of molding and injection machine, draw the three dimension of molding with ug a set of molding assembly drawing and part drawing with autocad at last

6、. key words: the back over of mobile ；injection mold；ug ；abs ；fan gate 。目錄摘 要iabstractii第一章 畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書2第二章 塑件及其材料分析52.1 塑件分析52.2 塑件材料分析5第三章 塑料成型方案的確定73.1 方案一73.2 方案二83.3 方案三93.4方案分析11第四章 注射機型號的確定124.1 注射量的計算124.2 塑件和流道凝料在分型面上的投影面積及所需鎖模力的計算124.3 選擇注射機134.4 注射機有關(guān)參數(shù)的校核14第五章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計155.1 主流道的設(shè)計155.2 分流道的設(shè)計

7、165.3 澆口的設(shè)計185.4冷料穴的設(shè)計18第六章 成型零件的設(shè)計20第七章 合模導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計22第八章 脫模推出機構(gòu)設(shè)計24第九章 模架的確定259.1 模架確定259.2 各模板尺寸的確定259.3 尺寸校核26第十章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計27參考文獻28謝辭29前言 隨著中國當前的經(jīng)濟形勢的日趨好轉(zhuǎn)，在“實現(xiàn)中華民族的偉大復(fù)興”口號的倡導(dǎo)下，中國的制造業(yè)也蓬勃發(fā)展；而模具技術(shù)已成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標志之一，模具工業(yè)能促進工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的發(fā)展和質(zhì)量提高，并能獲得極大的經(jīng)濟效益，因而引起了各國的高度重視和贊賞。在日本，模具被譽為“進入富裕的原動力”，德國則冠之為“金屬加工業(yè)的帝王”

8、，在羅馬尼亞則更為直接：“模具就是黃金”?？梢娔＞吖I(yè)在國民經(jīng)濟中的重要地位。我國對模具工業(yè)的發(fā)展也十分重視，早在1989年3月頒布的關(guān)于當前國家產(chǎn)業(yè)政策要點的決定中，就把模具技術(shù)的發(fā)展作為機械行業(yè)的首要任務(wù)。 現(xiàn)今人類使用的四大工業(yè)基礎(chǔ)材料分別為木材、水泥、鋼鐵、塑料，偶見20世紀才發(fā)展起來的一大類新材料。塑料因其本身材料易得、性能優(yōu)越，加工方便，而被廣泛應(yīng)用于機械工業(yè)、電子工業(yè)，航天工業(yè)、醫(yī)療器械、化工機械、包裝工業(yè)、日常用品工業(yè)等領(lǐng)域，并日益顯示出其巨大的優(yōu)越性和發(fā)展?jié)摿ΑＫ芰瞎I(yè)是發(fā)展歷史短但發(fā)展速度驚人的新興工業(yè)之一，同時又是一個伴隨著石油工業(yè)的發(fā)展而迅速發(fā)展的領(lǐng)域。塑料模具已處于同

9、沖壓模具并駕齊驅(qū)的地位。日本在全國一萬多家企業(yè)中，生產(chǎn)塑料模和生產(chǎn)沖壓模的企業(yè)各占40%。在韓國的全國模具專業(yè)廠中，生產(chǎn)塑料模的占43.9%，生產(chǎn)凌辱模的占44.8%。新加坡的460家企業(yè)，60%生產(chǎn)塑料模，35%生產(chǎn)沖模和夾具。另外，在我國的、深圳、江浙等地，其模具工業(yè)主要是從事塑料模具的制造和塑料制件的生產(chǎn)。學(xué)習(xí)塑料模具的設(shè)計是十分的有必要了。將塑料模具設(shè)計作為畢業(yè)設(shè)計題目，這可很好的驗證我們的學(xué)習(xí)效果，鍛煉我們自立設(shè)計的能力，是一個考驗。抓住這個機會好好的學(xué)習(xí)設(shè)計，學(xué)習(xí)并豐富相關(guān)的理論知識，增加實際工業(yè)知識。這有助于我們更好的融入到工作中，為以后的事業(yè)打下一個良好的基礎(chǔ)。 這次的畢業(yè)設(shè)計

10、花費很大的精力，但不足之處再所難免，還望老師給予批評指正。第一章 畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書1. 塑料制品名稱：手機后殼(如下圖所示)； 圖1-1 塑件二維工程圖圖1-2 塑件三維立體圖2. 塑料原料：abs；3. 精度等級：一般精度（5級）；4. 生產(chǎn)批量：中批量。第二章 塑件及其材料分析2.1 塑件分析 如圖1.1、圖1.2分別為手機后殼的二維工程圖和三維立體圖，該產(chǎn)品形狀如中空薄壁型零件，精度及表面粗糙度要求高，不允許有明顯的熔接痕、飛邊等工藝痕跡，需要一定的配合精度要求。制品整體有充分的脫模斜度，各處脫模力比較合理。從整體結(jié)構(gòu)分析：制品表面積較大、高度不大但是壁薄、零件的曲面復(fù)雜，型腔、型芯加工困

11、難。2.2 塑件材料分析abs是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三種單體共聚而成，為無定型塑料，綜合性能良好，沖擊韌度、力學(xué)強度高，且在低溫下也不迅速下降；尺寸穩(wěn)定，易于成型和機械加工，經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色。abs的技術(shù)指標、注射工藝參數(shù)具體看表2.1和表2.2。表2-1 abs技術(shù)指標 abs技術(shù)指標密度（g/）1.021.05比容0.860.98吸水率0.20.4%收縮率0.40.7%熔點130160硬度9.7 hb拉伸彈性模量1.8mpa彎曲強度80mpa拉伸屈服強度50mpa溫度傳導(dǎo)系數(shù)1.310m/s表2-2 abs的注射工藝參數(shù)注射機類型螺桿式螺桿轉(zhuǎn)速30 60r/min噴嘴形式直通式噴

12、嘴噴嘴溫度180190模具溫度50 70注射壓力60 100mpa保壓壓力5 10 mpa冷卻時間5 15s周期15 30s后處理方法紅外線烘箱溫度70時間0.3 1h備注原材料應(yīng)預(yù)干燥0.5h以上第三章 塑料成型方案的確定3.1 方案一1. 分型面位置：截面積最大處。圖3-1分型面位置2. 型腔數(shù)量：一模兩腔。3. 型腔排列形式：圖3-2型腔排列形式4. 澆口：采用扇形澆口。5. 頂出機構(gòu)：斜滑頂桿頂出。 結(jié)構(gòu)草圖如下：圖3-3草圖結(jié)構(gòu)3.2 方案二1. 分型面位置：同方案一。2. 型腔數(shù)量：一模兩腔。3. 型腔排列形式：圖3-4型腔排列形式4. 澆口：側(cè)澆口。5. 頂出機構(gòu)：斜滑頂桿頂出。

13、 結(jié)構(gòu)草圖如下：圖3-5草圖結(jié)構(gòu)3.3 方案三1. 分型面位置：同方案一。2. 型腔數(shù)量：一模四腔。3. 型腔排列形式：圖3-6型腔排列形式4. 澆口：扇形澆口。5. 頂出機構(gòu)：斜滑頂桿頂出。 結(jié)構(gòu)草圖如下：圖3-7草圖結(jié)構(gòu)3.4方案分析 斜滑頂桿 既能做頂桿還能起內(nèi)部側(cè)抽的作用，能保證配合精度及互換性，滑動阻力最好，不卡滯，應(yīng)用很廣。側(cè)澆口 的澆口痕跡適中，適應(yīng)性強，便于加工和修整；有時會出現(xiàn)熔接痕、縮孔、氣孔等缺陷，排氣不暢。 扇形澆口 能使熔體在快讀方向上得到更均勻的分配，流動速度快，比較容易進澆，但是澆口去除較困難，痕跡較明顯。 綜合分析，選用扇形澆口，以利于熔料能均勻充滿型腔。 并采

14、用后續(xù)機加工去除熔接痕。 本產(chǎn)品為中小批量生產(chǎn)，由于塑件大且中空，從精度、經(jīng)濟等方面考慮，采用一模兩腔結(jié)構(gòu)。綜上所述，采用方案一。第四章 注射機型號的確定4.1 注射量的計算 通過ug建模分析，塑件的體積，流道凝料的體積v2還是未知數(shù)，可按塑件體積的0.6倍來估算。從上述分析中確定為一模兩腔，所以一次注入模具型腔塑料熔體的總體積為：圖4-1 塑件體積4.2 塑件和流道凝料在分型面上的投影面積及所需鎖模力的計算 流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積，在模具設(shè)計前是個未知數(shù)，根據(jù)多型腔模的統(tǒng)計分析，是每個塑件在分型面上的投影面積的0.20.5倍，因此可用來進行估算，所以式中通過ug分析得出：所

15、以鎖模力式中型腔壓力取35mpa（因是薄壁塑件，壓力損失大，取大一些）。4.3 選擇注射機 根據(jù)上面計算得到的v和fm值來選擇注射機，注射機應(yīng)滿足條件式中為注射系數(shù)，無定型塑料取0.85，結(jié)晶型塑料取0.75。根據(jù)上述條件選用臥式注射機（上海第一塑料機械廠），見表4.1。理論注射容量100鎖模力600螺桿直徑35拉桿內(nèi)間距注射壓力150移模行程300注射速率/()85最大模厚300塑化能力/()11.1最小模厚170螺桿轉(zhuǎn)速20200定位孔直徑125噴嘴球半徑20噴嘴孔直徑3.5表4.1 注射機主要技術(shù)參數(shù)4.4 注射機有關(guān)參數(shù)的校核1. 由注射機料筒塑化速率校核模具的型腔數(shù)n型腔數(shù)校核合格。

16、式中k為注射機最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8；m為注射機的額定塑化量（11.1）；t為成型周期，取30s；。2. 注射壓力的校核 而，注射壓力校核合格。式中k為注射壓力安全系數(shù)，一般取1.251.4。3. 鎖模力校核而f=600kn，鎖模力校核合格。式中k為鎖模力安全系數(shù)，一般取1.11.2。其他安裝尺寸的校核要待模架選定，結(jié)構(gòu)尺寸確定以后才可以進行。第五章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計5.1 主流道的設(shè)計1. 主流道尺寸主流道長度：一般由模具結(jié)構(gòu)確定，對于小型模具l應(yīng)盡量小于60mm，這里初選l為40mm。主流道小端直徑：。主流道大端直徑：，式中。主流道球面半徑：。球面的配合高度：h=3mm。主流道的

17、凝料體積：主流道當量半徑：主流道澆口套形式：主流道小端入口與注射機噴嘴反復(fù)接觸，易磨損，對材料的要求較嚴格，設(shè)計中澆口套采用碳素工具鋼t10a，熱處理表面硬度為50hrc55hrc。如圖5-1。圖5-1 澆口套2. 主流道剪切速率校核剪切速率在5005000之間，校核合格。5.2 分流道的設(shè)計1. 分流道布置形式 分流道應(yīng)能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)，使塑料熔體盡快地經(jīng)分流道均衡的分配到各個型腔，因此，采用平衡式分流道。2. 分流道的長度l=24mm3. 分流道的形狀、界面尺寸及凝料體積1）形狀及截面尺寸。為了便于機械加工及凝料脫模，本設(shè)計的分流道截面形狀采用加工工藝性比較好的梯形

18、截面。采用經(jīng)驗公式計算截面尺寸：取b=3.5mm。取h=3mm。分流道截面形狀如右圖5-2所示：圖5-2 分流道截面形狀2）分流道凝料體積 分流道長度 分流道截面積 凝料體積4. 校核剪切速率 分流道體積流量式中t 為注射時間。 剪切速率其中剪切速率在5005000之間，校核合格。5.3 澆口的設(shè)計 本產(chǎn)品的平面面積較大，若采用側(cè)澆口，那么因澆口寬度窄，有可能使制品內(nèi)產(chǎn)生氣泡或者產(chǎn)生流動痕跡，此時宜采用扇形澆口；但是扇形澆口產(chǎn)生的澆口痕跡較明顯，應(yīng)對制品進行后續(xù)機加工，以出去熔接痕。如圖5-3示：圖5-3 扇形澆口 澆口最大寬度b取澆口處型腔寬度的25%，但最小不小于8mm。所以b=0.254

19、5=11.25mm，取b=12mm。 澆口末端寬度t常用范圍為，此處取t=0.8mm。 澆口中心長度。 澆口臺階長度，取。 澆口始端厚度。5.4冷料穴的設(shè)計 如圖5-4所示，采用半球形，并采用球形頭拉料桿，該拉料桿固定在動模固定板上，開模時利用凝料對球頭的包緊力使主流道凝料從主流道襯套中脫出。圖5-4 冷料穴第六章 成型零件的設(shè)計 塑件尺寸按sj1372-1978標準中的5級精度選取。abs的平均收縮率s=0.5%，模具制造誤差(為塑件公差值，由表查得)，為修正系數(shù)，一般取。尺寸如下表：表6-1 成型零件尺寸類別塑件尺寸計算公式型腔或型芯工作尺寸外形尺寸中心距尺寸第7章 合模導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 導(dǎo)

20、向機構(gòu)對于塑料模具是必不可少的部件，它能夠保證注射模具準確的開合模，并在模具中起定位、導(dǎo)向和承受一定側(cè)壓力的作用，導(dǎo)向機構(gòu)的形式主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和精定位裝置。導(dǎo)柱和導(dǎo)套按標準件選取如下：1. 導(dǎo)柱圖7-1 導(dǎo)柱2. 導(dǎo)套圖7-1 導(dǎo)套第8章 脫模推出機構(gòu)設(shè)計 本設(shè)計選用斜滑頂桿，因為它有兩方面作用，既能做頂桿還能起內(nèi)部側(cè)抽的作用，能保證配合精度及互換性，滑動阻力最好，不卡滯，應(yīng)用很廣。頂桿端部的端面要求拋光以符合塑件的粗糙度的要求。本設(shè)計的斜頂桿角度為11，行程為15mm，最后得出：斜頂桿行程x= tan1115=2.916mm。圖8-1 斜頂桿第九章 模架的確定9.1 模架確定 型腔平面尺寸為

21、95mm266mm，根據(jù)模板有效使用面積可求得，查表，取，因此b=200mm，d=12.5mm。所以，取=311mm，得l=355mm。故所選模架為，ai型模架。9.2 各模板尺寸的確定 1. a板尺寸 a班是定模型腔板，塑件高度為5mm，在模板上還要開設(shè)冷卻水道，考慮型腔嵌件及冷卻水道，a板取50mm。 2. b板尺寸 b板是型芯固定板，取40mm 3. c墊塊尺寸 墊塊=推出行程+推板厚度+推桿固定板厚度+（510）=5+20+16+（510）=（4651）mm，取c為50mm。從選定模架可知，模架外形尺寸：。 圖9-1 模架尺寸9.3 尺寸校核 模具平面尺寸合格； 模具高度222，合格；

22、模具開模所需行程=4（型芯高度）+5（塑件高度）+（510）=1419300（注射機開模行程），合格；其他參數(shù)在前面校核均合格，所以本模具所選注射機完全滿足使用要求。第十章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 冷卻系統(tǒng)的計算很麻煩，在此只進行簡單計算。假設(shè)模具用常溫水（24）冷卻，其出口溫度為30，冷卻水在水道內(nèi)湍流，并且已知模具溫度為40，模具寬度為200mm。1. 塑件固化時每小時釋放的熱量q 查資料可知，單位質(zhì)量的abs在成型溫度下的單位熱流量為=；按成型周期為30s計算，單位時間內(nèi)注入模具中的塑料質(zhì)量為；所以2. 冷卻水的體積熱流量3. 查表，為使冷卻水道處于湍流狀態(tài)，取d=20mm。4. 冷卻水道在水道內(nèi)的流速5. 冷卻水道孔壁與冷卻介質(zhì)之間的傳熱膜系數(shù)式中f由