UG在新型手机外壳实体造型中的应用 毕业论文

郑州 *学院 本科生毕业设计（论文） 题 目： 指导教师： 职称： 学生姓名： 学号： 专 业： 机械设计制造及其自动化 院 （系）： 机电工程学院 答辩日期： 2014年 06月 17日 2014年 06月 17日郑州华信学院毕业设计（论文） 新型手机外壳实体造型中的应用 I 摘要 本次设计的制品为 用 完成制品模三维模型，利用 完成其装配图。模具采用了活动镶块，保证内侧凸台更好的脱出及完整性。模具结构紧凑、工作可靠、操作方便、运转平稳、冷却效果好、劳动强度低、生产效率高、生产的塑件精度高、生产成本低。本文从材料的选择、注射机选择、分型面的确定、浇注系统、成型零件、导向机构、推出机构及冷却系统的设计等给出了详细的设计过程。 关键字 :注射模 浇注系统 型腔 型芯 州华信学院毕业设计（论文） 新型手机外壳实体造型中的应用 he of G in a of AD to to to of a 州华信学院毕业设计（论文） 新型手机外壳实体造型中的应用 录 1 绪论 . 1 2 塑件的成型工艺性分析 . 2 零件结构分析 . 2 塑件材料的选择与性能 . 2 注塑材料的选择 . 2 料有以下优点性能 . 3 3 注射机型号的确定 . 4 制品的几何属性 . 4 注射机参数核对 . 4 最大注射量的计算 . 4 锁模力计算 . 4 最大注射压力的核定 . 5 型腔数量的确定 . 5 开模行程校核 . 5 顶出装置的校对 . 5 注射机型号的确定 . 6 4 分型面的选择 . 7 分型面的基本形式 . 7 分型面的选择原则 . 7 分型面的确定 . 7 5 浇注系统的设计 . 8 主流道的设计 . 8 主流道的形式 . 8 主流道衬套的形式 . 9 主流道衬套的固定 . 10 分流道的设计 . 10 分流道的长度 . 11 分流道的截面形状 . 11 分流道的截面大小 . 11 分流道的表面粗糙度 . 12 分流道在分型面上的布置形式 . 12 郑州华信学院毕业设计（论文） 新型手机外壳实体造型中的应用 浇口的设计 . 12 浇口的形式 . 12 浇口位置选择原则 . 12 浇口尺寸的确定 . 13 冷料井的设计 . 14 6 成型零件的设计 . 15 凹模部分的结构设计 . 15 凹模的形式 . 15 凹模工作部分尺寸计算 . 15 凸模部分的结构设计 . 16 型腔壁厚和底板的计算 . 18 活动镶块的设计 . 18 7 导向机构的设计 . 20 导柱的设计 . 20 导套的设计 . 20 导柱与导套的配合形式 . 21 8 推出机构的设计 . 22 推出机构的结构设计要求 . 22 推出机构的选择 . 22 推出力的计算 . 22 9 冷却系统设计 . 24 设计注意点 . 24 冷却影响产品品质 . 24 冷却 影响生产成本 . 25 10 装配图 . 26 结论 . 28 致谢 . 29 参考 文献 . 30郑州华信学院毕业设计（论文） 新型手机外壳实体造型中的应用 1 1 绪论 在现阶段，发展先进的生产力、离 不开模具工业的发展。采用 控加工等高新技术的模具制造业，即现代模具制造业，已经成为高新技术产业的一部分，成为高新技术产业化的重要领域；而且高新技术的进一步发展，也必须有现代模具制造业的支撑。发展先进文化，模具工业也肩负着重要责任和重要使命 1。 从市场情况来看，塑料模具生产企业应重点发展那些技术含量高的大型、精密、复杂、长寿命模具，并大力开发国际市场，发展出口模具。随着中国塑料工业，特别是工程塑料的高速发展，可以预见，中国塑料模具的发展速度仍将继续高于模具工业的整体发展速度。未来我 国模具行业的发展将朝着模具日趋大型化、模具的精度越来越高、多功能复合模具进一步发展。随着经济的发展，热流道模具塑料模具中的比重越来越大，发展空间极大，这也满足社会发展需求，反应社会生产力的巨大转型。 模具数控技术已经成为衡量一个国家生产制造水平的重要指标之一，也是现在制造业的基础和核心。作为世界制造业强国的中国，国家工业和信息化部提出大力发展模具数控行业，对于我们这将是一种机遇也是一种挑战。在此，热流道技术随着模具行业的发展比例逐渐提高，这就给我们注塑模具行业带来了有利时机，手机上盖注塑模的设计就是在注塑模 具大发展的背景下应运而生。为了以后进一步向模具行业发展起了良好的开头作用。 塑模具向导，以下简称 针对注塑模具设计的一个专业解决方案，它具有强大的模具设计功能，用户可以使用它方便地进行模具设计。 有常用的模架库与标准件库，方便用户在模具设计过程中选用，而标准件的调用非常简单，只需设置好相关标准件的关键参数，软件便自动将标准件加载到模具装配中，大大地提高了模具设计速度和模具标准化程度。 X 具有强大的电极设计能力，用户可以使用它快速地进行电极设计。简单地说， X 一个专为注塑模具设计提供专业解决方案的集成于 X 功能模块 2。 后按照 具栏的流程一步一步地定义相关的设计，最后完成模具的设计工作。 X 有强大的数据接口能力，所以在使用 、 软件的数据，可以大大减少模型修复的时间。 郑州华信学院毕业设计（论文） 新型手机外壳实体造型中的应用 2 2 塑件的成型工艺性分析 零件结构分析 具体的技术数据下面报告中体现： 尺 寸 : 长 95 宽 40 高 12 技术参数：无塌陷，杂质，划痕，变形，表面光滑，平整。 外壳的壁厚选择为 2。 精度等级采用 级精度。 表面粗糙度选择在 间。 用 出手机外壳造型如图 图 机上盖零件图 塑件材料的选择与性能 注塑材料的选择 参考上盖本身及经济性本手机上盖选用的材料为 脂为不透明、白色或淡黄色的粉状体或粒状体，比重 名是：丙烯氰 丁二烯 苯乙烯共聚物。 郑州华信学院毕业设计（论文） 新型手机外壳实体造型中的应用 3 料有以下优点性能 （ 1）物理性能 脂无毒、无嗅、坚韧、质硬、呈刚性，有较好的耐低温性和耐蠕变性。 寒性、耐水性、耐化学性和电气性能良好。水、无机盐、碱、酸对乎无影响。尺寸稳定，易于成型和机械加工，与 372 有机玻璃的熔接性良好，经过调色可配成任何颜色，且可作双色成型塑件，且表面可镀铬抛光 9。 （ 2）机械性能 脂有极好的冲击强度，而且在低温下强度下降不多。具有良好的拉伸强度和压缩强度。不光如此， 具有较强的弯曲强度、耐磨性、抗蠕变性。 （ 3）热电性能 一 般 热变形温度为 93，耐热级可达 115，脆化温度可达 通常在仍有相当强度。 品的使用温度为 100 热稳定性差， 250时既能分解产生有毒的挥发性物质。一般 燃，无自熄性。 （ 4）电性能 良好的电绝缘性，且很少受温度、湿度影响，能在很大频率范围的保持恒定。 （ 5）化学性能 脂对水、无机盐、碱及酸类几乎完全呈惰性，能溶于酮、醛、酯和氯化烃，而不溶于大部分醇类和烃类溶剂，但与烃类长期接触后软化和溶胀。 面受冰醋酸、植物油等化学品的侵蚀能 引起应力开裂。 郑州华信学院毕业设计（论文） 新型手机外壳实体造型中的应用 4 3 注射机型号的确定 注射成型机的选择，应根据成型塑件所需要的最大注射容量或质量、锁模力、模具的型腔数、塑件在分型面上的投影面积、成型时需要的合模力、注射压力、模具的厚度、安装固定尺寸以及开模行程等都与注射机的有关性能参数。并通过较核来选择注射机型号 3 制品的几何属性 利用 U/图纸的尺寸要求画出零件实体图形，接着利用该软件“分析 模型质量属性”可以查到该制品的几何属性为 : 体积 = （ 曲面面积 = （ 密度 = (g/ 质量 = (g) 注射机参数核对 最大注射量的计算 每台注射机都有其最大注射量，成型制件加上浇注系统的总量应小于等于注射机的最大注射量。即： V = 80%G (式中 V 一个成形周期 内所需射入的塑料容积或质量 (； n 型腔数目 单个塑件的容量或质量 (。 浇注系统凝料和飞边所需塑料的容量或质量 (。 G 注射机最大注射量 ( 故应使 (式 中 注射机额定注射量 (。 根据容积计算 见注射机的注射量符合要求。 锁模力计算 模具的锁模力为： 1000T (郑州华信学院毕业设计（论文） 新型手机外壳实体造型中的应用 5 式中 F 指分型面上的最大投影面积（包括制件，浇注系统、冷料穴等在分型面上的投影面积）（）； p 注塑机料杆比压（ T 注塑机的锁模力（）； K 安全系数，一般取 E 黏度系数，与塑料的流动性、制件的结构及浇注系统的形式等有关，一般取 据计算制件的锁模力 T = 2496N。 符合要求。 最大注射压力的核定 在实际生产中，确定制件的成型机床时，之考虑最大注射量和锁模力还不够的，还必须满足注射机的额定注射压力，即： P P (式中 P 注射机料杆的额定注射比压（ P 制件所需的成型比压（ 很明显，上式成立，符合要求。 型腔数量的确定 本模具根据注射机的塑化率、最大注射量、及锁模力等参数以及生产的经济性确定为一模两腔。 开模行程校核 开模行程为： s = 5 10 (式中 推出距离（脱模距离）（ 包括浇注系统凝料在内的塑件高度（ 开模距离取 20 包括浇注系统凝料在内的塑件高度取 40 余量取 8 则有： s = 20+40+8 =68 符合要求。 顶出装置的校对 查注压成型模具设计得卧式 种类型的注射机可不需对顶杆位置校对。 郑州华信学院毕业设计（论文） 新型手机外壳实体造型中的应用 6 符合要求。 注射机型号的确定 根据塑件的体积初步选定用 式）型注塑机。 0（卧式）型注塑机的主要技术规格如 下表 示： 表 注塑机的主要参数 理论注射容积 ( 60 螺杆直径 (30 注射压力 (180 注射速率 (g/s) 70 塑化能力 (g/s) 35 螺杆转速 (r/0 200 锁模力 (400 拉杆有较距离 (220 300 移模行程 (250 模具最大厚度 (250 模具最小厚度 (150 锁模形式 双曲肘 模具定位孔直径 ( 80 喷嘴球半径 (嘴口孔径 ( 3 模板尺寸 (200 315 郑州华信学院毕业设计（论文） 新型手机外壳实体造型中的应用 7 4 分型面的选择 分型面是模具结构中的基准面，是型腔设计的第一步，它直接影响制件的质量、模具结构及成型工艺性，它受制件的形状、壁厚、外观要求、尺寸精度、型腔数目、浇注系统及排气系统等诸多因素的影响，因此确定模具的分型面是模具设计中的重要环节。 分型面的基本形式 该塑件的模具只有一个分型面，属平直分型面。 分型面的选择原则 分型面应选在型件外形最大轮廓外，即选在型件的截面积最大处，否则，制件不能从型腔中取出。 分型面的选择应尽 可能使制件在开模后留在推出机构一侧，便于制件顺利脱模，推出机构一般设在动模一侧 10 保证制件精度要求。 应考虑外观要求。不要在制件的重要表面开设分型面，而应考虑在分型面处所产生的飞边是否容易清除。 有利于模具的制造。 有利于排气，分型面应尽量使塑料熔体的料流末端重合，从而有利于气体排出。 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 16。 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 示： 图 塑模分型面 郑州华信学院毕业设计（论文） 新型手机外壳实体造型中的应用 8 5 浇注系统的设计 浇注系统为普通浇注系统。 浇注系统是用来将注塑机喷嘴射出的塑料熔体导向模具型腔的一种系统。 浇注系统的作用，是将塑料熔体顺利地充满到模腔深处，以获得外形轮廓清晰，内在 质量优良的塑料制件。因此要求充模过程快而有序，压力损失小，热量散失少，排气条件 好，浇注系统凝料易于与制品分离或切除 17。 浇注系统设计好坏对制品性能、外观和成型难易程度影响很大。因此，浇注系统的设计是注塑模具设计的重点，也是难点。 主流道的设计 主流道的形式 在卧式注射机 上使用的模具中，主流道垂直于分型面，为使凝料能从其中顺利拔出，需设计成圆锥形，锥角为 2 6。 主流道的长度应尽量短，以减少压力损失，其长度一般不超过 60 （ 1）主流道的尺寸 主流道小端直径 主流道小端直径 d = 注射机喷嘴直径 + 2 3 = 3 + 2 3 取 d = 5（ 主流道的球半径 主流道的球半径 10 + 1 2 取 12（ 球面配合高度 球面配合高度为 3 5 取 3（ 主流道长度 主流道长度 L，应尽量小于 60上标准模架及该模具结构，取 L = 32（ 主流道锥度 主流道锥角一般在 2 6，取 = 4，所以流道锥度为 /2=2。 主流道大端直径 主流道大端直径 D = d+2 /）（ =4） 主流道大端倒圆角 倒角 D/8 根据以上数据和注射机的有关参数，设计出主流道如下图 郑州华信学院毕业设计（论文） 新型手机外壳实体造型中的应用 9 4图 塑模主流道尺寸 图 塑模主流道形式 主流道衬套的形式 主流道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即浇口套，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。浇口套常用材料为 45 钢、 ，热处理硬度为 53 58 8如下图 郑州华信学院毕业设计（论文） 新型手机外壳实体造型中的应用 10 图 塑模主流道衬套 主流道衬套的固定 该模具尺 寸较小，主流道衬套可以选用整体式。 浇口套的结构与模板配合的形式如下图 示。浇口套与模板间的配合采取H7/过渡配合，浇口套与定位圈采取 H9/配合，定位圈在模具安装调试时应插入注射机定模板的定位孔内，用于模具与注射机的安装定位，定位圈外径比注射机定模板上的定位孔小 下。 图 塑模衬套的固定形式 分流道的设计 该模具为一模四腔的结构，应设置分流道。 郑州华信学院毕业设计（论文） 新型手机外壳实体造型中的应用 11 分流道设计时主要考虑分流道的长度、截面形状、截面的大小、分流道的表面粗糙度布局形式。 分流道的长度 分流道的长度在可能的情况下应尽量短，以减少压力和热量损失，避免模具过大，提高成本。在四型腔模中分流道的长度应力求相等，以达到压力传递平衡，保证熔体同时均衡地充满各个型腔。 分流道长度为： L = (50 + 15) 2 = 110 （ 分流道的截面形状 分流道的截面形状常用的有圆形、半圆形、梯形及矩形。 为了减少分流道内的热量和压力损失，应使分流道的截面最大而内表面即截面周长最小，一般用分流道的效率来表示。即 S/L (式中 分流道的效率； S 分流面的截面大小； L 分流面的截面周长。 因此在选用分流道的截面形状时必须考虑分流道的效率、加工的易难程度及浇道凝料的取出问题。 从上述分析，为了减少流道的热量损失考虑到流道的效率，该模具分流道截面采用半圆型截面。 分流道的截面大小 根据分流道截面形状与流动理论长度的关系和塑料成形工艺与模具设计表再考虑到 成型工艺性能，可确定分流道直径为 6因此，分流道截面形状如下图 图 流道截面 郑州华信学院毕业设计（论文） 新型手机外壳实体造型中的应用 12 分流道的表面粗糙度 分流道的表面粗糙度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 不要求很低，一般取 m 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 20。 分流道在分型面上的布置形式 分流道常用的布置 形式有平衡式和非平衡式两种，分流道的布置取决于型腔的布局，两者相互影响，该模具为一模四腔，固用平衡式布置。具体如下图 图 流道铸件 浇口的设计 浇口的形式 本模具采用半圆型侧浇口。 浇口位置选择原则 浇口的位置及尺寸要求比较严格，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则： 郑州华信学院毕业设计（论文） 新型手机外壳实体造型中的应用 13 输管尽量 缩短流动距离。 浇口应开设在塑件壁厚最大处。 必须尽量减少熔接痕。 应有利于型腔中气体排出。 考虑分子定向影响。 避免产生喷射和蠕动。 浇口处避免弯曲和受冲击载荷。 注意对外观质量的影 响。 浇口尺寸的确定 浇口结构尺寸可由经验公式，并由塑料模具技术手册之轻工模具手册之 一中查得，浇口深度 h = 2.0 h = n t = h = 1 （ 式中 h 浇口深度（ ; n 塑料系数，由塑料性质决定； t 塑件壁厚（ . 浇口宽度 b = b = (式中 A 塑件型腔表面积。 浇口长度 l = 为了去 除浇口方便，浇口长度 l 也可取 以可取 l = 具体如下图 示： 图 浇口尺寸 郑州华信学院毕业设计（论文） 新型手机外壳实体造型中的应用 14 图 浇口 冷料井的设计 冷料井设计在动模上，具体如下图 图 塑模冷料井 郑州华信学院毕业设计（论文） 新型手机外壳实体造型中的应用 15 6 成型零件的设计 塑料制件注塑成型后的结构与尺寸精度，主要取决于注塑模具成型零件的设计计算。 凹模部分的结构设计 凹模的形式 凹模一般安装在定板上，综合本制件的特点，采用整体式凹模。因为模具为一模四腔的结构，所以需要采用四个型腔。 凹模工作部分尺寸计算 为了脱模方便型腔够设计有脱模斜度，在计算型腔尺寸时应以大端尺寸为基准，另一端按脱模斜度相应减少，这样便于修模时留有余量。 凹模径向尺寸计算 凹模径向尺寸的计算采用平均尺寸法，公式如下： 431(式中 凹模径向尺寸（ 塑件的平均收缩率（ 缩率为 平均收缩率为 ； 塑件径向公称尺寸（ 塑件公差值 ( 3 /4项系数随塑件 精度和尺寸变化，一般在 间，取 z 凹模制造公差（ (当尺寸小于 50， z=1/4；当塑件尺寸大于 50， z=1/5 )； 塑料的最小收缩率（）。 凹模长度尺寸计算为： 2 凹模深度尺寸计算 凹模深度尺寸采用平均尺寸法 ，公式如下： 321(式中 凹模深度尺寸（ s 塑件高度公称尺寸（ 2 /3 项，有的资料介绍系数为 郑州华信学院毕业设计（论文） 新型手机外壳实体造型中的应用 16 其他符号意义同上。 6 中心距尺寸计算 ,公式如下 : 21 ( 模具中心距尺寸（ s 塑件心中距尺寸（ 所以 图 模 凸模部分的结构设计 凸模工作部分尺 寸计算： 郑州华信学院毕业设计（论文） 新型手机外壳实体造型中的应用 17 为了方便，凸模和凹模部分正好相反，以小端尺寸为基准，另一端按脱模斜度相应增大。 凸模径向尺寸计算 凸模径向尺寸的计算采用平均尺寸法，公式如下： 431 ( 型芯径向尺寸（ z 型芯的制造公差（ 其他符号意义同上。 凸模长度尺寸计算为： 1 1 凹模深度尺寸计算 凸模深度尺寸采用平均尺寸法，公式如下： 321 ( 凸模深度尺寸（ s 塑件孔深度尺寸（ 其他符号意义同上。 中心距尺寸计算 ,公式如下 21 ( 模具中心距尺寸（ s 塑件心中距尺寸（ 所以 郑州华信学院毕业设计（论文） 新型手机外壳实体造型中的应用 18 图 塑模凸 模 型腔壁厚和底板的计算 注射模在成型过程中，强度不足将导致模具材