诺基亚手机外壳注塑磨具毕业设计_中期报告(不用修改版)

1、xxxxx学院本科毕业设计（论文）中期报告xxxx学院本科毕业设计（论文）中期报告毕业设计（论文）题目：诺基亚手机外壳注塑模具CAD/CAM专业：机械设计制造及其自动化学生信息： 学号：xx 姓名：xx 班级：xx 指导教师信息： 教师号： xx 姓名：xxxx 职称：xxx报告提交日期：xxxx 年 xx 月 xx 日内容要求： 该设计是针对型号为8210的诺基亚手机的外壳零件，完成它的注塑模具设计，包括模具型腔设计、注塑流道设计、冷却系统设计、脱模机构设计等。在此基础上利用Pro/E、UG等CAD/CAM软完成模具型腔的加工仿真。一 课题简介1 课题研究任务 1.1 塑件材料的选择1）塑件

2、（手机外壳）模型图1，如图1所示：图1 诺基亚手机外壳Fig.1 the nokia mobile phone shell 2）塑件材料的选择：选用ABS（即丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物）。3）色调：白色。4）生产批量：大批量。 1.2 塑件的结构与工艺性分析：1）结构分析塑件为手机外壳部分，具有一定的结构强度的产品制件，由于中间有手机的按键及手机显示屏，后面有与后盖联接的塑料倒扣，所以它有一定的装配精度；由于该塑件为手机外壳，因此对表面粗糙度有一定的要求2。2）工艺性分析精度等级：采用4级精度脱模斜度：塑件外表面-40´1°20´，塑件内表面-30´1&#

3、176;（脱模斜度不包括在塑件的公差范围内，塑件外形以型腔大端为准，塑件内形以型芯小端为准。） 1.3 主要解决的问题 1）模具型腔设计 2）注塑流道设计 3）冷却系统设计 4）脱模机构设计 5）模具型腔加工仿真2、 工艺流程制定注塑成型生产工艺流程图2，如图2所示 图2 注塑成型生产工艺流程图 Fig.2 injection molding production process flow diagram 3、 设计难点（）模具型腔表面的抛光（）浇口形式及流道位置（）冷却水道的排列方式（）采用液压脱模机构（）一次浇铸成多个成型件二 课题详细方案设计1 零件材料选择及性能表1 ABS塑料的主要性

4、能参数Tab.1 the main performance parameters of the ABS plastic 密度（）抗拉屈服强度（）50比热容（）拉伸弹性模量（）吸水率24h（）冲击强度无缺口收缩率（）缺口11熔点（ ）弯曲强度（）80热变形温度（）强度（）9.7体积电阻率（）如立体图1所示，此塑料制品是一个诺基亚8210的手机外壳。其配合处有尺寸比较严格的精度要求，该塑料制品选用的是ABS塑料，ABS是丙烯晴、丁二烯和苯乙烯三种单体的三元共聚物，ABS具有较高的强度、硬度、耐热性及耐化学腐蚀性；具有弹性和较高的冲击强度；它具有优良的介电性能及成型加工性能等综合的优良性能，且价格便

5、宜，原料易得3。ABS塑料的主要性能参数表1所示。2注射机的选择 2.1注射量确定该塑件的形状不很规则，很难直接计算出来，现在可先在Pro/e制造工程师中画出其三维零件图，再查询其体积大小4。具体步骤如：analysismold analysismold mass properties，得到其体积大小为12.6塑件的注射容积较小，在此采用一模 一腔，即表2 注射机XS-Z-60的主要技术参数Tab.2 injection machine XS - Z - 60 main technical parameters 额定注射量最大成型面积柱塞直径最大开模开程注射压力动定模板尺寸注射行程拉杆空间注射

6、方式柱塞式合模方式液压-机械锁模力定位圈模具最大厚度喷嘴球径 模具最小厚度喷嘴孔直径 2.2锁模力确定塑件的投影面积A4800 (1) 式中 F注射机的额定锁模力 型腔数，； 安全系数，取； 融料在型腔中平均压力，ABS为30； 塑件投影面积，取4.8；2.3 成型压力ABS的成型压力为，取70-150，选择卧式注射机，其型号为XS-Z-60，主要技术参数，如表2。3 标准模架的选择 3.1 模架尺寸选择 根据塑件的注射量、动定模固定板的尺寸等，由模具手册选得A2-200250-01-F1 GB/T12556.1-90，模架的组合尺寸4，如表3表3 模架的组合尺寸 Tab.3 the comb

7、ination of the die set sizes 单位: mm模板宽度160模板长度160动模板厚度20座板宽度160座板厚度16定模板厚度25垫块宽度20垫块厚度40推板厚度12.5推板宽度58推杆固定板厚度10导柱直径12导套直径18复位杆直径8沉头螺钉8-M8沉头螺钉4-M6 3.2 模具闭合高度校核 根据注射机的参数， 而根据所选标准模架组合尺寸所得，因此，满足要求。4 浇注系统设计 浇注系统是指模具中从注射机喷嘴开始到型腔为止的塑料流动通道5。 4.1 主流道的设计：为了使凝料顺利拔出，主流道的小端直径应大于注射机的喷嘴直径，通常为：主流道入口的凹坑球面半径也应该大于注射机喷

8、嘴球面头半径，通常为： 主流道半锥角通常为锥度，取，过大会产生湍流或涡流产生空气，过小使凝料脱模困难，还会使充模时熔体的流动阻力过大。主流道内壁表面粗糙度应在以下，抛光时沿轴而进行。主流道的长度L一般由模板厚度确定。为减少熔体充模时的压力损失，尽可能缩短主流道的长度，L一般控制在以内。4.2 分流道的设计分流道是主流道至浇口之间的通道。作用是使熔融塑料的过渡和转向。由于圆截面加工困难。梯形加工较容易，水力半径又不太小，因此梯形是最常用的形式。其截面比例可取：，。 4.3 浇口形式 选择浇口形式应该遵循以下原则6： 1）尽可能采用平衡式设置； 2）型腔排列进料均衡； 3）型腔布置和浇口开设部位力

9、求对称，防止模具承受偏载而产生溢料现象； 4）确保耗料量小； 5）不影响塑件外观。根据上述原则和零件的实际情况，选用双点浇口形式，这种浇口更多的适用于成型盒类、壳类、罩类等制品，是普遍广泛的浇口形式。由于浇口小，熔体通过点浇口时前后压差大，流速增大，提高了充模的速度，从而可获得外表清晰，有光泽的制品；熔体流过点浇口时由于摩擦阻力使部分能量转变为热量，使熔体温度略升高，粘度下降，改善了流动性，这对薄壁制品是有利的；其缺点：充模阻力大，浇口尺寸小，对熔体粘度较高的塑料会产生充填不满的缺陷。如控制不好，废品率也稍高。图3 上壳主流道，分流道，及浇口的设计图Fig.3 shell on the mai

10、nstream way, shunt, and gate design 5 成型零部件设计成型零件是与塑料接触的决定制品几何形状的模具零件。它包括凹模、凸模、型芯、成型镶块及壁厚等，是塑料模具的主要组成部分7。5.1 型腔分型面设计 选择分型面的基本原则8： 1)分型面应该选择在制品最大截面处，这是首要原则。 2)尽可能使制品留在动模的一侧。 3)尽可能满足制品的使用要求。 4)尽可能减小制品在合模方向上的投影面积，以减小所需的锁模力。 5)不应影响制品尺寸的精度和外观。 6)尽量简单,避免采用复杂形状,使模具制造容易。 7)不妨碍制品脱模和抽芯。 8)有利于浇注系统的合理设置。 9)尽可能与

11、料流的末端重合,有利于排气 由于采用点浇口，因此以手机内表面与定模和定模底板的分界面为双分型面。5.2 排气槽的设计排气槽的作用是将型芯和型腔中周围空间内的气体及熔料所产生的气体排到模具外。该注射模属于小型模具，在推杆的间隙和分型面上都有排气效果，无需另外开排气槽。5.3凹模结构设计凹模用以形成制品的外表面，注塑件的结构比较简单，可采用整体式凹模，可以直接在定模板上加工。其优点接缝少、牢固、结构简单，常用于中、小型模具。5.4型芯结构设计由于零件的结构复杂，决定采用镶拼结构的型芯。与整体式型芯相比，大为简化了镶拼式型芯使机加工和热处工艺。5.5成型零件工作尺寸制品尺寸能否达到图纸尺寸的要求，与

12、型腔、型芯的工作尺寸的计算有很大关系。成型零件工件尺寸的计算内容包括：型腔和型芯的径向尺寸（含矩形的长和宽）、高度尺寸及中心距尺寸等。成型零件工作尺寸的计算方法很多，现以塑料的平均收缩率为基准计算。（1） 型腔内径尺寸计算 （2）式中型腔内径尺寸（）制品的最大尺寸（）塑料的平均收缩率（），ABS的平均收缩率为0.5%制品公差系数，可随制品精度变化，一般取之间模具的制造公差，一般取按矩形计算，手机上壳长度、宽度上的最大尺寸分别为 由模具手册查得 =0.44mm =0.28mm，则 （2） 型芯径向尺寸计算 模具型芯径向尺寸是由制品的内径尺寸所决定的，与型腔径向尺寸的计算原理一样，分长、宽两部分计

13、算： (3)式中 型芯外径尺寸() 制品内径最小尺寸 （其余符号含义同型腔计算公式） 按矩形计算，手机壳长度、宽度的最小尺寸分别为 由模具手册查得 ，则(3) 型腔深度尺寸计算 模具型腔深度尺寸是由制品的高度尺寸所决定，设制品高度名义尺寸为最大尺寸，公差负偏差。型腔深度名义尺寸为最小尺寸，其公差为正偏差+。由于型腔底部或型芯端面的磨损很小，可以略去磨损量，加上制造偏差有： (4)式中型腔的深度尺寸（） 制品高度最大尺寸（） 查模具手册得 ，因此 （4）型芯高度尺寸计算 模具型芯高度尺寸是由制品的深度尺寸所决定，设制品高度名义尺寸为最大尺寸，公差为正偏差+，型芯高度设计为最大尺寸，其公差为负偏差

14、-。根据有关的经验公式： (5)式中型芯高度尺寸（） 制品深度最小尺寸（） 查手册得 ， （5）型腔壁厚与底板厚度计算注射成型模型腔壁厚的确定应满足模具强度大、刚度好、结构轻巧、操作简便等要求。在塑料注射过程中，塑料模具的型腔受熔体的高压作用，应有足够的强度、刚度。否则会因刚度不足而产生塑料制件变形损坏，也可能会由于弯曲变形而导致溢料和飞边，并影响塑料制口的脱模，降低塑料制件的尺寸精度。从刚度计算上一般要考虑下面几个因素：1）使型腔不发生溢料，ABS不溢料的最大间隙为0.05mm。2）保证制品的顺利脱模，为此同时要求型腔允许的弹性变形量小于制品冷却固化收缩量。3）保证制品达到精度要求，制品有尺

15、寸要求，某些部位的尺寸常要求较高精度，这就要求模具型腔有很好的刚度。 按整体式的凹模计算侧壁厚度： 根据公式 （6） 式中 凹模侧壁理论厚度（） 凹模型腔的深度（），取 凹模型腔内熔体压力（），取 凹模长边侧壁的允许弹性变形量（），一般塑件 由模具手册查得 取壁厚大于10mm就能能满足要求。 底板厚度计算，根据公式 （7） 由=2.3，由模具手册查得=2.8×10，=0.005，则 取实际底板厚度大于10mm就能满足要求。6 脱模机构设计由于该塑件的脱模阻力不大，而推杆又加工简单、更换方便、脱模效果好，因此采用圆形推杆脱模机构6。推杆的设置位置采取以下原则：1）推杆设在脱模阻力大的地

16、方2）推杆位置均匀分布3）推杆设在塑料制品强度刚度较大的地方4）推杆直径应满足相应的强度、刚度条件 本次设计塑件的孔比较多，所以推杆直径必须取的比较小，为达到强度刚度要求，所以设置较多的推杆。6.1 脱模力计算 当开始脱模时，模具所受的阻力最大，推杆刚度及强度应按此时计算，亦即无视脱模斜度（a=0） 由于制品是薄壁矩形件 （8）式中脱模最大阻力（） 塑件的平均壁厚（cm） 塑料的弹性模量（/） 塑料毛坯成型收缩率（） 包容凸模长度（） f塑料与钢之间的摩擦系数 泊松比，一般取0.380.49查机械工程手册可得，已知， 6.2 推杆的设计: 1)顶出行程: 式中为顶出行程余量，取 为型芯成型高度

17、已知，则 2）开模行程 对于双分型面的开模行程 式中注射机开模行程（） 脱模距离（） 包括浇注系统在内的制品高度（） a型腔板的的分离距离 已知则，符合注射机要求。 3）推杆的直径 由实用模具技术手册得 （9） 式中推杆的直径（）安全系数，取1.5推杆的最大长度（），脱模阻力（N），推杆数目，弹性模量， 取来进行强度校核： 故所取推杆大小符合强度要求.7 复位机构与导向机构设计: 7.1 复位机构设计:在顶杆的脱模机构中，顶出塑件后再次合模时（或闭模前），必须要求顶杆等元件回复或预先回复到原来的位置。通常采用弹簧推动板复位，但当推顶装置发生卡滞现象时，仅靠弹簧难以保证，须复位杆与弹簧并用。设计

18、中具有活动型芯的脱模机构时，必须考虑到合模时互相干扰的情况，应在塑模闭合前使顶杆提前复位，以免活动型芯撞击顶杆，应设置先复位装置。复位杆由标准可查得7。本设计中的模具使用弹簧先复位装置，在顶杆固定板上装有弹簧，借弹簧力和复位杆作用，在合模时，使顶出杆先复位，这种方法的特点是结构简单，容易制造，但弹簧容易失效，故要经常更换弹簧。7.2 导向机构设计:导向机构的主要作用是为保证在模具闭合后，动、定模板相对位置准确；在模具装配过程中也起到了定位的作用，合模时，引导动、定模板准确闭合，并能够承受一定的铡向压力，以保证模具的正常工作。本设计中导向机构采用导柱导向，导柱采用带头导柱，其结构简单，加工方便，

19、在导柱的末端以导向套给以配合。结构形式图，如图5：图5 导向导柱示意图Fig.5 Orientation guide pin 导柱应有以下几个重要的技术要求：1）导柱的长度应根据具体的情况而定，一般比凸模端面高出2）导柱的前端做成半球形状，以使导柱顺利进入导孔3）数量为4，均匀分布在模具周围8 塑模温控系统设计: 8.1 塑模温控制系统设计： 在注射过程中,制品质量和注射周期受到模具温度直接影响,各种塑料的性能不同,成型工艺要求的不同相应的模具对温度要求也不同, ABS在注射成型时所需的模具对温度为度之间。对塑料制品，基本上都不允许模温有较大的波动。模具温度过高会使制品在脱模后发生变形，冷却时

20、间延长，导致产品生产率下降，出现很多废料。模具温度过低会降低塑料的流动性，难于充满型腔，造成制品的内应力加大和具有明显的溶接痕等各类缺陷。由于模具温度不断地被注入熔融塑料加热，模温升高，单靠模具自身散热不能使其保持较低的温度，因此必须加入冷却机构。8.2 冷却装置系统的设计要点10：1）实验表明表明冷却水孔的数量愈多，对制品的冷却也愈均匀2）水孔与型腔表面各处最好有相同的距离，即孔的排列与型腔形状相吻合，水孔边距型腔的距离常用3）对热量聚积大温度上升高的部位应加强冷却4）进水管直径的选择应使水流速度不超过冷却水道的水流速度，避免产生过大的压力降。冷却水道直径一般不小于,常用。5）凹模、凸模或成

21、型型芯应分别冷却，并保证其冷却平衡。6）冷却水道不应穿过没有镶块或其接缝部位，水道连接必须密封以免漏水。7）复式冷却循环并联而不应串联。8）进、出口冷却水温差不应过大，以免造成模具表面冷却不均。8.3 冷却系统的计算： 塑料传给模具的热量11：Q 式中 单位时间内塑料传给模具的热量（） 每小时的注射次数，取 每次注射的塑料量（） 塑料的比热容（），查手册得 熔融塑料进入模腔的温度（） 制品脱模温度（） 冷却时所需要的冷却水量： 式中通过模具的冷却水质量（） 导热系数 进出水温度差（），不应太大，取 根据冷却水处于湍流状态下的流速v与水管道直径d的关系，确定模具冷却水道的水道直径d为： （10） 式中管道内冷却水的流速，一般取0.8-2.5，取1.6 水的密度（） 取冷却水道的直径冷却管道总传热面积： （11） 式中R冷却管道壁与冷却介