手机后盖壳注塑模设计斜抽芯三板模论文

西南科技大学毕业设计PAGEPAGE44摘要本文主要介绍了“手机后盖壳”零件“一模二穴”点浇口注塑模具设计的过程。包括零件塑料的工艺分析、零件结构分析、模具结构分析及模具设计等内容。首先利用UGNX软件对“手机后盖壳”零件进行三维实体造型，为模仁的设计做好准备，并对产品进行结构和尺寸分析。然后将“手机后盖壳”的3D图转换成2D图，利用AutoCAD进行成品图、缩水图、结构图、排样图以及组立图的绘制，并确定各种设计尺寸、公差。本次设计的难度在于带有斜抽芯机构，以及三板模的结构设计。设计过程中，使用了UGNX4.0与AUTOCAD等CAD软件。关键词：手机后盖壳注塑模设计斜抽芯三板模SummaryThisarticlemainlyintroduced“themobilephone,overcrust”components“twomoldbase”runnerinjectionmolddesignprocess.Includingcomponentscontentsandsoonplasticprocessstudy,componentsstructureanalysis,moldstructureanalysisandmolddesign.Firstsoftwareisright“themobilephoneafterUGtheNXtheovercrust”thecomponentscarryonthethreedimensionalsolidmodeling,preparesforthemoldkernel'sdesign,andcarriesonthestructureandthesizeanalysistotheproduct.Afterthen“mobilephone,overcrust”the3Dcharttransformsthe2Dchart,carriesontheendproductchart,theshrinkagechart,thestructuredrawing,theplatoonspecimenmapaswellasthegroupusingAutoCADsetsupthecharttheplan,anddetermineseachkindofdesignsize,thecommondifference.Thisdesign'sdifficultyhaspulledoutthecoreorganizationslanting,aswellassampanmold'sstructuraldesign.Designsintheprocess,hasusedCADsoftwaresandsoonUGNX4.0andAUTOCAD.Keywords:cellphonebackcoverShellInjectionMoldDesignAngleCorePullingthreeformwork目录TOC\o"1-3"\p""\h\z\u引言4第一章毕业设计任务7第二章“手机后盖壳”的工艺性分析92.1“手机后盖壳”成型工艺过程分析………….…………92.2“手机后盖壳”的质量和体积分析……92.3“手机后盖壳”的材料成型工艺参数的分析……9第三章“手机后盖壳”的结构分析113.1“手机后盖壳”的结构分析……………113.2“手机后盖壳”的精度分析………12第四章“手机后盖壳”模具设计方案论证134.1分型面的设计…………134.2型腔布局…………………144.3脱模机构………………14第五章“手机后盖壳”2D设计155.1零件图绘制……………155.1.1绘制“手机后盖壳”的3D转2D图…………………155.1.2绘制“手机后盖壳”的缩水图………165.2浇注系统设计……………175.2.1主流道的设计…………175.2.2分流道的设计…………195.2.3分流道的形状与尺寸设计……………195.2.4分流道的长度设计……………………195.2.5浇口的设计……………195.3成型机构设计……………215.3.1成型部分设计…………215.4顶出及导向机构设计……………………5.4.1设计顶出机构形式……………………5.4.2顶出类型………………5.4.3顶针位置的选择………5.4.4顶针的材料及热处理…………………5.4.5合模导向机构的设计…………………5.4.6导套的设计……………5.4.7导柱与导套的配合形式………………5.5冷却排气系统设计………5.5.1水道直径的设计………5.5.2冷却系统的方法………5.5.3排气系统的设计………5.6模架的选择………………5.6.1模架的选取……………5.6.2模具标准零部件的设计………………5.7结构图及组立图…………5.7.1结构图…………………5.7.2组立图…………………“手机后盖壳”3D设计266.1模仁3D设计…………………注塑机参数的校核3311.1最大注射量的校核………3311.2锁模力的校核……………3411.3模具与注塑机安装部分相关的校核……3411.4开模行程的校核………35第八章附图35参考文献36致谢37引言机械工程师应能适应当今世界制造业全球化、信息化、绿色化、服务化的发展趋势，掌握机械制造技术，懂得经济、管理知识以及有关国际通则。上海市模具工业协会秘书长刘德普认为，未来我国的模具将呈现十大发展趋势：一、是模具日趋大型化。这是由于模具成型的零件日渐大型化和高生产效率要求而发展的"一模多腔"所造成的。二、是模具的精度越来越高。10年前，精密模具的精度一般为5微米，现在已达到2~3微米，不久1微米精度的模具将上市，这要求超精加工。三、是多功能复合模具将进一步发展。新型多功能复合模具除了冲压成型零件外，还担负叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务，对钢材的性能要求也越来越高。四、是热流道模具在塑料模具中的比重逐渐提高。由于采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节约制作的原材料，因此热流道技术的应用在外国发展很快，许多塑料模具厂生产的塑料模具一半以上采用了热流道技术，有的厂家使用率达到80%以上，效果十分明显。热流道模具在我国也已生产，有些企业使用率上升到20%~30%。五、是随着塑料成型工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具将随之发展。这类模具要求刚性好，耐高压，特别是精密模具的型腔应淬火，浇口密封性好，模温能准确控制，所以对模具钢的性能要求很严。六、是标准件的应用将日渐广泛。模具标准化及模具标准件的应用将极大地影响模具制造周期，且还能提高模具的质量和降低模具制造成本。因此，模具标准件的应用在"十五"期间必将得到较大的发展。七、是快速经济模具的前景十分广阔。现在是多品种小批量生产时代，21世纪，这种生产方式占工业生产的比例将达到75%以上。由此，一方面是制品使用周期缩短，另一方面花样变化频繁，要求模具的生产周期愈短愈好。因此开发快速经济模具将越来越引起人们的关注。八、是随着车辆和电机等产品向轻量化发展，压铸模的比例将不断提高,同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求。九、是以塑代钢、以塑代木的进程进一步加快，塑料模具的比例将不断增大。同时，由于机械零件的复杂程度和精度的不断提高，对塑料模具的要求也越来越高。十、是模具技术含量将不断提高，中、高档模具比例将不断增大,这也是产品结构调整所导致模具市场走势的变化。第一章毕业设计任务制品名称：手机后盖壳制品材料：PC+ABS塑料模具类型：注塑模具CAV数目：一模一穴品数量：100万件表面要求：零件表面光整设计时间：60天模具三维造型第二章“手机后盖壳”的工艺性分析2.1“手机后盖壳”成型工艺过程分析根据设计指导书的设计要求模具的类型是“注塑模具”，故“手机后盖壳”的成形工艺过程是“注塑成型过程”，即：ABS预烘干-→ABS装入料斗-→预塑化-→注射装置准备注射-→注射-→保压-→冷却-→脱模-→塑件送下工序-→清理模具、涂脱模剂--→合模--→注射2.2“手机后盖壳”的质量和体积分析（1）经Pro/E三维造型后测得单件实际体积约为4.208，浇注系统体积约为5.535；查《模具设计与制造实训》附录2的附表2-1得知其密度为1.03～1.07,收缩率为0.4%～0.6%，计算出其平均密度为1.05，平均收缩率为0.5%。塑件的质量==1.05×4.208g≈4.418g式中—塑料密度，1.05浇注系统质量=ρ=5.535×1.05≈5.812故=+=4.208+5.535≈9.743=+=4.418+5.812=10.232.3“手机后盖壳”的材料成型工艺参数的分析ABS的特性ABS树脂是无毒的，不透水，但略透水蒸气，吸水率低，试样在室温先浸水一年吸水率不超过1%，而物理性能不起变化。ABS树脂制品的表面可以抛光，能得到高度光泽的制品。ABS具有优良的综合物理和机械性能，极好的低温抗冲击性能，尺寸稳定性，电性能，耐磨性，抗化学药品性，染色性，成型加工和机械加工较好。ABS树脂耐水，无机盐，碱和酸类，不溶于大部份醇类和烃类溶剂，而容易溶于醛，酮，酯和某些氯代烃中。ABS树脂热变形温度较低，可燃，耐候性较差。熔融温度在217-237度，热分解温度在250度以上。黑色颜料的ABS制品耐候性较好，它在室外暴露2年经太阳和大气侵蚀，其外观和性能都基本不变。ABS的成型特点无定形料,流动性中等,吸湿大,必须充分干燥,表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥80-90度,3小时。宜取高料温,高模温,但料温过高易分解(分解温度为>270度).对精度较高的塑件,模温宜取50-60度,对高光泽.耐热塑件,模温宜取60-80度。如需解决夹水纹，需提高材料的流动性，采取高料温、高模温，或者改变入水位等方法。如成形耐热级或阻燃级材料，生产3-7天后模具表面会残存塑料分解物，导致模具表面发亮，需对模具及时进行清理，同时模具表面需增加排气位置。第三章“手机后盖壳”的结构分析3.1“手机后盖壳”的结构分析从产品3D图和零件图可以看出该产品外形结构较复杂，塑件为外型复杂类零件。壁厚为2.5,壁厚较均匀。产品所有边缘均带有圆角特征，圆角为1.3，该塑件的表面除要求没有流纹、缺陷、毛刺，没有特别的表面质量要求，故比较容易实现。手机后盖壳零件图3.2“手机后盖壳”的精度分析根据模具任务书的要求精度等级：采用IT13级脱模斜度：由于制件厚度适中，脱模斜度取比较合适。“手机后盖壳”模具设计方案论证4.1分型面选择分型面是决定模具结构形式的一个重要因素，它与模具的整体结构、浇注系统的设计、塑件的脱模和模具的制造工艺等有关，因此分型面的选择是注射模设计中一个关键步骤。（1）分型面的设计原则A、分型面应选在塑件外形最大轮廓处B、分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模C、分型面的选择应保证塑件的精度要求D、分型面的选择应满足塑件的外观质量要求E、分型面的选择要便于模具的加工制造除上述这些基本原则以外，分型面的选择还要考虑到弄腔在分型面上投影面积的大小，以避免接近或超过所选用注射机的最大注射面积而可能产生溢流现象。综上述分型面如图所示：PL分型面图4.2型腔的布局型腔数目n根据：n式中：注射机的额定锁力，NP：塑料熔体在型腔中的成型力，MPa查表得30p65A：浇注系统在分型面上投影与型腔不重叠部分的体积mm2A：单个塑件在分型面上的投影面积mm2A=（0.2～0.5）A所以：n=1.86因为每增加一个型腔，塑件的尺寸精度将降低4%，因此模具型腔为一模二穴。4.3脱模机构顶针顶出机构是整个顶出机构中最简单、最常见的一种形式。顶针截面为圆形，容易达到顶针与模板或型芯上顶针孔的配合精度，顶针顶出时运动阻力小，顶出动作灵活可靠。合模导向机构具有定位、导向和承载的作用，能保证注射模的准确开合模。第五章“手机后盖壳”2D设计5.1零件图绘制5.1.1绘制“手机后盖壳”的3D转2D图用Por/E打开图档，转出工程图，调整比例因子为1：1，以“.dwg”为后缀名保存副本。再AutoCAD软件中，打开工程图文件，如图所示。3D转2D图5.1.2绘制“手机后盖壳”的缩水图由于塑料具有热胀冷缩的特性，塑料件从模具中取出冷却后都会出现尺寸缩小的现象，导致注射后的产品比本身的尺寸更小,故需要对其进行缩水处理。根据设计指导书中的设计要求，“手机盒下盖”的材料PS。查《塑料成型工艺与模具设计》附录常用塑料的收缩率，得ABS的收缩率为0.5%。在AutoCAD中将3D转2D图复制，将复制图缩放1.005倍，得到“手机后盖”缩水图，如图所示。手机后盖壳缩水图5.2浇注系统设计5.2.1主流道的设计浇注系统是指模具中由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道。一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等组成。主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道。（1）主流道小端直径主流道小端直径注射机喷嘴直径取（2）主流道的球半径主流道的球半径取SR=16（3）球面配合高度球面配合高度为取3。（4）主流道长度主流道长度L，应尽量取小，根据模板厚度，取L=46（5）主流道浇口套主流道浇口套的形式有两种：一是主流道浇口套与定位圈设计成整体式，一般用于小型模具；二是主流道浇口套与定位圈设计成两个零件，然后配合在固定在模板上。浇口套内部表面粗糙度为0.8,浇口套与模板的配合采用的过度配合，与定位圈采用的配合。一般采用碳素工具钢T8A，热处理要求淬火43～45。该模具尺寸较大，主流道浇口套可以选用整体式。如图所示：浇口套图浇口套于模版配合固定的形式如图所示：唧嘴图5.2.2分流道的设计分流道的设计应能使塑料的流向得到平稳的转换并尽快地充满型腔，流动中温度降低尽可能低，同时应能将塑料熔体均衡的分配到各个型腔。分流道的截面尺寸视塑件的大小和壁厚、塑料和品种、注射速率和分流道长度等因素而定。分流道的表面不必很光滑，其表面粗糙度为1.6um即可，这样流道内料流的外层流速较低，容易冷却而形成固定表皮层，有利于流道的保温。5.2.3分流道的形状与尺寸设计为了便于加工及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上，为减小热量损失，将分流道的截面设计为圆形。分流道截面尺寸视塑件尺寸、塑料品种、注射速率以及分流长度而定，要求分流道截面尺寸应满足良好的压力传递和保证填充时间。通常圆形截面分流道直径为2～10mm；根据塑件大小情况取分流道直径为4。5.2.4分流道的长度设计为使分流道长度尽可能短，且均匀浇注5.2.5浇口的设计浇口亦称进料口，一般有点浇口、侧浇口、扇形浇口、环形浇口以及轮辐式浇口等几种形式。浇口是连接分流道与型腔的熔体通道。根据零件的尺寸结构，在本设计中选用侧浇口。浇口直径由经验值取。浇口如图所示；浇口图冷料穴的作用是容纳浇注系统中料流的前锋冷料，以免这些冷料注入型腔。冷料穴一般设在主流道的末端，当分流道较长时，在分流道的末端也要开设冷料穴。考虑到产品采用一模一腔，选用环形浇口，故冷料穴设在主流道末端，采用拉料销拉出主流道的废料，如图所示：流道-冷料穴图5.3成型机构设计5.3.1成型部分设计设计斜销抽芯机构（一）斜销抽芯机构滑块是为了解决倒勾(undercut)而发展的模具机构,其基本原理是将模具开闭的垂直运动,转向成水平运动，而为了配合倒勾位置在公模,而变化出不同的机构形式，斜销机构为斜销、斜销座、螺钉基本机构加以组合而成,各项机构详细功能说明如图所示。斜销图5.4顶出及导向机构设计5.4.1设计顶出机构形式使塑件从模具上脱出来的机构称为顶出机构。顶出机构的动作方向与模具开模的方向一致的。良好的顶出机构要求脱模时塑件不变形和不损坏，而且顶出机构的位置位于制件不明显处。顶出机构的原则：A、顶力点应尽量靠近型芯或难于脱模的部位B、顶力点应作用在制品上承受力最大的部位C、尽量避免推力点作用在制品的薄平面上，防止制品破裂和穿孔D、顶出装置应设在制品的隐蔽处或非装饰面。E、合模时的正确复位设计顶出机构时，还必须考虑合模时机构的正确复位，并保证不与其他模具零件相干涉。顶出机构的形式归纳起来可分为机械顶出、液压顶出和气动顶出。5.4.2顶出类型顶出类型有顶针顶出机构，顶管顶出机构和推板顶出机构等。顶针顶出机构是顶出机构中最简单、最常见的一种形式。由于顶针截面多为圆形，因此其制造和修配方便，顶出效果好，在生产中广泛使用。但由于顶出面积一般比较小，易引起应力集中而顶穿塑件或将塑件顶变形。顶管顶出机构适于环形、筒形塑件或塑件上中心带孔部分的顶出。由于顶管整个周边接触塑件，故推顶塑件力均匀，塑件不易变形，也不留下明显的顶出痕迹。采用顶管顶出，主型芯和凹模可同时设计在动模侧，有利于提高制件的同心度。对于顶出过薄的塑件，尽量不要采用顶管。顶板顶出机构具有顶出力均匀、顶出效果好和无顶出痕迹等特点，特别适用于一模多腔，圆形与外形简单的产品脱模。缺点是使模具厚度增加，脱模孔位置的配合精度及加工精度要求高。综上所述，根据“手机后盖壳”的结构特点，本设计选用顶针顶出机构，即为顶针利用顶针板直接将塑件顶出。根据顶针本身的结构及考虑经济和适用性，选用直径为10mm、6mm、3mm的顶针。如图顶针图5.4.3顶针位置的选择顶针的位置应选择在脱模阻力最大的地方。因塑件的包紧力在四周最大，所以在塑件内侧附近设置顶针。因考虑到塑件本身的强度和刚度及顶针本身的特性，顶针排列方式如图所示。顶针位置图5.4.4顶针的材料及热处理顶针的材料用T8A，前者的热处理要求硬度为43～45，后者热处理要求硬度为46～50。顶针工作端部配合部分的粗糙度值Ra=0.8。5.4.5合模导向机构的设计合模导向机构是保证动、定模或上、下模合模时，正确地定位和导向的零件。本套模具采用导柱导向形式。导向机构的作用有以下三点：（1）定位作用合模时保证动、定模正确的位置，以便合模后保持模具型腔的正确形状。（2）导向作用合模时引导动模按序正确闭合，防止损坏凹凸模。（3）导柱在工作中承受一定的侧向压力。导柱结构的技术要求：长度导柱导向部分的长度应比型芯端面的高度高出8～12，以免导柱未进入导套而型芯先进入型腔的情况；形状导柱前端应做成锥台行或半球形，以使导柱能顺利进入导套；材料导柱应具有硬而耐磨的表面和坚韧不易折断的内芯，多采用20钢或者T8、T10钢，硬度为50～55。导柱固定端部的表面粗糙度值Ra=0.8，导向部分的表面粗糙度值Ra=0.4～0.8；数量及分布导柱应合理分布在模具分型面四周，导柱中心至模具边缘应又足够的距离，以保证模具强度；配合精度导柱固定端与模板之间采用或的过渡配合，导柱的导向部分通常采用或的间隙配合。如图所示：导柱图5.4.6导套的设计导套的设计A、导套的结构形式一般分为有导套和无导套两种。因为无导套只适用于小批量生产且精度要求不高的模具，所以采用有导套结构。B导套结构和技术要求a、形状为使导柱顺利进入导套，导套前端应倒圆角。且为通孔，以利于通气。b、材料可用与导柱想同的材料即T8硬度为40～45HRC。c、固定形式及配合精度直导套用H7/r6过盈配合。带头导套用H7/m6或H7/k6过渡配合，导套固定部分的粗糙度为Ra=0.8µm，导向部分粗糙度为Ra=0.8～0.4µm。5.4.7导柱与导套的配合形式导柱与导套的配用形式要根据模具的结构及生产要求而定，该模具采用的配合形式如下图所示。导柱导套配合图5.5冷却排气系统设计对于大多数热塑性塑料，模具上不需设置加热装置。设置冷却水效果良好的冷却水回路的模具是缩短成形周期、提高生产效率最有效的方法。如果不能实现均匀的快速冷却，则会使塑件内部产生应力而导致产品变形或开裂，所以应根据塑件的形状、壁厚及塑件的品种，设计与制造出能实现均一、高效冷却回路。5.5.1水道直径的设计冷却系统的确定原则：1、水孔直径不能大于14mm否则冷却难以湍流状态，以致降低热交换2、平均壁厚为2mm时水孔直径可取5～10mm平均壁厚为2～4mm时水孔直径可取6～12mm，因此该塑件的水孔直径确定为6mm。5.5.2冷却系统的方法设置冷却效果良好的冷却水回路的模具是缩短成型周期、提高生产效率最有效的方法。如果不能实现均一的快速冷却，刚会使塑件内部产生应力而导致产品变形或开裂，所以应根据塑件的形状、壁厚及塑件的品种，设计与制造出能实现均一、高效的冷却回路。所以水道布置图如所示。流道图5.5.3排气系统的设计当塑料熔体充填模具型腔时，必须顺利排除型腔及浇注系统内的空气及塑料受热而产生的气体。如果这类气体不能被顺利排除，塑件由于填充不足而出现气泡、接缝或表面轮廓不清等缺陷，甚至气体受压而产生高温，使塑料焦化。排气图图1-1排气图图1-1SEQ图_1-1\*ARABIC1的配合间隙排气，间隙值0.03～0.05，分型面之间间隙取0.05。如图所示。5.6模架的选择5.6.1模架的选取模架是设计、制造塑料注射模的基础部件。为了提高模具质量，缩短模具制造周期，适应大规模成批量生产塑料成形模具、提高模具精度和降低模具成本，选用标准模架。选用标准模架的程序及要点如下：（1）模架厚度和注射机的闭合距离对于不同型号及规格的注射机，不同结构形式的锁模机构具有不同的闭合距离。模架厚度与闭合距离的关系为（2）开模行程与动、定模分开的间距与顶出塑件行程之间的尺寸关系设计时须计算确定，注射机的开模行程应大于取出塑件所需的动、定模分开的间距，而模具顶出塑件距离需小于注射机顶出液压缸的额定顶出行程。（3）选用模架应符合塑件及成形工艺的技术要求为保证塑件质量和模具的使用性能及可靠性，需对模架组合零件的力学性能，特别是其强度和刚度进行校核及计算。根据塑件尺寸的，我们选择的模仁的大小为长宽分别为120、95;母模仁与公母仁厚度分别为20，30。5.6.2模具标准零部件的设计其标准零部件各参数如表所示：表10.1零件参数名称材料热处理工艺数量定位环T8A淬火加低温回火，热处理至48～55C浇口套T8A淬火加低温回火，热处理至53～57模仁H13淬火加低温回火，热处理至45～50顶针T8A端部淬火加低温回火，热处理至55～60拉料杆T10A端部淬火加低温回火，热处理至55～60C行程挡块45号钢淬火加低温回火，热处理至43～48支撑柱45号钢淬火加低温回火，热处理至40～45导柱、导套T8A淬火加低温回火，热处理至50～55弹簧60Si2MnA淬火加低温回火，热处理至40～48母模板，公模板45号钢调制处理，热处理至28～33上、下模座板45号钢调制处理，热处理至25～30模座2020-5050之间选用的定位环.定位环（2）模仁边界距离模胚边界40-60；母模板之板厚=母模框深度×2-10与母模框深度×2之范围；公模板之板厚=公模框深度×2与公模框深度×2+10之范围.（3）回位销弹簧长度取值原则：自由长度L=（顶出距离+预压量10）/0.45压缩比，须取整数；顶出行程在15内，弹簧长度取40(间隔块高60)防脱拉板是防止模具在不使用时公模与母模脱开；垃圾钉是防止顶针板与下固定板之间夹有异物，以便模具确实回位。中等精度要