手机保护壳模具设计与加工.docx

摘要注射成型是热塑性塑料成型的主要方法之一，可以一次成型形状复杂的精密塑件。随着手机市场的兴起人们对手机的追求日趋完美，本次设计针对手机保护壳（诺基亚C3-00），因为是薄壁件（0.5mm），所以在选材时应选择高强度、凝固性较快的材料。通过对零件结构进行了工艺分析，采用ABS作为塑件的材料。采用单分型面，根据模具的型腔数目以及最大注塑量、注射压力、锁模力、模具的安装尺寸等因素选择了注射机，选择成型零部件的尺寸；采用扇形浇口；由于型腔侧壁开有耳机孔和按键孔的补片，所以我们在型腔上进行侧抽芯和型芯底部的平行顶出完成脱模，并对模具的材料进行了选择，如此设计出的结构可确保模具工作运行可靠。对模具结构与注射机的匹配进行了校核。用UG5.0绘制出模具三维图形，最后利用UG5.0 CAM模块对型芯和型腔进行了加工仿真，制定了符合要求的数控加工工艺过程。关键词：注塑模、侧抽芯、手机保护壳、ABS、UG5.0目 录前 言4第一章 绪 论51.1模具发展的现状51.2存在问题和主要差距61.3发展展望7第二章 材料与塑件分析82.1 塑件分析82.2 塑件材料分析92.3 确定塑件设计批量102.3 确定塑件设计批量102.4 计算塑件的体积和质量102.5 注塑机的选择112.6注塑机的参数校核132.6.1 最大注塑量校核142.6.2 注射压力校核.142.6.3锁（合）模力校核152.6.4模具安装尺寸的校核162.6.5开模行程的校核16第三章 选择塑件的分型面17第四章 标准件的选择1741标准模架的选取1742标准紧固件的选用18第五章 浇注系统的设计185.1 概述185.2 流道设计195.2.1 主流道设计195.2.2分流道设计205.3 浇口设计21第六章 加热系统的设计236.1模具加热的主要方式236.2关于本产品的加热装置23第七章 顶出机构的设计247.1 顶出机构的分类247.2 顶出机构的设计原则247.3顶出机构的基本形式24第八章 成型零件的设计2681凹模的设计2682凸模的设计2683成型零件工作尺寸计算2683.1凹模径向尺寸计算26第九章 模具设计总图28第十章 结 论29参考文献30致 谢31前 言随着我国科技文化技术及国民经济快速发展，模具行业的地位越来越重要，模具技术的发展越来越先进。模具行业是一个对工作和实践经验要求非常强的专业，它要求我们在学校掌握扎实的理论知识，并要求我们有充分的实践环境。在大学几年学习中，完成规定的相关课程，需熟练的掌握机械制图、机械设计、材料学、模具制造工艺、塑料成型工艺与模具设计，以及其他一些相关知识，对模具行业的发展、模具技术的应用、模具结构的设计、模具材料的选择、公差配合的选用要有一个比较系统和全面的认识理解。 毕业设计也是大学学习的最后一个环节，也是最重要的一个环节，是对以前所学的基础理论知识及所掌握的技能的综合运用和检验。 本论文以手机保护壳注塑成型工艺分析及模具设计为主线，依据模具的基本组成部分，基础知识和设计技巧相结合，理论与实践相结合，对于手机保护壳模具结构设计中的关键之处以及可能出现的问题和处理方式进行详细剖析。从模具的加工工艺角度出发，分析并提供便于加工的模具结构形式，使模具设计和加工更加紧密的结合在一起。 毕业设计过程中，遇到很多问题及困难，在指导老师邢老师的悉心指导和帮助下，克服了困难，完成了本次设计。由于，缺乏相应的实践经验，本次设计的模具不可避免的存在一些问题，敬请各位老师批评指正。第一章 绪 论1.1模具发展的现状市场研究报告网讯，模具成本持续上升，利润空间进一步压缩，市场占有率持续下滑。模具材料成本包括钢材、橡胶、五金原材料、物流成本等费用，近几年随着通货膨胀的影响，大幅攀升。我国农村劳动力的供给格局正由“无限供给”向“有限剩余”转变，16至64岁之间的劳动力增量在2004年到2011年间以每年13.6%的速度减少，并预计将在2015年停止增长，即人口红利逐渐消失。因而自2010年以来，我国有30余个省份相继上调了最低工资标准，一般模具工人月薪都在 2500元以上，一些工厂甚至给到5000元以上。而据国际劳工组织统计数据显示，印尼工人工资是148美元/月，越南是85美元/月，柬埔寨更是只有 61美元，均远低于我国。用工成本居高不下使我国模具出口的价格优势逐渐丧失，部分欧美客商已开始向印度、越南、孟加拉等较低成本的国家转移订单。 模具企业自主创新能力和品牌意识不足，重复生产中低端产品，在市场竞争中非常被动。一方面，国内制模具企业业产品同质现象严重，产品缺乏差异化，基本是拿着别人的产品进行模仿、改版，从而导致生产的产品在样式、用料、档次、目标、市场方面基本雷同，而多数又集中于低档模具的生产，从而造成低档产品严重过剩，恶性竞争泛滥。 欧美等国信用评级持续下调导致人民币升值压力继续增大，各大模具企业都不敢贸然接下外贸长单，以免汇率波动带来损失。对模具出口等外向型企业来说，实际有效汇率上升1%，出口/销售额比率下降约0.3%0.5%，因而单是汇率因素，全年五金、塑胶等原材料成本已平均上涨至少10%20%。同时世界上其他国家的本币兑美元也相应在持续升值，和人民币相比，升值的幅度有高有低。这种双重汇兑损失相比原材料和劳动力成本的上涨，给出口型企业带来的创伤更为严重。 诚信危机损伤中国模具业的健康有序发展。国际模协秘书长罗百辉表示，在去年以来显现的民营企业债务危机中，中国商人的信用似乎再次降至“冰点”。而作为中国商人的一分子，中国模具商自然不能独善其身。去年以来，温州、广东、福州的部分模具商，因债务危机而“跑路”或自杀导致的企业关闭停产事件共达数百起，严重挫伤了模具企业的信用。内部资金流量不足导致债务危机，外部贸易方现金结算的要求，对中国模具企业形成“内忧外患”的局面，导致更加严重的资金压力。企业主动被动违约情况增加，又再次加剧了信用下降，形成了恶性循环，严重干扰到我国模具企业的健康有序发展。1.2存在问题和主要差距近年来，人们对各种设备和用品轻量化要求越来越高，这就为塑料制品提供了更为广阔的市场。塑料制品要发展，必然要求塑料模具随之发展。汽车、家电、办公用品、工业电器、建筑材料、电子通信等塑料制品主要用户行业近年来都高位运行，发展迅速，塑料模具也快速发展。近3年平均年增长率为21%，高于模具行业总体发展速度近4个百分点。有关专家预计，由于我国塑料工业的快速发展，特别是工程塑料的高速发展，今后我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。近年内，年增长率将保持15%以上的水平。同时，由于我国塑料模具价格较低，在国际市场上有较强的竞争力，因此，进一步扩大出口的前景很好。 但专家也指出，虽然我国塑料模具无论是在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都有了很大发展，与国民经济发展需求和世界先进水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍大量出口。在总量供不应求的同时，一些低档塑料模具已供过于求，市场竞争激烈；一些技术含量不太高的中档塑料模具也有一些趋向于供过于求。 我国塑料模具行业与其发展需要和国外先进水平相比，主要存在六个方面的问题。 1、发展不平衡，产品总体水平较低虽然有个别企业的部分产品已达到或接近国际水平，但总体来看，模具的精度、型腔表面粗糙度、生产周期、寿命等指标与国外先进水平相比尚有较大差距。包括生产方式和企业管理在内的总体水平与国外工业发达国家相比尚有10年以上的差距。 2、工艺装备落后，组织协调能力差虽然部分企业经过近几年的技术改造，工艺装备水平已比较先进，有些三资企业的装备水平也并不落后于国外，但大部分企业工艺装备仍比较落后。更主要的是我们企业的组织协调能力差，难以整合或调动社会资源为我所用，从而就难以承接比较大的项目。 3、多数企业开发能力弱：一方面是技术人员比例低、水平不够高，另一方面是科研开发投入少，更重要的是观念落后，对开发不够重视。模具企业不但要重视模具开发，而且要重视产品开发。 4、管理落后更甚于技术落后，管理落后有时却难以意识到。国内外模具企业管理上的差距十分明显，管理上的差距所带来的问题往往比技术上的差距更为严重。同一个企业，设备不变，人员不变，管理一变，立竿见影，这样的例子并不少见。 5、供需矛盾，这是一时还难以解决的，国产塑料模具国内市场满足率只有74.7%，其中大型、精度、长寿命模具满足率还要低，估计不足60%。同时，工业发达国家的模具正在加速向我国转移，国际采购越来越多，国际市场前景很好。市场需求旺盛，生产发展一时还难以跟上，供不应求的局面还将持续一段时间。 6、体制和人才问题的解决尚待时日，在社会主义市场经济中，竞争性行业，特别是像模具这样依赖于特殊用户，需单件生产的行业，国有和集体所有制原来的体制和经营机制已越来越显得不适应。人才的数量和素质水平也跟不上行业的快速发展。虽然各地都在努力解决这两个问题，但要得到较好解决尚待时日。1.3发展展望目前，我国经济仍处于高速发展阶段，国际上经济全球化发展趋势日趋明显，这为我国模具工业高速发展提供了良好的条件和机遇。一方面，国内模具市场将继续高速发展，另一方面，模具制造也逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具采购趋向也十分明显。因此，放眼未来，国际、国内的模具市场总体发展趋势前景看好，预计中国模具将在良好的市场环境下得到高速发展，我国不但会成为模具大国，而且一定逐步向模具制造强国的行列迈进。随着国民经济总量和工业产品技术的不断发展，各行各业对模具的需求量越来越大，技术要求也越来越高。虽然模具种类繁多，但其发展重点应该是既能满足大量需要，又有较高技术含量，特别是目前国内尚不能自给，需大量进口的模具和能代表发展方向的大型、精密、复杂、长寿命模具。模具标准件的种类、数量、水平、生产集中度等对整个模具行业的发展有重大影响。因此，一些重要的模具标准件也必须重点发展，而且其发展速度应快于模具的发展速度，这样才能不断提高我国模具标准化水平，从而提高模具质量，缩短模具生产周期，降低成本。由于我国的模具产品在国际市场上占有较大的价格优势，因此对于出口前景好的模具产品也应作为重点来发展。第二章 材料与塑件分析2.1 塑件分析本次设计的产品如图1所示手机保护壳，作为手机保护壳对其精度及表面粗糙度要求不高，因为是薄壳零件且注射过程中冷却较快，在不影响使用的前提下允许存在较少飞边和熔痕工艺痕迹，因为有曲面的存在所以需要一定的配合精度要求。从整体结构分析：制品表面积较大、高度不大但是壁薄、零件的曲面复杂，型腔、型芯加工困难因此采用侧抽芯和平衡顶出机构。从整体工艺性分析：根据制品外观要求与结构特定要求选择浇口位置在零件内部，制品薄而大要求冷却必须均匀而充分，脱模力合理要求顶出机构顶出均匀。图1 手机保护壳2.2 塑件材料分析塑料成型原料的选取应从加工性能、力学性能、热性能、物理性能等多方面因素考虑来选取合适的塑料进行生产，本次设计材料的选择是根据材料特性进行选择的。根据塑料受热后表现的性能和加入各种辅助料成分的不同可分为热固性材料和热塑性材料，通过比较分析可以看出热固性塑料主要用于压塑、挤塑成型，而热塑性塑料还适合注塑成型，本次设计为注塑设计，所以采用热塑性塑料。热塑性塑料还分为很多种，如聚乙稀、聚丙稀、聚氯乙烯、聚苯乙烯和ABS等等，为了选到合适的塑件材料，通过对塑件的分析和查阅有关资料可选择以下材料见表1。表1 注塑塑料聚乙烯塑料名称聚乙烯材料特性结晶部分多时，塑料硬度高、韧性大、抗拉强度高，但整体尺寸变小，耐冲击强度及断裂强度底。成型工艺特点聚乙烯制件最显著的特点是收缩率大，这与材料的可结晶性和模具温度有关。定型后塑件在强的收缩牵引作用下，可令制件变形和翘曲。注射温度聚乙烯的注射温度一般在120310之间，温度超过300时，收缩率会明显增大。注射速度及压力聚乙烯的注射压力一般选择在68.6137.2Mpa之间。注射速度不易过快，以保证结晶程度高。模具温度聚乙烯的模具温度相对较高，一般调节在7585。通过对聚乙烯材料的分析，并考虑到制件注塑温度和高的抗拉强度，本设计采用聚乙烯材料。聚乙烯的技术指标、注射工艺参数具体看表2表2聚乙烯的注射工艺参数注射机类型螺杆式螺杆转速30 60r/min喷嘴形式直通式喷嘴喷嘴温度180190模具温度50 70注射压力60 100Mpa保压压力5 10 Mpa冷却时间5 15s周期15 30s后处理方法红外线烘箱温度70时间0.3 1h备注原材料应预干燥0.5h以上2.3 确定塑件设计批量该产品为批量生产，故设计的模具要有一定的注塑效率，由于塑件长宽度小，所以采用一模四腔结构，浇口形式采用扇形浇口，采用两点进料，以利于均匀充满型腔。2.3 确定塑件设计批量该产品为批量生产，故设计的模具要有一定的注塑效率，由于塑件长宽度小，所以采用一模两腔结构，浇口形式采用扇形浇口，采用两点进料，以利于均匀充满型腔。2.4 计算塑件的体积和质量该产品材料为聚乙烯,查手册或产品说明得知其密度为0.921 g.cm-3 -31.02g.cm-3。收缩率为0.4%0.6%。计算其平均密度为0.94g.cm-3缩率为0.5%。（1）使用UG6.0软件画出三维实体图，软件能自动计算出所画图形的体积。当然也可根据形状手动几何计算得到该零件的体积。通过计算塑件的体积V塑=3.64cm，可得塑件的质量为M塑=V塑=0.943.64 = 3.42该模具为一模四腔所以M= 3.424=13.68g式子中塑料密度0.94g/cm。（2）浇注系统凝料体积的初步估算。浇注系统的凝料在设计之前不能确定精确地数值，但是可以根据经验按照塑料体积的0.21倍来估算。有体育本次设计采用的流道简单并且较短，因此浇注系统的凝料按塑件体积的0.2倍来估算，故以此注入模具型腔塑料熔体的总体积（既浇注系统的凝料和两个塑件体积之和）为V总=V塑（1+0.2）2=3.641.22cm3=8.74 cm3M浇=8.740.94=8.2gM总=M塑+M浇=16.94g2.5 注塑机的选择（1）注塑机的概述注塑机的全称应为塑料成型机。注射机主要由注射装置、合模装置、液压传动系统、电器控制系统及机架等组成。如图4.1所示，工作时模具的动、定模分别安装于注射机的移动模板和定模固定板上，由合模机构合模并锁紧，由注射装置加热、塑化、注射、待融料在模具内冷却定型后由合模机构开模，最后由推出机构将塑件推出。图2 注塑机结构注射机的工作原理：注塑机的工作原理与打针用的注射器相似，注射成型是一个循环的过程，每一周期主要包括：定量加料熔融塑化施压注射充模冷却启模取件。取出塑件后又再闭模，进行下一个循环。注塑机根据塑化方式分为柱塞式注塑机和螺杆式注塑机；按机器的传动方式又可分为液压式、机械式和液压机械（连杆）式；按操作方式分为自动、半自动、手动注塑机。其特点如表4：表3形式立式卧式直角式容量一般为3060g热塑性塑料注射机固性塑料注射机容量一般为2045g柱塞式3060g螺杆式60cm3以上100500g结构特性注射装置一般为柱塞式、液压机械式锁模机构、顶出系统为机械顶出注射装置以螺杆为主，液压机械式锁模，顶出系统采用机械、液压或两者兼备除塑化加热系统外，其他与热塑性塑料用螺杆式注射机相似注射装置与合模装置的轴线互相成垂直排列，优点介于立卧两种注射机之间优点1.拆装方便2.安装嵌件、活动型芯方便1.开模后，塑件自动落下便于实现自动化操作2.塑化能力大、均匀，注射压力大，注射压力损失小，塑件内应力，定向性小，可减小变形，开裂倾向3.螺杆式可采用不同的螺杆，调节螺杆转数、背压等用来加工不同的塑料及不同要求的塑件1.开模后，塑件自动落下2.使用双模，可以减小循环周期，提高生产力缺点1.人工取件2.注射压力损失大，加工高粘度塑料薄壁塑件时要求成型压力高，塑件内应力大，注射速度均匀，塑化不均匀1.装模麻烦，安放嵌件及活动型芯不便，易发生分解2.螺杆式加工低粘度塑料，薄壁，形状复杂塑件时易发生回流，螺杆不易清洗，贮料清洗不净，易发生分解3.柱塞式结构也有立式结构所具有的特性1.嵌件、活动型芯安放不便，易倾斜落下2.有柱塞式结构的缺点适用范围1.易于加工小，中型及分两次进行双色注射加工的塑件2.柱塞式不宜加工流动性差，热敏性、对应力敏感的塑料及大面积，薄壁塑件，宜加工流动性好的中小性塑件1.螺杆式适应加工各种塑料，小型设备易加工薄壁、精密塑件2.螺杆式适应于掺和料、有填料，干着色料的直接加工3.柱塞式也具有立式注射机中柱塞式结构具有的加工特点1.适用加工小型塑件，并装有侧浇口模具2.适用加工塑件中心部位不允许有浇口痕迹的平面塑件（2）注塑机的选择根据上述计算的塑件总体积V总=V塑（1+0.2）2=3.641.22cm3=8.74 cm3，依公式（V公=V总/0.8）则有：V总/0.8=8.74/0.8cm3=10.93 cm3本次设计已计算出塑件的总体积为10.93cm，总质量为17.65g根据塑料制品的体积或质量查有关手册选定XS-ZY-125卧式注射机。 表4 XS-ZY-125卧式注射机性能参数注射量（cm）125模具最大厚度（mm）300螺杆直径（mm）42模具最小厚度（mm）200注射压力（MPa）150拉杆空间（mm）260.360注射行程（mm）160模具定位孔径（mm）150锁模力（KN）900喷嘴孔直径（mm）4最大成型面积（cm）360喷嘴球孔径（mm）12模板最大行程（mm）3002.6注塑机的参数校核为使注塑成形过程顺利进行，须对以下工艺参数进行校核。2.6.1 最大注塑量校核我们通过学习知道注塑机的最大注塑量应大于制件的质量或体积（包括流道及浇口凝料和飞边），通常注塑机的实际注塑量最好为注塑机的最大注塑量的80%，所以，本次设计选用注塑机最大注塑量应0.8V机V塑件+V浇式中：V机注塑机的最大注塑量/cm V塑塑件的体积/cm该产品V塑件=7.28cmV浇浇注系统体积/cm该产品V浇=8.47cm故V机（V塑件+V浇）/0.8=（7.28+8.47）/0.8=19.69cm在此选择的注塑机注塑量为125cm，所以满足本次设计的要求。2.6.2 注射压力校核.所选用的注射机的注射压力必须大于成型塑件所需的注射压力。成形所需注射压力与塑料品种、塑件的形状及尺寸、注射机类型、喷嘴及模具流道的阻力等因素有关。根据经验，现在对塑件的流动性和黏度做比较，可知道成形所需注射压力大致如下：1塑料熔体流动性好，塑件形状简单，壁厚者所需注射压力一般小于70MPa。2塑料熔体粘度较低，塑件形状一般，精度要求一般者，所需注射压力通常选为70100 MPa。3塑料熔体具有中等粘度（PS、PE等），塑件形状一般，有一定精度要求者，所需注射压力选为100至140 MPa。4塑料熔体具有较高粘度（PMMA、PPO、PC、PSF等），塑件壁薄、尺寸大，或壁厚不均匀，尺寸精度要求严格的塑件，所需注射压力约在140至180 MPa。 本次的产品设计为手机保护壳的塑件，整体结构为大型薄壁零件，对粘度的要求不高，需要提高注塑压力，所以本次注射机的注射压力为120MPa，应能满足此项要求。2.6.3锁（合）模力校核高压塑料熔体充满模腔时，会产生使模具沿分型面分开的胀模力，此胀力等于塑件和流道系统在分型面上的投影面积与型腔压力的乘积。胀模力必须小于注射机额定锁模力，常用塑料品种及塑件复杂程度不同，或精度不同，可选用的型腔压力也不同。型腔压力可根据经验取值，常取型腔压力为2040Mpa，常用塑料品种及塑件复杂程度不同，或精度不同，我们对锁模力校核，对一些树脂平均压力作简单的比较。表5 型腔内树脂平均压力/Mpa树脂名称一般成型重视表面质量的成型硬质PVC3040软质PVC2535ABS3040PC4055PP3040根据上表，本塑件的材料为ABS，可选择型腔压力Pc=40Mpa，型腔平均压力Pc=40MPa决定后，可以按下式校核射机的额定锁模力： 式中 注射机额定锁模力； 塑塑件在分型面上的总投影面积（mm2）；浇流道系统在分型面上的总投影面积（mm2）； 安全系数，通常取1.11.2 本次设计所选注射机T=900KN；两个塑件在分型面上的投影面积为：塑=5127.54mm2流道系统在分型面上的总投影面积为浇=0.2塑=102.55mm2；=塑+浇=5127.54+102.55=5230.09mm2 =1.2；=1.2401065230.0910-6=251044.32N=251.04KNT=900KN 251.04KN; 故所选注射机满足此项要求。2.6.4模具安装尺寸的校核模具厚度（闭合高度）必须满足下式： 式中：注射机允许的最小模具厚度（mm）； 所设计的模具厚度（mm）； 注射机允许的最大模具厚度（mm）； =230mm， = 290mm，= 300mm 230290300所选本次选用的注射机满足此项要求。2.6.5开模行程的校核注射机的最大开模行程必须大于开模取出塑件所需的开模距离。本设计所选用的注塑机的最大行程与模具厚度有关，故注塑机的开模行程满足下式:SmaxH1+H2+(510)mm单分型面式中：Smax注射机最大开模行程，mm H1塑件脱模所需顶出距离，mm H2塑件脱模所需顶出的距离，mm本设计的塑件高度H1=5mm，H2=80mm,所以 H1+H2+(510)=5+80+10=95mm,Smax=300mm95mm所选注射机满足此项要求。通过对以上工艺参数的校核，本次设计所选用的注射机满足要求第三章 选择塑件的分型面选择分型面时，应考虑到使模具结构简单，分型容易，并且应不影响塑件的外观及使用。 根据手机保护壳的特点及精度要求将分型面设置在最大轮廓上。图3 分型面示意图 第四章 标准件的选择模具的标准化对于生产中提高效率、规范工艺、提高产品互换性、改善生产环节有着很重要的作用。近年来在模具行业，特别是塑料模具行业，标准件的大量运用使生产更趋于标准化、简单化，对于生产安全和高效起到很重要的作用，还有利于模具的国际交流和组织模具出口，打入国际市场。41标准模架的选取模架是设计制造塑料注射模的基础部件，其他部件的设计与制造均依赖于它，选择模架要根据制品的尺寸及大小，同时考虑注射机的参数，根据产品尺寸选择LKM_SG尺寸为2030模架。图4 模架的选择42标准紧固件的选用标准紧固件主要是螺钉。螺钉是日常生活中最常用的标准件，将螺杆直接旋入被连接件之一的螺孔内，螺钉头部即可将两被连接件紧固，其规格和尺寸均有相应的标准，本设计的塑件模架中主要采用内六角螺钉,包括M5,M6,M8和M10,M14不等，长度根据不同需要选取。第五章 浇注系统的设计5.1 概述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，由主流道、分流道、进料浇口和冷料穴组成。设计浇注系统应注意：1,浇注系统力求距型腔距离近、一致，并首先进入制品的厚壁部位。2，其位置力求在分型面上，便于加工并易于快速、均匀、平稳地充满型腔；主流道入口应在模具中心位置。3，有利于制品的外观，并易于安装、替换、清除。4，排气良好。考虑到熔体在充填型腔的过程中熔体堆积的情况及其表观粘度随剪切速率的变化而发生显著的变化，对热塑型塑性流体而言，剪切速率增大时，表观粘度会降低，本塑件为薄壁件要求填充过程中的流动性要好，跟普通液体相比，ABS又具有很大的可压缩性，当压力增高时，其表观粘度增加，由于塑料在注射模浇注系统中和型腔内的温度、压力和剪切速率是随时变化的，在设计浇注系统时，综合加以考虑，以期在充模以尽可能低的表观粘度和较快的速度充满型腔，在保压阶段，又能通过浇注系统使压力充分传递到型腔各部分，此外，制件的外形、尺寸和对外观的要求也影响整个浇注系统的形状和尺寸，本制件上表面要求较光滑，所以，不宜在表面开设浇道，而应采用侧浇口。5.2 流道设计浇注系统主要由主流道、分流道、进料浇口和冷料穴组成。5.2.1 主流道设计主流道是指熔融塑料由注射机喷嘴喷出后最先经过的部位，与注射机喷嘴同轴，因为与熔融塑料、注射机喷嘴反复接触、碰撞，一般不直接开设在定模板上，为了制造方便，都制成可拆卸的浇口套，用螺钉或配合形式固定在定模板上。熔料注入模具最先经过的一段流道，直接影响到填充时间及流动速度。其浇口选择不能太大和太小。浇口太小，熔料流动过程中冷却面相对增大，热量消耗大，注射压力损失也大，但浇口太大，会造成材料的浪费。因此，合理的主浇道参数，一般情况下取值如下：1）d=d1+(0.51) 式中 d1注射机喷嘴孔直径（mm）d主流道口直径（mm）所以本设计采用d1为2.5mm，得出d取为4mm。2）=24对流动性较差的塑料可取36。本设计采用=3。 主流道锥角3）H按具体情况选择，一般取38mm，H取为5mm。 H球面配合高度4）R=R1+（13）式中R1注射机喷嘴球面半径（mm），R1为6mm，R取为8mm。5）r为主浇道与分浇道过渡处采用的圆角半径， 按具体情况选择，一般取13mm，现在选择其为1.5mm。6）L应尽量缩短，本设计取55mm。5.2.2分流道设计分流道是主流道与浇口之间的通道。多型腔模具一定设置分流道，大型塑件由于使用多浇口进料也需设置分流道。1. 分流道的设计要点：（1）流经分流道的熔体温度和压力的损失要少。为此，分流道一要短，二要使粗糙度降到最低，三是容积要小，四是少弯折。（2）要使分流道的固化时间稍慢于制品的固化时间，以利保压、补缩和压力传递；（3）要使熔料能迅速而又均匀地进入各型腔，故在多型腔设计时，在保证模具结构强度前提下，力求采用平衡进料，而且在保证模具结构强度前提下，力求紧凑、集中。（4）便于加工，便于使用标准刀具，免于制造专用刀具。2分流道的截面形状分流道的截面类型有圆形、梯形、U形、半圆形等，根据塑件的材料流动性较好，长度较短，可以采用圆形分流道且呈直线布置。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，因此分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6m左右即可，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。3. 分流道的布置分流道的布置取决于型腔的布局，两者互相影响。分流道的布置形式分平衡式和非平衡式两种。平衡式布置要求从主流道至各个型腔的分流道，其长度、形状、断面尺寸等都必须对应相等，达到各个型腔的热平衡和塑料流动平衡。因此各个型腔的浇口尺寸可以相同，达到各个型腔同时均衡进料。非平衡式布置的主要特点是主流道至各个型腔的分流道长度各不相同（或加上型腔大小不同）。由于本塑件的表面积较大，为了提高填充效率和熔体温度采用平衡式圆形浇口。图5 分流道设计5.3 浇口设计浇口是主流道、分流道和型腔之间的连接部分，是浇注系统的最终端，很短，截面积很小。当熔融的料流在高压下经过浇口时，因截面积小而流速加快，因摩擦作用而温度升高，黏度降低，流动性提高，有利于充满型腔。故浇口是浇注系统的关键部位，其位置、形状及尺寸等决定着塑件质量、注射效果及注射效率。浇口的作用：快速充型，保压补缩；防止热料回流；使塑件与浇注系统分离。浇口截面形状和尺寸的确定要根据制品的尺寸大小、壁的厚薄、塑料的品种以及制品的结构和相应的浇口形式而定。先取小值，试模后根据情况在修正。总的要求是使熔料以较快的速度进入并充满型腔，同时在充满后能适时的冷却封闭，因此，浇口的截面要小，长度要短，这样可增大料流速度，快速冷却封闭，且便于塑件与浇口凝料分离，不留明显的浇口痕迹，保证塑件外观质量。注射模具的浇口形式较多，其形式和安放位置有直接浇口、盘形浇口（或中心浇口）、浇口、点浇口等，具体采用的形式可以综合各种影响因素，本设计采用圆形浇口。圆形浇口具有较好的缓冲能力和填充能力，节省了填充时间，利于塑件的成形、减少浇口痕迹，采用侧浇口。图6 浇口第六章 加热系统的设计概念：从注塑件的成型过程可以知道，熔体温度对产品精度、表面粗糙度、成型效率有着重要的影响。对于流程长壁厚较小的塑件，为了保证塑件在冲模过程中温度不至于变化过快，影响冲模需要对它设置加热装置。图7 加热系统二维图6.1模具加热的主要方式（1）电加热：电热丝加热、电热棒加热、电热圈加热。（2）介质加热：水介质、熔融介质。6.2关于本产品的加热装置本产品为薄壁件且要求精度及表面粗糙度不是太高，在注塑过程中为了防止熔体过早冷却造成浇注不均匀，产品出现冷膈、毛刺等现象。我们选用冷却水管对型芯和型腔进行循环加热，介质为4060的水。第七章 顶出机构的设计7.1 顶出机构的分类顶出机构按驱动形式分为：手动顶出、机动顶出、气动顶出。按模具结构形式分为：一次顶出、二次顶出、螺纹顶出、特殊顶出。7.2 顶出机构的设计原则（1）顶出机构应设置在动模一侧：因塑件一般均留在动模一侧以便顶出。（2）顶出时与塑件的接触应为塑件内表面及其他不明显的位置，以保证塑件外观。（3）顶出装置均匀分布，顶出力作用在塑件承受力最大的部位。以防变形和损伤。（4）顶出机构应平稳顺畅，灵活可靠，足够的强度、耐磨性，平稳顺畅无卡滞，并且制造方便，易于维修。7.3顶出机构的基本形式1.顶杆顶出机构基本形式：常用断面形状有圆形、矩形、腰形、半圆形、弓形和盘形等。本设计选用斜滑顶杆，因为它有两方面作用既能做顶杆还能起内部侧抽的作用，能保证配合精度及互换性，滑动阻力最好，不卡滞，应用很广。顶杆的结构形式如图6。本次设计主要采用圆柱形顶杆，均匀的分布在塑件的两侧和中心。图8 滑块机构图9 顶杆的形式第八章 成型零件的设计81凹模的设计凹模是成型制品外表面的成型零件。按凹模结构的不同，可将其分为整体式，整体嵌入式，组合式，镶拼式4种。根据对塑件结构的分析，本次设计中采用镶拼式凹模。为了便于脱模，将手机保护壳两侧的型芯开设在凹模上，采用侧抽芯。82凸模的设计凸模是成型塑件内表面的成型零件，通常可以分为整体式和组合式两种类型。83成型零件工作尺寸计算（1）塑件的收缩率波动：塑件收缩率的波动所引起的误差应小于塑件公差的1/3。（2）型腔、型芯的径向尺寸以及塑件尺寸标注，凡孔都是按基孔制，公差下限为零，公差等于上偏差；凡轴都是按基轴制，公差上限为零，公差等于下偏差；中心距基本尺寸为双向等值偏差。在此设计当中，塑件的其他尺寸没有精度要求,则模具型腔可直接按制品有关尺寸加工制作。83.1凹模径向尺寸计算取模具制造公差 。 1）凹模径向尺寸的计算 径向尺寸 =121.3+121.30.6%3/40.640.64/4=121+0.16(不保留小数)高度尺寸 =8.4+8.40.6%2/30.64 0.64/4 =8 +0.16(不保留小数)2）型芯尺寸 大型芯径向尺寸 =121.3+121.30.6%+3/40.640.64/4=122.5+0.16(保留一位小数) 大型芯高度尺寸 =8.4+8.40.6%+2/30.64 0.64/4 =8.8+0.16（保留一位小数） 第九章 模具设计总图图10 模具三维装配图图11 剖视图第十章 结 论经过三个月的认真分析与计算，顺利的完成了预期设计目标，用UG建立手机保护壳的三维造型图，并绘制了二维模具装配图及主要成型零部件图。通过这次毕业设计，我对模具设计有了更深入的了解。从分析塑料件产品，建立零件三维造型图，塑件的结构工艺特点，进行模具设计，计算绘制模具总装图和零件图，到制作修改论文与最后的修改审查工作，在此期间学到了很多东西。设计过程中 ，首先针对注塑模的设计与制造进行了文献检索，了解了模具设计的基本步骤与发展现状，并制定了设计方案和具体的进度计划。我充分利用三年来所学的专业知识，通过ProE、UG两种方式造型，锻炼了我对两种软件应用的熟练程度，同时也让我看到了二者的不同点和相互互补的地方，区分开了二者的优劣，为以后进一步学习奠定了基础。本模具有以下几个特点a.模具采用的是单分型面注塑模具。b.模具采用多点进料点浇口浇注的方式，这样减小进料口的收缩对手机保护壳的影响。且进料均匀，浇口在塑件端面，不会在型齿上留痕迹。c.本设计采用是一模两腔式模具，生产效率完全可以达到生产要求。d.模板零件大部分均采用标准件，这样就大大缩短了模具的开发周期，模具的型腔结构复杂。这次毕业设计让我对一套模具从设计到加工的全过程有了清醒而直观的认识，了解了注塑模的工作原理，对模具主要零件的设计及精度的确定具备了一定的经验知识，能够对模具设计中常出现的问题提出合理的解决方法，这些都为我以后从事实际工程技术工作奠定了一个坚实的基础。参考文献1叶久新.塑料模设计指导M.北京：北京理工大学出版社，2010.2张兴华，钟更进.UG NX5.0模具设计范例教程M.北京：北京理工大学出版社，2011.3蒋昌华.塑料成型