1、手机后盖的注塑模具毕业设计手机后盖的模具毕业设计摘 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。本设计是手机后盖塑料模具的设计，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；利用直导柱导向，斜滑顶杆顶料,斜滑顶杆侧抽，同时完成侧抽和顶出完成脱模，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UG绘制出模具三维图形及AutoCAD绘制了一套模具装配图和零件图，最后利用U
2、G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：手机后盖； UG；扇形浇口；数控加工； ABS；注塑模具；Injection molding is one of the key ways of thermoplasticity plastic molding which can mold precise plastic part with complex shape. The design is a plastic mould design of the back over of mobile, which analysis part structural with A
3、BS as the material of plastic part. The design adopt single parting surface, choose injection 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 guid
4、e pillar guiding, slanting ejector to eject materials and side core pulling to side core 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 m
5、olding with UG a set of molding assembly drawing and part drawing with AutoCAD, utilize UG to simulate machining of mould core and mould cavity and make qualified working process of numerical control.Key words: the back over of mobile UG fan gate numerical control ABS Injection mold：1绪论 11.1模具发展的现状
6、11.2存在问题和主要差距 31.3发展展望 41.4 UG的发展 41.5 UG的特点 51.6本毕业设计课题的任务、要求、技术难点及要达到的预期效果 62材料与塑件分析 72.1塑件分析 72.2塑件材料分析 82.3确定塑件设计批量 92.4计算塑件的体积和质量 93选择塑件的分型面 114标准件的选择 124.1标准模架的选取 124.2 标准紧固件的选用 135 注塑机的选择 135.1注塑机的概述 135.2注塑机的选择 155.3注塑机的参数校核 155.3.1最大注塑量校核 155.3.2注射压力校核 155.3.3锁（合）模力校核 165.3.4模具安装尺寸的校核 175.3
7、.5开模行程的校核 176 浇注系统的设计 186.1概述 186.2流道设计 196.2.1主流道设计 186.2.2分流道设计 196.2.3冷料穴和拉料杆的设计 216.3浇口设计 217 冷却系统的设计 237.1冷却时间计算 237.2冷却参数计算 247.3冷却回路的设计 268顶出和导向机构的设计 278.1顶出机构的设计 278.1.1顶出机构的分类 278.1.2顶出机构的设计原则 278.1.3顶出机构的基本形式 278.2导向机构的设计 298.2.1导柱和导套的设计 298.2.2导柱和导套在模板上的布置 308.3复位机构的设计 308.3.1复位杆复位 318.3.
8、2弹簧复位和顶杆兼作复位 319成型零件的设计 329.1凹模的设计 329.2凸模的设计 329.3成型零件工作尺寸计算 3210成型零件的加工 3310.1模具数控加工的发展 3310.2凸模和凹模的加工 3311模具设计总图 3811.1模具动作过程 3811.2模具图的绘制 39结 论 401 绪论1.1模具发展的现状从第一个塑料产品赛璐珞诞生算起，塑料工业迄今已有120年的历史。其发展历史可分为三个阶段。天然高分子加工阶段,这个时期以天然高分子，主要是纤维素的改性和加工为特征。1869年美国人J.W.海厄特发现在硝酸纤维素中加入樟脑和少量酒精可制成一种可塑性物质，热压下可成型为塑料制
9、品，命名为赛璐珞。1872年在美国纽瓦克建厂生产。当时除用作象牙代用品外，还加工成马车和汽车的风挡和电影胶片等，从此开创了塑料工业，相应地也发展了模压成型技术。合成树脂阶段，这个时期是以合成树脂为基础原料生产塑料为特征。1909年美国人L.H.贝克兰在用苯酚和甲醛来合成树脂方面，做出了突破性的进展，取得第一个热固性树脂酚醛树脂的专利权。在酚醛树脂中，加入填料后，热压制成模压制品、层压板、涂料和胶粘剂等。这是第一个完全合成的塑料。1910年在柏林吕格斯工厂建立通用酚醛树脂公司进行生产。在40年代以前，酚醛塑料是最主要的塑料品种，约占塑料产量的2/3。主要用于电器、仪表、机械和汽车工业。大发展阶段
10、，在这一时期通用塑料的产量迅速增大，聚烯烃塑料在70年代又有聚1丁烯和聚 4-甲基-1-戊烯投入生产。形成了世界上产量最大的聚烯烃塑料系列。同时出现了多品种高性能的工程塑料。19581973年的16年中，塑料工业处于飞速发展时期，1970年产量为30Mt。除产量迅速猛增外，其特点是：由单一的大品种通过共聚或共混改性，发展成系列品种。如聚氯乙烯除生产多种牌号外，还发展了氯化聚氯乙烯、氯乙烯-醋酸乙烯共聚物、氯乙烯偏二氯乙烯共聚物、共混或接枝共聚改性的抗冲击聚氯乙烯等。开发了一系列高性能的工程塑料新品种。如聚甲醛、聚碳酸酯、ABS树酯、聚苯醚、聚酰亚胺等。广泛采用增强、复合与共混等新技术，赋予塑料
11、以更优异的综合性能，扩大了应用范围。21世纪,塑料工业以前所谓有的速度高速发展。塑料,在各个领域、各个行业乃至国民经济中已拥有举足轻重的不可替代的地位。市场经济的不断发展，促使工业产品越来越向多品种、高质量、低成本的方向发展，为了保持和加强产品在市场上的竞争力，产品的开发周期、生产周期越来越短，于是对制造各种产品的关键工艺装备模具的要求越来越苛刻。一方面企业为追求规模效益，使得模具向着高速、精密、长寿命方向发展；另一方面企业为了满足多品种、小批量、产品更新换代快、赢得市场的需要，要求模具向着制造周短,成本低的快速经济的方向发展。计算机、激光、电子、新材料、新技术的发展，使得快速经济制模技术如虎
12、添翼，应用范围不断扩大，类型不断增多，创造的经济效益和社会效益越来越显著。目前，我国塑料工业的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求。在2004年，塑料模具在整个模具行业中所占比例已上升到30左右，未来几年中，塑料模具还将保持较高速度发展。模具是工业生产中使用极为广泛的重要装备，采用模具生产制品及零件，具有生产效率高，节约原材料，成本低廉，保证质量的一系列优点，是现代工业生产中的重要手段和主要发展方向。在我国塑料模具市场中，以注塑模具需求量最大，其中发展重点为工程塑料模具。有关数据表明，目前仅汽车行业就需要各种塑料制品36万吨；电冰箱、洗衣机和空调的年产量均超过1000万台；彩电的年产量已超过
13、3000万台。统计表明，家电行业所需模具量年增长率约为10。一台电冰箱约需模具350副，价值约4000万元；一台全自动洗衣机约需模具200副，价值3000万元；一台空调器仅塑料模具就有20副，价值150万元；单台彩电大约共需模具约140副，价值约700万元，仅彩电模具每年就有约28亿元的市场。随着家电市场竞争的白热化，外壳设计成为重要的一环，对家电外壳的色彩、手感、精度、壁厚等都提出新要求。业内人士普遍认为，大型、精密、设计合理（主要针对薄壁制品）的注塑模具将得到市场的欢迎。汽车工业近年来增长速度惊人，因此汽车模具潜在市场巨大。每一种型号的汽车都需要几千副模具，价值上亿元，而我国大型精密模具的
14、制造能力不足。据介绍，目前我国高档轿车的覆盖件模具几乎全部为进口产品。有专家预测，在未来的模具市场中，塑料模具在模具总量中的比例将步提高，其发展速度将高于其他模具。所以我们加强模具的设计就更加重要了 工程塑料具有优异的机械性能、电性能、耐热性、耐磨性、耐化学性和尺寸稳定性等。工程塑料比金属材料轻，易成型加工，成型能耗少，可以代替某些金属做结构材料使用。近年来工程塑料已被广泛应用于电子电气、汽车、建筑、办公设备等行业，以塑代钢、以塑代木已成为国际流行趋势。虽然我国塑料模具在数量、质量、技术等方面有了很大进步，但与国民经济发展的需求和世界先进水平相比，差距仍很大，一些大型、复杂、长寿命的高档塑料模
15、具每年仍需大量进口。在总量供不应求的同时，一些低档塑料模具却供过于求，市场竞争激烈，造成极低的利润率。 在制造技术方面，CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统，如美国EDS的UG、美国ParametricTechnology公司的Pro/Engineer等等。这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。近年，模具行业结构调整和体制改革步伐加大
16、，主要表现在，大型、精密、复杂、长寿命、中高档模具及模具标准件发展速度高于一般模具产品；塑料模和压铸模比例增大；专业模具厂数量及其生产能力增加等。从地区分布来看，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。目前发展最快、模具生产最为集中的省份是广东和浙江，江苏、上海、安徽和山东等地近几年也有较大发展。1.2存在问题和主要差距虽然我国模具总量目前已达到相当规模，模具水平也有很大提高，但设计制造水平总体上落后于德、美、日、法、意等工业发达国家许多。当前存在的问题和差距主要表现在以下几方面：1总量供不应求国内模具自配率只有70%左右。其中低档模具供过于求，中高
17、档模具自配率只有50%左右。2企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构均不合理我国模具生产厂中多数是自产自配的模具车间（分厂），自产自配比例高达60%左右，而国外模具超过70%属商品模具。专业模具厂大多是“大而全”、“小而全”的组织形式，而国外大多是“小而专”、“小而精”。国内大型、精密、复杂、长寿命的模具占总量比例不足30%，而国外在50%以上。3模具产品水平大大低于国际水平，生产周期却高于国际水平产品水平低主要表现在模具的精度、型腔表面粗糙度、寿命及结构等方面。造成上述差距的原因很多，除了历史上模具作为产品长期未得到应有的重视，以及多数国有企业机制不能适应市场经济之外，还有下列几个原因
18、：（1）国家对模具工业的政策支持力度还不够。（2）人才严重不足，科研开发及技术攻关投入太少。（3）工艺装备水平低，且配套性不好，利用率低。（4）专业化、标准化、商品化程度低，协作能力差。（5）模具材料及模具相关技术落后。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
19、定逐步向模具制造强国的行列迈进。模具技术集合了机械、电子、化学、光学、材料、计算机、精密监测和信息网络等诸多学科，是一个综合性多学科的系统工程。模具技术的发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济的方向发展，模具产品的技术含量不断提高，模具制造周期不断缩短，模具生产朝着信息化、无图化、精细化、自动化的方向发展，模具企业向着技术集成化、设备精良化、产批品牌化、管理信息化、经营国际化的方向发展。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，
20、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。1.4 UG的发展2002年，Unigraphics发布了UG NX1.0.新版本继承了UG18的优点，改进和增加了许多功能，使其功能更强大，更完美。2003年，Unigraphics发布了新版本UG N
21、X2.0 。新版本基于最新的行业标准，它是一个全新支持PLM的体系结构。EDS公司同其主要客户一起，设计了这样一个先进的体系结构，用于支持完整的产品工程。2004年，Unigraphics发布了新版本的UG NX3.0，它为用户的产品设计与加工过程提供了数字化造型和验证手段，。它针对用户的虚拟产品的设计和工艺设计的需要，提供经过实践验证的解决方案。2005年，Unigraphics发布了新版本的UG NX4.0.它是崭新的NX体系结构，使得开发与应用更加简单和快捷。2007年04月， UGS公司今天发布了NX5.0 NX的下一代数字产品开发软件，帮助用户以更快的速度开发创新产品，实现更高的成本
22、效益。1.5 UG的特点Unigraphics CAD/CAM/CAE系统提供了一个基于过程的产品设计环境，使产品开发从设计到加工真正实现了数据的无缝集成，从而优化了企业的产品设计与制造。UG面向过程驱动的技术是虚拟产品开发的关键技术,在面向过程驱动技术的环境中，用户的全部产品以及精确的数据模型能够在产品开发全过程的各个环节保持相关，从而有效地实现了并行工程。 该软件不仅具有强大的实体造型、曲面造型、虚拟装配和产生工程图等设计功能；而且，在设计过程中可进行有限元分析、机构运动分析、动力学分析和仿真模拟，提高设计的可靠性；同时，可用建立的三维模型直接生成数控代码，用于产品的加工，其后处理程序支持
23、多种类型数控机床。另外它所提供的二次开发语言UG/OPen GRIP，UG/open API简单易学，实现功能多，便于用户开发专用CAD系统。具体来说，该软件具有以下特点： l）具有统一的数据库，真正实现了CAD/CAE/CAM等各模块之间的无数据交换的自由切换，可实施并行工程。 2）采用复合建模技术，可将实体建模、曲面建模、线框建模、显示几何建模与参数化建模融为一体。 3）用基于特征（如孔、凸台、型胶、槽沟、倒角等）的建模和编辑方法作为实体造型基础，形象直观，类似于工程师传统的设计办法，并能用参数驱动。 4）曲面设计采用非均匀有理B样条作基础，可用多种方法生成复杂的曲面，特别适合于汽车外形设
24、计、汽轮机叶片设计等复杂曲面造型。 5）出图功能强，可十分方便地从三维实体模型直接生成二维工程图。能按ISO标准和国标标注尺寸、形位公差和汉字说明等。并能直接对实体做旋转剖、阶梯剖和轴测图挖切生成各种剖视图，增强了绘制工程图的实用性。 6）以Parasolid为实体建模核心，实体造型功能处于领先地位。目前著名CAD/CAE/CAM软件均以此作为实体造型基础。 7）提供了界面良好的二次开发工具GRIP（GRAPHICAL INTERACTIVE PROGRAMING）和UFUNC（USER FUNCTION），并能通过高级语言接口，使UG的图形功能与高级语言的计算功能紧密结合起来。 8）具有良好
25、的用户介面，绝大多数功能都可通过图标实现；进行对象操作时，具有自动推理功能；同时，在每个操作步骤中，都有相应的提示信息，便于用户做出正确的选择。1.6本毕业设计课题的任务、要求、技术难点及要达到的预期效果首先，要了解整个模具行业近十年来设计的发展概况以及应用水平，特别是注塑模具设计的先进技术和方法。其次，熟练掌握UG应用软件，还要了解目前应用较为广泛的其他应用软件，如Pro/E、Mastercam、AutoCAD软件等。再次，必须对成型材料的成型特性有足够的了解；最重要的是掌握注塑模具的设计特点和结构特点。我要解决的主要问题是设计手机外壳的注塑模具（特别是结构设计），最后需要利用UG软件绘出该
26、零件注塑模具的三维图，然后利用UG出工程图，在用AutoCAD修改完善工程图，以及利用UG对凸、凹模进行加工仿真。为了解决这些问题，我必须首先明确注塑模具的设计流程，并作出详细的工作进度计划，在其间应了解各种软件的应用，特别要熟练掌握UG和UGCAM软件；掌握注塑模具的设计程序、规范及结构特点；了解模具的标准件，以提高模具设计效率，减少设计周期。还应掌握零件尺寸和公差与零件的设计的几何要求关系，因为在设计模具时，必须根据制件的尺寸和精度要求来确定相应的成型零件的尺寸和精度等级，得到零件的工作尺寸；模具的制作是在高温进行的，所以应了解模具的各种材料属性（要求其综合性能良好，冲击韧性，力学强度较好
27、，尺寸稳定，耐化学性、电化学性能良好），特别是它的收缩率。所有这些资料必须通过图书馆查找期刊文献、会议文献以及专业书籍得到，所以还要熟练资料的检索。2 材料与塑件分析2.1 塑件分析如图1.1,图1.2分别为手机后盖件的三维立体图和二维工程图，该产品用于抽风机上，对抽风机起固定和保护作用，该产品形状如中空薄壁型零件，精度及表面粗糙度要求较高，不允许有明显的熔接痕、飞边等工艺痕迹，需要一定的配合精度要求。制品整体有充分的脱模斜度，各处脱模力比较合理。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。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
28、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1.1 塑件三维立体图 图1.2 塑件二维图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
29、分析和查阅有关资料可选择以下材料见表2.1。表2.1 注塑塑料对比 塑料名称ABS聚乙烯材料特性较大的机械强度和良好的综合性能。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ABS的吸湿性和对水分子的敏感性较大，在加工前必须进行充分的干燥和预热。原料控制水分在0.3%以下。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ABS塑料的温度与熔融粘度的关系比较独特，在达到塑化温度后在继续盲目升温，必将ABS的热降解。聚乙烯的注射温度一般在120310之间，温度超过
30、300时，收缩率会明显增大。 注射速度及压力ABS采用中等注射速度效果较好，注射时需要采用较高的注射压力，其溢边料为0.04mm左右。并需要调配好保压压力和保压时间。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ABS的模具温度相对较高，一般调节在7585。由于模具温度对收缩率影响很大，因此要经常保持模具相对恒定的温度，一般在4080之间。经以上两种备选材料的性能对比，并考虑到制件的使用环境，本设计采用ABS材料。由于材料的吸湿性强，含水量应小于0.3% ，所以原料应充分干燥。ABS的技术指标、注射工艺参数具体看表2.2和表2.3。表2.2
31、 ABS技术指标 ABS技术指标密度1.021.05比容0.860.98吸水率0.20.4%收缩率0.40.7%熔点130160硬度9.7 HB拉伸弹性模量1.8Mpa弯曲强度80Mpa拉伸屈服强度50Mpa温度传导系数1.310m/s表2.3 ABS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小批量生产，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ABS,查手册或产品说明得知其密度为1.03g1.07g/cm。收缩率为0.4%0.6%。计算其平均密度为1.05g/cm,平均收缩率为0.5%。使用UG软件画出三维实体图，软件能自动计算出所画图
