手机外壳的注塑模具设计与加工

编号无锡太湖学院毕业设计（论文）题目：手机外壳的注塑模具设计与加工 信机 系 机械工程及自动化 专业学 号： 0923275 学生姓名： 陈 兵 指导教师： 王士同 （职称：教授 ） （职称： ） 2012年5月25日无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚 信 承 诺 书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 手机外壳的注塑模具设计与加工 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 机械96 学 号： 0923275 作者姓名： 2012 年 5 月 25 日无锡太湖学院 信 机 系 机械工程及其自动化 专业毕 业 设 计论 文 任 务 书一、题目及专题：、 题目 机械设备模具的计算机设计与加工 、专题 手机外壳的注塑模具设计与加工 二、课题来源及选题依据 该设计来源于某模具公司，该产品为手机背面外壳，要求设计一套模具来生产它，预估产量比较大，所以设计为一模两腔，在随着国民经济的高速发展的同时，市场对模具的需求量也不断的增长。人们已经越来越清楚认识到产品质量、成本和新产品开发能力的重要性。模具设计与制造技术现已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定了企业的生存空间。现在，模具设计与制造行业追求的目标是提高产品质量及生产效率、缩短设计及制造周期，降低生产成本、最大限度提高模具制造业的应变能力，满足用户需求。而手机模具设计与加工更是模具设计与加工的主流。三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 1熟悉模具设计与加工的发展历程； 2熟练掌握模具设计所需要的软件CAD、UG等； 3熟练掌握模具各零件所用钢材的种类以及注塑原料种类与特性； 4掌握模具设计与加工的一般流程并了解模具结构； 5能够根据产品结构设计出符合要求的模具撰写毕业设计论文；四、接受任务学生： 机械96 班 姓名 陈兵 五、开始及完成日期：自 2012 年 11 月12 日 至 2013年 5 月 25 日六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师 签名 签名 签名教研室主任 学科组组长研究所所长 签名 系主任 签名2012年11月12II摘 要随着经济全球化的不断深化，模具工业在一部分国民经济中起着越来越明显的作用。产品的质量的好坏以及生产效率的高低与模具水平的高低息息相关。首先此次毕业设计主要完成手机外壳注射模具的设计，设计中分析了手机外壳零件的结构及工艺性，确定该塑件的注塑成型方案并进行了注射模设计方面的相关计算。其次利用UG软件的CAD模块对手机外壳注射模进行三维曲面造型。本模具主要难点是采用了侧抽芯。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。本文从型腔数量和布局的确定、注射机选择、流道的设计、模板及其标准件的选用、冷却系统、成型部件的设计等给出了详细的设计过程。注射模具设计是一个需要很多的经验的模具设计，所以我们可以利用各种设计经验与理论相结合的方式使得该设计更加完美。UG软件是一个极好的工具，可用于现代的成型加工与模具设计。关键词：注塑模；三维曲面造型；UG；CADAbstractWith the deepening of the economic globalization, the die industry Plays a more and more obvious part in the national economy. Closely related to the level of quality of the product is good or bad, as well as the level of production efficiency and the level of mold.I finished the design of the injecting mold of Mobile phone shell firstly. The process includes the analyzing of the structure and crafts of the cellular Mobile phone shell, deciding the way of the injecting and doing certain calculation relating to the injecting-mold. Then make the modeling of the machinery in the way of three-dimension camber making use of the CAD part from UG The main difficulty of the mold is a side core. Advanced cohesive, working, reliable, easy to operate, smooth operation, good cooling effect, low labor intensity, production efficiency, the integrated production of high accuracy, low cost of production. The number and layout from Xingqiang identification, injection machine selection, flow Road design, the choice of standards and templates, cooling systems, shaped components of the design gives detailed design process.The design of the injecting mold is one which need lots of experience, so we can make use of various of designing experience that must be combined with the theory ,which is the way making the design more perfect. The software of UG is a excellent tool used in the design of modern molding and machining. Keywords: injecting mold; three-dimention camber mold; UG; CAD目 录摘 要IIIAbstractIV目 录V1 绪论11.1 本课题研究的内容和意义11.2 模具工业国内外发展的概况11.3 本课题应达到的要求22 手机外壳的设计及其成型工艺的分析32.1 产品功能分析32.2 塑件背面外壳分析32.2.1 结构分析如下42.2.2 成型工艺分析42.3 塑料的选材及性能分析42.3.1 使用特点：42.3.2 成型特性：42.3.3 ABS的主要性能指标42.4 ABS塑料的注射过程及工艺52.4.1 注射成型过程52.4.2 ABS的注射工艺参数52.5 ABS的主要缺陷及消除措施62.5.1 龟裂62.5.2 熔接缝62.5.3 收缩62.5.4 烧焦纹63 模具设计方案的确定83.1 分型面方案的确定83.1.1 分型面的选择原则83.1.2 分型面确定83.2 型腔数量确定及排列形式83.2.1 多型腔模具排列形式设计的要点：84 模具设计104.1 注塑机选型104.1.1 注射量计算104.1.2 注射机型号的选定104.1.3 型腔数量的校核及注射机有关工艺参数的校核114.2 模具浇注系统设计和浇口的设计134.2.1 主流道的设计134.2.2 分流道与浇口的设计154.3 成型零件工作尺寸的设计和计算154.3.1 型芯164.3.2 型腔174.3.3 型腔零件刚度和强度校核184.3.4 成型零件钢材的选用184.4 模架的确定和标准件的选用184.5 合模导向机构和定位机构194.5.1 导向机构的总体设计194.5.2 导柱设计204.5.3 导套设计204.6 脱模推出机构的设计214.6.1 推出机构的组成214.6.2 推出机构的分类214.6.3 脱模推出机构的设计原则214.6.4 塑件的推出机构214.6.5 脱模力的计算224.7 斜顶与抽芯机构设计234.7.1 侧向分型与抽芯机构类型的确定234.7.2 斜顶的设计234.7.3 各项尺寸的计算与校核234.8 排气系统设计244.9 冷却系统的优化设计244.9.1 加热系统244.9.2 冷却系统244.9.3 冷却装置布置方案264.10 模具材料例表274.11 尼龙胶钉274.11.1 特点274.11.2 型号285 塑胶模具的加工方法及工艺295.1 常用加工工具及机器295.2 加工方法及工艺296 模具装配306.1 塑料模具装配的技术要求306.2 塑料模具装配过程306.2.1 装配动模部分306.2.2 装配定模部分317 模具的试模与修模337.1 制品的粘着337.2 成型缺陷337.3 注射填充不足347.4 注射工艺不足347.5 次品分析358 结论与展望368.1 结论368.2 展望36致 谢37参考文献38附 录39VII手机外壳的注塑模具设计与加工1 绪论近年来,我国塑料模具行业发展相迅猛，当前随着模具制造行业的不断发展，许多企业开始追求，缩短设计周期及制造周期,提高产品质量及生产效率,降低生产成本，最大限度地提高模具制造业的应变能力等目标。塑料模具在整个模具行业中约占35%左右，而注塑模具在整个塑料模具市场需求量最大。本课题研究的是手机外壳的注塑模具设计与加工！1.1 本课题研究的内容和意义随着我国制造业的迅速发展，一些新兴产业取得了长足的进步。模具是工业生产的基石，在机械、汽车、航空以及通信等领域有着广泛的应用。伴随着人民生活水平的提高，日常生活中使用的物品基本上都用到了模具。目前，模具生产水平的高低已经成为衡量一个国家制造水平高低的重要标志。当前，计算机技术和网络技术取得了突破性的成就，模具技术的发展都离不开CAD/CAM/CAE技术、数控加工技术以及快速成型技术提供的有力的技术支持。在此同时，模具材料当中的高分子塑料不断的被开放出来，这些材料种类繁多，性能优良，价格低廉，也为模具产业的发展提供了有力的帮助。本设计主要是为让读者们能够清楚地了解到塑料注射模的设计过程，能够对模具设计过程中所使用的各种基本工具，例如UG，CAD等等，具有一个详细的了解。本设计主要是对我设计的手机的后盖进行设计，从零件的尺寸确定，模具设计，模架设计，向读者们展示手机塑料模具的整个设计过程。随着UG的不断完善，借助于UG设计软件，我们可以比较轻松地完成一些复杂的设计工作，同时也可以全面地提高设计效率和设计质量。1.2 模具工业国内外发展的概况在讨论注塑模设计之前，先要对国内外的塑料模具工业的状况、塑料模具工业的发展方向有一个较清晰的了解，这也就使我们对本课题的意义有所了解。首先要对模具有一个整体的认识。模具成为当今工业的最基本，它的使用寿命的长短，本身精密度的高低，以及质量的好坏，会对其他行业产生巨大的影响，肯定也会对国家经济产生一定的影响。模具行业在世界各个发达国家的影响非常巨大，其中在美国被誉为工业上的基石，在德国被称作为最主要的工业；在欧洲则更是被给予更高的价值，说是可以比金子还贵，简直可以是点塑成金。当然在日本也拥有很高的地位，目前在日本就模具这一行业给其带来14000亿日元的年产值。因此日本将其放在及其高的位置。由上我们可以看到模具行业的魅力所在，它虽然是一最基本的行业，但价值不可小觑。它而且还可是一项高新技术产业。另外，在整个模具行业中，冲压模具基本上占据了半壁江山，然后就是塑料模具了，差不多是三分之一，剩下的就是压铸模具，差不多6%，最后其他的剩9%。塑胶这一行业它算是比较新的行业的，它的发展还会影响着其他一些行业的发展，其中就很大程度的影响着塑料模具行业的发展。塑料模具正是因为他的原料来源广泛，而且便宜，此外制作又非常的方便快捷，所以现在他的地位越来越高，越来越受人们的青睐，现在在某种程度上已经可以取代有色金属了，以及其他的一些黑色金属等等。当今在各行各业发挥着不可或缺的作用，人们越来越离不开它了。现在这个社会在大多数部门，行业都使用者塑料制成的产品，小到学生用的笔，大到家里的家具，塑料制品在我们的生活中无处不在。同时它的工艺也越来越好，现在在航空行业也有大部分的塑料制品了，我们知道这一行业可是尖端高精密行业，由此可知，塑料制件的地位有何等的高，何等的重要。根据有关部门统计，现在塑料制品的产量都已经超过了金属的总产量了。现代社会，模具行业的生产总值，在内地制造工业所占的比例相当之大，据统计，差不多在2000年，其在模具市场差不多需求为370亿，而且还在不断增长。当今形势下，社会已经不满足于以前的低精度，小质量，短寿命，超简单的模具了，它趋于向其反方向发展。而且他的需求每年还在不断的增长。现在在我国家电这一行业，其市场份额相当之大，比如家里的彩电，空调，冰箱，电话，插头等等无一不跟其相关。他促使家电行业飞速发展，因为其使之可以实现自动化生产，提高的生产效率，还解放了大量的劳动力。其次，在其他行业如通讯，建筑，电子信息等行业所发挥的作用也越来越明显，其对模具行业的需求也日益增长，相信对我国的经济领域的发展以及生产技术的提高会产生极其巨大的影响1。1.3 本课题应达到的要求大家知道现在人们出门必带的三样东西是钥匙、手机、钱包。由此可知手机的重要性，它已经成为人们的一个生活必须品，从最古老防身砖头到现在厚度不足5.9mm的超薄，从简单的通话功能，到能上网、能看电视、手机电影，视频聊天等等。手机的功能在不断增多，而手机价格则在不断下降，它已经从一个奢侈品成为一件生活必需品，现在如果谁没有手机在年轻人眼里是一件不可想象的事情。本毕业设计首先对模具需有整体的了解，不管是模具发展史，还是以后模具发展的方向都需有很多的了解。通过毕业设计首先巩固了所学的专业知识，熟悉有关软件，如：AUTOCAD,UG等等，树立正确的设计思想，掌握设计方法，培养学生的实际工作能力。本次设计主要难点为塑件内表面有凸出结构，其成型零件必须制成可侧向移动的，否则塑件无法脱模。在此就必须设计可带动侧向成型零件侧向移动的整个机构：侧向分型与抽芯机构。本抽芯为内部抽芯，可以设计斜顶柱或者内缩滑块，考虑到模具设计成本，难度，精度等等。此次设计用斜顶柱来解决侧向抽芯问题，使模具能顺利脱模，生产出符合要求的模具产品。2 手机外壳的设计及其成型工艺的分析2.1 产品功能分析 下图为手机整体效果图，它的上面有开四个凹槽，其功能从左向右依次为，手机电视信号接收器，3.5MM耳机孔，充电/数据线接口，电源开关；其左侧从上往下分别为音量键，高清视频输出接口；其右侧为摄像头一键开关；背面分别为摄像头孔与扬声器孔，正面上方为摄像头，中间为4.0英寸的屏幕,该屏幕是当下一款概念手机的屏幕,整个屏幕有一定弧度,可以放大字体,并且真正拥有240度最大可视角度。因为屏幕弧度很小，使用者完全不会感到不适，手感非常好。图2.1 手机整体效果图以上为该产品的整体设计效果图，不过在此我们主要研究该手机背面外壳。2.2 塑件背面外壳分析图2.2 手机背面外壳上图2.1所示是手机背面外壳零件。2.2.1 结构分析如下该塑件为壳体，壳体具有一定的深度，表面光滑，在模具设计和制造上要有良好的加工工艺，确保成型零件具有一定的光洁度。另外手机背面外壳四周采用圆弧设计使使用者将手机握在手中时，手机与人体手掌拥有极大的接触面积，从而非常舒服，手感极佳。除此之外，塑件的外观要求较高的表面粗糙度应该较低。这是除了从过程中尽可能地避免莫尔条纹的冷伤痕等缺陷，根据模具型腔的表面粗糙度，以确保外部的成型。粗糙度要求低12个，比一般塑胶模具配件。塑料件，表面粗糙度一般为0.80.2米之间。因为在模腔的过程中留下的表面粗糙度增加磨损，应始终抛光恢复。透明塑料腔和型芯的表面粗糙度相同，并且不透明的塑料部件的要求，根据使用情况，以确定其表面粗糙度壳体内部凹下的胶位是为了插入时能配合紧密，所以必须也具备一定的制造精度。2.2.2 成型工艺分析采用一般精度等级5级，大量生产。该塑件壁厚约为1.0mm左右，考虑到壳体较浅，塑件内表面不设脱模斜度；由于有斜顶，型腔将被做成镶拼式所以塑件外形放了脱模斜度。2.3 塑料的选材及性能分析 该壳用于手机外壳，经常用手触摸，必须耐酸、对电绝缘，化学稳定性要好；抗拉强度、硬度、耐磨性要突出，综合机械性能要好。具备这些条件的塑料一般首选：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（英文名称:Acrylonitrile Butadiene Styrene ，简称：ABS）。2.3.1 使用特点：(1）综合力学性能好,抗冲击强度高,耐化学稳定性强,而且电性能非常优越。(2）与有机玻璃的熔接性良好，可表面镀铬,以及喷漆处理。(3）高抗冲、高耐热、高阻燃、高增强、高透明。(4）流动性比HIPS差一点，比PMMA、PC等好，柔韧性好。 2.3.2 成型特性：(1）其流动性属于中等,吸湿性比较大,对于表面要求光泽的塑件，使用前须长时间预热干燥。(2）适宜取高料温,高模温。对于精度较高的塑件,模温宜取 50-60度,对于高光泽耐热塑件,模温宜取60-80度。(3）需提高材料的流动性或者改变入水位等方法才能解决夹水纹。(4）要是成形阻燃级材料，在生产3-7天以后模具表面会残存塑料的分解物，这将导致模具表面变的很亮，这时需对模具进行清理，同时模具表面还需增加排气位置。2.3.3 ABS的主要性能指标表2-1 ABS的技术指标见下2 密度1.021.16比体积0.860.98吸水率0.20.4收缩率s0.40.7熔点130160硬度HB9.7R121抗拉屈服强度50拉伸弹性模量体积电阻率弯曲强度80热变形温度t/c0.46MP90108冲击韧度无缺口2610.185MP83103缺口112.4 ABS塑料的注射过程及工艺2.4.1 注射成型过程(1）成型制备，干燥ABS。ABS塑料是水，在室温下，24小时的吸水率为0.2-0.35，虽然这个水不会对机械性能有显着的效果，但如果湿度超过0.2的喷射，在塑料表面将受大的影响，所以对ABS成型，一定要预干燥少雨的水分含量应小于0.2。ABS，干燥方法：在大气压力下的空气干燥80-852-4小时;真空空气干燥801-2小时。(2）注射过程中注塑机加热，塑化达到流动状态，到模腔中成型的压铸系统，模具填充过程可以划分，压实，压力，回流，冷却五个阶段。2.4.2 ABS的注射工艺参数(1)螺杆类别：标准螺杆（直通式喷嘴）。(2)回料转速(rpm)：30。(3)注射机料筒温度:前段180200；中段165180；后段150170。(4）喷嘴：170180。(5）模具：5080，玻纤增强制品取75。(6）注射压力:60100。(7）注射速度、注射压力:一般ABS制品采用高速及多级注射，但是对于阻燃品级，要慢速注射，可以避免注射料的分解，耐热ABS也要快速注射(可减少内部应力)，注射压力在75MPa左右，保压时可低些。(8）熔胶温度:190。(9）成型时间():注射时间:2090；高压时间:05；冷却时间:20120；总周期:50220。在265温度下，物料在机筒内停留时间最多不能超过5-6分钟，若温度为280，则物料在机筒内停留时间就不能超过2-3分钟。(10）后处理:把塑件放在红外线或者烘箱下,温度设为70度烘干24小时。2.5 ABS的主要缺陷及消除措施2.5.1 龟裂残余应力引起开裂。然后，如果由残余应力引起的裂缝，可能是以下三个条件，即填充剥离剩余的发射和金属嵌件。如果开裂是由于产能过剩所造成的填充，我们可以从以下这些方面来解决这个问题：(1）如果因为直浇口产生压力很小时，则我们可以采用多点分布的点浇口或者侧浇口及潜伏浇口方式。(2）适当的提高塑料温度可以降低粘度，提高塑料的流动性，同时也可以降低注射压力以减小应力。(3）当模温较低时一般容易产生应力，这时适当提高温度。但如果注射速度较高时，即便模温低，也可降低应力的产生。(4）适当缩短保压时间或进行多次保压3。2.5.2 熔接缝如焊缝通常形成由薄的熔体流和单独的地方连接在一起。主要的原因是因为流体方面是不统一的融合，从而在低光点。在此，聚合物可以被添加到产生的色素斑，这是因为有显着不同的取向。熔合线的数目和位置的数目和定位的栅极。流体前锋的角度遇到更多的时间，焊缝更明显。在大多数情况下，不可能完全避免调试过程中焊缝。能做到这一点是要降低其亮度，或将它们移动到一个不显眼的地方或完全看不见。一般改善方法，如下列情况：(l）增加注射速度；(2）提高料筒温度；(3）增加模具温度；(4）增加保压；(5）重新定位浇口并将其移到不可见的地方。2.5.3 收缩因塑件表面材料堆积区域有凹痕。大都是因为当制品冷却时，此时收缩发生，另外表层紧模壁的地方先冻结，所以在制品中心形成内应力。我们可以通过以下措施来来改良：(l）增加保压；(2）降低模壁温度；(3）降低熔料温度；(4）增加料头横截面；(5）增加喷嘴孔径；(6）避免材料堆积。2.5.4 烧焦纹产品表面出现棕色和银色的比较暗的条纹。一般是由于熔料过于热降解而造成的。我们可以通过以下措施来改善：(1）降低料筒温度；(2）检查热流道温度，降低热流道温度；(3）采用小直径料筒；(4）减小注射速度：采用多级注射：快-慢。3 模具设计方案的确定3.1 分型面方案的确定分型面是用来去除塑料模具和铸造系统可分离的接触表面材料称为子面，分型面的模具设计和选择最有影响力的方式，分型面的设计是合理的塑料件及模具的质量有很大的上的复杂性的影响。本质上是子类型的脸应该是一种模具设计，所以离别的选择决定了整体的模具设计4。3.1.1 分型面的选择原则(1）保证塑料制品能够脱模。(2）使分型面容易加工。(3）尽量避免侧向抽芯。(4）使侧向抽芯尽量短。(5）有利于排气。(6）有利于保证塑件的外观质量。(7）尽可能使塑件留在动模一侧。(8）尽可能满足塑件的使用要求。(9）尽量减少塑件在合模方向的投影面积。(10）长型芯应置于开模方向。(11）有利于简化模具结构。3.1.2 分型面确定分型面与开模方向垂直,如图3.1所示。定模型芯利用开模动作从塑件中抽出，塑件倒扣利用斜推杆来成型，整个塑件成型精度比较高，模具结构还算简单。图3.1 分型面形式与位置3.2 型腔数量确定及排列形式由于生产批量大，本套模具采用一模两腔。3.2.1 多型腔模具排列形式设计的要点：(1) 尽可能地在一个平衡的安排，以确保产品质量的一致性和稳定性；(2）型腔布置和对称部位应努力防止模具承受偏载而产生的现象，多余的材料；(3）腔体布置成尽可能紧凑，以减少模具的尺寸。如图3.2所示。图3.2 型腔排列方式4 模具设计4.1 注塑机选型注射机是安装在注射机上使用的设备，因此设计注射模应该详细了解注射机的技术规范，才能设计出符合要求的模具。注塑机塑料件的规格主要是根据模腔的大小和安排确定，在开始我们的第一个初步估计的尺寸，然后设计人员响应注塑模具所需的夹紧力的大小，注射压力低，杆间距的长度，最大厚度和最小厚度的模具，引进的形式的选择，引入位置确定，介绍了中风的数量，计算出从模具中。根据这些参数，选择一根火柴，注塑机，那么设计师必须进行检查，如果他们不能满足要求，你还必须进行调整或调整后与用户协商得到满足要求5。4.1.1 注射量计算该产品为ABS，查书设计与制造实训得知其密度为1.081.10g.cm-3，收缩率为0.4%0.7%，计算其平均密度为1.09，平均收缩率为0.55%，通过计算得：塑件体积为： ；塑件的质量： ；浇注系统体积： ；浇注系统质量： ；故得总体积和总质量为： ；。4.1.2 注射机型号的选定注射机的选择：完整的注射成型工艺过程，按其先后顺序应包括：成型前的准备、注射过程、塑件的后处理等。(1)成型前的准备：为使注射成型过程能顺利进行，并保证塑料制件的质量，在成型前应做一些必要的准备工作，包括：a.原料的检验和预处理，在成型前应对原料进行外观（如色泽、颗粒大小、均匀度）及工艺性能（如流动性、热稳定性、收缩性、水分含量等）的检验;b.料筒的清洗；c.嵌件的预热；d.脱模剂的选用。(2)注射过程：完整的注射过程包括加料、塑化、注射、保压、冷却和脱模几个步骤。其流动的情况又可分为充型、保压、倒流和浇口冻结后的冷却四个阶段。(3)处理后的部件用塑料：塑料部件在成型过程中，由于不均匀或由于在空腔中，定向和冷却不均匀引起的收缩的塑料部件的各个部分的增塑的塑料的结晶不一致，或其他原因使不可避免地内部的塑料部件，有一些内部的应力，这会导致在使用过程中的开裂或变形。因此，往往需要进行适当的后处理，以消除存在的内部应力，提高塑件的性能和提高尺寸稳定性。主要方法是退火和调湿处理。根据以上的计算初步选定型号为XZ-125/630型卧式注射机，其主要技术参数见表4.1。表4-1 XZ-125/630型注射机主要技术参数6螺杆直径/mm40拉杆内间距/mm370x320推动行程/mm550最大模具厚度/mm300理论容量/ 140最小模具厚度/mm150注射速度 /(g/s)110顶出杆根数1塑化能力/(g/s)16.8定位孔直径/mm125额定注射压力/MP126顶出中心孔直径/mm35螺杆转速/(r/min)14200顶出力/KN1500锁模力/KN530喷嘴球半径SR/mm15开模行程/mm300孔直径/mm4.1.3 型腔数量的校核及注射机有关工艺参数的校核4.1.3.1 型腔数量的校核7（1）由注射机料筒塑化速率校核型腔数量 （4.1），t取60s,符合要求。式中: K注射机最大注射量的利用系数，非结晶型塑料一般取0.8； M注射机的额定塑化量，该注射机为16.8g/s； T成型周期，因塑件还比较大，取30s； m1单个塑件的质量，取7.3g； m2浇注系统的质量，取7.2g。（2）按注射机的最大注射量校核型腔数量 (4.2) 符合要求。式中：注射机允许的最大注射量，该注射机为140g。其他符号意义与取值同前。（3）按注射机的额定锁模力校核型腔数量壳体正反两面产生的胀模力由内模壳抵消；左右两行位压力由导柱和前模板的斜面抵消，取这两处力的一半为正压力：分型面合模处的作用面积：塑料熔体对型腔的成型压力是，一般是注射压力的30%-65%，取平均压力为： (4.3) (4.4)符合要求。4.1.3.2 注射机工艺参数的校核8（1）注射量的校核注射量以容积表示最大注射容积为： (4.5)而符合要求。（2）锁模力的校核前面计算过，符合要求。（3）最大注射压力的校核注射机的额定注射压力即为该机器的最高压力：应该大于注射成型所需调用的注射压力的即：式中；为7090；代入数据计算，符合要求。（4）安装尺寸的校核最大与最小模具厚度模具厚度H应满足：式中该套模具厚度 H=401mm。很明显，选择该注射机不能满足模具设计的要求。（5）开模行程校核注射机动模板的开模行程，取300mm，见表4.2；塑件推出行程取9mm；为包括流道凝料在内的塑件高度；代值计算发现开模行程能满足。由于安装尺寸不能达到要求，在这里我们采用更大型号的注塑机子XZ-500，我们再次进行安装尺寸的校核最大与最小模具厚度模具厚度H应满足式中该套模具厚度H=401mm，完全符合。很明显，选择该注射机可以满足模具设计的要求。4.2 模具浇注系统设计和浇口的设计浇注系统是引导凝料熔体从注射机喷嘴到模具型腔的进料通道，具有传质、传压和传热的功能9。4.2.1 主流道的设计主流道是连接注射机的喷嘴与分流道的一段通道，通常和注射机喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，具有一定的锥度，以便熔体的流动和开模时主流到凝料的顺利拔除。4.2.1.1 主流道尺寸和浇口的设计（1）主流道的小端直径、：D=注射机喷嘴直径+（0.51） =3+（0.51），取D=3.5mm。（2）主流道的球面半径：SR =注射机喷嘴球头半径+（12） =15+（12），取SR=16mm 。（3）球面的配合高度：，取h=3mm 。（4）主流道的长度取：L=76mm。主流道大端直径：（半锥角）取浇口套总长：4.2.1.2 浇口套的设计竖流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属于容易损件的地方，因此对材料要求必须很高，因而模具部分常设计成可拆卸更换的竖流道衬套形式，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理，以节省材料，降低成本。常采用碳素工具钢，如T8A、T10A等，热处理硬度为50HRC55HRC,如图4.1所示。图4.1 主流道衬套4.2.1.3 定位环的设计与固定为了便于模具在注射机上安装以及模具浇口套与注射机的喷嘴孔精确定位，应在模具上（通常在定模上）安装定位圈，用于与注射机定位孔匹配。定位圈除了完成浇口套与喷嘴孔的精确定位之外，还可以防止浇口套从模内滑出。但由于该模具主流道比较长，定位圈和衬套设计成分体式，注射机定位孔尺寸为，定位圈尺寸取，两者之间呈较松的间隙配合。定位圈结构尺寸如图4.2所示。图4.2 定位圈4.2.1.4 水口勾针水口勾针藏进水口推板内以防阻碍熔融塑料的流动。其大小一般为4.0,其中心与竖直分流道中心重合,见下图4.3所示。图4.3 水口勾针4.2.2 分流道与浇口的设计一级分流道采用梯形，设置在专门的分流道板上，二级分流道采用圆锥形点到分行面处。由于本产品为高档手机外壳，表面光洁度高，在设计结构允许的情况下，尽量不能设置浇口在正外表面，所以我们在小窗口处进胶，浇口采用侧浇口，因为这个侧浇口比较小，完全可以实现流道和浇口的自动脱落，而且侧浇口比较简单，尺寸容易准确控制。如图4.4。 图4.3 侧浇口的设置形式4.3 成型零件工作尺寸的设计和计算 塑料部件注塑模具确定的几何形状和尺寸的零件的模制零件，通常含有上模芯，到启动子，形成引脚和成型环。当模塑部件的工作，他们是在直接接触的塑料，塑料熔体压力，流侵蚀，喷射会发生及塑料部件之间的摩擦。因此，成型零件应该有正确的形状，精度高，表面粗糙度低，此外，还构建成型零件，具有高强度，高硬度和耐磨性。成型零件的设计，你应该确定塑料和塑料部件的结构和需求的特点，然后选择分型面和门的位置，然后最后确定剥离的方法，排气部件等的基础上，模制零件的加工，热处理等结构的模制零件的设计要求，形成的主要成型部件，但也为检查的强度和刚度计算的工作尺寸的一部分。工作尺寸是零件上直接用以成型塑件部分的尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸，型腔深度和型芯高度尺寸和中心距尺寸等。ABS的成型收缩率为0.4%-0.7%所以平均收缩率取 s=0.55%。塑件尺寸公差按SJ1372-78标准中的5级精度成型10。4.3.1 型芯图4.4 型芯 （1）采用盲孔的形式，用压入法嵌入模板后，下底面与动模压紧，然后直接用螺钉固定。（2）塑件的尺寸公差源自塑料成型工艺与模具设计的塑件公差数值表。塑件尺寸：，。 型芯径向尺寸计算： (4.6) (4.7) 型芯高度尺寸计算： (4.8)式中：塑料的平均收缩率，ABS为0.55%；塑件内表面的径向基本尺寸；修正系数（取0.50.75）；塑件内表面径向基本尺寸的公差；模具制造公差，当尺寸小于50mm时，；当塑件尺寸大于50mm 时，。模具型芯高度基本尺寸；塑件孔或凹槽深度尺寸。4.3.2 型腔图4.5 型腔（1）模仁为嵌入式，通过沉头螺钉固定在母模板上。（2）尺寸计算。塑件的尺寸公差源自塑料成型工艺与模具设计的塑件公差数值表3-1。塑件尺寸：，型腔径向尺寸计算： (4.9) (4.10)型腔深度尺寸计算： (4.10)式中：塑料的平均收缩率，ABS为0.55%；塑件外表面的径向基本尺寸；修正系数（取0.50.75）；塑件外表面径向基本尺寸的公差；模具制造公差，当尺寸小于50mm时，；当塑件尺寸大于50mm 时，；模具型腔深度基本尺寸；塑件凸起部分高度基本尺寸。4.3.3 型腔零件刚度和强度校核由于使用塑料零件成型模具的一部分，然后打开箱子从模板到模具镶件，用螺丝拧紧。成型模具的一部分，以满足了条件，从一个预定的距离（2025毫米），但也围绕该模板将模具从满意的距离的条件，因此，模腔部分，完全可满足要求的强度和刚度，没有人检查。在动模板，因为它的垂直成型压力，下方不打算采取为了节约材料支撑板11。4.3.4 成型零件钢材的选用对于模具钢的选用，必需要符合以下几点要求：(1）机械加工性能良好。要选用易于切削，且在加工以后能得到高精度零件的钢种。(2）抛光性能优良。注射模成型零件工作表面，多需要抛光达到镜面，Ra0.05m。要求钢材硬度在HRC3540为宜。过硬表面会使抛光困难。钢材的显微组织应均匀致密，极少杂质，无疵斑和针点。(3）耐磨性和抗疲劳性能好。注射模型腔不仅受高压塑料熔体冲刷，而且还受冷热温度交变应力作用。一般的高碳合金钢可经热处理获得高硬度，但韧性差易形成表面裂纹，不以采用。所选钢种应使注塑模能减少抛光修模次数，能长期保持型腔的尺寸精度，达到所计划批量生产的使用寿命期限。(4）具有耐腐蚀性。对有些塑料品种，如聚氯乙稀和阻燃性的塑料，必须考虑选用有耐腐蚀性能的钢种。SM45是碳钢塑料模具钢，其化学成分和高强度碳优质钢45号钢相似，但波动范围较窄钢的碳含量较高的清洁度，机械性能更加稳定。SM45钢正火或淬火和回火处理后，具有一定的硬度，强度和耐磨性，且价格便宜，良好的切削加工性能，适用于制造塑料模具形状简单的小或精度较差，寿命长不长霉菌。综上所述，根据塑料部件 - 用于日用品，生产批次介质的手机外壳，模制零件的设计，这里取45钢。4.4 模架的确定和标准件的选用根据前面型腔的布局以及互相位置尺寸，再根据成型零件尺寸结合标准模架，选用结构形式为DCI3540 70 100 120 01 S。即采用数量为1的标准模架。(1）定模座板（400mm x 400mm、厚为45mm） 定模座板是模具与注射机连接固定的板，材料为45钢。通过4个M12的内六角圆柱螺钉与定模固定板连接；定位圈通过2个M6的内六角圆柱螺钉与其连接；定模座板与浇口套为H8/f8配合11。(2）定模板（350mm x 400mm，厚70mm）用于固定型芯、导套。固定板应有一定的厚度，并有足够强度，一般用45号钢，调质到230HB270HB。其上的导柱和导套一端采用H7/m6配合，另外一段采用H7/f7配合；定模板与浇口套采用H7/m6配合11。 (3）动模座板（400mm x400mm、厚为30mm）材料为45钢，其上的注射机顶孔为。(4）动模板（350mmx 400mm，厚100mm）斜顶通过连接斜顶座，然后固定在上顶出板上，以完成侧向分型，材料为45钢。其上的导柱和导柱孔为H7/m6配合11。(5）垫块(63mm x 400mm 厚120mm)1）主要作用在动模座板与动模板之间形成推出机构的动作空间，或是调节模具的总厚度，以适应注射机的模具安装厚度要求。2）结构形式可以是平行垫块或拐角垫块，该模具采用平行垫块。3）垫块材料垫块材料为Q235A，也可以用HT200、球墨铸铁等。该套模具采用Q235A制造。(6）推板（220mm x 400mm，厚度20mm）材料为45钢。用M6的内六角圆柱螺钉与推杆固定板固定。(7）推杆固定板（220mm x 400mm，厚度25mm）钢材为45钢。模架如图（4.6）所示：图4.6 模架4.5 合模导向机构和定位机构采用标准模架，模架本身带有导向装置，按模架规格选取即可。4.5.1 导向机构的总体设计(1）导向零件应合理地均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部分，其中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具的精度，防止压入导柱和导套后变形。(2）该导套采用4根导柱，其布置为等直径导柱不对称布置。(3）导柱安装在定模固定板上，导套安装在流道板，动模板，定模板上。(4）为了保证分型面很好的接触，导柱和导套在分型面处应只有承屑槽，在导柱孔口倒角。(5）在合模时，保证导向零件首先接触，避免凸模先进入型腔，导致模具损坏。(6）动定模板采用合并加工时，可确保同轴度要求。4.5.2 导柱设计(1）采用带头导柱，加油槽，如图4.7所示。(2）导柱长度必须比凸模端面高度高出6mm8mm。(3）为了使导柱能顺利地进入导向孔，导柱端部常做成圆锥形的先导部分。(4）导柱的直径应根据模具尺寸来确定，应保证有足够的抗弯强度。(5）导柱的安装形式，导柱固定部分与模板按H7/k6配合，导柱滑动部分按H7/f7或H8/f7间隙配合11。(6）导柱工作部分的表面粗糙度为0.2um。(7）导柱应具有坚硬耐磨的表面、不易折断的内芯。多采用低碳钢经渗碳淬火处理或碳素工具钢T8A、T10A经淬火处理，硬度为50HRC以上或45钢经调质、表面淬火、低温回火、硬度为50HRC以上。图4.7 导柱4.5.3 导套设计导套与安装在另外一半模上的导柱相配合，用以确定动、定模的相对位置，以保证模具运动导向精度的圆套形零件。导套常用的结构形式有两种：直导套、带头导套。 (1）采用带头导套，如图4.8所示。(2）导套的端面应倒圆角，导柱孔最好做成通孔，利于排出孔内剩余空气。(3）导套孔的的滑动部分按H8/f7或H7/f7的间隙配合，表面粗糙度为0.4um。导套外径与模板一端采用H7/m6配合；另外一端采用H7/e7配合镶入模板。(4）导套材料可用淬火钢或铜等耐磨材料制造，该模具中采用T8A。图4.8 导套4.6 脱模推出机构的设计注射成型每一循环中，塑件必须准确无误地从模具的凹模中或型芯上脱出，完成脱出塑件的装置称为脱模机构，也常称为推出机构。推出机构的动作是通过装在注射机合模机构上的顶杆或液压缸来完成的13。4.6.1 推出机构的组成推出机构主要由推出零件、推出零件固定板和推板、推出机构的导向与复位部件等组成。推出机构中，凡直接与塑件相接触、并将塑件推出型腔的零件称为推出零件。常用的推出零件有推杆、推管、推件板、成型推杆等。4.6.2 推出机构的分类一般可以被划分为移动的推动机构，手动释放机构，气动和液压释放机构。手动释放机制是在模具，塑料件，塑料件最滞留在一旁固定模具的情况下由人工引种机动发射机构推出的模具，以达到驱动的注塑机模具变动塑件的自动喷射;设置在注塑机的液压和气动喷射机制依赖于特殊的液压和气动设备，将推出或吹入从模具中的塑料部分。弹射机制，也可以启动的部分类别，一般可分为推管喷射机制，把弹射机制，形成棒（块）发起机构，推件板弹射机制，没有较为全面地介绍机构。另外，根据模具的分类的结构。4.6.3 脱模推出机构的设计原则塑件推出（顶出）是注射成型过程中的最后一个环节，推出质量的好坏将最后决定塑件的质量，因此，塑件的推出是不可忽视的，应遵循以下原则。(1）推出机构应尽量设置在动模一侧；(2）保证塑件不因推出而变形损坏；(3）机构简单，动作可靠；(4）良好的塑件外观；(5）合模时的准确复位。4.6.4 塑件的推出机构 该套模具的塑件采用推板推出，推杆的形式为圆形。(1）推杆如图4.9所示，共6根推杆。图4.9 带肩圆筒推杆(2）推杆应设置在脱模阻力大的地方。(3）推杆应布置均匀。(4）推杆应设在塑件强度、刚度较大的地方。(5）推杆直接与模板上的推杆空采用H8/f8间隙配合。(6）通常推杆装入模具后，其端面应与型腔地面平齐或高出型腔底面0.05mm0.10mm。(7）推杆与推杆固定板，通常采用单边0.5mm的间隙，这样可以降低加工要求，又能在多推杆的情况下，不因各板上的推杆孔加工误差引起轴线不一致而发生卡死现象。(8）推杆的材料常用T8、T10碳素工具钢，热处理要求硬度50HRC以上，工作端配合部分的表面粗糙度为u=0.8um。4.6.5 脱模力的计算脱模力被驱动的模具所需的外部施加的力，需要克服塑件的夹紧力，真空吸，粘附性和耐释放机构本身的运动的核心程序包的主要核心挤出塑料部件的一侧。主要是计算的设计受力的核心包紧形成防霉脱模阻力。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：（kN）式中：Q脱模时最大阻力（kN）； t塑料产品的平均壁厚（cm）； E塑料产品的弹性模量（）； S塑料毛坯的成型收缩率（）； 包容凸模长度（cm）； f塑料产品与钢之间的摩擦系数； m泊松比，一般为0.380.49。查表得：S=0.005，E=1.810已知，t0.12cm，=4.5cm，f=0.28-摩擦阻力（N）；-摩擦系数，一般取0.151.0，本设计取0.4；-因塑件收缩对型芯产生的正压力（N）；-塑件对型芯产生的单位正压力，一般取812MPa,本设计取中间值10Mpa；-塑件包紧型芯的侧面积。4.7 斜顶与抽芯机构设计当在注射成型的塑件上与开合模方向不同的内侧或外侧有孔、凹穴或凸台时，塑件就不能直接由推杆等推出机构推出脱模，此时，模具上成型该处的零件必须制成可侧向移动的活动型芯，