方案设计书手机外壳塑料模具方案设计书.docx

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方案设计书手机外壳塑料模具方案设计书

封面

作者：

PanHongliang

仅供个人学习

1绪论

1.1塑料成型模具在加工工业中的地位

模具是利用其特定形状成型具有一定形状和尺寸的制造工具。

成型塑料制品的模具叫做塑料模具。

全面要求是：

能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等方面均能满足使用要求的优质制品。

从模具使用角度，要求高效率、自动化、操作简便；从模具制造角度，要求结构合理、制造容易、成本低廉。

塑料模具影响着塑料制品的质量。

首先，模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电性能、内应力大小、各向同性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。

其次，在塑料加工过程中，模具结构对操作难易程度影响很大。

在大批量生产塑料制品时，应尽量减少分模。

合模和取制件过程中的手工劳动，为此常采用自动开合模和自动顶出机构。

在全自动生产时还要保证制品能自动从模具上脱落。

另外，模具对塑料制品的成本也有相当的影响。

除简易模具外，一般来说制模费是十分昂贵的，一副优良的注射模具可生产制品百万件以上，压制模约能生产二十五万件。

当批量不大的时候，模具费用在制件成本中所占比例将会很大，这时应尽可能地采用结构合理而简单的模具，以降低成本。

现代塑料制品中合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少的三项重要因素，尤其是塑料模具对实现塑料加工工艺要求，塑料制件使用要求和造型设计起着重要作用。

高效的全自动的设备也只有装上能自动化生产的模具才能发挥基效能，产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提。

由于工业塑件和日用塑料制品的品种和产量需求量很大，对塑料模具生产不断向前发展。

1.2塑料成型模具发展趋势

随着塑料成型加工机械和成型模具的迅速增长，高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占比例越来越大。

从模具设计和制造技术角度来看，模具的发展趋势可归纳为以下几个方面：

1.2.1加深理论研究

在模具设计中，对工艺原理的研究越来越深入，模具设计已经由经验设计阶段逐渐向理论计算方面以发展。

1.2.2高效率、自动化

大量采用各种高效率、自动化的模具结构，如高效冷却以缩短成型周期；各种能可靠地自动脱出产品和流道凝料的脱模机构；热流道浇注系统注射出模具等。

高速自动化的塑料成型机械配合以先进的模具，对提高生产效率，降低成本起了很大作用。

1.2.3大型、超小型及高精度

由于模料应用的扩大，塑料制件已应用到建筑、机械、电子、仪器、仪表等各个工业领域，于是出现了各种大型、精密和高寿命的成型模具，为了满足这些要求，研制了高强度、高硬度、高耐磨性能且易加工，热处理变小、导热性能优异的制模材料。

1.2.4革命模具制造工艺

为了更新产品花式和适应小批量产品的生产要求，除大力发展高强度、高耐磨性的材料外，同时又重视简易制模工艺研究。

1.2.5标准化

开展模具标准化工作，使模板，导柱等通用零件标准化、商品化，以适应大规模地成批生产塑料成型模具。

1.2.6开发计算机辅助设计与辅助制造（CAD/CAM）

随着计算机技术的发展，计算机已广泛应用于模具工业，在注射成型系统中，针对每一个环节都可将计算机作为辅助工具而加入。

构成该环节的CAD或CAM或CAE。

1、塑件设计

塑件的设计包括塑件结构、尺寸、精度、表面、性能等方面的设计。

塑件设计方面的计算机辅助技术有：

塑件CAD、塑料、辅料、辅件选择的专家系统。

2、注射机的使用

常见注射机的使用方面的计算机辅助技术有：

注射机选择专家系统：

注射机故障诊断系统。

（1）注射模使用状况的好坏直接影响到注射质量，在对于高技术注射模来说，都要对注射模在使用过程中进行监控或对注射模的服役模拟仿真，由此知注射模的工作状况。

（2）注射工艺注射工艺方面的计算机辅助技术有：

注射工艺制定的专家系统；塑件质量故障诊断。

（3）注射模设计注射模设计主要完成注射模的结构尺寸、精度、表面性能等方面的设计，并选择模具的材料等。

计算机在注射模设计方面的工作有：

注射划CAD：

注射模材料、辅料、辅件选择专家系统；工装选择专家系统；注射模CAPP；

1.3软件简介

本设计中主要为模具的设计与计算，为后面完成装配图作好资料准备。

装配图用AutoCAD来完成其三个视图的显示。

零件为本人设计的触屏手机的上壳和下壳的上盖，整体由曲面构成。

零件图的绘制在AutoCAD中也较难画出。

在此，采用UG绘图软件来形成三维图，最后将得到的三维图转换成二维文件，在AutoCAD中生成其三视图，再作修改。

1.3.1总装配图的建立

计算机辅助设计（ComputerAidedDesign，简写为CAD），是指利用计算机的计算功能和高效的图形处理能力，对产品进行辅助设计分析、修改和优化。

它终合计算机知识和工程设计知识的成果，并随计算机软硬件的不断提高而逐渐完善。

AutoCAD的最大特点是让设计者更为轻松，设计者或绘图者几乎可不必离开屏幕就能连续地完成工作。

AutoCAD适合于工程制造、建筑设计、装潢设计等各行业技术人员作为设计依据，完成图纸上的工作。

AutoCAD是美国Autodesk公司开发的一种通用CAD软件。

1982年首次推出了AutoCADR1.0版本，经过十余次的版本更新，AutoCAD已从一个简单的绘图软件发展成为包括三维建模在内的功能十分强大的CAD系统，是世界上最流行的CAD软件，现已广泛应用于机械、电子、建筑、化工、汽车、造船、轻工及航空航天等领域。

1.3.2零件模型设计与加工

UGngineer是美国PTC参数技术公司推出，是国际上最先进也是最成熟使用参数化特征造型技术的大型CAD/CAM/CAEA集成软件。

这是我们零件模型设计与加工过程中的主要工具。

下面是一些简单的介绍：

UGngineer包括三维实体造型，装配模拟，加工仿真NC自动编程，板金设计，电路布线，装配管路设计等专有模块，ID反求工程，CE并行工程等先进的设计方法和模式。

其主要特点是参数化的牲造型；统一的能使各模块集成起来的数据库；设计修改的关联性，即一处修改，别的模块中的相应图形和数据也会自动更新。

它的性能优良，功能强大，是一套可以应用于工业设计，机械设计，功能仿真，制造和管理等众多领域的工程自动化软件包。

UGngineer自动化自1988年问世以来，10多年来已成为全世界最普及的3DCAD/CAM系统的标准软件，UGngineer在今日俨然已成为3DCAD/CAM系统的标准软件，广泛应用于电子，机械，模具，工业设计，汽车，自行车，航天，家电，玩具等各行各业。

UGngineer是一套由设计至生产的机械自动化软件，是新一代产品造型系统，是一个参数化，基于特征的实体造型系统，并且具有单一的数据库功能。

2制件分析

2.1手机外壳分析

在进行手机外壳注塑模具设计之前，首先对制品图及形状结构分析，其内容主要包括以下几个方面：

1.手机上壳（见制件图）。

制品的几何形状：

本次设计的制品为形状象诺基亚8250款式，平均壁厚为1.0mm，属轻质薄壁制品。

2.制品的尺寸精度和表面粗糙度：

塑料的尺寸精度主要决定于塑料收缩率的波动和模具制造误差。

本次塑料制品的尺寸按4级精度取值。

塑件的表面粗糙度主要取决于模具粗糙度，一般情况下，塑件的表面粗糙度比模具成型部分的粗糙度高1～2级。

3.制品的脱模斜度：

脱模斜度的取向根据塑件的内外形尺寸而定，以塑件内孔型芯小端为准，尺寸符合图纸要求，斜度由扩大方向取得；塑件外形，以型腔大端为准，尺寸符合图纸要求，斜度由缩小方向取得。

一般情况，脱模斜度不包括塑件的公差范围内。

本设计采用1°脱模斜度。

4.根据产品的形状和结构特点，本次设计中，流道形式采用非平衡式，上壳采用侧浇口进胶，下壳采用针点式浇口进胶。

2.2零件材料选择及性能

ABS是由丙烯腈（Acrylonitrile）、丁二烯（Butadiene）和苯乙烯（Styrene）三种化学单体合成。

其中A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。

其化学分子结构方式如下：

每种单体都具有不同特性：

丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。

从形态上看，ABS是非结晶性材料。

三中单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。

ABS不透明，外观除薄膜外都呈浅象牙色、无毒、无味、兼有韧、硬、刚特性，燃烧缓慢，离火后仍继续燃烧，火焰呈黄色，有黑烟，燃烧后塑料软化、烧焦，发出特殊的肉桂气味，但无熔融滴落。

ABS的特性主要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构。

这就可以赋予用户在产品设计上有很大的灵活性，并且由此产生了市场上数百种不同品质的ABS材料。

ABS具有优良的综合性能，由于组分、牌号和生产厂家生产方法的不同，使之在性能上存在较大差异，因此以下的试验数据仅供参考。

（1）物理力学性能

ABS具有优良的物理力学性能，如不透水，但略透水蒸气，冲击强度较高，尺寸稳定性好等。

ABS有极好的冲击强度，即使在低温也不迅速下降。

但是它的冲击性能与树脂中所含橡胶的多少、粒子大小、接枝率和分散状诚有关，同时也与使用环境有关、如温度越高则冲击强度越大。

当聚合物中丁二烯橡胶含量超过30%时，不论冲击、拉伸、剪切还是其它力学性能都迅速下降（见表5-5和5-6）。

（2）热性能。

ABS制品的负荷变形温度约为93℃，若能对制品进行退火处理，则还可增加10℃左右。

（3）电性能。

ABS聚合物的电绝缘性受温度和湿度的影响很小，且在很大频率变化范围内保持恒定。

（4）耐环境性

ABS聚合物几乎不受水、无机盐、碱、酸类的影响，但在酮、醛、氯代烃中会溶解或形成乳浊液，它不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但长期与烃接触会发生软化溶胀。

ABS聚合物表面受冰醋酸、植物油等化学药品的锓蚀会引起应力开裂。

（5）耐候性

ABS聚合物的最大不足之处是耐候性较差，这是由于分子中丁二烯所产生的双键在紫外线作用下易受氧化降解的缘故。

经受350nm以下波长的紫外线照射，氧化作用更甚。

氧化速度与光的强度及波长的对数成正比。

ABS是一种成型加工性能优良的热塑性工程塑料，可用一般加工方法成型加工。

（6）ABS的流变性

ABS聚合物在熔融状态下流动特性属于假塑型液体。

虽然ABS的熔体流动性与加工温度和剪切速率都有关系，但对剪切速率更为敏感。

因此在成型过程中可以采用提高剪切速率来降低熔体粘度，改善熔体流动性。

ABS属一无定形聚合物，无明显熔点，成型后无结晶，成型收缩率为0.4%~0.5%。

在成型过程中，ABS的热稳定性较好，不易出现降解或分解，但温度过高时，聚合物中橡胶相有破坏的倾向。

（7）ABS的吸水性

ABS具有一定的吸水性，含水量在0.3%~0.8%范围。

成型时如果聚合物中含有水分，制品上就会出现斑痕、云纹、气泡等缺陷，因此在民型前，需将聚合物进行干燥处理，使其含水量降到0.2%左右。

（8）ABS制品的后处理

一般情况下很少出现应力开裂，所以除了使用要求较为苛刻的制品，通常不作制品的后处理。

注射速度对ABS的熔体流动性有一定影响，注射速度快，制品表面光洁度不佳；注射速度慢，制品表面易出现波纹、熔接痕等现象，因而除了充模有困难的情况下，一般以中、低速为宜。

在制品要求表面光泽较高时，模具温度可控制在60—80℃对一般制品可控制在50-60℃。

表2.2　ABS的主要性能指标

力

学

性

能

屈服强度/Mpa

50

热性能及电性能

玻璃化温度/C

拉伸强度/Mpa

38

熔点（粘流温度）/C

130—160

断裂伸长率/%

35

热变形温度/C

45N/cm3

180N/cm3

90—10