模具设计论文

模具设计与制造手机后盖的模具设计姓名： *****学号： *****班级： ****指导老师：********* 大学摘要：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ProE绘制出模具三维图形，最后利用PROE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； ABS；注塑模具；PROE；目录1绪论模具发展的现状存在问题和主要差距发展展望2材料与塑件分析塑件分析塑件材料分析确定塑件设计批量计算塑件的体积和质量3选择塑件的分型面4标准件的选择5 注塑机的选择6 浇注系统的设计7 冷却系统的设计8顶出和导向机构的设计顶出机构的设计导向机构的设计复位机构的设计9成型零件的设计10模具设计总图1 绪论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。

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。

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。

大发展阶段，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。

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。

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。

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：一是总量供不应求，国内模具自配率只有70%左右。

其中低档模具供过于求，中高档模具自配率只有50%左右；二是企业组织结构、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。

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。

2 材料与塑件分析塑件分析如图1为手机后盖件的三维立体图，该产品形状如中空薄壁型零件，精度及表面粗糙度要求高，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 塑件三维立体图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 注塑塑料对比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% ，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和表3。

表2 ABS技术指标表3 ABS的注射工艺参数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。

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 1.03g—1.07g/cm³。

收缩率为%—%。

计算其平均密度为1.05g/cm³,平均收缩率为%。

使用PROE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。

图2 塑件体积通过计算塑件的体积V塑=4.185cm³，可得塑件的质量为M塑=ρV塑=×=4.394g，因为一模两腔所以M=×2=8.788g式子中ρ塑料密度g/cm³。

由浇注系统体积V浇=5.535cm³可计算出浇注系统质量为M浇=ρV浇=5.535g×=5.812g因为一模两腔故V总=2V塑＋V浇= 13.905cm³M总=M塑＋M浇= cm³3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。

根据手机后盖件的特点，选取分型面。

4 标准件的选择模具的标准化对于生产中提高效率，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。

4．1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，本次设计因参照生产实例采用如图3所示模架。

图3模架的选择4．2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。

5 注塑机的选择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4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，它是借助螺杆（或柱塞）的推力，将已塑化好的熔融状态（即粘流态）的塑料注射入闭合好的模腔内，经固化定型后取得制品的工艺过程。

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4注射机的选择本次设计已计算出塑件的总体积为13.509cm³，总质量为14.6 g。

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5 XS-ZY-125卧式注射机性能参数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。

5.3.1 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机≥V塑件+V浇式中：V机—注塑机的最大注塑量cm³V塑—塑件的体积，cm³该产品V塑件=8.37cm³V浇—浇注系统体积，cm³该产品V浇=5.535cm³故V机≥（V塑件+V浇）/=（+）/=17.3812cm³在此选顶的注塑机注塑量为125cm³，所以满足本次设计的要求。

5.3.2 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70至100 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后盖的塑件，整体结构为小型零件，对粘度的要求不高，所以本次注射机的注射压力为120MPa，应能满足此项要求。