手机壳设计论文

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1、 .南 京 工 程 学 院毕 业 论 文继续教育学院08级模具设计与制造专业题目： 手机外壳设计 学生： 黄涛 指导老师： 阳 2013 年 4月摘要本设计提供了注塑模具的设计方法和流程。首先根据塑件材料与工艺特性对零件进行模流分析,然后选择注塑机并确定型腔数目,接着确定成形方案:总体结构设计、分型面设计、浇注系统设计、脱模机构设计、冷却系统设计等。最后进行注塑机工艺参数校核,包括注射量、锁模力、注射压力、模具厚度和注射机闭合高度等方面。该设计方法对其它不同结构产品的注塑模具设计有一定的参考价值。关键词 塑料；注塑模；注塑机。Abstract: This issue introducesmol

2、d design introduces the methods and processes.First of all, plastic materials and processes according to characteristics of software components analysis, and then select the number of injection molding machine and to determine the cavity, and then forming the program to determine: the overall struct

3、ural design, sub-surface design, casting design, mold release mechanism design, cooling system design.Finally, injection molding machine parameters checked, including the injection volume, clamping force, injection pressure, mold thickness and the injection machine shut height and so on.The design s

4、tructure of products of other different injection mold design has some reference value.Key words: Plastic Injection Mould;Plastic Injection Mould Machine。目录摘要2一、概述4(一) 塑料成型模具在加工工业中的地位4（二）手机壳的造型结构发展状况4（三）模具发展现状4（四）模具发展趋势5（五）存在问题和主要差距5（六）我国的发展前景5二、材料塑件分析7（一）塑件分析7（三）塑件制品的工艺分析10（四）确定塑件设计批量10三、模具结构设计与参数计

5、算11（一）模具加工精度的确定11（三）注射机的确定与校核11（四）浇注系统设计14(五)分型面设计17（六）标准模架的选择18（七）成型零部件设计18(八)顶出和导向机构的设计22（九）塑模温控系统设计25（十）凹模的设计28(十一)凸模的设计28四、结束语29参考文献30一、 概述(一) 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：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

6、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与脱模方式等对制件的尺寸和形状精度以与制件的物理性能、机械性能、电性能、应力大小、各向同性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分成型模具并无加热要求。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

7、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。（二） 手机壳的造型结构发展状况移动的普与速度大大超越了专家的预测与想象。它已从最初的模拟系统发展到目前的数字系统。在此期间，移动的功能越来越丰

8、富，体积越来越小，造型越来越美观，充分体现了技术与艺术结合。除了最基本的实用功能外，移动还要考虑美观和舒适，在设计上必须充分考虑使用对象、使用场合、功能要求、人机工效学等因素。（三） 模具发展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

9、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，采用模具生产制品与零件，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。（四） 模具发展趋势当前，整个工业生产的发展特点是产品品种多、更新快、市场竞争距离。而模具将有如下十大发展趋势：1.愈来愈高的精度；由于模料应用的扩大，塑料制件已应用到建筑、

10、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。2.日趋大型化；3.扩大应用热流道技术；4.进一步发展多功能复合模具；5.日益增多高档次模具；6.进一步增多气辅模具与高压注射成型模具；7.增大塑料模具比例；8.增多挤压模与粉末锻模；9.广泛应用模具标准化和标准件；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。10.大力发展快速模具制造技术。（五）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

11、，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。（六） 我国的发展前景目前，我国经济仍处于高速发展阶段，国际上经

12、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与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

13、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。二、材料塑件分析图1 塑件三维立体图（一） 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，精度与表面粗糙度要求高，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

14、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。（二） 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。在手机模具制造中，前后盖的材料

15、一般是ABS和PC，这两种材料各有各的优缺点。ABS树脂是丙烯腈（A）、丁二烯（B）和苯乙烯（S）三种单体的共聚物，ABS树脂保持了苯乙烯的优良电性能和易加工成型性，又增加了弹性、强度（丁二烯的特性）、耐热和耐腐蚀性（丙烯腈的优良性能），且表面硬度高、耐化学性好，同时通过改变上述三种组分的比例，可改变ABS的各种性能，故ABS工程塑料具有广泛用途，主要用于机械、电气、纺织、汽车和造船等工业。聚碳酸酯（PC）是一种新型热塑性工程塑料，聚碳酸酯有优良的电绝缘性能和机械性能，尤其以抗冲击性能最为突出，韧性很高，允许使用温度围较宽（-100130），透明度高（誉为“透明金属”）、无毒、加工成型方便。它

16、不但可替代某些金属，还可替代玻璃、木材等。近年来聚碳酸酯发展迅速，在机械、汽车、飞机、仪器仪表、电器等行业获得了广泛的应用。总的来说，PC流动性差，价格贵，但机械性好；ABS流动性，电镀，喷涂效果好，但机械性能不如PC。考虑到成本因素，以与成型要求，故选择ABS。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、热稳定性与化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度与高强度。从形态上看，ABS

17、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与两相中的分子结构。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

18、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、接枝率和分散状态有关，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，且在很大频率变化围保持恒定。（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

19、中会溶解或形成乳浊液，它不溶于大部分醇类与烃类溶剂，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与波长的对数成正比。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

20、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%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

21、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6080对一般制品可控制在50-60。表1 ABS的主要性能指标力学性能屈服强度/Mpa50热性能与电性能玻璃化温度/C拉伸强度/Mpa38熔点（粘流温度）/C130160断裂伸长率/%35热变形温度/C45 N/cm3180 N/cm39010883103拉伸弹性模量/Gpa1.8线膨胀系数/（10-5/C）7.0弯曲强度/Mpa80比热容/1470弯曲弱性模理/Gpa1.4热导率/0.263件质量冲击强度/kJ/m2无缺口缺口261燃烧性/（cm/min）慢11

22、体积电阻/*cm6.9*1016布氏硬度/HBS9.7R121击穿电压/（kV/mm）物理性能密度/（g/cm3）1.021.16吸水性/%（24h）0. 20.4比体积/（cm2/g）1.021.06透明度或透光率不透明表2 ABS的成型工艺参数温度料筒一区/150-170二区/180-190三区/200-210喷嘴/180-190模具/50-70压力注射/Mpa60-100保压/Mpa40-60时间注射/s2-5保压/s5-10冷却/s5-15周期/s15-30后处理方法红外线烘箱温度/70时间/h0.3-1（三）塑件制品的工艺分析(1)尺寸和精度尺寸：塑件尺寸的大小受到塑料材料流动性好坏

23、的制约，塑件尺寸越大，要求材料的流动性越好，流动性差的材料在模具型腔未充满前就已经固化或熔接不牢，导致制品缺陷和强度下降。尺寸精度：影响塑件制品尺寸精度的因素是比较复杂的，如模具各部分的制造精度，塑料收缩率，成型工艺与模具加工表面质量等等。手机机壳属于高精度的塑件，选用3级精度。(2)壁厚对于手机机壳本身尺寸向着轻巧化发展，属于高级薄壳制品（壁厚小于1.2mm），选用壁厚1mm，均匀抽壳。(3)脱模斜度结合本塑件的形状，设定脱模斜度为40分。(4)加强筋和凸台针对本塑件，在壳体转角处设置距壁面有一定距离的凸台，并设加强筋。同时在复杂曲面凸起的地方设置加强筋防止变形。（四） 确定塑件设计批量该产

24、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。三、模具结构设计与参数计算（一）模具加工精度的确定本次设计的手机是日常用品，其外壳要能承受磨损。对于制件的外观要求和表面精度等级要求比较高。现初定制品精度等级为4级。经分析，现确认模具的制造加工精度为IT7级，而型芯和型腔的加工精度均为IT6，型腔采用机械粗加工后电火花精加工，其它采用机械加工。模具的尺寸公差按GB-180079，IT7。（二）计算制品的体积重量材料使用ABS树脂，查表可知其密度为1.02g1.16g/cm。收缩率为0.4%0.6%。计

25、算其平均密度为1.12g/cm,平均收缩率为0.5%。通过计算塑件的体积为：V1=2737.24mm3塑件的重量：M1=.V1=3.07g浇注系统体积：V2=4413.07mm3浇注系统重量：M2=.V2=1.124.41=4.94g故V=4V1+V2=42737.24+4413.07=15362.03mm3故M=V=1.1215362.03=17.21g塑料密度g/ m3（三）注射机的确定与校核3.3.1 注射机介绍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、电器控制系统与机架等组成。如图2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

26、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，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，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3：表3形式立式卧

27、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

28、压等用来加工不同的塑料与不同要求的塑件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，塑件应力大，注射速度均匀，塑化不均匀1.装模麻烦，安放嵌件与活动型芯不便，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围1.易于加工小，中型与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、对应力敏感的塑料与大面积，薄壁塑件，宜加工流动性好

29、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因为Cycoloy1950的注射压力需要100MPa左右，并且它的保压是70%-80%，还有注射体积和质量，故选择了JPH150B注射机。注射机的参数如下：注射机最大注射量：23.2g注射压力：153MPa模板行程：620mm顶出行程：80mm注射机拉杆间距：410x410mm锁模力：1500kN最小摸厚：180mm最大开距：800mm喷嘴

30、球半径：SR10其参数校核如下：（1）最大的注射量：注射机得最大注射量应大于制品的重量或体积（包括流道与浇口凝料飞边），通常注射机的实际注射量最好是注射机的最大注射量的80%，所以选用注射机最大注射量为0.8M机M塑件+M浇式中：M机为注射机的最大注塑量，单位g；M塑件为塑体的质量，单位g；M浇为浇注系统质量，单位g。M模（M塑件+M浇）/0.8=22.25因选定的注射机注射量为23.2g，所以满足设计要求。（2）锁模力校核：锁模力是注射机锁模装置施加于模具的最大夹紧力，锁模力的作用在于平衡和克服模腔压力产生的使模具沿分型面开的力，保持模具紧密锁扣，防止溢料。注射机锁模力与模腔压力的关系可用下

31、式表示：FKPA式中：F为注射机锁模力；K为安全系数，一般取1.1-1.2；P为熔融型料在型腔的压力（10-20MPa）；A为塑件和浇注系统在分型面上的投影之和。F模具KPA=1.1x20x57=1254kN因选定的注射机为1500kN，故满足设计要求。（3）开模行程校核开模行程H1+H2+510其中：H1脱模距离（顶出距离）；H2制作高度包括浇注系统在。开模行程700mm，满足设计要求（4）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、塑件的形状与尺寸、注射机类型、喷嘴与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

32、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153MPa，应能满足此项要求。（5）模具与注射机安装

33、部分相关尺寸校核；1.模具闭合高度长宽尺寸与注射机模板尺寸和拉杆间距相适合，故满足要求。2.模具闭合高度校核：模具实际厚度H=200mm注射机最小闭合厚度Hmin=180mm，即HHmin，故满足设计要求。（四）浇注系统设计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。浇注系统设计好坏对制品性能、外观和成型难易程度影响颇大1. 浇注系统的设计原则结合型腔的布置考虑，尽可能采用平衡式分流道布置。尽量缩短熔体的流程，以便降低压力损失，缩短充模时间。浇口尺寸位置和数量的选择十分关键，应有利于熔体的流动、避免产生湍流、涡流、喷射和蛇形流动，并有利于排气。避免高压熔体对模具型芯和嵌件产生冲

34、击，防止变形和位移的产生。浇注系统凝料脱出应方便可靠，凝料应易于和制品分离或易于切除和修整。熔接痕部位与浇口尺寸、数量与位置有直接关系，设计浇注系统时要预先考虑到熔接痕的部位、形态以与以制品质量的影响。尽量减小因开设浇注系统而造成的塑料用量。浇注系统的模具工作表面应达到所需的硬度、精度和表面粗糙度，其中浇注口应有IT8以上的精度要求。设计浇注系统时应考虑储存冷料的措施。应尽可能使主流道中心与模板中心重合。若无法重合也应使两者的距离尽量缩小。（浇注系统的组成）1-主流道；2-浇口；3，4-次分流道；5-塑件；6-冷料井本次设计中的材料ABS属于非牛顿流体，在流动过程中，其表观粘度随剪切速率的变化

35、而发生显著的变化，对假塑性流体而言，剪切速率增大时，表观粘度会降低，温度对ABS的表观粘度也有很大影响，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，本制件上表面要求光滑，所以，不宜在表面开设浇道，而应采用浇口。2.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，

36、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与流动速度。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4mm，得出d取为5mm。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

37、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75mm。3.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

38、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

39、）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一样，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一样（或加上型腔大小不同）。为了使各个型腔同时均衡进料，各个型腔的浇口尺寸必定不一样。因此，本塑件的分流道采用了平衡式布置。（4） 浇口形式选择浇口形式应该遵循以下原则：尽可能采用平衡式设置；型腔排列进料均衡；型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而产生溢料现

40、象；确保耗料量小；不影响塑件外观。根据以上原则和零件的实际情况，为了使从主流道来的熔融塑料能均衡地以最短的流程到达各浇口并同时充满各型腔，本设计上壳采用非平衡式的分流道布置形式，下壳决定选用针点浇口进胶，这种浇口适用于成型壳、盒、罩和容器等制品，是应用广泛的手机成型的浇口形式。它的优点为：由于浇口小，熔体通过点浇口时流速增大，前后压差大，提高了充模的速度，从而可获得外表清晰，有光泽的制品；熔体流过点浇口时由于摩擦阻力使部分能量转变为热量，使熔体温度略升高，粘度下降，改善了流动性，这对薄壁制品是有利的；其缺点：浇口尺寸小，充模阻力大，对熔体粘度较高的塑料会产生充填不满的缺陷；为了取出点浇口式浇注

41、系统凝料，要增加一个分型面，模具具有两个分型面的三板式结构，结构比较复杂。abc图3主流道，分流道，与浇口的设计(五)分型面设计定模和动模相接触的面称为分型面，分型面的形状有平面、斜面、阶梯面和曲面等。分型面的选择就有利于脱模，取在塑件尺寸最大处，并使塑件留在动模部分，有利于塑件的外观质量和精度要求。合理选择分型面，有利于制品的质量提高，工艺操作和模具的制造。因此，在模具设计过程中是一个不容忽视的问题，选择分型面一般根据以下的原则：分型面应该选择在制品最大截面处，这是首要原则。尽可能使制品留在动模的一侧。尽可能满足制品的使用要求。尽可能减小制品在合模方向上的投影面积，以减小所需的锁模力。不应影

42、响制品尺寸的精度和外观。尽量简单,避免采用复杂形状,使模具制造容易。不妨碍制品脱模和抽芯。有利于浇注系统的合理设置。尽可能与料流末端重合，有利于排气。采用针点式浇口，因此以手机外表面投影面积最大处为分型面。图 4 分型面设计（六）标准模架的选择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与大小，同时考虑注射机的参数。单位: mm模板宽度300模板长度300动模板厚度35座板宽度350座板厚度25定模板厚度35垫块宽度58垫块厚度60动模垫板35推板厚度30推板宽度180推杆固定板厚度20导柱直径30导套直径30复位杆直径20沉头螺钉4-M14拉杆

43、直径30浇口板厚度20表4（七）成型零部件设计成型零件是与塑料接触的决定制品几何开关的模具零件。它包括凹模、凸模、型芯、成型镶块与壁厚等，是塑料模具的主要组成部分。1成型零件设计计算该塑模的成型零件表面的工作尺寸用平均收缩率方法计算。（1）.型腔或型芯的径向尺寸计算型腔的径向尺寸：DM = DS + DSSCP - 3/4+Z型芯的径向尺寸：DM = DS + DSSCP + 3/4-Z其中：DS 塑件名义尺寸，型芯和型腔各自对应。SCP 塑件的平均收缩率塑件允许的公差值Z模具制造公差，本设计是按塑件公差的 1/3 1/6来取的。（2）.型腔和型芯的高度尺寸计算型腔深度尺寸：HM = HS +

44、 HSSCP 2/3 +Z 型芯高度尺寸：HM = HS + HSSCP + 2/3 Z其中：HS 塑件高度名义尺寸SCP、和Z均与上述意义一样。（3）.型芯之间或成型孔之间中心距尺寸计算LM = LS + LSSCP1/2Z其中：LM 模具中心孔或型芯中心距尺寸LS 塑件中心距名义尺寸此外，凸台高度、起伏凸边高度、起伏凸边位置、非配合圆弧等，一切距离位置尺寸都属于双向公差的计算。ABS的收缩率为0.30.8，平均收缩率为：表5模具零件塑料制品计算公式型腔或型芯公差等级公差种类尺寸工作尺寸公差等级型腔形尺寸MT2A100 0 -0.42Lm = LP(1+ SCP)-（3/4）+m 0100.

45、185+0.087 0IT7MT258 0 -0.3058.065+0.074 03 0 -0.13.015+0.036 0型腔深度尺寸MT2B5 0 -0.22Hm=HP(1+ scp )- （2/3）+m 04.878+0.030 0IT76 0 -0.245.870+0.030 0型芯外形尺寸MT2A96+0.38 0lm =lP(1+ scp) + （3/4） 0 -m96.765 0 -0.087IT746+0.26 046.035 0 -0.06254+0.30 054.495 0 -0.0765+0.12 05.115 0 -0.0309+0.14 09.15+0.036 0型芯

46、高度尺寸MT2B0.6+0.2 0hm =hP(1+ scp ) +（2/3） 0 -m0.7363 0 -0.025IT73+0.2 03.148 0 -0.0252脱模机构设计和脱模力的计算由于该塑件的脱模阻力不大，而推杆又加工简单、更换方便、脱模效果好，因此采用圆形推杆脱模机构。推杆的设置位置采取以下原则：推杆设在脱模阻力大的地方。推杆位置均匀分布。推杆设在塑料制品强度刚度较大的地方。推杆直径应满足相应的强度、刚度条件。脱模力计算当开始脱模时，模具所受的阻力最大，推杆刚度与强度应按此时计算，亦即无视脱模斜度（a=0） 由于制品是薄壁矩形件 Q=8tESlf/(1-m)(1+f) （kN）

47、式中Q脱模最大阻力（kN） t塑件的平均壁厚（cm） E塑料的弹性模量（N/） S塑料毛坯成型收缩率（mm/mm） l包容凸模长度（cm） f塑料与钢之间的摩擦系数 m泊松比，一般取0.380.49S=0.005，E=1.810N/cm已知，t0.1cm，l=10cm， f=0.28 Q=80.11.8100.005100.28/(1-0.43)(1+0.28)=3.31kN3 排气槽的设计排气槽的作用是将型腔和型芯中周围空间的气体与熔料所产生的气体排到模具之外。该注射模属于小型模具，在推杆的间隙和分型面上都有排气效果，无需另外开排气槽。4 .侧壁厚度、底板厚度的计算注射模的工作状态时长时间的

48、承受交变负荷，同时也伴有冷热的交替。现代的注射模使用寿命至少几十万次，因此模具必须有足够的强度和刚度。(1) 侧壁厚度的计算注射成型模型腔壁厚的确定应满足模具刚度好、强度大和结构轻巧、操作简便等要求。在塑料注射充型过程中，塑料模具型腔受到熔体的高压作用，故应有足够的强度、刚度。否则可能会因为刚度不足而产生塑料制件变形损坏，也可能会弯曲变形而导致溢料和飞边，降低塑料制件的尺寸精度，并影响塑料制口的脱模。从刚度计算上一般要考虑下面几个因素：使型腔不发生溢料，ABS不溢料的最大间隙为0.05mm。1)保证制品的顺利脱模，为此同时要求型腔允许的弹性变形量小于制品冷却固化收缩量。2)保证制品达到精度要求

49、，制品有尺寸要求，某些部位的尺寸常要求较高精度，这就要求模具型腔有很好的刚度。 根据公式 （mm） 式中 b凹模侧壁理论厚度（mm） h凹模型腔的深度（mm） p凹模型腔熔体压力（Mpa）凹模长边侧壁的允许弹性变形量（mm），一般塑件=0.005mm c=1.08=0.8 E=2.110Mpa b=2.60mm 取壁厚大于10mm就能能满足要求。(2)底板厚度的计算根据公式（mm） 由=2.3， =2.810，=0.005，则=6.90mm 取实际底板厚度大于10mm就能满足要求。(3 )制模特点动定位置的保证用两块定位器找正动定模套板上型芯和型腔的位置关系，然后镗导柱、导套孔。(八)顶出和导

50、向机构的设计1 顶出机构的设计（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。（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表面与其他不明显的位置，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。2. 顶出机构的基本形式基本形式：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，

51、因为它有两方面作用既能做顶杆还能起部侧抽的作用，能保证配合精度与互换性，滑动阻力最好，不卡滞，应用很广。顶杆端部的端面要求抛光以符合塑件的粗糙度的要求。3.导向机构的设计导向机构对于塑料模具是必不可少的部件，它能够保证注射模具准确的开合模，并在模具中起定位、导向和承受一定侧压力的作用，导向机构的形式主要有导柱导向和精定位装置。（1）导柱和导套的设计导柱导向机构主要包括导柱和导套，导柱与导套的配合具有导向作用、定位作用、承受一定的侧向压力。导柱的结构形式：注射模具常用导柱的结构形式有两种：带头导柱和带肩导柱。 由于本设计是小型模具设计，但是是深型腔注射模具，所以采用带头短导柱，并且带有储油槽。导

52、套可分为直导套和带头导套。带头导套轴固定容易，而直导套装入模板后，应有防止被拔出的结构。本设计中导套选为带头的导套，并且带油槽。（2） 导柱和导套在模板上的布置导柱和导套在模板上的布置一般遵循以下几点：1） 二导柱（用于小型模具）：合模无方位要求时：二导柱直径一样对称分布；有方位要求时：二导柱直径不同或直径一样不对称分布。2）三导柱：用于中小型模具。3）四导柱：用于深腔大型模具，在圆模板上，在矩形模板上。4）八导柱：四短（增强导向刚性）四长，用语深腔、薄壁，要求壁厚均匀的模具。根据以上要求本设计选择了四导柱。（3） 复位机构设计:在顶杆的脱模机构中，顶出塑件后再次合模时（或闭模前），必须要求顶

53、杆等元件回复或预先回复到原来的位置。通常采用弹簧推动板复位，但当推顶装置发生卡滞现象时，仅靠弹簧难以保证，须复位杆与弹簧并用。设计中具有活动型芯的脱模机构时，必须考虑到合模时互相干扰的情况，应在塑模闭合前使顶杆提前复位，以免活动型芯撞击顶杆，应设置先复位装置。复位杆由标准可查得。本设计中的模具使用弹簧先复位装置，在顶杆固定板上装有弹簧，借弹簧力合复位杆作用，在合模时，使顶出杆先复位，这种方法的特点是结构简单，容易制造，但弹簧容易失效，故要经常更换弹簧。（九） 塑模温控系统设计1 塑模温控制系统设计：在注射过程中,模具的温度直接影响着制品质量和注射周期,各种塑料的性能不同,成型工艺要求的不同相应

54、的模具对温度要求也不同, ABS在注射成型时所需的模具对温度为4060度之间。对任何塑料制品，模温波动较大都是不利的。过高的模温会使制品在脱模后发生变形，延长冷却时间，使生产率下降。过低的模温会使降低塑料的流动性，难于充满型腔，增加制品的应力和明显的溶接痕等缺陷。由于模温不断地被注入熔融塑料加热，模温升高，单靠模具自身散热不能使其保持较低的温度，因此必须加冷却机构。2 冷却装置系统的设计要点：（1）实验表明表明冷却水孔的数量愈多，对制品的冷却也愈均匀（2）水孔与型腔表面各处最好有一样的距离，即孔的排列与型腔形状相吻合，水孔边距型腔的距离常用mm对热量聚积大温度上升高的部位应加强冷却进水管直径的

55、选择应使水流速度不超过冷却水道的水流速度，避免产生过大的压力降。冷却水道直径一般不小于9mm,常用2mm。凹模、凸模或成型型芯应分别冷却，并保证其冷却平衡。冷却水道不应穿过没有镶块或其接缝部位，水道连接必须密封以免漏水。复式冷却循环并联而不应串联。进、出口冷却水温差不应过大，以免造成模具表面冷却不均。（冷却系统）（3） 冷却时间计算注射模实质上是一种热交换器。确定恰当的热交换（冷却）时间，是模具设计者的重要任务。为此，首先分析影响冷却时间的因素。本次设计选用的模具材料为钢材。如只考虑材料的冷却效果时，若热率越高，从熔融塑料吸收热量越迅速，冷却得越快。本塑件采用冷却水做冷却介质。我们知道水的比热

56、大，以冷却水出、入处口温差小为好，一般控制在5以。冷却水在通道中的流速，以尽可能高为好，其流动状态以湍流为佳，即雷诺系数Re104为宜。塑料的热性能，对冷却时间有重大影响。绝大多数塑料的热导率和热扩散率都很低，但可通过加入添加剂、改性剂加以改善。根据表6确定冷却时间表6塑件壁厚与冷却时间的关系制件厚度（mm）冷却时间 （s）ABSPAHDPELDPEPPPSPVC0.51.81.81.00.81.82.53.02.33.01.82.11.02.93.84.53.54.52.93.31.34.15.36.24.96.24.14.61.55.77.08.06.68.05.76.31.87.48.9

57、10.08.410.07.48.12.09.311.212.510.612.59.310.12.311.513.414.712.814.711.512.32.513.715.917.515.217.513.714.73.220.523.425.522.525.520.521.7根据上表，本塑件材料为ABS，壁厚为1.2mm，故冷却时间为2.9-4.1s。（4） 冷却参数计算1）计算所需冷却水体积流量：应用公式：= 来计算； 式中： 冷却水的体积流量(m3/min)单位时间注入模具的塑料质量（kg/h）塑料成型时在模释放的热量（J/kg）冷却水的比热容(J/kgK)冷却水的密度（kg/m3）冷却

58、水的出口温度（）冷却水的进口温度（）塑件质量M塑=8.788g,用PROE作出浇注系统的三维图，计算出浇注系统的总质量为5.812g，每小时注射240次，=（8.788+5.812）240/1000=3.504Kg；计算得 =2.133105/60/103/4200/（25-20）=0.83410-3(m3/min)参考塑料模具技术手册，选定冷却水道直径为8mm 。2）求冷却水在水孔的传热速度=40.83410-3/3.14/(6/1000)2/60=0.23(m/s)3）求冷却水孔与冷却水间的传热系数=8.4(9960.61)0.8/0.0020.2=1.04103（W/m2K） (=8.4

59、)4）传热水孔总传热面积的计算：公式 A= 式中：A冷却水孔总传热面积(m2)G单位时间注入模具的塑料质量（kg/h）冷却水的传热系数（W/m2K）C冷却水的比热容(J/kgK)冷却水的密度（kg/m3）TW模具温度（）冷却水的平均温度（）计算得： A = =3.5043105/3600/1.04/103/40-（25-20）/2=0.009（m2）则传热水孔总传热面积应为0.009m25）冷却水孔总长度计算公式 L=式中 L冷却水孔总长度(m)L=1.51m则冷却水孔总长度应为1.51m6）冷却水道孔数计算：公式 n=计算 n=0.0024/3.14/0.002/0.29=1.32因为模具采用的设计是一模两腔设计，选用铜管以防止漏水，会降低冷