毕业论文（谢惠珍）

江西农业工程职业学院

毕业论文（设计）

手机外壳上部分注塑模具设计

学 生 谢惠珍 指导老师 傅晓林 专 业 模具设计与制造 层 次 大专 班 级 10模具班 学 号 A1005124 日 期 2012年11月10日

江西农业工程职业学院科研处制

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原 创 性 声 明

本人声明所呈交的毕业论文（设计）是我个人进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文（设计）中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，已在毕业论文（设计）中作了明确的说明并表示了谢意。

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关于论文（设计）使用授权的说明

本人完全了解《江西农业工程职业学院本、专科毕业论文（设计）工作条例（暂行规定）》对：“成绩为优秀毕业论文（设计），江西农业工程职业学院将有权选取部分论文（设计）全文汇编成集或者在网上公开发布。如因著作权发生纠纷，由学生本人负责” 完全认可，并同意江西农业工程职业学院可以以不同方式在不同媒体上发表、传播毕业论文（设计）的全部或部分内容。江西农业工程职业有权保留送交论文（设计）的复印件和磁盘，允许论文（设计）被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编论文（设计）。

[保密的毕业论文（设计）在解密后应遵守此协议]

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密级：（请注明密级及保密期限）

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摘 要

本文主要介绍CAD/CAE在模具上的应用，其中包括PRO/E，AUTO CAD。机 械部分的

设计，内容包括塑料注塑模具的工作原理及应用、设计准则，以及产品的简介。塑料注塑模的设计计算，包括模具结构设计，注塑机的选用，浇注系统的设计等方面。近年来随着手机功能的增加，手机外壳的结构越来越复杂，而出于便携性的考虑，手机的壁厚却越来越小，加之各种新材料、新工艺的使用，使注塑成型的难度不断加大，在手机外壳的设计和生产过程中引入CAE模拟具有重大的意义。通过方差分析，得出保压压力和熔料温度对翘曲量有显著影响，而其余因子的影响则可以忽略，并预测了最优工艺参数组合下的翘曲变形量。最后通过一次试模验证了模拟结果的正确性，表明正交试验与CAE技术相结合，可以方便的实现成型工艺的优化。

关键词： CAD/CAE PRO/E 塑料 注塑模 注射机。

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目 录

一 塑件的成形工艺性分析 ........................................ 1

1.1 塑件材料的选择及其结构分析 ............................... 1 1.2 ABS的注射成型工艺 ....................................... 1

1.2.1 注射成型工艺过程 .............................................. 1

1.2.2 ABS的注射成型工艺参数 ........................................ 2

二 模具结构形式的拟定 .......................................... 2

2.1 确定型腔数量及排列方式 ................................... 2 三 注塑机型号的确定 ............................................ 3

3.1 有关塑件的计算 ........................................... 3 3.2 注射机型号的确定 ......................................... 4 3.3 注射机及型腔数量的校核 ................................... 4 3.4 注射机及参数量的校核 ..................................... 4

3.4.1 注射量的校核 .................................................. 4

3.4.2 型腔数量的确定和校核 .......................................... 5 3.4.3 塑件在分型面上的投影面积与锁模力校核 .......................... 5 3.4.4 最大注射压力校核 .............................................. 6 3.4.5 模具与注射机安装部份的校核 .................................... 6 3.4.6 开模行程校核 .................................................. 6

四 分型面位置的确定 ............................................ 6

4.1 分型面的形式 ............................................. 7 4.2 分型面的设计原则 ......................................... 7 4.3 分型面的确定 ............................................. 7

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五 浇注系统的形式和浇口的设计 .................................. 9

5.1 主流道的设计 ............................................. 9

5.1.1 主流道的尺寸 .................................................. 9

5.1.2 主流道衬套的形式 ............................................. 10

5.2 冷料井的设计 ............................................ 12

5.2.1 主流道冷料井的设计 ........................................... 12 5.2.2 分流道冷料井的设计 ........................................... 12

5.3分流道的设计 ............................................. 12

5.3.1 分流道的截面尺寸 ............................................. 12 5.3.2 分流道的长度 ................................................. 13 5.3．3分流道的布置形式 ............................................. 13 5.3．4 分流道向浇口过渡部分的结构 ................................... 14

5.4浇口的设计 ............................................... 14

5.4.1 浇口尺寸的确定 ............................................... 15 5.4．2 分流道的平衡 ................................................ 15 5.4．3浇口的平衡 ................................................... 16

5.5浇注系统断面尺寸计算 ..................................... 16 六 模架的确定和标准件的选用 ................................... 17

6.1 定模固定板 .............................................. 18 6.2 定模板 .................................................. 18 6.3 动模固定板 .............................................. 18 6.4 动模板 .................................................. 18 6.5 动模垫板 ................................................ 18 6.6 垫块 .................................................... 18 6.7 推杆固定板 .............................................. 18

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主流道小端直径 d = 注射机喷嘴直径 + 2 ～ 3 = 3 + 2 ～ 3 取 d = 5（mm）。

（2） 主流道的球半径

主流道的球半径 SR = 10 + 1 ～ 2 取 SR = 12（mm）。 （3） 球面配合高度

球面配合高度为 3 ～ 5 取 3（mm）。 （4） 主流道长度

主流道长度L，应尽量小于60mm，，上标准模架及该模具结构，取

L = 32（mm）

（5） 主流道锥度

主流道锥角一般应在2°——6°，取α = 4°，所以流道锥度为α/2=2°。 （6） 主流道大端直径

主流道大端直径 D = d+2Ltg（α/２）（α=4°） ≈ 6.3（mm）

（7） 主流道大端倒圆角 倒角 D/8 ≈ 0.6（mm）

根据以上数据和注射机的有关参数，设计出主流道如下图：

图 5-1 主流道形式

5.1.2 主流道衬套的形式

主流道部分在成型过程中，其小端入口处与注射机喷嘴及一定温度、压力的塑料熔要冷热交

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换地反复接触，属易损件，对材料要求较高，因而模具的主流道部分常设计成可拆卸更换的衬套式（俗称浇口套），以便有效地选用优质钢材单独进行加工和热处理。一般采用碳素工具钢如T8A、T10A等，热处理要求淬火53 ～ 57 HRC。主流道衬套应设置在模具对称中心位置上，并尽可能保证与相联接的注射机喷嘴同一轴心线。

图 5-2 主流道的位置

主流道衬套的形式有两种：一是主流道衬套与定位圈设计成整体式，一般用于小型模具；二是主流道衬套与定位圈设计成两个零件，然后配合在固定的模板上。

该模具尺寸较小，主流道衬套可以选用整体式。 主流道衬套的固定形式如下图：

图 5-3 衬套的固定形式

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5.2 冷料井的设计

5.2.1 主流道冷料井的设计

主流道冷料井设计成带有推杆的冷料井，底部由一根推杆组成，推杆装于摧杆固定板上，与推杆脱模机构连用。冷料井的孔设计成倒锥形，便于将主流道凝料拉出。当其被推出时，塑件和流料凝道能自动坠落，易于实现自动化操作。

主流道冷料井的设计如下图所示：

定模座板冷料井动模板拉料杆

图 5-4 主流道冷料井的设计

5.2.2 分流道冷料井的设计

当分流道较长时，可将分流道的端部沿料流前进方向延长作为分流道冷料井，以储存前锋冷料，其长度为分流道直径的1.5～2倍。

5.3分流道的设计

5.3.1 分流道的截面尺寸

分流道的截面尺寸应根据塑件的成形体积、塑件壁厚、塑件形状、所用塑料的工艺性能、注射速率以及分流道的长度等因素来确定。

（1）对于壁厚小于3mm,质量在200g以下的塑件，可用下述公式确定分流道的直径：

D = 0.2654WL

其中 D——流道直径（mm）；

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W——塑件的质量（g）； L——分流道的长度（mm）。

此式计算的分流道直径限于3.2 ～ 9.5 mm。 根据前面的计算数据，有

D = 0.265 × 4.139 × 55

≈ 1.5 （mm）

故不在适应范围。

（2）根据分流道截面形状与流动理论长度的关系和《塑料成形工艺与模具设计》表5-3，再考虑到ABS的成型工艺性能，可确定分流道直径为6mm.

因此，分流道截面形状如下图所示：

1214

图 5-5 分流道截面

5.3.2 分流道的长度

分流道的长度应尽量短，且少弯折。 分流道长度为

L = (50 + 15) × 2 = 110 （mm）

5.3．3分流道的布置形式

分流道的布置取决于型腔的布局，两者相互影响，该模具为一模两腔，采用平衡式布置。 该模具分流道为圆形截面，在定模座板和定模板上都开有分流道。其形式如下图：

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分流道主流道衬套定模座板定模板动模板

图 5-6 分流道的设计

5.3．4 分流道向浇口过渡部分的结构 见下图：

圆形分流道与矩形浇口的连接形式

图 5-7 浇口形状

5.4浇口的设计

浇口是连接分流道与型腔之间的一段细流道，它是浇注系统的关键部分。浇口的形状、数量、

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LM???1?0.55%??50??0.05?50.275?0.05

（4）另外，定模板上还设置了抽芯机构以及分流道的垂直部分，可知定模板及凹模部分结构如下图所示：

图 10-1 凹模

10.2 凸模部分的结构设计

10.2．1 凸模尺寸的计算

（1）凸模径向尺寸计算

凸模径向尺寸的计算采用平均尺寸法，公式如下： L?3?M??L??1?Scp?Ls?4???

??M——型芯径向尺寸（mm）； z?z——型芯的制造公差（mm）；

其他符号意义同上。 凸模长度尺寸计算为：

LM???1?0.55%??93?0.6??0.12?94.1115?0.12

凸模宽度尺寸计算为：

LM???1?0.55%??38?0.6??0.1?39.8145?0.1

（2）凹模深度尺寸计算

凸模深度尺寸采用平均尺寸法，公式如下：

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HM——凸模深度尺寸（mm）

；

Hs——塑件孔深度尺寸（mm）； 其他符号意义同上。

（3）中心距尺寸计算,公式如下

LM——模具中心距尺寸（mm）； Ls——塑件心中距尺寸（mm）。 所以

LM???1?0.55%??48??0.05?48.264?0.05

10.3 凸模形状的确定

根据模具的具体结构，可设计出型芯嵌块如下图10-2所示：

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设计总结

通过这一个多月对手机塑料外壳模具的设计，我注塑模具的设计方法与流程有了一个比较全面的了解。从陌生到开始接触，从了解到熟悉，这是每个人学习事物所必经的一般过程，我对模具的认识过程亦是如此。经过三个月的努力，我相信这次毕业设计一定能为三年的大学生涯划上一个圆满的句号，为将来的事业奠定坚实的基础。

在设计的过程中，遇到了很多的问题，尤其是在流道的设计、抽芯机构的设计以及成型零件的计算等方面，费了很多周折，也走了很多弯路。而在装配图的绘制中，又遇到了前面设计上的很多结构错误，对细节的反复修改较多。经过很长时间的思考和查阅资料，才成功地完成了本套模具的设计过程。

在这短短的几十天的毕业设计中，碰到了许多问题，在自己开始毕业设计前所没想到的困难，如绘制零件图、零件图的标注、零件设计的相关数据的计算、查证等等，把我这三年来所学的课程基本来了一次大综合。好在有谢金荣老师的指导和同学的相互帮助设计才能顺利地完成。

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参考文献

1. 唐志玉.塑料模具设计师指南.国防工业出版社,1996.6.

2. 许鹤峰，陈言秋.注塑模具设计要点与图例.化学工业出版社.1999.7 3. 陈孝康，陈炎嗣，周兴隆.实用模具技术手册.中国轻工业出版社.2001.1

4. 四川大学，北京化工大学，天津轻工业学院.塑料成形模具.中国轻工业出版社.1982.6 5. 周炳尧等.模具设计与制造简明手册.上海科学技术出版社.1996.6 6. 廖念钊等.互换性与技术测量.中国计量出版社。1991.10 7. 保修成.高分子工程材料.北京航空航天大学出版社.1992.5

8. 中国机械工业协会热处理分会.热处理工程师手册.机械工业出版社.1999.5 9. 黄圣杰等PRO/EGNGINEER2001高级开发实例.电子工业出版社.2002.2 10. 严烈.PRO/ENGINEER2000iNC加工实例宝典.冶金工业出版社.2001.6 11. 林清安.PRO/ENGINEER 2000i2模具设计.北京大学出版社2001.8 12. 林清安.PRO/ENGINEER 2000i2零件设计实务.北京大学出版社.2001.4 13. 钟建琳. PRO/ENGINEER 2000i零件造型实用教程.机械工业出版社.2001.10 14. 林程，吴志成，张红. PRO/ENGINEER 2000i范例教程.2000.12 15. 柳迎春.PRO/ENGINEER 20001曲面设计.北京大学出版社.2002.1 16. 林清安.PRO/ENGINEER 2000i零件组合.北京大学出版社2001.3

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毕业论文（设计）成绩评定表

学生姓名 学号 毕业论文 (设计)题目 评价项目 1、选题质量 2、方案方法 评价指标 选题符合专业方向和培养目标；题目难易程度；题目工作量（包括文献阅 读的广泛性）大小 研究方案、设计合理、具有可操作性；数据的完整可靠性，推导正确，计 算准确，工艺可行 谢惠珍 专业 A1005124 模具设计与制造 指导教师 班级 10模具班 傅晓林 手机外壳上部分注塑模具设计 满分 得分 15 30 30 20 5 3、写作水平 结构严谨，层次清楚，论点明确，论据充分，结论合理 4、写作规范 书写格式规范，用语符合技术规范，图表清楚规范 5、成果价值 对前人工作有改进、突破，或有独特见解，或有理论意义、实际应用价值 评定 等级 优秀 良好 中等 及格 不及格 评定成绩 指导教师评定意见 指导教师签字： 年 月 日 29

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