学士学位论文—手机外壳双色塑料注射模具设计

1 绪 论

本说明书是双色塑料注射模设计的设计思路及详细分析。

本说明书书由以下几部分组成，主要阐述了此模具的设计思路与过程。包括塑料件的工艺分析，塑件的成型方案分析，双色注射模技术的介绍，注射模总体结构的设计，注射机的选择校核，模具零件的设计与计算以及成型零件的制订等内容。

近几年来，随着经济的发展，双色产品呈现加速发展的趋势，及双色注射成型机的出现，双色注射模具成为了许多专业模具公司或工厂重点研发的对象。一次成型两种或三种颜色的塑料，既可提高生产效益，提高不同塑料之间的熔接强度，降低成本，减少装配时间，又同时改善了以前利用嵌件形式进行双色注塑时的塑件外观精度。

这是近几年来发展得很快的一项新技术 而国内，关于这项技术的报导开始增多，相信不久的未来将会得到普及。此说明书 ，比较系统详细地介绍本次设计的各个步骤及双色注射模具设计中的应用，并附上了大量结构零部件的设计简图。

毕业设计可以说是大学中最大的一次设计，时间跨度大，涉及内容多，是对个人模具设计与制造知识的全面检验。本次毕业设计较以往的课程设计相比，要求个人对PRO/E的运用更加熟练，所以具有一定的难度。

大体上整个毕业设计的流程上安排如下：制品外观造型设计→查阅有关技术文献→确定模具设计方案PRO/E建制品实体→PRO/E建模→装配模具→由三维转为二维CAD图→撰写说明书。

由于本人的实践经验及理论水平有限，设计中不足和遗漏这处在所难免，敬请老师多多指教。值此之际，本人向对本次设计提出宝贵意见和帮助的老师及同学表示由衷的感谢！

1.1 双色塑料注射模技术的介绍

1.1.1 简介

随着塑料工业的不断发展，目前塑料制品行业有越来越多的制品加工要求采用多色/多料成型以提高或获得制品的外观要求、功能要求和性能要求，如从小的牙刷到大的汽车车灯。但许多制品的成型是在多台机器上用嵌件的方法多次成型的，存在诸多不足

1

和弊端。而采用双色注射成型机加工双色/双料制品，可以双色一次成型，减少多次组合加工所产生的品质异常。对于客户而言，这不但大幅降低生产成本同时也提高了产品品质。

1.1.2 原理

共注射成型是指用两个或两个以上注射单元的注射成型机，将不同的品种或不同颜色的塑料，同时或先后注入模具内的成型方法。此法可生产多种色彩或多种塑料的复合制品。共注射成型的典型代表有：双色注射和双层注射，也可夹层泡沫塑料注射。在本次设计中应用的是双色注射成型

双色注射成型这一成型方法有两个料筒和一个喷嘴所组成的注射机，通过液压系统调整两个推料柱塞注射熔料进入模具的先后次序，来取得所要求的不同混色情况的双色塑料制品的。也有用两个注射装置、一个公用合模装置合两副模具制得明显分色的混合塑料制品的。

双色产品能得到这么大的发展，有赖于双色注射成型机出现和成熟。在此，介绍下最新的双色注射成型机的性能。HTS360双色注射成型机，是大型的双色注射成型机。整机为模块化设计，可进行多种拼接组合，扩大应用范围；两套互相独立、并行布置注射装置；合模部件采用内卷式斜排五铰链双曲肘合模结构，并运用三维建模、机构装配和有限元分析技术精心设计而成；两套独立的液压顶出系统，扩大机器的应用范围和灵活度；双工位双向1800转动模板采用液压马达驱动，使用进口高性能、长寿命可轴向移动的滚针轴承，分段转模压力、流量控制，转动模板准确位置由液压定位销和固定定位销共同定位，确保转动模板定位精度，保护模具安全；转动模板模具冷却水连接装置，模具所需冷却水可方便地从转动模板连接，从而避免冷却水管缠绕、干涉；两套独立的比例压力流量控制油路，用来控制驱动两套注射装置和两套液压顶出系统；射出两组、顶出两组及开关模均采用电子尺控制行程。

双色产品的性能有赖于双色注射成型机的性能与模具设计的合理性。

常用的双色注射模具可分为四种，型芯旋转式、既件板旋转式、型芯(型腔)后退式，型芯滑动式。

成型双色塑件有两种方法。一是用两副模具在两台普通注射机上分别注射成型。第一次注射成型嵌件(如电话机按键字码)，再注射另一种颜色的塑料将嵌件进行包封，完

2

成双色注射。这种方法劳动强度大，生产效率低。目前我国工业生产的很多双色塑料制品都是依靠这种成型方式。由于双色注射机的产生，这种成型方式必然被逐步淘汰。

第二种成型双色制品的方法是用一付模具，在专用双色注射机上一次注射成型。由于双色注射机有两个相互垂直或平行的独立注射装置。因而生产效率高，劳动强度低。在进行双色料射成形时，通常是不同颜色的同一种塑料。这种嵌件和包封塑料的结台强度好，若使用不同品种的塑料则应在嵌件上增设凹槽以增加结合强度。另外，当两种塑料要求的模具温度不同时，应使一次型芯(嵌件)和二次型芯(包封)控制在不同的模具温度下。

双色产品是由两种不同色的塑料原料通过分别注射成型而形成单一的注射产品。对模具的实际要求就是两个相同的凸模要对应两个不同的凹模型腔，其中第二色型腔体积往往大于第一色型腔体积，在第一次注射后，先开模然后动模利用注射机可旋转机构旋转180度,再合模并采用与第一次注射不同色的原料进行第二次注射。第二次开模后，已完成两次注射的凸模进行脱模动作。要求注射机上有两个注射喷嘴，分别注射不同颜色的原料，同时其动模固定板附带有可旋转180度的回转装置。

3

2 制件分析

2.1 塑件分析

手机已经成为现代生活中必不可少的通讯工具，各种各样款式都有，而且中国是世界手机保有量最大的国家。但大家只要留意一下，可发现虽然手机款式很多，而双色或多色的手机很少，即使是双色手机，但是都是又两件制成的配件装配的，连接强度不够，容易脱落。

图2.1

上图的手机外壳就是用AB两件制成的配件装配起来的，并不是一次成型的。一次成型出两种塑料组成的制品，能提高塑料间的熔接强度，减少装配工序，提高工作效益，使手机外观更加好看。但对模具的要求更高，而且还要使用专门的双色注射机。

图2.2

上图的手机壳是一次成型的双色塑料制品

在进行模具设计之前，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1.5mm，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

4

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）由于需要在同一模具中两次注射成型制件，成型由两种塑料组成的制品，降低成本，以采用双色注射机及双色注射模来成型制品。

2.2 材料的选择

制品材料所选用的塑料材料为ABS [丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物] 和苯乙烯改性PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）。

2.2.1 ABS材料的性能

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

5

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%。

6

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2.1 ABS的主要性能指标

力 学 性 能 拉伸弹性模量/Gpa 弯曲强度/Mpa 弯曲弱性模理/Gpa 件质量冲击1.8 80 1.4 屈服强度/Mpa 拉伸强度/Mpa 断裂伸长率/% 50 38 35 热性能及电性玻璃化温度/C 熔点（粘流温度）/C 热变形温度/C 45 N/cm3 180 N/cm3 130—160 90—108 83—103 7.0 1470 0.263 慢 6.9*1016 0. 2—0.4 不透明 线膨胀系数/（10-5/C） 比热容/ 热导率/ 燃烧性/（cm/min） 无缺口 261 11 9.7R121 1.02—1.16 1.02—1.06 强度/kJ/m2 缺口 布氏硬度/HBS 物理密度/（g/cm3） 能 体积电阻/Ω*cm 击穿电压/（kV/mm） 吸水性/%（24h） 透明度或透光率 性能 比体积/（cm2/g）

7

表2.2 ABS的成型工艺参数

温度 料筒一区/℃ 二区/℃ 三区/℃ 喷嘴/℃ 模具/℃ 压力 注射/Mpa 保压/Mpa 时间 注射/s 保压/s 冷却/s 周期/s 后处理 方法 温度/℃ 时间/h 150-170 180-190 200-210 180-190 50-70 60-100 40-60 2-5 5-10 5-15 15-30 红外线烘箱 70 0.3-1 2.2.2 PMMA材料的性能

聚苯乙烯改性PMMA的性能，有极好的透明性，机械强度较高，有一定的耐热性、耐寒性、耐气候性、耐腐蚀性、绝缘性良好。制品尺寸稳定，成型容易，流动性较好。与ABS熔接性良好。用来制造一定透明度和强度的零件。PMMA的透光性不仅优于其他透明塑料，而且比普通无机玻璃还高10℅，可透过大部分紫外线个部分红外线。

（1）力学性能

PMMA具有良好的综合力学性能，在通用塑料中居前列，拉伸、压缩、弯曲等强度均高于聚烯烃，也高于聚苯乙烯、聚氯乙稀等，冲击韧性较差，但也稍优于聚苯乙烯。PMMA的拉伸强度一般可以达到50～77PMa水平，弯曲强度可达90～130PMa，这些性能数据的上限已达到甚至超过某些工程塑料。其断裂伸长率仅2～3％，故力学性能基本上是属于硬而脆的塑料，且具有缺口敏感性，在应力下易开裂。

（2）热性能

PMMA的耐热性并不高，它的玻璃化温度虽然达到104度，但高连续使用温度却随工作条件的不同在65～95度之间改变，热变形温度约为96度（1.81MPa），维卡软化

8

点约为113度。其耐寒性也较差，脆化温度约9.2度。总括来说，PMMA的热稳定性属于中等，热分解温度为270度，流动温度为160度。

（3）电性能

PMMA的极性并不大，具有良好的介电和电绝缘性能，值得注意的是PMMA乃至整个丙烯酸类的塑料，都具有优异的抗电弧性，在电弧的作用下，表面不会产生炭化的导电通路和电弧径迹现象。

（4）耐化学试剂及耐溶剂性

PMMA可耐较稀的无机酸，但浓的无机酸可使它侵蚀，可耐碱类，但温热的NaOH、KOH可使它侵蚀，可耐盐类和油脂类，耐脂肪烃类，不溶于水、甲醇、甘油等，但可吸收醇类溶胀，并长生应力开裂，不耐酮类、氯代烃和芳烃。它对二氧化硫和臭氧有很好的抵抗能力。

（5）耐候性

PMMA具有优异的耐大气老化性，其式样经4年的自然老化试验，重量无变化，拉伸强度和透光率略有下降，色泽略有泛黄，抗银纹性下降较明显，冲击强度还略有提高，其他物理性能几乎没有变化。

（6）耐燃性

PMMA很易燃烧，其有限氧指数仅17.3。

表2.3 PMMA的成型工艺参数 工艺参数 温度（度） 后部 中部 前部 喷嘴温度（度） 模具温度（度） 注射压力（MPa） 保压压力（MPa） 螺杆转速（转/分钟） 螺杆式注塑机 180～200 190～230 180～210 180～200 40～80 110～140 40～60 20～30 柱塞式注塑机 180～200 － 210～240 180～200 40～80 110～140 40～60 －

9

3 模具制造

3.1 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合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。

由于今次成型的制件精度比较高，而且是用两种不同的塑料成型，故模具钢材的选择经过考虑后选择PMS（10Ni3CuALVS），此材料适用于使用温度在300度以下，硬度在小于45HRC，有镜面、蚀刻性能要求的热塑性塑料精密模具或部分增强工程塑料模具成型零件。

模具的尺寸公差按GB-180079，IT6,IT7。

3.2 模具结构分析

3.2.1 模架

本次设计采用一模一腔模具。由手机外壳的主要外形尺寸选用模架。 工字板： 300mm X 300mm X 35mm A板： 250mm X 300mm X 40mm B板： 250mm X 300mm X 50mm 动模垫板： 250mm X 50mm X 100mm 推板固定板： 250mm X 180mm X 15mm 推板： 250mm X 180mm X 20mm

3.2.2 主流道设计

根据所选的双色注射机的额定注射量和所选的材料是ABS和聚苯乙烯改性PMMA，查有关的表，得到模具主流道截面直径的推荐值，即：进口端的直径为4.5mm，出口端直径为6.5 mm。主流道垂直与分型面，考虑到是双色注射，要求有两个不同的

10

浇注系统。本设计采用两个主流道衬套。主流道位于偏模具中心线平移5MM，与注射机的喷嘴轴线相重合，为了便于主流道凝料的脱出，主流道设计成圆锥形。由于主流道要与高温塑料流首接触，同时，要与注射机的喷嘴频繁接触发生碰撞，容易损坏，所以，设计主流道衬套固定在定模座板内，主流道衬套的结构如图3.1：

图3.1 主流道衬套的结构

主流道衬套选用的材料为T8A，淬火处理，硬度为53 ~ 57 HRC，但低于注射机喷嘴的硬度；衬套与定模之间的配合采用H7/m6；衬套内表面的粗糙度为Ra0.32。 主流道垂直于分型面，内壁精度为度为H7/k6。

3.2.3 分流道的设计

本设计采用U形断面分流道，分流道开设在动模一边。这种分流道易于机械加工，且热量损失和阻力损失均不太大。其内壁的表面粗糙度为Ra1.6。如图3.2所示：

，小端直径4MM，主流道衬套与模架的配合精

11

图3.2 分流道的截面形状

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，本设计采用非平衡式的分流道布置形式。具体布置如图3.3：

图3.3 浇口布置位置

3.2.4 浇口的设计

浇口大多数情况下是整个流道中截面尺寸最小的部分，浇口位置选择的适当与否，将直接关系到制品的成型质量及注射过程是否能顺利进行。

本制件属于体积小，注射量不大的塑件。由于本塑件有外观平滑的要求，故浇口不能开设在塑件外表面，因此，本设计将采用潜伏式浇口，浇口小端直径应适当减小，以使塑件顶出时候能自动切断流道和制件。潜伏式浇口如图3.4：

12

图3.4 潜伏式浇口

说明：转折处半径较小，这使得脱模时A部分能够和制件连在一起脱出，而B部分能够和流道上的冷料连在一起脱出。转折处起切断作用。

3.2.5 排气系统的设计

排气系统 对确保制品成型质量起着至关重要的作用，由于本制件的深度较小，所需排气量不多，所以利用型芯、顶杆等的配合间隙来排气就足够了。

3.2.6 顶出机构的设计

结合制件和双色模具注射考虑，本次设计采用顶杆作为脱模机构，为不影响制件的表面质量，顶杆不宜与制件直接接触。考虑到本次设计的浇注系统的特别性和双色注射成型的特点，采用用机械手和机械顶出相结合。脱模过程中，通过顶杆作用于制品直接顶出。而主流道凝料和在A板上分流道中凝料要机械手将其取走，B板中凝料在顶杆顶出制品时顶出。

3.2.7 冷却系统的设计

模具设置冷却装置的目的一是防止塑料脱模变形；二是缩短成型周期；三是使结晶性塑料冷凝成较低的结晶度，以得到柔软性、饶曲性，伸长率较好的塑件。为使型腔和

13

型芯均匀冷却，直接在型腔附近直接开冷却水路，在制件壁厚较厚的地方加强冷却，共用冷却水管6条。直径为8MM.

3.2.8 导向装置的设计

本注射模上的导向装置，在采用标准模架时，已经确定。一般情况下，只按照模架规格选用就行。

3.3 型腔、型芯主要尺寸的计算

塑件成型公差按以所选的塑料材料（本设计所选的塑料材料为ABS和聚苯乙烯改性PMMA）的―精度等级的选用‖的建议采用的精度等级来选的，考虑到塑件的使用场合、大小等一系列因素，则取精度为普通精度等级的5级。

本设计的模具成型腔按平均收缩率计算，模具的制造公差可以按塑件公差的 1/3—— 1/6来取，或按IT9查表标注。本设计是按塑件公差的 1/3—— 1/6来取的。

3.3.1 型腔或型芯的径向尺寸计算

型腔的径向尺寸：DM = [ DS + DS·SCP - 3/4△]+δZ 型芯的径向尺寸：DM = [ DS + DS·SCP + 3/4△]-δZ 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

δZ—模具制造公差，本设计是按塑件公差的 1/3— 1/6来取的。

3.3.2 型腔和型芯的高度尺寸计算

型腔深度尺寸：HM = [ HS + HS·SCP – 2/3△ ] +δZ 型芯高度尺寸：HM = [ HS + HS·SCP + 2/3△] –δZ 其中：HS — 塑件高度名义尺寸

SCP、△ 和δZ均与上述意义相同。

14

3.3.3 型芯之间或成型孔之间中心距尺寸计算

LM = [LS + LS·SCP]±1/2δZ

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。

根据以上计算原则，查得

ABS的最小收缩率 Smin = 0.4%, 最大收缩率Smax = 0.9%, 则平均收缩率： Scp = ( 0.9% + 0.4% ) / 2 = 0.65%

聚苯乙烯改性PMMA的最小收缩率Smin=0.2%,最大收缩率Smax=0.8%.则平均收缩率:

Scp=(0.2%+0.8%)/2=0.5% 。

设模具型腔公差为制件公差的△/3，即δZ =△/3。

在实际的模具成型零件的计算中，只是计算塑料制件中有配合要求的尺寸或者塑料制件中比较重要的尺寸，其他的尺寸可以按照自由公差来机械加工的。

在本设计中，重要的尺寸是有配合关系的尺寸，是比较重要的尺寸而要求计算模具的对应尺寸(对应于定模板的型腔高度和动模大型芯的高度),取标准公差的IT8；其他的尺寸没有配合要求而不用计算模具对应的尺寸，在加工模具时，可以按自由公差IT8级或IT9级来加工的。

型腔的径向尺寸计算结果如表3.1，型芯的径向尺寸计算结果如表3.2：

15

表3.1 型腔的径向尺寸计算结果

型腔尺寸 H1=13.14 H2=10.49 H3=3.02 H4=5.02 H6=1 L1=94.66 L2=90.85 L3=42.93 L4=21.38 L5=18.43 L6=36.23 L7=16 L8=10.8 塑件平均收缩率 0.0065 0.0065 0.0065 0.0065 0.0065 0.0065 0.0065 0.0065 0.0065 0.0065 0.0065 0.005 0.005 制品公差 0.18 0.18 0.14 0.14 0.12 0.44 0.44 0.28 0.22 0.22 0.26 0.20 0.18 制造公差 0.018 0.018 0.012 0.012 0.010 0.035 0.035 0.025 0.021 0.021 0.025 0.018 0.018 计算结果 13.105 10.438 2.946 4.959 0.926 94.945 91.110 42.999 21.353 18.385 36.270 15.930 10.719

16

表3.2 型芯的径向尺寸计算结果

型芯尺寸 H1=11.69 H2=8.99 H3=3.52 H4=1.52 H5=1 L1=39.93 L2=19.88 L3=87.85 L4=91.66 L5=33.23 L6=0.33 L7=0.3 塑件平均收缩率 0.0065 0.0065 0.0065 0.0065 0.0065 0.0065 0.0065 0.0065 0.0065 0.0065 0.0065 0.0065 制品公差 0.18 0.16 0.14 0.12 0.12 0.26 0.22 0.44 0.44 0.26 0.12 0.12 制造公差 0.018 0.015 0.012 0.010 0.010 0.025 0.021 0.035 0.035 0.025 0.010 0.010 计算结果 11.656 8.942 3.449 1.449 0.926 39.994 19.844 88.091 91.925 33.250 0.242 0.212 3.4 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。

3.4.1 板（即动模支承板）的厚度计算

支承板H的计算公式如下：

H=L x (5 x P x L1 x L2/32E x B x Y)1/3 式中：H—支承板厚度（cm）

L—垫板之间的距离 P---型腔内压力（MPa） L1—－凹模型腔长度（cm） L2—凸模型腔宽度（cm）

B---Z支承板在L1方向的长度（＝L1）(cm)

17

E—钢材的弹性模量（MPa） Y—支承板允许最大弯曲变形（cm）

列出己知各值：P=35Mpa,L1=14.5cm.L2=1.19cm,B=30cm.L=20cm,Y=0.005cm 支承板采用碳结构钢45，E=2.1*105 。

将已知各值代入上式：

H=20 x (5 x 35 x 14.5 x 1.19/32 x 2.1 x 105 x 30 x 0.005)1/3=3.45cm ，取H=4cm。

3.4.2 侧壁厚度的计算

根据模具手册之二《塑料模具设计手册》，机械工业出版社 2001 P139介绍： 中小模具（指模板的长度和宽度在500mm以下的模具），这类型模具的强度。只要模板的有效使用面积不大于其长度和宽度的60℅，深度不超过其长度的10℅。可以不通过计算。

本模具恰好符合上述要求，故侧壁厚度的计算可以省略。

3.5 制模特点

（1）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。 （2）侧抽芯装置的位置保证。

本次设计中采用的侧抽芯的装置较多，准确地定位是注射出好制品的关键。因本次设计是双色注射模具。虽然是一模一腔，但有两个型芯，型腔。在加工滑块导轨时以型芯的中心线为基准，能较准确的加工出导轨。

3.6 模具优缺点

优点：

（1）本模具采用双色注射工艺，可以一次生成两色的制品。减少多次组合加工所产生的品质异常。对于客户而言，这不但大幅降低生产成本同时也提高了产品品质。

（2）本模具采用内潜伏式浇口，外表没有浇口痕迹。

（3）加工时为确保动定模的型腔、型芯的位置关系。采用两块定位器自动找正动

18

定模型芯型腔的位置。

缺点：

（1）由于滑块较多，定位不好，容易造成制件的不合格。 （2）效率还不够高，流道凝料一部分有机械手取出。 （3）顶杆的长度不一致，加工麻烦。

（4）制件是呈弧形，顶杆的长度难确定和难保证制品在注射时不会有飞边。

19

4 注射机的选择及校核

选择： 注射机规格的确定主要根据塑料制品的大小及生产批量。在选择注射机时，主要考虑其塑化率、注射量、锁模力、安装模具的有效面积、容模量、顶出形式及顶出长度。

4.1 手机外壳塑体总体计算

运用PRO/E中的分析命令，可得出整个手机外壳的体积为：V＝7.36X103mm3 外壳主体的体积（第一次注射量）为：V1＝5.591X103mm3 外壳透明面的体积（第二次注射量）为：V2＝1.769X103mm3

4.2 手机外壳在分型描上投影面积

运用PRO/E中的分析命令，可以分析出整个手机外壳在分型面上的投影面积。 S=3180mm2 。

4.3 注塑机的选择

根据V、S及塑件的尺寸，初选注射机的型号为震雄双料/双色注塑机：DM250震雄双料/双色注塑机的特点是：

（1）可同时生产两种不同塑料及不同颜色的产品。 （2）可同时成形，加快生产周期，提高生产效益。

（3）因同时成形，令产品之收缩程度减至最低，大大改善产品外观质素。

（4）选用特有之转盘式设计，可配用壹套双色模具或两套模具注塑双料/双色产品。 （5）使用伺服马达于转盘上，可调校高速或慢速旋转，令定位更准确。 （6）特大开模行程设计，可迎合不同模具及产品设计。 （7）双射台式设计，可按产品要求定出射胶量，更增其灵活性。 DM250双色注射机的基本参数如表4.1：

20

表4.1 DM250双色注射机的基本参数

说明 射胶量(硬胶) DESCRIPTIONS Shot Weight(PS) Units oz g 射胶容积 螺杆直径 射胶压力 螺杆行程 螺杆转速 熔胶能力 螺杆长度直径比 射胶速率 射咀推力 射咀行程 锁模力 开模行程 容模量(最薄x最厚) 模板最大距离 油压顶针推力 油压顶针行程 定位法兰 电热量 系统压力 温度控制区 Swept Volume Screw Diameter Injection Pressure Screw Stroke Screw Speed Range Plasticising Capacity Screw L/D Ratio Injection Rate Nozzle Contact Force Nozzle Stroke Mould Clamping Force Opening Stroke Mould Thickness(Min-Max) Maximum Daylight Hydraulic Ejector Force Hydraulic Ejector Stroke Mould Register Hole(H7) Heating Capacity System Pressure Temperature Control Zones c.c. mm kgf/cm2 mm rpm(max.) kg/h mm/mm g/s Mpa mm T mm mm mm Mpa mm mm kW kgf/cm2 DM250(A) 9 259 282 46 1678 170 270 122 20 135 4.5 350 50 500 250-500 1000 2.8 180 120/80 11 145 3+1 11 145 3+1 DM250(B) 9 259 282 46 1678 170 270 122 20 135 4.5 350

21

4.4 校核

4.4.1 最大注射量的校核

注射体积V=塑件＋分流道＋主流道

V1=5.591x103+90x4x6+20x3.14x52=9321mm3=9.321cm3 V2=1.769x103 +90x4x6+20x3.14x52 mm3=5499mm3=5.499cm3 DM250注射机的理论最大注射量：Vg1=282cm3

Vg2=282cm3

故DM250注射机最大注射量：V=Vg1x0.8=282x0.8＝225.6cm3 V>V1 且 V>V2 ，合格。

4.4.2 注射压力的校核

ABS的注射压力P=100 ~ 130 Mpa。取P＝120Mpa=1224 kg/cm2

聚苯乙烯改性PMMA的注射压力P=110～140Mpa.取P＝130 Mpa＝1326kg/cm2 必须选择额定注射压力大于 1326kg/cm2

DM250双色注射机的压力P1=1678>1224，P2=1678>1326，合格。

4.4.3 锁模力P的校核

总投影面积＝塑件＋分流道＋主流道＝5180+90*6+3.14*62＝5833mm2 P=Qs,q=pk,k=0.5.

式中：q—型腔内塑料压力。

P――料筒内注射机或螺杆施于塑料上的压力 取400kg/cm2 P=400*58.33/1000=23.332KN.

DM250双色注射机锁模力50T,约等于500KN，500KN>23.332KN，合格。

4.4.4 开模行程的校核

开模行程＝H1+H2+5～10＝25+ 其中：H1――脱模距离（顶出距离）；

22

H2――制作高度包括浇注系统在内。 DM250双色注射机的模板行程500mm，合格。

4.4.5 模厚的校核

本模架的模具闭合高度35＋35＋50＋40＋100＝260MM

而DM250双色注射机允许的最大模厚和最小模厚为：250MM、500MM，合格。

4.4.6 模板尺寸的校核

所选注射机的模板尺寸为560*560，而本次注射模采用的是250*300。 合格。

4.4.7 喷嘴尺寸校核

本模具主流道始端的球面半径为R20，略大于DM250注射机的喷嘴球半径R18 合格。

4.5 总结

综上所述，选用DM250双色注射机符合本设计要求。

23

结 论

经过三个多月的时间，本次毕业设计终于圆满完成。在完成设计的过程中，几乎把4年来所学的专业知识重温了一遍，对模具这一块有了更深的认识和提高。通过设计，我对注塑模具的设计方法与流程有了一个比较全面的了解。在这个不断设计、学习、再设计的反复操作过程中，我们潜移默化地学习到了一种科学的设计思路和方法，这对我们以后的工作态度和方法将产生积极的影响。特别是在利用现代化的设计上，我有了很多的自己的设计思想。

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

由于能在网上找到有关塑料组塑模具的资料相对较少。我通过在图书馆寻找，请教老师和模具设计工作者，同时还把自己之前所学的模具知识总结了一遍。这些对于紧跟着的设计塑料制件和注塑模具都十分的有帮助。在此先衷心感谢一下曾经给予我帮助的老师及同学。

手机外壳在平时是很常见的，但是像这个这么多侧抽芯结构的制品来设计模具对我来说还是第一次，这对我来说挺难的，为了更直观的认识结构和了解双色塑料的特性，我在网上搜索了很多资料，也去图书馆查阅了许多相关书籍。经过一段时间的努力，产品的结构和设计蓝图已经在心中形成。这也让我在中后期的设计过程中遇到的困难迎刃而解。这又一次应验了，平常所说的百闻不如一见。再有，我在图书馆找到的资料也十分的多，在设计过程中我的资料都是摆满在桌上，虽然很乱但我觉得做学问就是应该踏踏实实。

最后，我最开心的是，这次的设计能给我一个重温大学四年里所学的大部分内容，我为我当时能选到这个专业而高兴，因为这正是我喜欢的，也是我像今后发展的行业。谢谢老师们四年来对我的教导，让我学会了很多课本中的知识，也学到了很多做人的道理，这些对于我现在和将来的工作和生活都十分有用，谢谢！

24

参 考 文 献

[1] 张国强 . 注塑模设计于生产应用 . 北京：化学工艺出版社， 2005 . [2] 申开智 ．塑料成型模具 ．北京：中国轻工业出版社．2005 .

[3] Qiu, H.B.; Shao, X.Y.; Li, P.G.; Gao, L.; Soft computing support in

concurrent mold product development . 2005 ICSC Congress on Computational Intelligence Methods and Applications .2005 . [4] 许鹤峰，陈言秋 . 注塑模具设计要点于图例 . 北京：化学工业出版社，1999 . [5] 塑料模具设计手册 . 广东工业大学内部教材 .

[6] 陈世煌 . 塑料成型机械 . 北京：化学工艺出版社. 2006 .

[7] 王文广，田宝善，田雁晨 ．塑料注射模具设计技巧与实例．北京：化学工业 [8] 陆宁 . 使用注塑模具设计 . 北京：中国轻工业出版社， 1997 .

[9] 李海梅，申长雨 . 注塑成型及模具设计实用技术 . 北京：化学工艺出版社，

2002 .

[10] Xu,Zhihai(Zhejiang Univ) . Analysis on the injection molding of plastic

optical-elements . Guangxue Jishu/Optical Technique, n 4, July 20, 1995 .

[11] 王永平 . 注塑模具设计经验点评 . 上海塑料， 2005-1 . [12 ] 张中元 . 塑料注射模具设计 . 北京：航天工业出版社， 1991 .

出版社，2003 .

[13] 刘莹，宋满仓 . 注塑模具设计的基本程序 . 机械工人：冷加工， 2002-11 . [14] 张克惠 . 塑料材料学 . 西北工业大学出版社， 2005-5 .

25

致 谢

经过三个多月的努力，终于完成了大学四年最后的一项教学任务——毕业设计。但愿这篇经过我的努力以及老师和同学的共同帮助而完成的毕业论文可以总结我的学业，竭诚地希望它可以作为一份相当的礼物，让我可以将她奉献给一直关爱我、帮助我和扶持我的人们。

在此，我首先要感谢赖旭东老师，在论文写作和制图过程中，给予我的巨大帮助，并且为我的毕业设计提出了很多宝贵的意见。经过赖老师的悉心指导，使论文在指定的时间内经过多次改善后得以完成。同时也还要感谢所有对我的论文给予过帮助的同学，他们与我共同讨论，共同修改，让我的论文得以更加完善和出色。

衷心地感谢材料与能源学院所有给予了我关心和帮助的老师们！他们学术上的火花和深入浅出的讲解及学术报告，让我记忆犹新，为我今后的继续学习及工作打下良好的基础。

感谢我的家人！正是因为他们的全力支持才使我得以完成这四年的学业，也因为他们对我无私的付出和深切的关怀，才使我在面临困难的时候给我前进的动力。

最后，再一次深深地感谢一直以来给予我关心和帮助的父母、老师、同学和朋友，你们的深情厚意让我难以忘怀，你们的关心和帮助伴随了我整个大学四年，正因为有你们的关心和帮助，我的大学将划上圆满的句号！谢谢！

26

致 谢

经过三个多月的努力，终于完成了大学四年最后的一项教学任务——毕业设计。但愿这篇经过我的努力以及老师和同学的共同帮助而完成的毕业论文可以总结我的学业，竭诚地希望它可以作为一份相当的礼物，让我可以将她奉献给一直关爱我、帮助我和扶持我的人们。

在此，我首先要感谢赖旭东老师，在论文写作和制图过程中，给予我的巨大帮助，并且为我的毕业设计提出了很多宝贵的意见。经过赖老师的悉心指导，使论文在指定的时间内经过多次改善后得以完成。同时也还要感谢所有对我的论文给予过帮助的同学，他们与我共同讨论，共同修改，让我的论文得以更加完善和出色。

衷心地感谢材料与能源学院所有给予了我关心和帮助的老师们！他们学术上的火花和深入浅出的讲解及学术报告，让我记忆犹新，为我今后的继续学习及工作打下良好的基础。

感谢我的家人！正是因为他们的全力支持才使我得以完成这四年的学业，也因为他们对我无私的付出和深切的关怀，才使我在面临困难的时候给我前进的动力。

最后，再一次深深地感谢一直以来给予我关心和帮助的父母、老师、同学和朋友，你们的深情厚意让我难以忘怀，你们的关心和帮助伴随了我整个大学四年，正因为有你们的关心和帮助，我的大学将划上圆满的句号！谢谢！

26

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/kj63.html