手机外壳注塑模设计及数控加工仿真 - 图文

南昌航空大学科技学院学士学位论文

目 录

1 序言

1.1 我国塑料模工业的现状 ..................................... (3) 1.2 CAD技术 .................................................. (3)

2 塑件的分析与注塑成型工艺过程

2.1 塑件分析 ................................................. (4)

2.1.1 结构分析 ............................................ (4) 2.1.2 壁厚分析 ............................................ (4) 2.1.3 塑件材料的分析与选择 ................................ (4) 2.2 注塑成型工艺过程 ......................................... (5)

3 塑件模具的设计

3.1 塑件成型的工艺性能分析 ................................... (5) 3.2 注射机的确定 ............................................. (6) 3.3 浇注系统的形式和浇口的设计 ............................... (6)

3.3.1 浇口形式及位置选择 .................................. (7) 3.3.2 浇口的设计 .......................................... (8) 3.4 分型面的设计 ............................................. (8) 3.5 推出机构和复位机构设计 ................................... (9) 3.6 其它机构的选择 ......................................... (10)

3.6.1 合模导向机构的设计 ................................. (10) 3.6.2 排气和冷却机构 ..................................... (11) 3.6.3 支承零件的设计 ..................................... (11) 3.7 成型零件的设计 .......................................... (12)

3.7.1 结构设计 ........................................... (12) 3.7.2 成型零件工作尺寸计算 ............................... (12) 3.8 模具型腔侧壁和底板厚度的设计 ............................ (15)

3.8.1型腔壁厚的计算 ..................................... (15) 3.8.2 底板厚度的计算 ..................................... (16) 3.9 标准模架的选择 .......................................... (16) 3.10 注射机的效核及浇口套的设计 ............................. (16)

3.10.1 注射机的效核 ...................................... (16) 3.10.2 浇口套的设计 ...................................... (17) 3.11 冷却系统的计算 ...................................... (17) 3.12 脱模力和推杆直径的计算 ................................. (18) 3.13 模具装配图 ............................................. (19)

4 模具型腔和型芯的三维造型与数控仿真加工

4.1 Mastercam9.0软件的应用 .................................. (19)

4.1.1设计方面 ........................................... (19) 4.1.2加工方面 ........................................... (20)

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4.2塑件型腔三维CAD造型 ..................................... (20) 4.3 型腔的数控仿真加工 ...................................... (23) 4.4型芯曲面造型 ............................................. (26) 4.5 型芯数控仿真加工 ........................................ (27)

结论 .............................................. (32) 参考文献 .......................................... (33) 致谢 .............................................. (33) 附录 ..............................................

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1 序言

1.1 我国塑料模工业的现状

我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5Kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。

成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新方面也取得较大进展。

在制造技术方面，CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统，在制造技术方面，CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统，这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。 1.2 CAD技术

CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具CAD/CAM技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，为其进一步普及创造良好的条件；基于网络的CAD/CAM/CAE一体化系统结构初见端倪，其将解决传统混合型CAD/CAM系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题；CAD/CAM软件的智能化程度将逐步提高；塑料制件及模具的3D设计与成型过程的3D分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。

本设计是设计手机外壳的注塑模。利用UG/CAD/CAM软件设计手机注塑模,并绘制注塑模模腔、模芯零件图及装配图，使其能够进行刀具轨迹仿真模拟加工。

在这次设计中，虽然遇到了很多困难，但是在指导老师的悉心指导和自己的努力下，我相信我能很好地完成毕业设计任务。由于学生缺乏经验，加之水平有限，本论文中必然会存在不少纰漏和错误，敬请评阅老师批评指正。

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2 塑件的分析与注塑成型工艺过程

2.1 塑件分析

2.1.1 结构分析

塑件为手机外壳，应有一定的结构强度；其中上壳由于中间有手机的按键及手机显示屏，后面有与后盖联接的塑料倒扣，所以应保证它有一定的装配精度；由于该塑件为手机外壳，因此对表面粗糙度要求不高。

2.1.2 壁厚分析

手机面壳结构比较复杂，为了防止注塑件缩水，在结构设计时除了满足功能需求外，还要做到壁厚均匀，过渡圆滑。对塑件来说，除使用要求需采用尖角之外，其余所有内外表面转弯处都应尽可能采用圆角过渡，以减小应力集中。

内部倒角R≤0.3T，则应力急剧升高 内部倒角R≥0.8T，则无应力集中现象

转角处设计规范一般以达壁厚均匀为最佳，其内部倒角以0.5T为宜，外部倒角以1.5T为宜，其中T为成品壁厚。

2.1.3 塑件材料的分析与选择

手机（以直板机为例）外壳主体部分（面壳、底壳、电池盖）材料一般采用ABS＋PC。塑料材料的使用都是根据其本身的特性，在满足使用性能和加工工艺的基础上选择的。常用塑料材料性能简述如下：

1）ABS（Acrylonitrile-butadiene styrene）：ABS在一定温度范围内具有良好的抗冲击强度和表面硬度，有较好的尺寸稳定性、一定的耐化学药品性和良好的电气绝缘性。它不透明，一般呈浅象牙色，能通过着色而制成具有高度光泽的其它任何色泽制品，电镀级的外表可进行电镀、真空镀膜等装饰。通用级ABS不透水、燃烧缓慢，燃烧时软化，火焰呈黄色、有黑烟，最后烧焦、有特殊气味，但无熔融滴落，可用注射、挤塑和真空等成型方法进行加工。

2）PC（Polycarbonate）：物料性能 冲击强度高，尺寸稳定性好，无色透明，着色性好，电绝缘性、耐腐蚀性、耐磨性好，但自润滑性差，有应力开裂倾向，高温易水解，与其它树脂相溶性差。 适于制作仪表小零件、绝缘透明件和耐冲击零件。

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3）ABS＋PC：即丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物/聚碳酸酯混合物。其性能如下：物理性能：抗冲击性；高光泽；抗光性，可电镀，抗热性；高弯曲强度。 化学性能：仅有限的抗水解性能；不抗酮，酯，氯化碳氢化合物。

4）PS（Polystyrene）：即聚苯乙烯,呈无色透明状，透光性能仅次于有机玻璃，容易着色，并且具有良好的可塑流动性及较小的成型收缩率。其主要缺点是脆性大，形状复杂制品成型后存在较大内应力。

根据以上内容，我所设计的手机选择的材料如下： 材料： 聚碳酸脂（PC） 颜色： 珍珠白

生产批量： 中批量生产

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材料特性：诺基亚3120手机外壳，密度为1.29g/cm 吸水率小于0.16%,透光率为75%—90%，本色白,而有点透明的珍珠白塑料，韧而刚，抗冲击性在热塑性塑料中名列前矛，成型零件可达到很好的尺寸精度并在很宽的温度变化范围内保持尺寸的稳定性。抗蠕变、耐磨、耐热、耐寒。脆化温度在-100°C以下，长期工作温度可以达到120°C，其最大的特点是塑件易开裂，耐疲劳强度差。对热、氧、大气和紫外线均有良好的稳定性。

2.2 注塑成型工艺过程

（1）预烘干—装入料斗—预塑化—注射装置准备注射—注射—保压—冷却—脱模—塑件送下工序

（2）清理模具,涂脱模剂—合模—注射

3 塑件模具的设计

3.1 塑件成型的工艺性能分析

根据《塑料模具指南》中的塑件公差表可知，材料为聚碳酸脂（PC）的零件塑件精度为4级，模具制造精度为IT9。

（1） 成型特点：

虽然吸水性小，但高温时对水分比较敏感，所以加工前必须干燥处理，否则会出现银丝、气泡及强度下降的现象，熔融温度高，熔融粘度大，流动性差，所以成型时要求有较高的温度和压力。

（2）分析结构工艺性：

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/vj2h.html