手機外殼塑料模具_畢業(yè)設計說明書-陳星鵬.pdf

11 緒論 緒論 緒論 緒論1.1 塑料成型模具在加工工業(yè)中的地位 塑料成型模具在加工工業(yè)中的地位 塑料成型模具在加工工業(yè)中的地位 塑料成型模具在加工工業(yè)中的地位模具是利用其特定形狀成型具有一定形狀和尺寸的制造工具 。 成型塑料制品的模具叫做塑料模具。全面要求是 ： 能生產(chǎn)出在尺寸精度 、 外觀 、 物理性能等方面均能滿足使用要求的優(yōu)質(zhì)制品 。 從模具使用角度 ， 要求高效率 、 自動化 、 操作簡便 ； 從模具制造角度 ， 要求結(jié)構(gòu)合理、制造容易、成本低廉。 塑料模具影響著塑料制品的質(zhì)量。首先，模具型腔的形狀、尺寸、表面光潔度 、 分型面 、 進澆口和排氣槽位置以及脫模方式等對制件的尺寸和形狀精度以及制件的物理性能 、 機械性能 、 電性能 、 內(nèi)應力大小 、 各向同性 、 外觀質(zhì)量 、 表面光潔度 、 氣泡 、 凹痕 、燒焦 、 銀紋等都有十分重要的影響 。 其次 ， 在塑料加工過程中 ， 模具結(jié)構(gòu)對操作難易程度影響很大 。 在大批量生產(chǎn)塑料制品時 ， 應盡量減少分模 。 合模和取制件過程中的手工勞動 ， 為此常采用自動開合模和自動頂出機構(gòu) 。 在全自動生產(chǎn)時還要保證制品能自動從模具上脫落 。 另外 ， 模具對塑料制品的成本也有相當?shù)挠绊?。 除簡易模具外 ， 一般來說制模費是十分昂貴的 ， 一副優(yōu)良的注射模具可生產(chǎn)制品百萬件以上 ， 壓制模約能生產(chǎn)二十五萬件 。 當批量不大的時候 ， 模具費用在制件成本中所占比例將會很大 ， 這時應盡可能地采用結(jié)構(gòu)合理而簡單的模具，以降低成本。 現(xiàn)代塑料制品中合理的加工工藝 、 高效的設備 、 先進的模具是必不可少的三項重要因素 ， 尤其是塑料模具對實現(xiàn)塑料加工工藝要求 ， 塑料制件使用要求和造型設計起著重要作用 。 高效的全自動的設備也只有裝上能自動化生產(chǎn)的模具才能發(fā)揮基效能 ， 產(chǎn)品的生產(chǎn)和更新都是以模具的制造和更新為前提 。 由于工業(yè)塑件和日用塑料制品的品種和產(chǎn)量需求量很大，對塑料模具生產(chǎn)不斷向前發(fā)展。1.2 塑料成型模具發(fā)展趨勢 塑料成型模具發(fā)展趨勢 塑料成型模具發(fā)展趨勢 塑料成型模具發(fā)展趨勢隨著塑料成型加工機械和成型模具的迅速增長，高效率、自動化、大型、微型 、 精密 、 高壽命的模具在整個模具產(chǎn)量中所占比例越來越大 。 從模具設計和制造技術角度來看，模具的發(fā)展趨勢可歸納為以下幾個方面：21.2.1加深理論研究在模具設計中 ， 對工藝原理的研究越來越深入 ， 模具設計已經(jīng)由經(jīng)驗設計階段逐漸向理論計算方面以發(fā)展。1.2.2高效率、自動化大量采用各種高效率 、 自動化的模具結(jié)構(gòu) ， 如高效冷卻以縮短成型周期 ； 各種能可靠地自動脫出產(chǎn)品和流道凝料的脫模機構(gòu) ； 熱流道澆注系統(tǒng)注射出模具等 。 高速自動化的塑料成型機械配合以先進的模具，對提高生產(chǎn)效率，降低成本起了很大作用。1.2.3大型、超小型及高精度由于模料應用的擴大 ， 塑料制件已應用到建筑 、 機械 、 電子 、 儀器 、 儀表等各個工業(yè)領域 ， 于是出現(xiàn)了各種大型 、 精密和高壽命的成型模具 ， 為了滿足這些要求 ， 研制了高強度、高硬度、高耐磨性能且易加工，熱處理變小、導熱性能優(yōu)異的制模材料。1.2.4革命模具制造工藝為了更新產(chǎn)品花式和適應小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)要求 ， 除大力發(fā)展高強度 、 高耐磨性的材料外，同時又重視簡易制模工藝研究。1.2.5標準化開展模具標準化工作 ， 使模板 ， 導柱等通用零件標準化 、 商品化 ， 以適應大規(guī)模地成批生產(chǎn)塑料成型模具。1.2.6開發(fā)計算機輔助設計與輔助制造（ CAD/CAM）隨著計算機技術的發(fā)展 ， 計算機已廣泛應用于模具工業(yè) ， 在注射成型系統(tǒng)中 ， 針對每一個環(huán)節(jié)都可將計算機作為輔助工具而加入。構(gòu)成該環(huán)節(jié)的 CAD或 CAM或 CAE。1、塑件設計塑件的設計包括塑件結(jié)構(gòu) 、 尺寸 、 精度 、 表面 、 性能等方面的設計 。 塑件設計方面的計算機輔助技術有：塑件 CAD、塑料、輔料、輔件選擇的專家系統(tǒng)。32、注射機的使用常見注射機的使用方面的計算機輔助技術有 ： 注射機選擇專家系統(tǒng) ： 注射機故障診斷系統(tǒng)。 （ 1） 注射模使用狀況的好壞直接影響到注射質(zhì)量，在對于高技術注射模來說 ， 都要對注射模在使用過程中進行監(jiān)控或?qū)ψ⑸淠５姆勰M仿真，由此知注射模 的工作狀況。（ 2） 注射工藝 注射工藝方面的計算機輔助技術有：注射工藝制定的專家系統(tǒng) ；塑件質(zhì)量故障診斷。（ 3） 注射模設計 注射模設計主要完成注射模的結(jié)構(gòu)尺寸 、 精度 、 表面性能等方面的設計，并選擇模具的材料等。計算機在注射模設計方面的工作有：注射 劃CAD： 注射模材料 、 輔料 、 輔件選擇專家系統(tǒng) ； 工裝選擇專家系統(tǒng) ； 注射模 CAPP；1.3 軟件簡介 軟件簡介 軟件簡介 軟件簡介本 設計 中 主 要為 模 具的 設 計 與計 算 ，為 后 面 完成 裝 配圖 作 好 資料 準 備。 裝 配 圖 用AutoCAD來完成其三個視圖的顯示。零件為本人設計的觸屏手機的上殼和下殼的上蓋，整體 由曲面構(gòu) 成。零 件圖的繪 制在 AutoCAD中也 較難畫出 。在此 ，采用 UG繪圖 軟件來形成三維圖 ， 最后將得到的三維圖轉(zhuǎn)換成二維文件 ， 在 AutoCAD中生成其三視圖 ， 再作修改。1.3.1總裝配圖的建立計算 機輔助設 計（ Computer AidedDesign，簡 寫為 CAD） ，是 指利用計 算機的 計算功能和高效的圖形處理能力 ， 對產(chǎn)品進行輔助設計分析 、 修改和優(yōu)化 。 它終合計算機知識和 工程 設計 知識的 成果 ，并 隨計算 機軟 硬件 的不斷 提高 而逐 漸完善 。 AutoCAD的最大 特點 是 讓 設計 者 更為 輕 松 ，設 計 者或 繪 圖 者幾 乎 可不 必 離 開屏 幕 就能 連 續(xù) 地完 成 工作 。 AutoCAD適合于工程制造 、 建筑設計 、 裝潢設計等各行業(yè)技術人員作為設計依據(jù) ，完成圖紙上的工作。AutoCAD是 美 國 Autodesk公 司 開 發(fā) 的 一 種 通 用 CAD軟 件 。 1982年 首 次 推 出 了AutoCADR1.0版本 ， 經(jīng)過十余次的版本更新 ， AutoCAD已從一個簡單的繪圖軟件發(fā)展成為包括三維建模在內(nèi)的功能十分強大的 CAD系統(tǒng)，是世界上最流行的 CAD軟件 ， 現(xiàn)4已廣泛應用于機械、電子、建筑、化工、汽車、造船、輕工及航空航天等領域。1.3.2零件模型設計與加工UGngineer是美國 PTC參數(shù)技術公司推出 ， 是國際上最先進也是最成熟使用參數(shù)化特征 造型技術 的大型 CAD/CAM/CAEA集成 軟件。這 是我們 零件模型 設計與 加工過程 中的主要工具。下面是一些簡單的介紹： UGngineer包括三維 實體造型，裝配 模擬，加工仿真 NC自動編程 ，板金設計，電路布線 ，裝配管路設計 等專有模塊， ID反求工 程， CE并行工 程等先進的設計 方法和模式 。 其主要特點是參數(shù)化的牲造型 ； 統(tǒng)一的能使各模塊集成起來的數(shù)據(jù)庫 ； 設計修改的關聯(lián)性，即一處修改，別的模塊中的相應圖形和數(shù)據(jù)也會自動更新。它的性能優(yōu)良 ， 功能強大 ， 是一套可以應用于工業(yè)設計 ， 機械設計 ， 功能仿真 ， 制造和管理等眾多領域的工程 自動化軟 件包。 UGngineer自動 化自 1988年問 世以來， 10多年 來已成為 全世界 最普及的 3DCAD/CAM系統(tǒng)的標準軟件， UGngineer在今日儼然已成為 3DCAD/CAM系統(tǒng)的標準軟件 ， 廣泛應用于電子 ， 機械 ， 模具 ， 工業(yè)設計 ， 汽車 ， 自行車 ， 航天 ， 家電 ， 玩具等各行各業(yè)。 UGngineer是一套由設計至生產(chǎn)的機械自動化軟件，是新一代產(chǎn)品造型系統(tǒng)，是一個參數(shù)化，基于特征的實體造型系統(tǒng)，并且具有單一的數(shù)據(jù)庫功能。52 制件分析 制件分析 制件分析 制件分析2.1手機外殼分析 手機外殼分析 手機外殼分析 手機外殼分析在進行 手機外殼注塑 模具設計之前 ， 首先對制品圖及形狀結(jié)構(gòu)分析 ， 其內(nèi)容主要包括以下幾個方面：1.手機上殼 （ 見制件圖 ） 。 制品的幾何形狀 ： 本次設計的制品為形狀象諾基亞 8250款式，平均壁厚為 1.0mm，屬輕質(zhì)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 決定于塑 料收縮 率的波動和模具制造誤差。本次塑料制品的尺寸按 4級精度取值。塑件的表面粗糙度主要取決于 模具粗糙 度，一 般情況下 ，塑件 的表面粗 糙度比 模具成型 部分的 粗糙度高 12級。3.制品 的脫模斜 度：脫 模斜度的 取向根 據(jù)塑件的 內(nèi)外形 尺寸而定 ，以塑 件內(nèi)孔型芯小端為準，尺寸符合圖紙要求，斜度由擴大方向取得；塑件外形，以型腔大端為準，尺寸符合圖紙要求，斜度由縮小方向取得。一般情況，脫模斜度不包括塑件的 公差范圍內(nèi)。本設計采用 1 脫模斜度。4.根據(jù) 產(chǎn)品的形 狀和結(jié) 構(gòu)特點， 本次設 計中，流 道形式 采用非平 衡式， 上殼采用側(cè)澆口進膠，下殼采用針點式澆口進膠。62.2 零件材料選擇及性能 零件材料選擇及性能 零件材料選擇及性能 零件材料選擇及性能ABS是 由丙 烯腈 (Acrylonitrile)、 丁二 烯 (Butadiene)和 苯乙 烯 (Styrene)三 種化 學單 體合成。其中 A代表丙烯腈， B代表丁二烯， S代表苯乙烯。其化學分子結(jié)構(gòu)方式如下 ：每種單體都具有不同特性 ： 丙烯腈有高強度 、 熱穩(wěn)定性及化學穩(wěn)定性 ； 丁二烯具有堅韌性、抗沖擊特性；苯乙烯具有易加工、高光潔度及高強度。從形態(tài)上看 ， ABS是非結(jié)晶性材料 。 三中單體的聚合產(chǎn)生了具有兩相的三元共聚物 ，一個是苯乙烯 -丙烯腈的連續(xù)相， 另一個是聚丁二烯橡膠分散相。ABS不透明，外觀除薄膜外都呈淺象牙色、無毒、無味、兼有韌、硬、剛特性 ， 燃燒緩慢 ， 離火后仍繼續(xù)燃燒 ， 火焰呈黃色 ， 有黑煙 ， 燃燒后塑料軟化 、 燒焦 ， 發(fā)出特殊的肉桂氣味，但無熔融滴落。 ABS的特性主要取決于三種單體的比率以及兩相中的分子結(jié)構(gòu) 。 這就可以賦予用戶在產(chǎn)品設計上有很大的靈活性，并且由此產(chǎn)生了市場上數(shù)百種不同品質(zhì)的 ABS材料。ABS具有優(yōu)良的綜合性能 ， 由于組分 、 牌號和生產(chǎn)廠家生產(chǎn)方法的不同 ， 使之在性能上存在較大差異，因此以下的試驗數(shù)據(jù)僅供參考。 （ 1）物理力學性能ABS具有優(yōu)良的物理力學性能 ， 如不透水 ， 但略透水蒸氣 ， 沖擊強度較高 ， 尺寸穩(wěn)定性好等 。 ABS有極好的沖擊強度 ， 即使在低溫也不迅速下降 。 但是它的沖擊性能與樹脂中所含橡膠的多少、粒子大小、接枝率和分散狀誠有關，同時也與使用環(huán)境有關 、 如溫度越高則沖擊強度越大。當聚合物中丁二烯橡膠含量超過 30%時，不論沖擊、拉伸 、剪切還是其它力學性能都迅速下降（見表 5-5和 5-6） 。（ 2）熱性能。ABS制品的負荷變形溫度約為 93 ，若能對制品進行退火處理，則還可增加 10左右。（ 3）電性能。7ABS聚合物的電絕緣性受溫度和濕度的影響很小 ， 且在很大頻率變化范圍內(nèi)保持恒定。（ 4）耐環(huán)境性ABS聚合物幾乎不受水 、 無機鹽 、 堿 、 酸類的影響 ， 但在酮 、 醛 、 氯代烴中會溶解或形成乳濁液 ， 它不溶于大部分醇類及烴類溶劑 ， 但長期與烴接觸會發(fā)生軟化溶脹 。 ABS聚合物表面受冰醋酸、植物油等化學藥品的鋟蝕會引起應力開裂。（ 5）耐候性ABS聚合物的最大不足之處是耐候性較差 ， 這是由于分子中丁二烯所產(chǎn)生的雙鍵在紫外線作用下易受氧化降解的緣故 。 經(jīng)受 350nm以下波長的紫外線照射 ， 氧化作用更甚 。氧化速度與光的強度及波長的對數(shù)成正比。ABS是一種成型加工性能優(yōu)良的熱塑性工程塑料，可用一般加工方法成型加工。（ 6） ABS的流變性ABS聚合物在 熔融狀態(tài)下流動 特性屬于假塑型 液體。雖然 ABS的熔體流 動性與加工溫度和剪切速率都有關系 ， 但對剪切速率更為敏感 。 因此在成型過程中可以采用提高剪切速率來降低熔體粘度，改善熔體流動性。 ABS屬一無定形聚合物，無明顯熔點，成型后無結(jié)晶，成型收縮率為 0.4%0.5%。在成型過程中 ， ABS的熱穩(wěn)定性較好 ， 不易出現(xiàn)降解或分解 ， 但溫度過高時 ， 聚合物中橡膠相有破壞的傾向。（ 7） ABS的吸水性ABS具有一定的吸水性 ， 含水量在 0.3%0.8%范圍 。 成型時如果聚合物中含有水分 ，制品上就會出現(xiàn)斑痕、云紋、氣泡等缺陷，因此在民型前，需將聚合物進行干燥處理 ，使其含水量降到 0.2%左右。（ 8） ABS制品的后處理一般情況下很少出現(xiàn)應力開裂 ， 所以除了使用要求較為苛刻的制品 ， 通常不作制品的后 處理。注 射速度 對 ABS的熔 體流動性 有一定 影響，注 射速度 快，制品 表面光 潔度不佳 ； 注射速度慢 ， 制品表面易出現(xiàn)波紋 、 熔接痕等現(xiàn)象 ， 因而除了充模有困難的情況下 ， 一般以中 、 低速為宜 。 在制品要求表面光澤較高時 ， 模具溫度可控制在 6080 對一般制品可控制在 50-60 。8表 表 表 表 2.2ABS的主要性能指標 的主要性能指標 的主要性能指標 的主要性能指標力 學性 能屈服強度 /Mpa 50熱 性能 及電 性能玻璃化溫度 /C拉伸強度 /Mpa 38 熔點（粘流溫度） /C 130 160斷裂伸長率 /% 35 熱變形溫 度 /C 45N/cm3180N/cm390 10883 103拉伸彈性模量 /Gpa 1.8 線膨脹系數(shù) /（ 10-5/C） 7.0彎曲強度 /Mpa 80 比熱容 / 1470彎曲弱性模理 /Gpa 1.4 熱導率 / 0.263件質(zhì)量沖擊強度 /kJ/m2無缺口 缺口 261 燃燒性 /（ cm/min） 慢11 體積電阻 / *cm 6.9*1016布氏硬度 /HBS 9.7R121 擊穿電壓 /（ kV/mm）物 理 性能 密度 /（ g/cm3） 1.02 1.16 吸水性 /%（ 24h） 0.2 0.4比體積 /（ cm2/g） 1.02 1.06 透明度或透光率 不透明9ABS的成型工藝參數(shù) 的成型工藝參數(shù) 的成型工藝參數(shù) 的成型工藝參數(shù)溫度料筒一區(qū) / 150-170二區(qū) / 180-190三區(qū) / 200-210噴嘴 / 180-190模具 / 50-70壓力 注射 /Mpa 60-100保壓 /Mpa 40-60時間注射 /s 2-5保壓 /s 5-10冷卻 /s 5-15周期 /s 15-30后處理 方法 紅外線烘箱溫度 / 70時間 /h 0.3-1103 模具制造 模具制造 模具制造 模具制造3.1 模具加工精度的確定 模具加工精度的確定 模具加工精度的確定 模具加工精度的確定本次設計的手機是日常用品 ， 其外殼要能承受磨損 。 對于制件的外觀要求合表面精度等級要求比較高。現(xiàn)初定制品精度等級為 4級。經(jīng)分析 ， 現(xiàn)確認模具的制造加工精度為 IT7級 ， 而型芯和型腔的加工精度均為 IT6，型腔采用機械粗加工后電火花精加工，其它采用機械加工。模具的尺寸公差按 GB-180079， IT7。3.2 模具結(jié)構(gòu)分析 模具結(jié)構(gòu)分析 模具結(jié)構(gòu)分析 模具結(jié)構(gòu)分析3.2.1標準模架的選擇上殼選用的模架尺寸 ：表 表 表 表 3.2.1.1上殼模架尺寸 上殼模架尺寸 上殼模架尺寸 上殼模架尺寸 單位 :mm模板寬度 300 模板長度 300 動模板厚度 40座板寬度 350 座板厚度 25 定模板厚度 40墊塊寬度 58 墊塊厚度 70 推板厚度 20 推板寬度 180 推桿固定板厚度 25導柱直徑 30 導套直徑 30 復位桿直徑 8沉頭螺釘 8-M14 下殼所選用的模架尺寸：11表 表 表 表 3.2.1.2上殼模架尺寸 上殼模架尺寸 上殼模架尺寸 上殼模架尺寸 單位 :mm模板寬度 300 模板長度 300 動模板厚度 35座板寬度 350 座板厚度 25 定模板厚度 35墊塊寬度 58 墊塊厚度 60 動模墊板 35推板厚度 30 推板寬度 180 推桿固定板厚度 20導柱直徑 30 導套直徑 30 復位桿直徑 20沉頭螺釘 4-M14 拉桿直徑 30 澆口板厚度 203.2.2模具閉合高度校核根據(jù)注射機的參數(shù)， 450mm=m axH 200mmH =m in而根據(jù)所選標準模架組合尺寸所得，對于手機上殼而言：H=25+70+40+40+25=200mmm inH cp根據(jù)節(jié) 根據(jù) V、 S及塑件的尺寸 選擇臥式注射機 ， 其型號為 XS-Z-500， 主要參數(shù)如下：28表 表 表 表 4.2.2XS-Z-500注射機參數(shù) 注射機參數(shù) 注射機參數(shù) 注射機參數(shù)螺桿直徑 /mm 65注射容量 /cm3 500注射壓力 /MPa 104鎖模力 /kN 3500最大注射面積 cm2 1000模具厚度 /mm 最大 450最小 200模板行程 /mm 700噴嘴 球半徑 /mm 18孔直徑 /mm 7.5定位孔直徑 /mm 04.00150+頂 出 孔徑 /mm 24.5孔距 /mm 53029結(jié)論 結(jié)論 結(jié)論 結(jié)論70多天 的畢業(yè)設 計就快 要結(jié)束了 ，在這 段時間里 ，我覺 得我的專 業(yè)知識 、查找資料和獨立思考的能力有了一定的提高 ， 也從中學會了遇到困難時應當如何去解決 ， 這對我走進社會從事工作有著重要的影響?，F(xiàn)在就本次畢業(yè)設計談談我的體會： 首次 ， 我學會拿到任務時應當如何去解決 。 當拿到自己畢業(yè)設計的題目時 ， 心里一片茫然 ， 不知如何入手 。 后來翻閱很多有關的專業(yè)書籍 ， 如 ： 塑料模具設計手冊 、 塑料成型工藝及模具簡明手冊 、 實用塑料注射模設計與制造 等等 。 也在這個的設計過程是學會了如何針對設計任務進行查找資料和獨立思考。專業(yè)知識也有了一定的提高 。在畫圖的和開模的過程中，一定程度上掌握了 PRO/E和 Autocad這兩個軟件的應用。在設計過程中 ， 也存在一些客觀的不足 ， 沒有實踐的條件 ， 不能根據(jù)實際的情況來進行設計 ， 只能對其結(jié)構(gòu)進行想像 ， 這樣做出來的 ， 難免存在缺點和不足 ， 希望老師加以指點和批評。30參考文獻 參考文獻 參考文獻 參考文獻1陳萬林 .實用塑料注射模設計與制造 M.北京 .機械工業(yè)出版社 .2000： 63-67.2徐佩弦編著 .塑料制品與模具設計 M.北京 ： 中國輕工業(yè)出版社 .2001： 125-127.3黃銳主編，曾邦祿副主編 .塑料成型工藝學（第二版） M.北京 .中國輕工業(yè)出版社 .2005:432-433.4張克惠主編 .塑料材料學 M.西安 .西北工業(yè)大學出版社 .2006:29-40.5洪慎章編著 .實用注塑成型及模具設計 M.北京 .機械工業(yè)出版社 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