手机外壳注塑模具设计工艺设计
手机外壳模具工艺设计
1 引言 2
1.1 塑料成型模具在加工工业中的地位 2
1.2 塑料成型模具发展趋势 2
2 产品成型工艺分析 3
2.1 产品结构性能简介 3
2.2 产品工艺分析 3
3 模具总体方案 4
4 注塑工艺方案 5
4.1 设计步骤 5
4.2 模具工艺方案 5
4.3 注射机的选择 5
5 模具详细设计 8
5.1 型腔布局以及分型面选择 8
5.2 浇注系统的设计 9
5.3 排气系统设计 14
5.4 成型零件的设计 14
5.5 合模导向定位机构的设计 15
5.5 斜顶与抽芯机构的设计 16
5.6 脱模机构的设计 17
6 温度调节系统的设计 17
7 模架的选择与校核 19
8 注塑件安装尺寸及开模行程的校核 21
8.1 安装尺寸的校核 21
82 开模行程的校核 21
9 模具材料的选择 22
10 模具的二维装配图 23
结论 24
致谢 25
参考文献 26
1.1 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。
全面要求是：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及脱模方式等对制件的尺寸和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电性能、内应力大小、各向同性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。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。
1.2 塑料成型模具发展趋势
随着塑料成型加工机械和成型模具的迅速增长，高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占比例越来越大。在模具设计中，对工艺原理的研究越来越深入，模具设计已经由经验设计阶段逐渐向理论计算方面以发展。大量采用各种高效率、自动化的模具结构，如高效冷却以缩短成型周期；各种能可靠地自动脱出产品和流道凝料的脱模机构；热流道浇注系统注射出模具等。高速自动化的塑料成型机械配合以先进的模具，对提高生产效率，降低成本起了很大作用。由于模料应用的扩大，塑料制件已应用到建筑、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。为了更新产品花式和适应小批量产品的生产要求，除大力发展高强度、高耐磨性的材料外，同时又重视简易制模工艺研究。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。随着计算机技术的发展，计算机已广泛应用于模具工业，在注射成型系统中，针对每一个环节都可将计算机作为辅助工具而加入。构成该环节的有CAD或CAM或CAE。
2 产品成型工艺分析
2．1 产品结构性能简介
本课题为铂锐（BROR)s9手机外壳注塑模具设计，其外形结构如下图所示。设计该手机外壳的注塑模具可能遇到的难点是塑件内部的卡槽需要用到斜顶杆，浇口位置的选择应不影响塑件的外表形状，拟采用侧浇口形式。本设计材料为ABS，一模两件。
图2-1 手机外壳三维造型
2．2 产品工艺分析
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。
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。
表2-1 ABS塑料的注射工艺参数
注塑机类型 喷嘴形式 喷嘴温度/℃ 料筒温度/℃
螺杆式注塑机 直通式 190~200 前段 中段 后段
200~220 220~240 190~200
模具温度/℃ 注射压力/ MPa 保压力/ MPa 注射时间/s
60~85 85~120 50~80 3~5
保压时间/s 冷却时间/s 成型周期/s 成型温度/℃
15~30 15~30 40~70 160~190
3 模具总体方案
综合考虑模具制作成本和结构复杂程度，选定以下方案：
本次设计中，该产品内侧有卡槽，需要用到斜顶杆，选用了标准模架中的A2模架，模架如下图所示：
1-定模座板； 2-定模固定板； 3-导柱及导套； 4-动模
固定板； 5-动模垫板； 6-垫块； 7-推杆固
定板； 8-推出底板； 9-动模座板
4 注塑工艺方案
4．1 设计步骤
注塑模具的结构设计一般按如下步骤进行，在本章只作简要概述，初步拟订设计方案，具体详细设计依据及计算放在后面进行论述。
（1）确定型腔的数目；
（2）选定分型面；
（3）确定浇注系统；
（4）确定成型零部件；
（5）确定合模导向机构；
（6）确定脱模顶出机构；
（7）温度调节系统分析；
（8）排气系统分析；
（9）绘制模具结构草图，选取标准模架。
4．2 模具工艺方案
（1）根据产品的技术和经济要求拟采用一模两腔结构。
（2）分型面选在塑件的对称中心面上，因为本设计采用的结构，这样便于塑件脱模，排气效果好，同时也便于加工。
（3）浇注系统主流道采用常用的圆锥形，分流道的截面形状为圆形，冷料穴采用无拉料杆的冷料穴。浇口的设计采用点浇口形式，利于充模、便于塑件与冷凝料的分离、有利于修整塑件上留下的痕迹。
（4）根据塑件的结构特点，型腔设计在斜滑块之中。
4．3 注射机的选择
在设计模具时，为了生产出合格的塑料制件，除了应掌握注塑成型工艺过程外，还应对所选用的注塑机的有关技术参数进行全面的了解。注塑机是塑料注塑成型所用的主要设备。注塑成型时模具安装在注塑机上，通过注塑机的液压锁模机构使动定模处于合模状态。这就需要较核该模具所需要的锁模力是否在注塑既允许范围内。另外模具的开模行程和最大闭和高度都应该通过校核。
4.3.1 所需注射量的计算
1．塑件质量、体积计算
由PROE软件分析得知塑件的体积为10.5671 cm3，ABS的平均收缩率取0.5%，则塑件型腔体积 V1=10.6199 cm3，取塑件的密度为1.05 g/cm3 ，则塑件的质量m1≈=1.05×10.6199≈11.1509 g 。
2．浇注系统凝料体积的初步估算
可按塑件体积的0.6倍计算，由于该模具采用一模两腔，所以浇注系统凝料体积为V2=2×V1×0.6=2×10.6199×0.6≈12.7438cm3 。
1 引言 2
1.1 塑料成型模具在加工工业中的地位 2
1.2 塑料成型模具发展趋势 2
2 产品成型工艺分析 3
2.1 产品结构性能简介 3
2.2 产品工艺分析 3
3 模具总体方案 4
4 注塑工艺方案 5
4.1 设计步骤 5
4.2 模具工艺方案 5
4.3 注射机的选择 5
5 模具详细设计 8
5.1 型腔布局以及分型面选择 8
5.2 浇注系统的设计 9
5.3 排气系统设计 14
5.4 成型零件的设计 14
5.5 合模导向定位机构的设计 15
5.5 斜顶与抽芯机构的设计 16
5.6 脱模机构的设计 17
6 温度调节系统的设计 17
7 模架的选择与校核 19
8 注塑件安装尺寸及开模行程的校核 21
8.1 安装尺寸的校核 21
82 开模行程的校核 21
9 模具材料的选择 22
10 模具的二维装配图 23
结论 24
致谢 25
参考文献 26
1.1 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。
全面要求是：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及脱模方式等对制件的尺寸和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电性能、内应力大小、各向同性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。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。
1.2 塑料成型模具发展趋势
随着塑料成型加工机械和成型模具的迅速增长，高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占比例越来越大。在模具设计中，对工艺原理的研究越来越深入，模具设计已经由经验设计阶段逐渐向理论计算方面以发展。大量采用各种高效率、自动化的模具结构，如高效冷却以缩短成型周期；各种能可靠地自动脱出产品和流道凝料的脱模机构；热流道浇注系统注射出模具等。高速自动化的塑料成型机械配合以先进的模具，对提高生产效率，降低成本起了很大作用。由于模料应用的扩大，塑料制件已应用到建筑、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。为了更新产品花式和适应小批量产品的生产要求，除大力发展高强度、高耐磨性的材料外，同时又重视简易制模工艺研究。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。随着计算机技术的发展，计算机已广泛应用于模具工业，在注射成型系统中，针对每一个环节都可将计算机作为辅助工具而加入。构成该环节的有CAD或CAM或CAE。
2 产品成型工艺分析
2．1 产品结构性能简介
本课题为铂锐（BROR)s9手机外壳注塑模具设计，其外形结构如下图所示。设计该手机外壳的注塑模具可能遇到的难点是塑件内部的卡槽需要用到斜顶杆，浇口位置的选择应不影响塑件的外表形状，拟采用侧浇口形式。本设计材料为ABS，一模两件。
图2-1 手机外壳三维造型
2．2 产品工艺分析
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。
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。
表2-1 ABS塑料的注射工艺参数
注塑机类型 喷嘴形式 喷嘴温度/℃ 料筒温度/℃
螺杆式注塑机 直通式 190~200 前段 中段 后段
200~220 220~240 190~200
模具温度/℃ 注射压力/ MPa 保压力/ MPa 注射时间/s
60~85 85~120 50~80 3~5
保压时间/s 冷却时间/s 成型周期/s 成型温度/℃
15~30 15~30 40~70 160~190
3 模具总体方案
综合考虑模具制作成本和结构复杂程度，选定以下方案：
本次设计中，该产品内侧有卡槽，需要用到斜顶杆，选用了标准模架中的A2模架，模架如下图所示：
1-定模座板； 2-定模固定板； 3-导柱及导套； 4-动模
固定板； 5-动模垫板； 6-垫块； 7-推杆固
定板； 8-推出底板； 9-动模座板
4 注塑工艺方案
4．1 设计步骤
注塑模具的结构设计一般按如下步骤进行，在本章只作简要概述，初步拟订设计方案，具体详细设计依据及计算放在后面进行论述。
（1）确定型腔的数目；
（2）选定分型面；
（3）确定浇注系统；
（4）确定成型零部件；
（5）确定合模导向机构；
（6）确定脱模顶出机构；
（7）温度调节系统分析；
（8）排气系统分析；
（9）绘制模具结构草图，选取标准模架。
4．2 模具工艺方案
（1）根据产品的技术和经济要求拟采用一模两腔结构。
（2）分型面选在塑件的对称中心面上，因为本设计采用的结构，这样便于塑件脱模，排气效果好，同时也便于加工。
（3）浇注系统主流道采用常用的圆锥形，分流道的截面形状为圆形，冷料穴采用无拉料杆的冷料穴。浇口的设计采用点浇口形式，利于充模、便于塑件与冷凝料的分离、有利于修整塑件上留下的痕迹。
（4）根据塑件的结构特点，型腔设计在斜滑块之中。
4．3 注射机的选择
在设计模具时，为了生产出合格的塑料制件，除了应掌握注塑成型工艺过程外，还应对所选用的注塑机的有关技术参数进行全面的了解。注塑机是塑料注塑成型所用的主要设备。注塑成型时模具安装在注塑机上，通过注塑机的液压锁模机构使动定模处于合模状态。这就需要较核该模具所需要的锁模力是否在注塑既允许范围内。另外模具的开模行程和最大闭和高度都应该通过校核。
4.3.1 所需注射量的计算
1．塑件质量、体积计算
由PROE软件分析得知塑件的体积为10.5671 cm3，ABS的平均收缩率取0.5%，则塑件型腔体积 V1=10.6199 cm3，取塑件的密度为1.05 g/cm3 ，则塑件的质量m1≈=1.05×10.6199≈11.1509 g 。
2．浇注系统凝料体积的初步估算
可按塑件体积的0.6倍计算，由于该模具采用一模两腔，所以浇注系统凝料体积为V2=2×V1×0.6=2×10.6199×0.6≈12.7438cm3 。
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