手机后盖注塑模设计.docx

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手机后盖注塑模设计

毕业设计

课题名称：

手机后盖注塑模设计

姓名：

系别：

专业：

机械设计制造及其自动化

班级：

指导老师：

完成时间：

毕业设计（论文）任务书

题目手机后盖注塑模设计

专业机械设计制造及其自动化学号姓名

主要内容、基本要求、主要参考资料等：

1、本课题主要是手机后盖注塑模的设计，主要包括手机后盖的曲面设计，手机后盖曲面的模具设计与分析，最后对模具进行可行性分析。

2、了解设计内容的基础知识，熟练应用proe等软件，毕业论文，图纸。

[1]伍先明主编.塑料模具设计指导[M].北京：

国防工业出版社,2006.114～116.

[2]韩思明，周铭杰编著.UGNX6中文版摸具设计经典实例解析[M].北京：

清华大学出版社,2009.46～48.

[3]工模具失效文选.金属热处理[J].1985.194～255.

[4]王国中，申长雨主.编注塑模具CAD／CAE／CAM技术[M]．北京：

北京理工大学出版，1997.58～60.

[5]Grobe　A　H　and　Roberts　G　A．Trans．Amer．Soc．Met．，1950（42）：

686.

[6]Weigand　H　H．Iron　and　Steel，1970（126）：

176.

完成期限：

指导教师签名：

专业负责人签名：

年月日

摘要Ⅰ

ABSTRACTⅡ

手机后盖注塑模的设计

摘要

塑料工业是当今世界上增长最快的工业之一，而注塑模具是这其中发展较快的种类。

随着现代技术的提高，模具种类和结构也是多种多样的，一个设计准确的模具可以提高生产效率，降低次品率。

本论文以手机后盖注塑模具设计过程做了详细的说明，依据模具的基本组成部分，基础和设计技巧相结合，理论与实践相结合，对手机后盖模具结构设计中的关键之处以及可能出现的问题和处理方法进行详细地分析。

首先是利用软件对手机后盖曲面造型，设计出整体的外观形状，整理数据并分析合理性，并对塑件进行工艺分析，然后是模具及其零部件的设计。

同时，从模具的加工工艺的角度出发，分析并提供便于加工的模具结构形式，使模具设计和加工更加紧密的结合在一起。

在技术上，使用了计算机辅助软件来绘图三维与二维相结合达到优化设计的目的。

关键字手机后盖;注塑模;软件;工艺

THEMOBILEPHONECOVER

INJECTIONMOLDDESIGN

ABSTRACT

Theplasticsindustryisoneofthemostrapidindustrialgrowthintheworldtoday,andtheinjectionmoldisoneofthetypesofrapiddevelopment.Withthedevelopmentofmoderntechnology,themoldspeciesandstructurealsoismanyandvaried,adesignofprecisemouldcanimproveproductionefficiency,reducethedefectiverate.Thispaperwithmobilephonebackcoverinjectionmolddesignprocessindetail,basedonthebasiccomponentofthemold,thefoundationandthedesigntechnique,thecombinationoftheoryandpractice,thecombinationofthemobilephonebackcovermoldstructuredesignandthepossibleproblemsandthekeypartsoftheprocessingmethodfordetailedanalysisFirstofallistousethesoftwareonthemobilephonebackcoversurfacemodeling,designtheappearanceofthewholeshape,sortingdataandanalyzingrationality,andplasticpartsforprocessanalysis.Atthesametime,fromtheperspectiveofmoldprocessingtechnology,analyzeandprovidetofacilitateprocessingofthemouldstructure,moulddesignandprocessingmorecloselytogether.Intechnology,theuseofthecomputeraidedsoftwarefordrawing3Dand2Dcombinationtoachievethepurposeofoptimizationdesign.

KEYWORDSmobilephonebackcover,injectionmold,software,process

1绪论

1.1模具现状及其发展

我们的日常生活中，随处可以见到各种类型的塑料制品，他们的形状各异，颜色五花八门，性能变化多端，在不同的环境下使用，以此来满足人们生活需求。

事实上除了日常生活用品之外，注塑模具在现代工业的发展也起到了十分重要的作用，模具技术已成为权衡一个国家制造产业水准的一个很重要的标准。

模具（尤其是本次设计要求的注塑模具）制造技术的落后状况已经在一定程度下影响了我国制造业的快速发展道路[1]。

因而我国为改变注塑模具制造业相对落后和市场需求快速增长，主要途径是创新开发和吸收先进制造技术。

此外在农业生产、国防工业和高端技术、汽车生产、航空航天、电工电子、食品工业等等许多区域中都得到了极其普遍的使用和生产。

这些都需要大量模具，比如说行业汽车，汽车的血脉---发电机的缸体压轴到冲压件，到汽车核心部分零件的国产化，模具的需求无处不在。

正是由于模具的出现，大批量的复制生产产品成为了现实，从而这大大的增加了产品的生产速度，满足了现代社会对商品的极巨的生产需求。

塑料模具技术是一门涵盖广泛知识基础、综合精度技术高的以精确作为理论的具有工艺性的装备技术，这些包括：

各种各样的模具设计、制造、保存、检修、调试、标准化、专业化生产。

这个其中包括了新的技术、新的工艺、新型材料、新的设备的开发与网络的普及及其运用...等等方方面面，牵涉到许多学科比如冶金、材料、物理化学、计算、摩擦与润滑、机械、电子、机电一体化、计算机辅助等多门学科以及热加工、热处理、有削及无削加工、质检等有关工作，是一个要由上述众多学科和工种共同组成的系统工程。

最近几年，我国的模具工业的前景依然持续着较为优良的发展趋势，这种趋势是否仍然会一直持续下去，这是许多的专业人员十分关注的话题。

笔者认为，虽然本国模具行业发展缓慢，主要是需要面对的是着在技术稍低的产品在国内各个企业中竞争越来越激烈，再者高技术新型产品区域在国外或外资企业中的压力日趋增多的局面愈明显，不过随着科技的进步经验的累积，模具生产的能力越来越强，而产品的质量也随着增加，相信在不远的未来，会保持并逐步的提高进步。

政府推出的优良方针给模具制造业提供了了较好的拓展和进步的氛围。

我国对产业链的大力支持和相关政策指导之下，近年来许多地方相继出台了一些支持当地模具工业发展的优惠政策，有的实施于理论，有的实施于行动，都已得到很好的效果。

同时，国民经济的繁荣昌盛也随着模具工业的持续高速发展体现的淋漓尽致。

随着各地之间交流活动的日渐频繁，相信对模具工业发展是非常有利的一种现象，以及因此而带来的良好的环境将会有更深层次的发展。

国际模具产业向我国转移的势头非常明朗，模具产品向外出口前景良好。

因为我国模具特别是在中、低档模具在国际贸易市场上有着较大的价格优势，再加上我国有较廉价的优质劳动生产资源及较好的技术基础和基础配套设备，因此近年来外国产商对我国模具行业的投资份额逐年增多，到我国购买模具的跨国企业也随之越来越多。

当代全球制造业转移的规模不断增大，速度也越来越快，而且正向着具有深度和广泛延伸，恰巧我国的模具产品制造业正是承载这种转移的比较理想的地方。

另外“十一五”实施之间，国家将继续大力支持我国模具工业的发展，在诸多有利优势下，国内模具行业的前景一片光明，并且将会呈现出越来越好的现象[2]。

1.2关于手机

随着人民生活和科学技术的日益提高，越来越多的电子设备进入我们的学习生活和工作中来。

这些极大的帮助了我们，提高了效率，减轻了生活压力。

本论文主要讨论关于手机零部件设计，手机即移动电话，早期的手机通俗的称为大哥大，是可以在较广范围内使用的便携式电话终端。

目前已发展至4G时代。

现在手机随处可见，已经成为了生活的必备品，它可以帮助我们增加你我的联系和感情。

现在我们常用的品牌比如诺基亚，三星，摩托等等。

在这里顺便提说明下，最早使用的手机是由摩托罗拉公司发明出来的，目前在全球范围内使用最广是二代手机（2G），以欧洲的GSM制式和美国的CDMA为主，它们都是数字格式的，主要功能是可以进行语音通信，此外还可以收发短信、无线应用协议等。

在中国大陆及台湾主要是以G2SM为主的，当然CDMA格式的手机也很流行，从去年开始安卓系统开始广泛的进入用户的视野中，身边越来越多的人都开始使用大屏手机，引领3G生活[3]。

使得整体网速普遍增快，目前整个手机行业正在向四代（4G）转移的过程中。

手机按照性能来划分主要分为智能手机和非智能手机，一般情况下智能手机比非智能手机性能方面要好一些，而非智能手机的优点则是较为稳定。

就现在而言大屏智能手机已经进入人民的视野，发展相当迅速，市场占有率也在逐步增高。

智能手机（Smartphone），就像我们自己的电脑一样，具有相对独立的操作系统，它允许由用户自主安装软件、游戏等由第三方服务商向用户提供的程序，通过此类程序来不断对手机的功能进行拓展，并可以通过移动通讯网络来实现无线网络接入的这样一类手机的。

说简单一些就是一个简单的一加一的公式，智能手机等于一个小型掌上电脑加上一个手机组成。

另一方面是，智能手机除了具备一般手机的通话和接收短信的功能外，还具备了“智能化”的很多功能，尤其是对用户的信息管理、记事备忘录、任务安排、多媒体运用、浏览网页。

随着智能手机的不断更新，各型各类的手机形状以及屏幕的大小、网络制式，都为用户提供了各种选择和使用模式。

而且也跟随网络的发展，智能手机可以帮助用户实现许多以前相信不到的功能，比如语音视频，语音短信，是用户之间的关系更加紧密，增加了感情的交流。

现在智能手机在一些网络消费上面，也相应号召。

为网购、股票交易、增值业务提供了一个好的平台。

还可以帮助用户了解新闻的最新情况，关注国家事务以及外国动态，在起居方面让用户及时清楚天气状况以方便自己的出行日程。

2塑件的成型工艺性分析

2.1塑料的选取与性能

塑料是指以树脂为主要成分，以稳定剂、填充剂、润滑剂、抗氧剂等添加剂作为辅助成分，在加工过程中能够形成流动的材料，其中的主要成分是树脂，辅助成分是添加剂[4]。

它的主要特点是质量轻，化学性能稳定，含有优异的电绝缘性能，消声减震等，按照塑料加热后的性质不同可以分为热塑性塑料和热固性塑料。

选用塑料成型的原料主要是根据他们的加工性能、力学性能、热性能、物理性能等多方面因素考虑，以便根据工艺性能选取适合的材料进行加工生产，本次设计材料的选择是根据材料特殊的性质进行摘选的[5]。

通过比较分析可以总结出热固性塑料主要用于压塑、挤塑成型，而热塑性塑料还适合注塑成型，因为本次是模具注塑设计，所以选取热塑性塑料。

热塑性塑料加热后变软，并且可以流动，一旦冷却后便硬化，再次对其加热便又会软化流动，假如利用加热冷却的原理，就会不断的在固态和业态之间发生可逆的物理变化。

日常生活中用到的绝大多数塑料都是如此，还有一个特点是这种塑料可以回收反复利用，因此注塑模具多选取这种塑料加工生产。

主要的热塑性塑料包括很多种，如聚乙稀（PE）、聚丙稀（PP）、尼龙、有机玻璃（PMMA）和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）等等，本次注塑模具设计中选用的工程材料为ABS，ABS具有良好的成型加工性，产品表面光洁度高，且具有良好的涂改性和染色性能，可改变成多种颜色。

它是现代工业中经常会使用到的材料，具有高强度、耐腐蚀等优点，而本次产品手机后盖要求表面光滑，无毒，电镀之后可以改变各种颜色，由此看出ABS材料很符合本塑件的要求,故选用ABS材料[6]。

必须先要把塑料熔化，如果向生产出产品，之后再把塑胶“加入”模具型腔中，这一过程则需要到专门的机器来完成，就是注塑机。

他的工作原理类似于医院打针用到的针筒，利用塑料的热塑性，经加热软化并施以高压使其快速进入模具腔体内，经过保压和冷却，各种各样的塑件产品加工完成。

工业中经常用到的注塑机是卧式螺杆式注塑机。

2.2手机后盖塑件的测绘

根据设计方案和步骤要求，首先应该对产品进行测绘分析，利用千分尺、螺旋测微器、平台、高度尺等工具，并依据测量的基础原理多次测量取其平均值，得到手机后盖总体尺寸为48.4mmX57mmX2.2mm见图2-1，图2-2，图2-3

图2-12D产品图

图2-22D效果图

图2-33D效果图

2.3手机后盖塑件的结构分析

设计塑件为手机后盖，因为是手机的外壳，所以表面粗糙度要求不是很好。

另一方面，由于手机后盖有倒勾而且要和整个手机连接，因此一定要确保它的装配精度。

结构相对对称，所以本次设计采用斜顶的设计。

3产品分模

3.1分型面的选择

现在模具的生产大部分采用的是模仁结构，这样可以更快捷连续的生产产品。

模仁同时也是整个注塑模具的核心部分，因为产品的成型部分就在其中，由于产品的多样化也导致了模仁结构的各型各类。

正是模仁的重要性，所以产品的分模也显得尤为重要。

大部分产品分模前都是要求对制品进行拔模，鉴于我设计的手机后盖形状的要求，经过征求老师的意见，故不需要拔模，可直接进行分模的步骤。

分型面是模具出于闭合状态时动模和定模相接触的曲面，需要说明的是分型面选取的不同，将直接影响模具的前后模结构的不同。

所以说，分型面的选取是非常重要的。

应该经过比较分析，从几种方案中选出较为理想的[7]。

分型面的选择常规下应该遵循以下原则：

1）分型面应选沿着开模方向的最大外形投影线，如图3-1和图3-2

图3-1分型面的三种样式

图3-2塑件最大外形

2）有利于塑件脱模，设计时候尽量将塑件留在动模；如下图3-3

图3-3脱模方向

3）保证塑件的精度要求；

4）确保塑件的表面质量；如图3-4

图3-4不同分型面选择

5）分型面的选择要有利于便于模具加工；

图3-5不同分型面对加工的影响

6）分型面应该选择在塑件脱模方向上最大的投影边缘部位，如图

图3-6最大的投影边缘

7）便于排气流畅；

8）要尽可能优化模具结构。

上述为大概总结分型面选择时候应该注意的以下状况，因为制品形状各有所同，在此不继续叙述，应根据实际工作情况，不断积累经验，从而达到在模具设计中可以游刃有余。

该模具设计分型面如图3-7，选取产品的上表面

图3-7分型面

3.2确定模仁和型腔数量

设计模仁的时候，尺寸设计采用估计法产品边沿到模仁边的距离不小于15mm。

常取30mm。

产品顶端至定模仁顶端距离大于10mm，常用于大于等于25mm以上。

产品底端到动模仁底端距离大于15mm，常用于大于等于30mm以上。

由此可设本次模仁的尺寸为40mmX105mmX205mm。

一般来说，精度要求高的小型塑件和中大型塑件优先采用一模一腔的结构；对于精度要求不高的小型塑件，形状简单，又是大批量生产时，若采用多型腔模具可提供独特的优越条件，使生产效率大为提高。

型腔的数目可根据模型的大小情况而定。

经过分析比较，由于此次设计加工中斜顶的数量多，导致顶出程序繁琐，所以在本次模具设计时采用一模二腔的设计思路。

如图所示：

图3-8效果图

3.3斜顶的设计

对本塑件结构分析可得，产品存在倒勾，以此来实现与手机的装配。

为了方便塑件在顶出的过程中更容易快捷，决定根据塑件结构设计斜顶。

斜顶也可以叫做斜方、斜销，是目前处理塑件内部结构中带有倒勾现象的惯用结构。

鉴于该塑件含有6个倒勾，一模两腔所以应该设计12个斜顶。

斜顶在设计中应该注意的事项[8]：

1）斜顶头部的设计：

主要是注意斜顶是怎么被拆卸下来的，关联到注胶位置和具体角度如何计算；

2）斜顶的避空：

斜顶运动过程中，首先穿过后模仁，再穿过后模板，如果不能保障通畅无碍的运动，就会出现跑胶现象；

3）斜顶的导向：

顶出板主要是给予斜顶运动的动力，应考虑斜顶怎么样与之配合紧固的设计；

4）斜顶的倾斜角度可以根据经验公式计算：

TanM=斜顶行程/顶出行程

M为倾斜角度

一般情况斜顶的角度取3°~12°，最大不要超过15°，本次设计由公式计算得到4°

5）斜顶的厚度一般选择6~8mm，如果厚度过大则浪费原料，太小能够承受的力度不足，本次设计选8mm；

6）斜顶的顶出距离要精确，否则会与其他零件发生干涉。

该塑件倒勾两两对称，设计斜顶如图3-8

图3-8斜顶

正是因为有了斜顶，本次设计模具可以更好有序的加工生产，更加的方便快捷，一方面也降低了加工成本，提高了生产效率，为企业创造更多价值。

模具加工是比较繁琐的过程，在实际的施工中，经常会碰到一些结构复杂，各型各类的制品，使得加工变得困难，一旦出现纰漏，又难以检查和维修，而且产品在被顶出的时候，很容易损伤，甚至会出现包风现象，顶出时出现真空以至于无法加工，设计斜顶可以很好解决这些难题，简化了加工，同时也方便了检修。

另一个好处就是在拆分模仁结构时采用斜顶节约了材料，减少了浪费，从而降低了成本。

4成型设备的选用

4.1注塑机的选择

在注塑模设计及其加工中，注塑机是不可缺少的，同时也是至关重要的。

注塑机一般是由注射系统、合模系统、液压传达动系统、电气控制系统、润滑系统、加热及冷却系统、安全监测系统等构成的。

各个部分相互配合，从而达到加工生产的目的。

通常情况下采用卧式螺杆式注塑机，主要优点是占地面积小，便于拆装移动，镶件便于安装等。

注塑机上不移动的那个模板是定模板，另外一个则是动模板，顾名思义，他是可以来回动的。

模具设计之后，就能够进行注塑成型，注塑胶体，从而得到产品。

而注塑机具有很多的型号，与之对应的是各种参数。

因袭在选取注塑机的时候，应该根据实际情况，结合模具不同的参数，最终确定注塑机的参数[9]。

主要依据下面几种因素：

1）注塑量

注塑机在加工生产中一次射出熔胶的最大容积值就是所谓的注塑量，注塑机的型号也是它本身具有的最大注塑能力。

设计的模具所需要的胶容量也一定少于注塑机的额定值，否则注塑的胶容量达不到要求也就得不到我们所需的产品。

一般情况，注射机的注胶量应大于待成型产品需胶量的20%——30%以上。

2）锁模力

注塑机在模具关闭时对模板施加的压力就是锁模力。

以此也规定注塑机的额定锁模力应该大于成型产品在加工中所需求的锁模力，不然就会发生跑胶现象，产品周围也会出现毛边。

喷嘴尺寸的校核

注塑机的喷嘴形状通常是球面体，摘选浇口套的时候，必须要求其球半径与喷嘴的互相配合使用。

通常情况满足一下公式：

R=r+（2~5）mm，D=d+（0.5~1）mm

其中，R为浇口套球半径；r为喷嘴球半径；D为主流道小端尺寸；d为喷嘴孔的尺寸。

4.2模架的选择

注塑模标准模架分为三种，大水口模架，细水口模架和简化型细水口模架。

水口，指的是浇口。

我们目前常用到的是两板模，即大水口模架。

标准的模架包含了：

前模底板、前模板、后模板、模脚、上顶出板、下顶出板、后模顶板。

这其中又含有了固定模板的螺钉，导柱和导套起辅助作用[10]。

选用标准模架，能够极大的减少模具生产过程，为企业提高了加工生产效率，增加了收益，所以标准模架的重要性，体现的淋漓尽致。

标准模架如图4-1和图4-2

图4-1标准模架2D图

图4-2模架3D效果图

根据本次设计塑件的尺寸以及标准模架本身的参数要求，借助燕秀工具可以确定本次选取的标准模架是龙记大水口模架，它的型号为CI2030A50B65C70，其中

CI--------模胚的型号

2030-----模具的宽X长为200mmX300mm

A50------模具前模板厚度为50mm

B65------模具后模板的厚度为65mm

C70------模具模脚厚度为70mm

5浇注系统的设计

5.1浇注系统

浇注系统有的时候也成为进胶系统，是指熔体从注塑机的喷嘴出来进入铸型型腔而在铸型内设计的通道。

在模具工作中起到了一个“纽带”的作用，他可以更好地使模具型腔内部与外部的注塑机连接到一块，以达到正常工作的目的。

普通浇注系统分为四个部分：

主道流、分道流、冷料井和浇口，因为本设计采用一模一腔的设计理论，故在此就没有必要设计分流道。

以下主要讨论主流道、冷料口和浇口的问题。

设计浇注系统非常重要，能否合理的设计对产品的精度要求，尺寸精度，质量性能以及模具结构，塑件制品的利用都起到关键性的作用，以此我们应该注意设计浇注系统时候应该考虑的几个问题[11]：

1）符合塑件的成型工艺要求。

首先了解本次设计采用的ABS塑件的成型工艺性能，比如熔体的温度，流动特征，以及速度对他们的影响，从而使得浇注系统满足制品的要求，保证塑件的质量。

2）浇注系统与型腔距离应该设计的近、保持一致，使得熔体首先进入型腔的厚壁部位，而不是直接进入斜顶设计的部分。

3）浇注系统的位置尽量在分型面上，这样有利于更加快捷的加工生产，有利于熔体均匀稳定的充满整个型腔，主流道的进口应该与模具中心的位置对齐一致。

4）使得排气良好，能够让型腔内部的温度及时的挥发出去，保证加工精度要求，避免因气泡而引起凸起不平，毛边，烧焦等现象的出现。

5）保证塑件制品的外观和质量，所以浇口的位置应设置的隐蔽一些。

并在以上的要求下，尽可能的节约资源，提高产量和生产效率，缩短加工周期，已达到利益的最大化。

5.1浇注系统的设计

5.2.1主流道的设计

主流道是胶体进入模具型腔内所必经的第一个通口，它是包含在浇口套里面的通道。

以上可知主流道的位置应该处于模具的中心线上，与注塑机喷嘴口的中心线相配合，是熔体最先经过模具的部分，直接影响填充的时间，熔体的速度和温度。

由于熔料流动过程温度冷却的时间以及压力的损失，浇口的尺寸应该设计的更适宜。

主流道在工作过程中，反反复复和注塑机的喷嘴口相接触，并且和一定温度和压力的熔料接触，冷热交换，极易引起损坏，也就对材料的要求很高，所以主流道一般是设计成为一种可以单独使用可拆卸的浇口套，因为浇口套属于标准件，可以直接进行定购，所以主流道的设计也应该参照浇口套的相关参数和规格。

图5-1为常见的浇口套

图5-1浇口套

主流道的尺寸直接影响着熔体的流动速度和