1、郑 州 职业 技 术 学院 毕业设计（论文）手机外壳塑料模具设计与制造独创性声明本人声明所呈交的毕业论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名： 日期： 年 月 日郑 州 职业 技 术 学院 毕业设计（论文）毕业论文版权使用授权书本毕业论文作者完全了解学校有关保留、使用毕业论文的规定，即：学校有权保留并向有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权郑州
2、职业技术学院要以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本论文。保密，在_年解密后适用本授权书.本论文属于不保密。（请在以上方框内打“” ）毕业论文作者签名： 指导教师签名：日期：2011 年 4 月 20 日 日期： 年 月 日郑 州 职业 技 术 学院 毕业设计（论文）I摘 要随着制造业和计算机软硬件的发展，模具已经得到了快速发展和广泛的应用，因此对各种塑料制品的模具设计具有重要的理论意义和实际应用价值。详细论述了热塑性材料成型塑件时所用的整套注塑模具的设计过程，包括塑件的成型工艺，分塑面的选择论证，浇注系统的设计、成型零件的尺寸计算、镶
3、块的固定方式、脱模结构、推出机构、冷却系统以及排气系统等的设计。论证了成型塑件的方式为注塑成型，采用浇注系统推杆推出的方式推出制件的好处，以及整套模具采用标准模架 A1 形式的好处。关键词： 手机外壳；注塑模；模具结构目录郑 州 职业 技 术 学院 毕业设计（论文）II摘 要 .I第 1 章 绪 论 .1第 2 章 塑件成形工艺性分析 .22.1 设计任务 .22.2 塑件的工艺性分析 .32.4 塑料的成型特性分析及影响因素 .6第 3 章 型腔数目的确定以及型腔型芯尺寸的确定 .73.1 影响模具型腔数目的因素 .83.2 手机外壳注塑体积计算 .93.3 型腔、型芯工作部位尺寸的确定 .
4、93.4 塑料模成型零部件的设计 .10第 4 章 浇注系统的设计 .134.1 确定浇住系统的原则 .134.2 主浇道的设计 .144.3 分浇道的设计 .144.4 主浇道和分浇道的几何形状 .144.5 浇口的设计 .154.5.1 浇口形式及位置 .164.5.2 浇口的形式的确定和位置选择 .174.5.3 浇口直径计算 .184.6 排溢系统设计 .18第 5 章 注射机的选择和校核 .195.1 注射机的分类 .195.2 初选注射机 .20郑 州 职业 技 术 学院 毕业设计（论文）III5.3 校核注射机 .22第 6 章 推出机构设计 .236.1 脱模机构的选用原则 .
5、236.2 推出力计算 .236.3 导向机构 .286.3.1 导柱的设计 .286.3.2 导向孔与导套 .29第 7 章 冷却系统的设计 .307.1 水路分布原则 .307.2 冷却的基本原理 .317.2.1 设置冷却水路的原则与注意事项 .317.2.2 本设计的冷却水道计算 .34参考文献 .39致 谢 .39郑 州 职业 技 术 学院 毕业设计（论文）1第 1 章 绪 论高分子材料科学是现代自然科学的结晶、是物质科学中的新科学和增长点。高分子材料的问世改变了 20 世纪的物质文明，推动了人类社会的进步。高分子材料已经在人们的衣食住行和国防建设，生态环境等众多领域得到了广泛的应用
6、，并为 21 世纪物质文明谱写着更辉煌的篇章。高分子材料包括塑料、合成塑胶和合成纤维。作为高分子材料之一的塑料，集原料丰富，制造方便，加工容易、质地优良、轻巧耐用、用途广泛和投资效益显著等众多优点于一身，在人们的日常生活中及现代工业生产领域中占有很重要的地位。采用模具成型的工艺代替传统的切削加工工艺，可以提高生产效率，保证零件质量，节约材料，降低生产成本，从而取得很高的生产效率。因此，在机电、仪表、化工、汽车和航天航空等领域，塑料已成为金属的良好代用材料并得到了广泛的应用，出现了金属材料塑料化的趋势。 在工业发达国家，据最近数据统计，日本生产塑料模和生产冲压模的企业各占 40%；韩国模具专业厂
7、中，生产塑料模的 43.9% ，生产冲压模的占 44.8%;新加坡全国有 460 家模具企业，60%生产塑料模，35%生产冲模和夹具。作为最有效的塑料成型方法之一的注射成型技术具有可以一次成型各种结构复杂和尺寸精密的塑件。成型周期短、生产率高、大批生产时成本低廉、易于实现自动化或自动化生产等优点，因此，世界塑料成型模具产量中约半数以上是注射模具。在我国，模具制造属于专用设备制造业。中国虽然很早就开始制造模具和使用模具，但长期未形成产业。直到 20 世纪 80 年代后期，中国模具工业才驶入发展的快车道。近年，不仅国有模具企业有了很大发展，三资企业、乡镇（个体）模具企业的发展也相当迅速。由此可见，
8、虽然中国模具工业发展迅速，但与需求相比，显然供不应求，其主要缺口集中于精密、大型、复杂、长寿命模具领域。由于在模具精度、寿命、制造周期及生产能力等方面，中国与国际平均水平和发达国家仍有较大差距，因此，每年需要大量进口模具。中国模具产业除了要继续提高生产能力，今后更要着重于行业内部结构的调整和技术发展水平的提高。结构调整方面，主要是企业结构向专业化调整，产品结构向着中高档模具发展，向进出口结构的改进，中高档汽车覆盖件模具成形分郑 州 职业 技 术 学院 毕业设计（论文）2析及结构改进、多功能复合模具和复合加工及激光技术在模具设计制造上的应用、高速切削、超精加工及抛光技术、信息化方向发展。目前，塑
9、料塑件在国民经济和日常生活中的应用日趋广泛，发挥着举足轻重的作用，塑料塑件的加工基本上是通过模具一次成型的。在众多的成型方法中，注射成型占主导地位，塑料塑件的质量、生产的效率和成本和模具的结构、使用性能密切相关，因此，设计制造出结构合理，使用性能优良的注射成型模具已成为塑料生产厂家关注的焦点。第 2 章 塑件成形工艺性分析2.1 设计任务如图所示（图 2.1）为手机外壳的塑料制件，材料为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS），收缩率 0.3%0.8%，其形状，尺寸如上图所示。生产批量不大，为中小批生产。该塑件为中小尺寸，一般精度等级，为保证精度，兼顾经济性，采用一模两腔，并不对制品进行后续加工
10、。为满足制品高光亮的要求与提高成型效率采用潜伏浇口。为了方便加工和热处理，型腔与型芯部分采用拼镶结构。图 2.1 手机外壳零件图2.2 塑件的工艺性分析一、使用性能、制件技术要求和生产要求郑 州 职业 技 术 学院 毕业设计（论文）3该塑件外形矩形，材料为：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）。要求材料有较好的机械性能，如抗拉强度、抗应力开裂性、弹性模量都要求较高。根据产品要求，该塑件为大批量生产，采用注塑成型。二、塑件尺寸精度塑件中的各个尺寸精度要求为 IT3，各尺寸可以按照自由尺寸的精度查取公差等级，因此在模具设计和制造中要按照 IT3IT4 精度要求设计制造。三、塑件表面质量分析1、该
11、塑件表面质量要求表面光泽，必须避免在塑件有飞边毛刺，缩孔，流痕等工艺缺陷。2、注意通孔处不出现锐边；3、表面粗糙度只有塑件外形要求 Ra3.2，其它部位没有较高粗糙度要求。2.3 原材料的选择以及原材料的工艺性分析塑料是以高分子量的合成树脂为主要成分。它在一定的温度和压力的条件下具有可塑性，能够流动变形，其被塑造成制品之后，在一定的使用环境条件之下，能保持形状、尺寸不变，并满足一定的使用性能要求的材料。塑料中的必要和主要成分是树脂，树脂是由高分子物质所组成，它是通过聚合反应而制成的，所以又叫聚合物或称高聚物。塑料的主要成分是合成树脂，并加入填料、增塑剂、燃料、稳定剂等各种辅料组成。其多组成分有
12、：树脂、填充剂、增塑剂、稳定剂、润滑剂、固化剂、着色剂、抗静电剂、发泡剂、阻燃剂等。塑料具有：1.质量轻；2.化学稳定优越；3.电绝缘性能好；4.比强度高；5.减摩、耐磨性能优良，自润滑性好；6.成型加工方便；7.粘结性能好；.光学性能好；9.着色性能较强；10.导热率低的特性。但是在目前塑料的应用中，塑料也存在着一些缺点，使其应用受到一定限制。一般塑料的机械强度均不如金属。塑料成型时收缩率较高。塑料对温度的敏感性远比金属或其它非金属材料的大，塑料的使用温度范围远较其它材料的窄。塑料若长期受载荷作用，即使温度不高，其形状会产生“蠕变”，塑料这种渐渐产生的塑件流动是不可塑的，导致塑件尺寸精度丧失
13、。所以，在选择塑料时要注意扬长避短。郑 州 职业 技 术 学院 毕业设计（论文）4塑料按照受热后的表现性能，可以分为热塑性塑料和热固性塑料两大类。前者的特点是在一定的温度下，经过一定时间加热、加压或加入硬化剂后，发生化学反映而硬化。硬化后的塑料化学结构发生变化，质地坚硬，不溶于溶剂，加热也不再软化，如果温度过高就分解。后者的特点为受热后发生物态变化，由固体软化或者熔化成粘流体状态，但冷却后又可变硬而成为固体。且过程可以多次反复，塑料本身的分子结构则不发生变化。热塑性塑料和热固性塑料的性能对比如下表。根据手机的外壳的对强度，刚度，柔韧性，热塑性等众多方面的考虑，决定塑件的材料采用 ABS 材料。
14、ABS 材料特性如下：ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物)，于热塑性塑料，韧性大、脆性小，适用广泛，但是尺寸稳定性差和热稳定性差一、ABS 物理和化学特性ABS 是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯共聚物三种化学单位合成，每种单体都有不同特性；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，高光洁及高强度。从形态上看，ABS 是非结晶性材料。三种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，另一个是聚丁二烯胶分散相。这就决定了 ABS 材料的耐高温性、抗冲击性及易加工性等多种特性。缩水率为 0.5%所有手机类轻巧系列产品都提供 ABS 作为选项，而
15、接近 90%的轻巧类塑件产品都是由这种材料制造的。使用者报告说 ABS 的原型可以达到注塑 ABS 成型强度的 80%，而它的属性，例如耐热性与抗化学性，也是近似或是相当于注塑成型的工件，其耐热度为 93.3，这让 ABS 成为功能性测试应的广泛使用材料。ABS 材料的典型用途：汽车（仪表板、工具船门、车轮盖、反光镜盒等），电冰箱，大强度工具（头发烘干机、搅拌机、食品加工机、割草机等），电话机壳体，打字机键盘，娱乐用车辆（如高尔夫球手推车、及喷气式雪橇车等）等众多领域。塑料按照受热后的表现性能，可以分为热塑性塑料和热固性塑料两大类。abs 为热塑性塑料，其特点是受热后发生物态变化，由固体软化或
16、者熔化成粘流郑 州 职业 技 术 学院 毕业设计（论文）5体状态，但冷却后又可变硬而成为固体，其过程可以多次反复，塑料本身的分子结构则不发生变化。但热固性塑料在一定的温度下，经过一定时间加热、加压或加入硬化剂后，发生化学反映而硬化，硬化后的塑料化学结构发生变化，质地坚硬，不溶于溶剂，加热也不再软化，如果温度过高就分解。表 2.1 ABS 为热塑性塑料与热固性塑料的区别：ABS为热塑性塑料成型前，塑料中树脂分子结构使制品固化定型的模具温度条件成型后，塑料中树脂分子结构成型过程中树脂所发生的变化制品的熔化，溶解性能塑料的使 用性 常采用的成型方法 热塑性塑料线型或支链状线型聚合物分子 冷却基本与成型前的相同 物理变化（可能有少量分解或交链现象发生） 可熔化可溶解 反复多次使用（可回收废料）注射、挤出、吹塑等 热固性塑料线型聚合物分子 加热（提供交联反应温度 转变为体型分子 既有物理变化，又有化学变化。有低分子析出 既不可熔化，也不可溶解 一次性使用，因成型过程不可逆 压缩或压注。有的品种可以采用注射
