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泸州职业技术学院毕业设计摘要泸州职业技术学院毕业设计塑料模具设计学生姓名所在系机械工程系班级2010级模具1班专业模具设计与制造指导教师6月12日指导教师评阅书指导教师评价：

一、撰写模具技术正由手工设计、依靠人工经验和常规机械加工技术向以计算机辅助设计(CAD)、数控切削加工、数控电加工为主要技术的计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)转变，模具技术的发展已进入信息化时代，模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。我国模具工业状况，“十五”期间我国模具工业年均增长率15%。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其它各类模具约占11%。冲压模具和塑料模具的总和一般占模具总量的70%以上(各占总量的1/3强)。目前，中国有近100万个模具生产厂，从业人数800多万人，其中华南和华东的模具企业的产值和销售额占了全国模具制造业的三分之二左右。我国模具年生产总量目前已位居世界第二，模具产值占全世界模具总产值的8%左右，我国模具市场总态势是产需两旺。预计“十一五”期间，模具行业年均增长率在12%15%。到____年我国不但成为模具生产大国，而且进入世界模具生产制造强国。泸州职业技术学院毕业设计

第一章毕业设计任务

第一章毕业设计任务

1.1制品名称：手机外壳

1.2制品材料：A

1.3品数量：100万件

1.4表面要求：塑件表面不允许有浇注痕、气孔、烧焦的痕迹、顶白现象

1.5设计时间：30天图1-1模具三维造型泸州职业技术学院毕业设计

第二章手机外壳的工艺性分析

第二章“手机外壳”的工艺性分析

2.1“温控开关”成型工艺过程分析根据设计指导书的设计要求模具的类型是“注塑模具”，故“手机外壳”的成形工艺过程是“注塑成型过程”，即：A

2.2“手机外壳”材料分析根据设计指导书中的设计要求材料选用A

1、使用性能：综合性能良好，冲击韧度、力学强度较高，且要低温下也不迅速下降。耐磨性、耐寒性、耐水性、耐化学性和电气性能良好。水、无机盐、碱、酸对A

2、成型性能：无定型塑料，其品种很多，各品种的机电性能及成型特性也各有差异，应按品种确定成型方法及成型条件。吸湿性强，含水量应小于0.3，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。流动性中等，溢边料0.04mm左右(流动性比聚苯乙烯、AS差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好)。比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、模温(对耐热、高抗冲击和中抗冲击型树脂，料温更宜取高)。料温对物性影响较大、料温过高易分解(分解温度为250C左右比聚苯乙烯易分解)，对要求精度较高的塑件，模温宜取5060C，要求光泽及耐热型料宜取6080C。注射压力应比加工聚苯乙烯稍高，一般用柱塞式注塑机时料温为180230C，注射压力为100140MPa，螺杆式注塑机则取160220C，70100MPa为宜。易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减小浇注系统对斜流的阻力，模具设计时要注意浇注系统，选择好进料口位置、形式。摧出力过大或机械加工时塑件表面呈“白色”痕迹(但在热水中加热可消失)。A

3、A

1.02105比热容(Jkg1)125XXXX1674导热系数(Wm110-2)

1.3

8.312线膨胀系数(101)

5.8.86滞流温度(C)130表1-2力学性能屈服强度(MPa)50抗拉强度(MPa)38断裂伸长率35拉伸弹性模量(GPa)

1.8抗弯强度(MPa)80弯曲弹性模量(GPa)

1.4抗压强度(MPa)53抗剪强度(MPa)24冲击韧度(简支梁式)无缺口256布氏硬度

9.7R121缺口11表1-3电气性能表面电阻率

1.21013体积电阻率(m)

6.91014击穿电压(KV/mm)介电常数(106Hz)

3.04介电损耗角正切(106Hz)0.007耐电弧性(s)5085

4、A

2.3“手机外壳”质量和体积分析经UG三维造型后测得单个实际体积约为

6.41cm3，浇注系统体积约为

1.17cm3。查模具成型工艺与模具设计得其密度为

1.0

2.105g/cm3，收缩率为0.4%0.7%，计算出平均密度为

1.035g/cm3，平均收缩率为0.55g/cm3。塑件的质量：M塑=V塑=

1.03

5.642)g

6.64g，式中塑料密度，g/cm3。浇注系统质量：M浇=V浇=

1.03

5.117)g

1.21g，式中塑料密度，g/cm3。故：V总=V塑+V浇=

6.41cm3+

1.17cm

3.758m3，M总=M塑+M浇=

6.64g+

1.53g=

7.85g。

2.4“手机外壳”成型工艺参数的分析查塑料模具设计与制造表

3.1，得A

1.0

2.105；收缩率/%：0.

30.6；预热和干燥/C：8085注塑机类型：螺杆式；螺杆转速/(r/min)：3060；喷嘴形式：直通式；喷嘴温度/C：180190；模具温度/C：5070；注射压力/MPa：7090；保压压力/MPa：5070；注射时间/S：35；保压时间/S：1530；冷却时间/S：1530，；成型周期/S：4070；料筒温度/C：前部(200210)；中部(210230)；后部(180200)。泸州职业技术学院毕业设计

第三章“手机外壳”的结构分析

第三章“手机外壳”的结构分析

3.1“手机外壳”的结构分析从图3-1可知该产品长126mm、宽50、高6mm，壁厚为

1.2mm的盖类零件，零件无卡钩也无死角，结构较简单，壁厚较均匀。塑件表面不允许有气孔、烧焦的痕迹、顶白现象的质量要求。故，为达到塑件表面质量的要求和提高成型效率，采用潜伏式浇口及顶针顶出。图

3.1手机外壳3D图

3.2“手机外壳”的精度分析根据设计任务的要求与客户商定，标注公差尺寸精度(一般精度)采用MT3，未标注公差尺寸精度采用MT5。精度等级：采用IT13级。脱模斜度：由于制件厚度适中，脱模斜度取比较合适。

3.3“手机外壳”表面分析“温控开关”要求外形美观，色泽鲜艳，外表面没有斑点及熔接痕，粗糙度可取Ra0.4m。而塑件内部没有较高的表面粗糙度要求。泸州职业技术学院毕业设计

第四章“手机外壳”的模具设计方案的确定

第四章“手机外壳”模具设计方案的确定

4.1型腔数量及排列方式的选择型腔数目n根据：式中：注射机的额定锁力，NP：塑料熔体在型腔中的成型力，MPa查表得70p90A：浇注系统在分型面上投影与型腔不重叠部分的体积mm2A：单个塑件在分型面上的投影面积mm2所以：

2.99一般来说，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(没有配合精度要求)，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，但每增加一个型腔，塑件的尺寸精度将降低4%。最经济型腔数目的确定，实质上是注塑件生产成本的经济核算。从制品尺寸精度和经济效果考虑，因此模具型腔为一模两穴，如图41所示。图

4.1型腔的排列方式

4.2模具结构的确定

1.多型腔单分型面模具：塑件外观质量要求不高，尺寸精度要求一般的小型塑件，可采用此结构。

2.多型腔多分型面模具：塑件外观质量要求高，尺寸精度要求一般的小型塑件，可采用此结构。根据零件特征及布局方式和尺寸精度的要求，该塑件无卡沟也无死角，因此无需斜坯或侧抽心机构，故采用两板式模具，如图4-2所示。图4-2两板式模具

4.3型腔结构的选择成型零件直接与高温高压的塑料接触，它的质量直接影响塑件的质量。型腔结构有整体式和组合体式。根据该产品的特点，节省贵重模具钢才，降低成本，采用组合体式模仁，装在动模板、定模板上，如图4-3所示。图4-3型腔结构

4.4浇注系统的选择

1、浇注系统的选择模具的浇注系统是指模具中从注塑机喷嘴开始到型腔入口为止的流动通道。它可分为普通流道浇注系统和无流道浇注系统两大类型。根据此产品的特点和客户要求选择普通流道浇注系统，如图4-4所示。图4-4普通流道浇注系统

2、分流道的选择分流道的设计应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态，使塑料熔体尽快地流经分流道充满型腔，并且流动过程中压力损失及热量损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。

1、分流道的截面面形状常用分流道的截面面形状有圆形、梯形、U字形和六角形等。要减少流道内的压力损失，则希望流道的截面积大，流道的表面积小，以减少传热损失，因此可用流道的截面积与周长的比值来表示流道的效率。圆形截面效率最高(即比表面最小)，由于正方形流道凝料脱模困难，实际使用侧面具有斜度为510的梯形流道。浅矩形及半圆形截面流道，由于其效率低(比表面大)，通常不采用，当分型面为平面时，可采用梯形或U字型截面的分流道。从上述分析，为了减少流道的热量损失考虑到流道的效率，该模具分流道截面采用圆型截面。

3、分流道的布置形式分流道的布置取决于型腔的布局，两者相互影响，该模具为一模两腔，采用平衡式布置。平衡式布置要求从主流道至各个型腔的分流道，其长度、形状、断面尺寸等都必须对应相等，达到各个型腔的热平衡和塑料平衡。因此各个型腔的浇口尺寸也可以相同，达到各个型腔均衡地进料。该模具分流道为圆形截面，如图4-5所示。图4-5分流道的布置

4、浇口的选择浇口是流道末端与型腔之间的细小通道。作用主要是提高塑料的流动速度和以及温度，防止流入型腔的塑料侧流。浇口有点浇口，潜伏式浇口，侧浇口，直浇口四种。点浇口又称点水口，采用三板式模架方能自动脱模，模具结构较复杂，浇口在生产过程中自动拉断，适合自动化注射生产。能使用在一模一腔或一模多腔模具中，即可以注射小产品也可以注射大型产品，特别是有花纹的塑件也不影响塑外观。潜伏式浇口又称潜伏口，进料部位选在制品较隐蔽的地方，以免影响制品外观，顶出时流道与塑件自动分开，故需较大的顶出力。对于过分强韧塑料，不适合使用潜伏式浇口。侧浇口又称侧水口，一般开设在分型面上，从塑件边缘进料，其形状长为矩形或接近矩形。加工方便、简单，应用灵活，即可以从产品外侧进料也可以从内侧进料。直浇口又称大水口，无分流道，塑料通过主流道直接进入型腔，故有塑料流程短，流动阻力小，进料块，动能损失小，传递压力好等优点。但冷却除浇口比较困难，塑件有明显的浇口痕迹，因浇口附近热量比较集中，故在该处冷却较迟，产生的内应力较大，易在该处产生汽泡、缩孔等缺陷。综上所述，浇口选用潜伏式浇口最佳，如图4-6所示。图4-6浇口结构图

5、浇口位置的选择在设计浇注系统时，应选择浇口的位置，浇口位置正确与否，将直接关系到制品的成型质量及注射过程是否能够顺利进行。总之要使塑件具有良好的性能与外观，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要遵循以下几项原则：浇口位置应尽量选择在分型面上，以便于模具加工及浇口的清理。浇口位置距型腔各个部位的距离应尽量一致，并使其流程最短。浇口的位置应保证塑料流入型腔时，对着型腔中宽畅、厚壁的部位以便于塑料的流入。避免塑件在流入型腔时直冲型腔壁、型芯或嵌件，应使塑件能尽快流入型腔的各个部位，以避免型芯或嵌件变形。尽量避免使制品产生熔痕出现在制品的重要部位。应使塑料在流入型腔时，能沿着平行型腔的方向均匀流入，并有利于型腔内气体的排出。浇口应设置在制品上最易清除的部位，同时尽可能不影响制品的外观。根据“手机外壳”的要求，综合考虑以上的原则，侧浇口选用中心线处进胶，如图4-7所示。图4-7浇口位置

4.5顶出机构的选择产品顶出是注射成型过程中的最后一个环节，推出质量的好坏将最后决定制品的质量，因此，制品的推出是不可忽视的。在设计推出脱模机构时应遵循下列原则：

1、推出机构应尽量设置在动模一侧由于推出机构的动作是通过装在注射机合模机构上的顶杆来驱动的。因此，在分型面设计时应尽量注意，开模后使塑件能留在动模一侧。

2、保证塑件不因推出而变形损坏为了保证塑件在推出过程中不变形、不损坏，设计时应仔细分析塑件对模具的包紧力和粘附力的大小，合理的选择推出方式及推出位置。

3、机构简单动作可靠推出机构应使推出动作可靠、灵活，制造方便，机构本身要有足够的强度、刚度和硬度，以承受推出过程中的各种力的作用，确保塑件顺利脱模。

4、良好的塑件外观推出塑件的位置应尽量设在塑件内部，或隐蔽面和非装饰面，对于透明塑件尤其要注意顶出位置和顶出形式的选择，以免推出痕迹影响塑件的外观质量。

5、合模时的正确复位设计推出机构时，还必须考虑合模时机构的正确复位，并保证不与其他模具零件相干涉。推出机构的种类按动力来源可分为手动推出，机动推出，液压气动推出机构。遵循以则并结合本塑件特点，本套模具顶针顶出，损坏后也便于更换。选择3mm的顶针，顶针排布均匀，如图4-

8、图4-9所示。图4-7顶针的结构图图4-8顶针排布图

4.6冷却系统的选择在注射成型过程中，模具温度直接影响到塑件的质量如收缩率、翘曲变形、耐应力开裂性和表面质量等，并且对生产效率起到决定性的作用，在注射过程中，冷却时间占注射成型周期的约80%。因此，对模具冷却系统的设计及优化分析在一定程度上决定了塑件的质量和成本，模具温度直接影响到塑料的充模、塑件的定型、模塑的周期和塑件质量。根据塑料的要求，注射到模具内的塑料温度为200左右，而从模具中取出塑件的温度约为60，温度降低是由于模具通入冷却水，将温度带走了，普通的模具通入常温的水进行冷却，通过调节水的流量就可以调节模具的温度。根据模具冷却系统设计原则结合本模具的结构特点，选择6mm的水孔，水路设计，如下图4-10所示。图4-10水路设计图

4.7合模导向机构的选择合模导向机构具有定位、导向和承载的作用，能保证注射模的准确开合模。总之该塑件无卡沟也无死角，因此无需斜坯或侧抽心机构，故选择侧浇口顶针推出的两板式模具。泸州职业技术学院毕业设计

第五章“手机外壳”成型零件的设计

第五章“手机外壳”成型零件的设计

5.1分型面的设计分型面是决定模具结构形式的一个重要因素，它与模具的整体结构、浇注系统的设计、塑件的脱模和模具的制造工艺等有关，因此分型面的选择是注射模设计中一个关键步骤。分型面的设计原则是：

1、分型面应选在塑件外形最大轮廓处。

2、分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模。

3、分型面的选择应保证塑件的精度要求。

4、分型面的选择应满足塑件的外观质量要求。

5、分型面的选择要便于模具的加工制造。综上述分型面，如图5-1所示。图5-1分型面图

5.2“手机外壳”成型零件的设计

1、模仁大小的确定在实际模具设计中应综合参照零件的边界尺寸大小、外形形状、结构特征，模穴数量、倒扣处理方式等各方面的实际因素来确定模仁的大小。按边缘安全原则，模仁长度的确定方法是一般情况下产品边缘距模仁边缘取20100mm，一模时，产品与产品之间的距离为1535mm之间。模仁厚度的确定方法：母模仁厚度不得小于18mm，产品高度方向的距边缘距的最小尺寸10mm以上，故母模仁的尺寸确定为：长190mm、宽186mm、厚35mm；公模仁的尺寸确定为：长190mm、宽186mm、厚30mm，如图5-2所示。图5-2模仁

2、模仁结构设计模仁是由芯子、入子等零件组成。其结构随制品的形状和成型的需要、模具加工与装配的工艺要求而变化。该模仁的结构为整体式。泸州职业技术学院毕业设计

第六章浇注系统设计

第六章浇注系统设计

6.1主流道的设计

1、主流道小端直径主流道小端直径注射机喷嘴直径取

2、主流道的球半径主流道的球半径取SR=16

3、球面配合高度球面配合高度为取3。

4、主流道长度主流道长度L，应尽量取小，根据模板厚度，取L=46

5、主流道浇口套主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式(俗称浇口套或唧咀)，常用唧咀分为有托唧咀和无托唧咀两种，本模具选择有托唧咀，如图6-1所示。图6-1唧咀2D、3D结构图定位环是为了是注塑机与模具更好定位而设置的一个安全装置，本模具选择A型定位环，如图6-2所示。图

6.2定位圈2D、3D图

6.2浇口的设计

1、浇口的设计根据零件的尺寸结构，在本设计中选用侧浇口。侧浇口一般开设在分型面上，塑料熔体于型腔的侧面充模，其截面形状多为矩形狭缝，调整其截面的厚度和宽度可以调节熔体充模时的剪切速率及浇口封闭时间。这种浇口加工容易，修整方便，并且可以根据塑件的形状特征灵活地选择进料位置，因此它是广泛使用的一种浇口形式，普遍使用于中小型塑件的多型腔模具，且对各种塑料的成型适应性均较强；但有浇口痕迹存在，会形成熔接痕、缩孔、气孔等塑件缺陷，且注射压力损失大，对深型腔塑件排气不便。该模具浇口形式及尺寸，如图6-3所示。图6-3浇口

2、浇口的位置的设计根据本零件的特征，综合考虑侧浇口选用中心线处进胶，如图6-4所示。泸州职业技术学院毕业设计

第七章顶出机构设计图6-4浇口的位置

第七章顶出机构的设计

7.1顶出机构的设计使塑件从模具上脱出来的机构称为顶出机构。顶出机构的动作方向与模具开模的方向一致的。良好的顶出机构要求脱模时塑件不变形和不损坏，而且顶出机构的位置位于制件不明显处。

1、设计顶出机构的原则顶力点应尽量靠近型芯或难于脱模的部位。顶力点应作用在制品上承受力最大的部位。尽量避免推力点作用在制品的薄平面上，防止制品破裂和穿孔。顶出装置应设在制品的隐蔽处或非装饰面。合模时的正确复位设计顶出机构时，还必须考虑合模时机构的正确复位，并保证不与其他模具零件相干涉。

2、设计顶出机构形式顶出机构的形式归纳起来可分为机械顶出、液压顶出和气动顶出。

3、顶出类型顶出类型有顶针顶出机构，顶管顶出机构和推板顶出机构等。顶针顶出机构是顶出机构中、最常见的一种形式。由于顶针截面多为圆形，因此其制造和修配方便，顶出效果好，在生产中广泛使用。但由于顶出面积一般比较小，易引起应力集中而顶穿塑件或将塑件顶变形。顶管顶出机构适于环形、筒形塑件或塑件上中心带孔部分的顶出。由于顶管整个周边接触塑件，故推顶塑件力均匀，塑件不易变形，也不留下明显的顶出痕迹。采用顶管顶出，主型芯和凹模可同时设计在动模侧，有利于提高制件的同心度。对于顶出过薄的塑件，尽量不要采用顶管。顶板顶出机构具有顶出力均匀、顶出效果好和无顶出痕迹等特点，特别适用于一模多腔，圆形与外形简单的产品脱模。缺点是使模具厚度增加，脱模孔位置的配合精度及加工精度要求高。综上所述，根据“温控开关”的结构特点，本设计选用顶针顶出机构。根据顶针本身的结构及考虑经济和适用性，选用直径为3mm的顶针，如图7-1所示。图

7.1顶针图

4、顶针位置的选择顶针的位置应选择在脱模阻力最大的地方。因塑件的包紧力在四周最大，所以在塑件内侧附近设置顶针。因考虑到塑件本身的强度和刚度及顶针本身的特性，顶针排列方式如图所示。图

7.2顶针位置图

7.2合模导向机构的设计合模导向机构是保证动、定模或上、下模合模时，正确地定位和导向的零件。本套模具采用导柱导向形式。

1、导向机构的作用定位作用合模时保证动、定模正确的位置，以便合模后保持模具型腔的正确形状。导向作用合模时引导动模按序正确闭合，防止损坏凹凸模。承受侧向压导柱在工作中承受一定的侧向压力。

2、导柱结构的技术要求长度导柱导向部分的长度应比型芯端面的高度高出812，以免导柱未进入导套而型芯先进入型腔的情况。形状导柱前端应做成锥台行或半球形，以使导柱能顺利进入导套。材料导柱应具有硬而耐磨的表面和坚韧不易折断的内芯，多采用20钢或者T

8、T10钢，硬度为5055。导柱固定端部的表面粗糙度值Ra=0.8，导向部分的表面粗糙度值Ra=0.40.8。数量及分布导柱应合理分布在模具分型面四周，导柱中心至模具边缘应又足够的距离，以保证模具强度。配合精度导柱固定端与模板之间采用或的过渡配合，导柱的导向部分通常采用或的间隙配合，如图7-3所示。图

7.3导柱图

7.3导套的设计

1、导套的结构形式一般分为有导套和无导套两种。因为无导套只适用于小批量生产且精度要求不高的模具，所以采用有导套结构。

2、导套结构和技术要求形状为使导柱顺利进入导套，导套前端应倒圆角。且为通孔，以利于通气。材料可用与导柱想同的材料即T8硬度为4045HRC。固定形式及配合精度直导套用H7/r6过盈配合。带头导套用H7/m6或H7/k6过渡配合，导套固定部分的粗糙度为Ra=0.8m，导向部分粗糙度为Ra=0.80.4m。

7.4导柱与导套的配合形式导柱与导套的配用形式要根据模具的结构及生产要求而定，该模具的配合形式如图7-4所示。图7-4导柱导套配合图泸州职业技术学院毕业设计

第八章冷却排气系统的设计

第八章冷却排气系统的设计对于大多数塑性塑料，模具上不需设置加热装置。设置冷却水效果良好的冷却水回路的模具是缩短成形周期、提高生产效率最有效的方法。如果不能实现均匀的快速冷却，则会使塑件内部产生应力而导致产品变形或开裂，所以应根据塑件的形状、壁厚及塑件的品种，设计与制造出能实现均

一、高效冷却回路。