手机外壳模具设计论文

编号：SMXP-7.5.1-P60-R002日期：年月日

三门峡职业技术学院

毕业设计（论文）

题目指导教师

系

专

姓

学部业名号模具设计与制造2012年5月18日

保存期限：三年保存部门：模具教研室

毕业作品、毕业设计（论文）任务书题目

学生姓名

专业班级

指导老师手机配件（外壳）塑料模具设计王影10模具设计与制造(3)班曹国英学号[***********][**************]0联系方式指导老师

联系方式

一、课题背景：

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，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。

二、设计要求：

1、脱模斜度合理；

2、热处理及表面处理；

3、尽量缩短成行周期；

4、便于维修。

三、计划进度：（按周制订计划，六周完成任务）

1第8-9周：搜集资料

2第10-12周：使用CAD、PROE等绘图软件绘制手机配件(外壳)的视图3第13周：完成初稿递交指导老师审查

四、主要参考文献：《塑料成型工艺与模具设计》

[1]中国机械工业协会《塑料模具设计与制造》机械工业出版社

[2]张如彦等主编《塑料注射成型与模具》：中国铁道出版社1987

[3]冯炳尧，韩泰荣，蒋文森编《模具设计与制造简明手册.》.第二版.上海科学技术出版社，1999

指

导教师签名：

年月日

手机配件（外壳）塑料模具设计

【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。另外，模具对塑料制品的成本也有相当的影响。

目前，塑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，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。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。

【关键词】手机注塑模模具结构

目录

前言…………………………………………………………………………………1绪论…………………………………………………………………………………41塑件成形工艺性分析……………………………………………………………1

1.1塑件的工艺性分析…………………………………………………………1

1.2原材料的选择以及原材料的工艺性分析…………………………………2

1.3塑料的成型特性分析及影响因素…………………………………………42型腔数目的确定以及型腔型芯尺寸的确定……………………………………5

2.1影响模具型腔数目的因素…………………………………………………5

2.2手机外壳注塑体积计算……………………………………………………7

2.3型腔、型芯工作部位尺寸的确定…………………………………………73浇注系统的设计…………………………………………………………………11

3.1确定浇住系统的原则………………………………………………………11

3.2主浇道的设计………………………………………………………………12

3.3分浇道的设计………………………………………………………………12

3.4主浇道和分浇道的几何形状………………………………………………13

3.5浇口的设计…………………………………………………………………13

3.6排溢系统设计………………………………………………………………164注射机的选择和校核……………………………………………………………17

4.1注射机的分类………………………………………………………………17

4.2初选注射机…………………………………………………………………18

4.3校核注射机…………………………………………………………………205推出机构设计……………………………………………………………………21

5.1脱模机构的选用原则………………………………………………………21

5.2推出力计算…………………………………………………………………21

5.3导向机构……………………………………………………………………266冷却系统的设计…………………………………………………………………28

6.1水路分布原则………………………………………………………………28

6.2冷却的基本原理……………………………………………………………29

6.3本设计的冷却水道计算……………………………………………………337排气系统的设计…………………………………………………………………36结束语………………………………………………………………………………39参考文献……………………………………………………………………………40致谢

前言

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，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，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。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，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。

1

前言

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，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，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。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，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。

本次毕业设计题目是：“手机外壳的注塑模设计”。注塑模的设计是专业的主攻方向，是集工程制图、机械工程材料、极限配合与公差、机械零件设计、模具设计基础等相关专业课的综合应用，与本专业的研究内容存在紧密联系。

本设计是对我本人专业课掌握程度的一个综合性的体现，由于理论水平，实践经验所限，本设计难免存在错误和考虑不足之处，敬请各位导师以及阅读者批评指正。

绪论

一、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。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。

二、模具的发展趋势

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。

三、设计在学习模具制造中的作用

通过对模具专业的学习，掌握了常用材料在各种成型过程中对模具的工艺要求，各种模具的结构特点及设计计算的方法，以达到能够独立设计一般模具的要求。在模具制造方面，掌握一般机械加工的知识，金属材料的选择和热处

理，了解模具结构的特点，根据不同情况选用模具加工新工艺。毕业设计能够对以上各方面的要求加以灵活运用，综合检验大学期间所学的知识。

1

塑件成形工艺性分析

如图所示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。

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。

1.1塑件的工艺性分析

1.1.1使用性能、制件技术要求和生产要求

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。

1.1.2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IT3～IT4精度要求设计制造。

1.1.3塑件表面质量分析

①该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。

1.2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：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；８.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。所以，在选择塑料时要注意扬长避短。

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，我们决定塑件的材料采用ABS材料。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

1.2.1ABS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，由固体软化或者熔化成粘流

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塑料的使常采用的所发生的变化溶解性能用性成型方法

热塑性

塑料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注射、挤用（可回收出、吹塑

废料）等

热固性塑料加热（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

1.3塑料的成型特性分析及影响因素

（1）流动性

塑件形状复杂、壁薄或尺寸较大的制品时，产品设计者应考虑在满足制品使用性能的前提下，优先选择流动性好的塑料来成型。流动性的优劣以流动性等级衡量，测定流动性的方法用标准测仪器测量，测定值越高，表明流动性越好。人们习惯引用与塑料流动性相关的塑料溢料间隙（溢边值）概念，所谓溢料间隙是指熔体塑料在成型高压下不得流过的最大间隙值，流动性越好，溢料间隙要求越小。

（2）收缩性、收缩率、比容和压缩

收缩率与：热胀冷缩、塑料品种、成型工艺（压力、温度、时间）、模具和塑件结构有关,所以设计模具时，需根据模塑收缩率来计算型腔的尺寸。比容

是单位重量的松散塑料所占有的体积。压缩率是松散塑料的体积与同重量塑料的体积之比。用它们可计算出每模塑料需要的注射量（cm3）或模具加料腔的容积尺寸。注射量是决定设备的主要条件。

（3）结晶性、相容性、热敏性、固化和熔体破裂

结晶性即指聚合物分子能做空间规则排列生成结晶的能力。聚合物的结晶性与它们的结晶度能力大小有关。挥发物含量指塑料中的挥发物包括水、氯、空气、甲醛等低分子物质的含量。热敏性指塑料的热稳定性差的性能。

（4）熔结痕、内应力、制品的后处理

减少熔结痕，可选用流动性较好的塑料，或增加浇口数量，缩短流程，以较快时间充模；适当提高料温或模温等；增强模具排气措施；改变浇口位置使熔结痕产生在塑件的次要部位；尽量不用脱模剂等。产生内应力的一个重要因素是注射及补料时的剪切应力。减少应力措施：注射压力不宜取得过高，使用较高的料温和模温，保压时间要适度，可采取降压保压方法，成型后将制品进行热处理。制品的后处理（热处理）有退火处理和调温处理。

2型腔数目的确定以及型腔型芯尺寸的确定

注塑模的型腔数目，可以是一模一腔，每一次注射生产一个塑件，也可以是多腔，每一次注射生产多个塑件，模具按型腔数目可以分为两类：

(1)单型腔模具

该类型仅有一个型腔的模具，每次成型一个塑件。

(2)多型腔模具

该类型有两个或两个以上的型腔，可一模制成成型多个塑件。目前常规设计都是单层腔。另外也有双层型腔模具，它的优点是在模板面积大小基本不变，获的加倍数量产品，提高经济效益。

2.1影响模具型腔数目的因素

确定模具型腔数目时，我们可以从以下几个方面考虑：

（1）塑件大小与设备的关系

成型大或中型塑件时，一般采用单型腔。这一方面是考虑、塑料的充模流

动性，要保证塑料充满型腔，另一方面，设计多个型腔则模具体积大而重，加工难度增大。中、小型塑件的成型模具设计多个型腔可以较好地发挥设备和模具能力，提高生产效率，实现经济化生产。

（2）充分利用现有设备

应优先考虑利用企业自己的生产资源，如成型设备，使生产更加经济。

（3）使塑件精度比较容易得到满足

一般，塑件精度要求不高时，对模具制造以及制品成型工艺的控制要求也较低。在此情况下，可以根据设备的能力计算，确定型腔数目。当塑件精度较高时，型腔过多会使制品质量难以保证，模具加工费过高，型腔数目愈多，对各个型腔的成型工艺条件控制的一致性也就愈差。

（4）不使模具结构复杂化

对形状较复杂或精度较高的塑件，有时为了增加一个型腔，模具结构会变得复杂得多，模具制造精度也提高了许多，所以考虑型腔数目要注意经济效益，不合算则予以避免。

（5）视塑件生产批量要求

当塑件生产批量不大时，为了降低成本，常常设计单型腔模具。塑件生产批量较大或很大时，模具需达到完成相应任务的能力，所以常常设计多个型腔。

（6）降低模具制造费用

模具费用是构成制品成本的一因素，为了降低制品成本，常常对模具费用作一定限制。复杂、精密塑件，其模具每增加一型腔，加工成本增大的数量十分可观。

总之，影响型腔数目因素较多且错综复杂，应统筹兼顾，切忌犯片面性错误本模具的型腔布置图如下：图2.1型腔位置布置图

2.2手机外壳注塑体积计算

根据塑件的生产批量及尺寸和精度要求采用一模两件。按照图如上塑料件图所示尺寸（小孔、沟槽等部位简化）近似计算：由于这款手机的外形酷似一个

矩形，所以其的外形尺寸可以简单的近似为一个长a为114㎜，宽b为60㎜。厚h为0.6㎜的矩形片子，再简单的去掉中间的哪个大矩形和椭圆型，该塑件的基本外形尺寸就出来了。(其中，零件中部的那个椭圆也可以根据矩形的体积进行简单的计算)，该零件体积具体计算过程如下。

V总v矩v小炬v椭（2·1）

其中：v矩=a×b×h=114×60×0.06㎜3=4104㎜3=4.1㎝3

v小矩=3.2×2.6×0.06㎝2=0.50㎝3

v椭1.42.80.06㎝3=0.235㎝3

所以由上可得：V总v矩v小炬v椭=4.1-0.50-0.235㎝3

=3.365㎝3

塑件体积V=3.365㎝3

33查表6—1塑料ABS的密度为1.15~2.00g/cm(注射时取密度为1.38g/cm)

单件塑件重量级m=3.3651.38g=4.64g

2.3.型腔、型芯工作部位尺寸的确定

查表6-4ABS塑料的收缩率为0.3%~0.8%。

平均收缩率S=(0.3%0.8%)2=0.55%；

型腔工作部件尺寸：

型腔径向尺寸:

ZZlL=[（1+S）-x△]Sm00（2·2）

型腔深度尺寸:

ZZHm0=[（1+S）Hs-x△]0（2·3）

型芯径向尺寸:

00lmZ=[（1+S）ls-x△]Z（2·4）

型芯高度尺寸:

00hmZ=[（1+S）hs-x△]Z（2·5）

式中Ls——塑件外形径向基本尺寸的最大尺寸（mm）;

ls——塑件内型径向基本尺寸的最小尺寸（mm）;

Hs——塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸（mm）;

hs——塑件内型深度基本尺寸的最小尺寸（mm）

Cs——塑件中心距基本尺寸的平均尺寸（mm）；

x——修正系数，取0.5~0.75;

△——塑件公差（mm）;

z——模具制造公差，取（1/3~1/4）0。

各工作部位尺寸计算结果如图2—20所示：通常，制品中1mm和小于1mm并带有大于0.05mm公差的部位以及2mm和小于2mm并带有大于0.1公差的部位

不需要进行收缩率计算。

图2.3加收缩率后制品尺寸图

塑料模成型零部件的设计:

模具零件按照其作用可以分为成型零件和结构零件。成型零件如凸模（型芯）凹模（型腔），镶件，成型杆，螺纹成型杆及型环等。结构零件如导柱，导套，斜销，滑块，导板，锁紧块，定位圈，浇口套，推杆，推件板，推管，复位杆，拉料钩，垫块，固定板等。

成型零件的大部分表面直接与塑料接触，其形状往往比较复杂，精度与表面粗糙度要求也比较高，因此在设计时除了考虑保证塑件成型外，还要求便于

制造与维修。

成型零件的结构设计:构成型腔的零件叫成型零件，由于成型零件受高温高压的塑料接触，受高速料流的冲刷，并在脱模时与塑件发生摩擦磨损，因此，制作材料要求具备足够的强度、刚度和耐磨性能。

1.凹模的结构设计

(1).整体式凹模

直接在一整块材料上加工而成的凹模即为整体式凹模。其特点是牢固，不易变形，成型出的塑件表面不会有模具接缝痕迹。

(2).整体嵌入式凹模

将凹模做为整体式，再嵌入模具的模板内，叫做整体嵌入式凹模。其特点：1加工单个型腔的凹模方便；○

2节省贵重钢材；○

3易于维修更换；○

4各型腔凹模单独加工利于缩短制模周期。○

(3).局部镶嵌式凹模

为了便于加工或对易损部位，应采取局部镶嵌式结构。如图4—28所示a、b为镶嵌凹模侧壁的局部凸起结构；c、d为镶嵌凹模底部的局部结构；e为对凹模中带有筋的部位，用一个或两个镶件制作后，再放入整体式凹模内。

(4).大面积镶嵌且合式凹模

为了便于机械加工、研磨、抛光和热处理，将凹模由几部分镶嵌组合而成。最常见的是镶拼整个凹模底部。如图4—29、图4—30所示。

(5).四壁拼合的组合式凹模

对于大型和形状复杂的凹模，可以把它的四壁及底分别加工经研磨之后入模套内，如图4—31所示。

2.型芯的结构设计

型芯是用来成型塑件内表面的零件。它也有整体式和镶拼组合式之分。成型零件工作尺寸的计算:成型零件上用来成型制品的那一部分尺寸叫工作尺寸又称成型尺寸。

(一)影响塑料制品尺寸精度的因素

1.成型零件的制造公差

所以成型尺寸的精度应当高于制品相对各尺寸的精度，一般，模具制造误差取塑件尺寸公差的三分之一或四分之一。

2.成型收缩率的影响

它包括设计模具选取的计算收缩率与实际收缩率的差异，以及成型塑件时由于工艺条件波动、材料批号发生变化而造成塑件收缩率值的波动，前者造成塑件尺寸系统误差，后者造成塑件尺寸的偶然误差。

3.成型零件的磨损量

塑料在型腔中高速流动而冲刷型腔壁，脱模时，塑件与型腔、型芯相摩擦。由于成型过程中的磨损，凹模尺寸变得越来越大，型芯尺寸变得越来越小。假设型芯周向为均匀磨损，故认为中心距尺寸基本保持不变。

4.安装配合误差

成型过程中无动作要求的成型零件，一般采用过渡配合安装。要求动作的零件，如型芯，要求间隙配合安装，则对制品尺寸带来误差，动模与定模时，会产生合模位置误差。

5.水平溢边厚度的波动

采用溢式压缩成型塑件时，其水平溢边厚度常因工艺条件等因素的变化而波动，从而使制品高度尺寸误差增大。因此将压缩成型塑件的高度尺寸视为受模具活动部分影响的尺寸。

综上所述，制品可能产生的最大误差δ为上述各种误差的综合，即

δ=δz+δc+δs+δj+δf

δz——成型零件制造误差

δc——型腔使用过程中的总磨损量

δs——塑料收缩率波动引起塑件尺寸变化值（2·5）

δj——因配合间隙变化引起塑件尺寸的变化值

δf——压制件水平溢边厚度波动引起的塑件高度尺寸变化。

各种误差累积后的误差值δ应小于或等于塑件的尺寸工差Δ，即δ≤Δ

3浇注系统的设计

浇注系统是塑料熔体自注射机的喷嘴射出后，到进入模具的行腔以前所流经的一段路程的总称。浇注系统包括：主浇道分浇道

3.1确定浇住系统的原则：

塑料成型特性

塑件的质量。

塑件的大小和形状根据塑件的大小形状壁厚技术要求等因素，结合分设计浇住系统应适用所有塑料的成型特性的要求，以保证冷料穴浇口等组成。形面同时考虑浇注系统的形式，进料口数量和位置，保证正常成型，还应注意防止流料直接冲击嵌件及细弱型心或型心受力不匀以及充分估计可能产生的质量弊病和部位等问题，从而采取相应的措施或留有修正的余地。

模具成型塑件的型腔数设置浇注系统还应考虑到模具是一模一腔还是一模多腔，浇注系统需按型腔布局设计。

塑件外观:设置浇注系统时应考虑到去除、修整进料口方便。同时不影响塑件的外表美观。

注射机安装模板的大小在塑件投影面积较大时，设置浇注系统时应考虑注射机模板的大小是否允许，并应防止模具偏单边开设进料口，造成注射时的受力不匀。

成型效率在大量生产时设置浇注系统还应考虑到在保证成型质量的恰好难题下尽量缩短流程，减少断面积以缩短流程填充及冷却时间，缩短成型周期，同时减少浇注系统损耗的塑料。

冷料在注射间隔时间。喷嘴的端部的冷料必须去除，防止注入型腔影响塑件的质量，故设计浇注系统是应该考虑储存冷料的措施。

3.2主浇道的设计

由于熔体在料筒内以被压缩，此时流入模的空腔内，其哦体积必主浇道为直接与注射机的喷嘴相连的部分。熔体从喷嘴中以一定的动能喷出。然膨胀，流速也略为减小。

主浇道的截面为圆形，整体为圆锥形，锥度为2·～4·，对于本产品所用的塑料ABS采用2·。

主浇道的直径的决定、主要取决于住浇道内熔体的剪切速率。根据经验：主浇道的计算公式如下：

D

K

（3·1）

式中D—主浇道大头直径（MM）

V—流经主浇道的的熔体体积（包括各个型腔、各级分浇道、主浇道以及

冷了穴的容积）（

cm

3

），此时的V可以简单的相似与需要注射的塑料体积，根

据初选注射机时的计算，我们可以简单的认为V=8.15cm3

K—因熔体而异的常数，ABS类3.3分浇道的设计

分浇道是连接主浇道和浇口的主要通道。

分浇道的直径的计算可以采用如下的经验公式计算：

D（mm）

K=1.5

（3·2）

式中D—各级分浇道的直径（mm）W—流经该分浇道的流体重量（g）L—流过W流体的分浇道的长度（mm）

3.4主浇道和分浇道的几何形状

（1）主浇道为一圆锥孔，其小头正对注射机的喷嘴。因喷嘴外形为球面，所以主浇道小头孔端的外型应为一凹球面。为了配合紧密，防止溢料凹球面的半径应比喷嘴的球面半径略大2～3mm

主浇道的个部分尺寸关系如图3.1所示：分浇道的截面形状见表3.1

图3.1

浇口套示意图

表3.1

型号

XS-Z-30XS-30

国产注射机喷嘴的孔径和球面半径

G54-S200/400

XS-ZY-250

-300-500

XS-ZY-1000

XS-ZY-2000

-4000-7000

XS-Z-60XS-ZY-60

-125-250

孔径球半径

212

3～512

418

3、5、6、8

18

7、7.518

7～1335

3.5浇口的设计

浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短通道。浇口的断面形状有圆形、矩形或正方形。取较小浇口的优点，可以增加物料的充模流速，产生摩擦热或增大剪切速率来提高流动性，控制浇口封闭时间，降低模塑周期，易于平衡各型腔的进料速度，尤其是使平衡式分流道达到各浇口同时进料，容易与塑件断离；浇口过小的缺点是会造成太大的流动阻力，延长进料时间。

3.5.1浇口形式及位置浇口的类型有：

⑴直接浇口：又称主流道型浇口，其优点：利于排气和消除熔结痕，模具机构简单而紧凑。缺点：周期延长，超压填充，容易产生残余应力。适用于单腔模。形状如图中的A）。

⑵侧浇口：一般开设在分型面上，由塑件侧面进料，广泛使用于多腔模。浇口与分流道相接处采取斜面或圆弧过度。形状如图中的B）。

⑶扇形浇口：它是矩形侧浇口的一种变异形式，此浇口的加工虽困难一些，但有助于熔体均匀地流过扇形浇口。优点：使塑料充模时横向得到更均匀的分配，降低制品的内应力和带入空气的可能性。常用来成型宽度较大的薄片状制品。形状如图中的D）。

⑷薄片浇口：其特点是将浇口的厚度减薄，而宽度取作浇口边制品宽度的1/4至全宽，浇口台阶长约0.65mm。优点：能使物料在平行流道内均匀分配，以较低的线速度呈平行流均匀地进入型腔，降低了制品的内应力，减少了因取向而产生的翘曲。缺点：提高了制品的生产成本。适于成型大面积的扁平制品。

⑸环形浇口：优点：进料均匀，流速大致相同，空气容易顺序排出，同时避免了侧浇口的型芯对面的熔结痕。主要用于圆筒形制品或中间带有孔的制品。形状如图中的E）。

⑹轮辐浇口：这种浇口将整圆周进料改成了几小段圆弧进料，如图8-37所示。优点：去除浇口方便，浇口回头料较少。缺点：熔结痕增多，塑件强度受到影响。

⑺爪形浇口：分流道与浇口不在同一个平面内。

⑻护耳浇口：小浇口加护耳，作用：可以避免喷射现象，降低速度，均匀地进入型腔，确保制件质量。缺点：割除护耳比较麻烦。适于有机玻璃、聚碳酸脂等透明材料和大型ABS塑料成型。

⑼点浇口：是一种断面尺寸很小的浇口。优点：自行切断，无需修剪浇口，生产效率高。单腔模多腔模均适用。断离后的点浇口凝料可以由手工取出或靠点浇口自动脱落机构脱模。

⑽潜伏浇口：采用潜伏浇口只需要两板式的单分型面模具，而采用点浇口则需要三板式的双分型面模具。其特点：.浇口位置一般选择在制品侧面不影响

外观的地方或加工圆柱形分流道；分流道设置在分型面上；浇口部位宜设计为

镶拼结构。

A）D）图3.2

浇口示意图

E）

3.5.2浇口的形式的确定和位置选择

根据本产品的结构特点和生产特性，浇口形式采用潜伏式浇口，并避开高光亮的区域。一般

浇口位置对制品质量影响极大，在选择上应注意以下几点：1.避免熔体破裂在塑件上产生缺陷2.考虑分子定向对塑件性能的影响3.有利于流动、排气和补缩

4.在多腔模中，各个型腔浇口方位必须保持一致5.减少熔结痕和提高熔结痕的强度6.校核流动距离比

7.浇口位置应使浇口便于修整8.防止料流将型芯或嵌件挤歪变形

根据以上几点和本套塑件的形状、尺寸、精度要求，确定把浇口位置开在如下图的位置，既手机的侧壁。

浇口直径计算

由于本套设计的产品尺寸较小，所以浇口直径根据经验直接去

d=1mm

图3.3浇口位置示意图

3.6排溢系统设计

当塑件熔体填充型腔时，必须顺序排出型腔中及浇注系统内的空气及塑料受热或凝固产生的低分子挥发气体。注射成型时的排气通常有如下四种方式进行。①利用配合间隙排气②在分型面上开设排气槽排气③利用所有排气塞排

气④强制性排气

本塑件采用第一种，其具体深度可按下表3选取

表3.2

分型面上排气槽深度

(mm)

取0.03mm

深度h0.01

0.01~0.030.01~0.030.03

塑料

聚乙烯PE聚丙烯PP聚苯乙烯PSABS深度h0.02

0.01~0.020.020.03塑料

聚酰胺PA聚碳酸酯PC聚甲醛POM丙烯酸共聚物

4注射机的选择和校核

4.1注射机的分类：

注射机为热塑性或热固性塑料注射成型所用的主要装备，按其外形可以简单的分为立式、卧式、直角式三种。卧式注射机的结构图如下：

根据注射机的工作过程，一般可将注射机分为以下几个部分：1.注射装置

注射装置的主要作用是使固态的塑料颗粒均匀地塑化呈熔融状态，并以足够的压力和速度将塑料熔体注入到闭合的型腔中。

2.锁模装置

锁模装置的作用有三点：第一是实现模具的开模动作

第二是在成型时提供足够的夹紧力使模具锁紧

第三是开模时推出模具内制件

图4.1卧式注射机的结构图

3.液压传动和电器控制

液压传动系统是注射机动力系统，而电器控制系统则是控制各个动力液压缸完成开启，闭合和注射，推出等动作的系统。4.2

初选注射机：

注射量的确定：经计算，（引第2章，手机外壳注塑体积计算）该塑料制件

的单件质量为：

ms4.7g

v11.35cm3

浇注系统的重量可根据图（1）浇注系统尺寸先计算浇注系统的体积；

粗略估计浇注系统质量：总体积为：总重量为：满足注射量：式中：

v机v塑

mjvj1.351.05g1.35gv塑（23.61.35）cm38.15cm3

M8.151.05g8.56gv机v塑/0.80

—额定注射量

—塑件与浇注系统凝料体积

由上可得：

7.753

cm3v塑0.8==9.688=9.69cm

或

M机M塑2（/10.8）

（4·1）

式中：

M机M塑

—额定注射量（g）

—塑件与浇注系统凝料的重量和（g）——

3

聚苯乙烯的密度（g/cm）：3塑件采用塑料ABS的密度（g/cm）。

12

M塑2/（10.8）=8.13×1.05／（1.054×0.8）g=10.1g

2）注射压力：

p注P成型

（4·2）

由《模具设计指导书》中表6-5可知ABS塑料成型时的注射压力

P成型

=70～90MPa

锁模力：

p锁模力PF

（4·3）

式中p—塑料成型时型腔压力，ABS塑料的型腔压力P=30MPa；

2

F—浇注系统和塑件在分型面上的投影面积和（mm）。

各型腔及浇注系统及个型腔在分分型面上的投影面积（尺寸参照图2-23）：

F=（2）

根据以上分析，计算、查表《模具设计指导》一书中的表6-24初选注射机型号为：XS-Z-30。

注射机XS-Z-30有关技术参数如下：

最大开合模行程：模具最大厚度：模具最小厚度：喷嘴圆弧半径：喷嘴孔直径：动、定模板尺寸：拉杆空间

160mm180mm60mm12mm2mm

250mm×280mm235mm

选择标准模架:根据以上分析，计算以及行腔尺寸及位置尺寸可确定模架的结构形式和规格。查（〈模具设计指导〉一书中）表7-1、7-6

选用：

图8模架示意图

A1-315315-10

GB/T12556.1—1990

结构图如右：定模板厚度：A=32mm动模板厚度：B=40mm垫块厚度：

C=80mm

模具厚度：H=50+A+B+C=（50+32+40+80）mm=202mm

模具外型尺寸：400㎜×400㎜×202㎜4.3

校核注射机

由于在初选注射机和选

1）注射量、锁模力、注射压力、模具厚度的校核

用标准模板的架时是根据以上四个技术参数及计算壁厚等因素选用的，所以注射量、锁模力、注射压力、模具厚度等不需要校核，已符合注射机的要求。

2）开模行程的校核

注射机最大开模行程S

S≥2h件h件（5～10）

式中

h件－塑料制品的高度（㎜）

（4·4）

h件－浇注系统的高度（㎜）

如浇注图所示：主流道和分流道位于件的下方，所以2h件h件（5～10）=[2×5+（5～10）]=20故满足要求

（3）模具在注射机上的安装

从标准模架外姓尺寸看小于注射机的拉杆空

（㎜）

间，并采用压板固定模具，所以所选注射机规格满足要求㈡计算校核注塑机成型工艺参数是否满足制品成型的要求。1.最大注射量的校核计算

（8-1）

式中

-------注塑机公称注射量，cm3

-------每模的塑料体积量，cm3；是所有型腔的塑料加上浇注系

统塑料的体积总和。

注塑机公称注射量是以注射聚苯乙烯塑料为基础，当注射其他塑料时，应换算成其他塑料时的最大注射量V’公。

(P2/P1)为注射塑料的密度（g/cm3）与聚苯乙烯密度之比。成型热敏性塑料时一模的注射量最好不底于设备最大注射量的20%，物料在料筒内停留时间过长会发生分解，导致制品成型质量变劣。

5推出机构设计

5.1脱模机构的选用原则

脱模机构的选用原则：使塑件脱模时不发生变形（略有弹性变形在一般情况下是允许的，但不能形成永久变形）；推力分布依脱模力的大小要合理安排；推杆的受力不可太大，一面造成塑件的被推部分产生隙裂；推杆的强度及刚性应足够，在推出动作时不产生弹性变形；推杆位置痕迹须不影响塑件外观；脱模机构的运动应保证灵活、可靠、不发生误动作。

推出力计算：脱模力，是指在塑料成形时，由于尺寸上的收缩，对模屦的凸出部位有保紧力。脱模机构的符合就是包紧力对脱模方向上形成的阻力。根据塑料在成型是有明显的收缩，故手机的模件在注塑后会自动留在凸模上。当脱模斜度不大时（一般是指

当脱模斜度>5度时，可以计入脱模斜度的影响。5.2推出力计算

凸模上的主要脱模力计算：顶部的四方孔

该方孔可一近似的看做是一个矩形，壁厚t=0.06㎝,长a=3.2㎝宽b=2.6㎝，L=0.06㎝，E=2×10N/cm，S=0.006，f=0.3，m=0.3

因为t

r

，故，此件可以按薄壁件计算。5

2

5

8×0.06×2× 101.006×0.06×0.3Q1=8tEslf=10.4N

式中

Q1－脱模力（N）

t－塑件平均壁厚（㎝）

E－塑料弹性模量（N/cm）

S－塑料平均成形收缩率（㎜/㎜）

L－包容凸模的长度（㎝）；

f－塑料与刚的摩擦系数

m－塑料的泊松比；

根据该椭圆孔的形状和特征，可将其近似的看做一圆形，壁厚T=0.06㎝，2L=0.06㎝，r=0.7㎝r

由以上数据很明显可以看出，t>20，

故此件计算时应该按照厚壁件的计算公式考虑。

脱模力为：

Q2=2rEslf

2r2

（其中K=2）

式中Q2－脱模力（N）

t－塑件平均壁厚（㎝）

E－塑料弹性模量（N/cm2）

S－塑料平均成形收缩率（㎜/㎜）

L－包容凸模的长度（㎝）；

f－塑料与刚的摩擦系数

m－塑料的泊松比；

带入上面的数据，可得

K=6.8；

将K带入脱模力的计算公式中可知：

Q=9N

成阵列排列的小椭圆

根据该系列椭圆孔的形状和特征，可将其近似的看做一圆形，

壁厚t=0.06㎝，L=0.06㎝，r=0.25㎝

（5·1）

由以上数据很明显可以看出，t>r，20

故此件计算时应该按照厚壁件的计算公式考虑

脱模力为：

Q32rEslf=2r2

（其中K=）2（5·2）

式中Q3－脱模力（N）

t－塑件平均壁厚（㎝）

2cmE－塑料弹性模量（N/）

S－塑料平均成形收缩率（㎜/㎜）

L－包容凸模的长度（㎝）；

f－塑料与刚的摩擦系数

m－塑料的泊松比；

带入上面的数据，可得

K=3.7；

将K带入脱模力的计算公式中可知：

5Q320.252100.0060.060.3==6.52N

由于该系列的小椭圆总共有12个，所以该部分的脱模力为12

个小椭圆的总力之和。即Q总=12×Q

=12×6.52

=78N

手机外壳的边缘包紧面

手机的外部边缘图形如下，总体来说，其可以简单的看做是一个矩形，起尺寸如下：壁厚t=0.06㎝，l=0.06㎝，长a=10.4㎝，宽b=5㎝，起相似半径可以由公式计算：

r=

由于t

ab（5·3）故此件是薄壁件，

Q8tEslf0.06×2× 105

4==8×0.006×0.5×0.3

=94N

式中Q4－脱模力（N）

t－塑件平均壁厚（㎝）

E－塑料弹性模量（N/cm2）

S－塑料平均成形收缩率（㎜/㎜）

L－包容凸模的长度（㎝）；

f－塑料与刚的摩擦系数

m－塑料的泊松比；

由以上计算可以知道，该凸模件的总体脱模力为

Q总=Q1+Q2+Q总+Q4

=10.4+9+78+94=191.4N

推杆的强度计算：

圆形推杆直径d642l21

d=(nEQ)=（16×0.739.52

3×21000000×191.4）（㎝）

=1.2（㎝）

式中d－圆形锥杆的直径（㎝）

－推杆的长度系数0.7

l－推杆长度（㎝），根据计算推杆的长度为95㎜：

n－推杆数量；由设计需要，选用4跟推杆。

E－推杆材料的弹性模量（N/cm2），

钢E=21000000=2.1×107；

（5·4）（5·5）

Q－总脱模力（N）。

推杆的应力校核

=4Qsnd2

式中（N/cm2），－推杆应力（N/cm2），

s－推杆刚度的屈服极限强度（N/cm2），

一般合金钢

合金结构钢s=32000N/cm2s=42000N/cm2

故推杆合格。可以满足安全使用的需由此可得=

要。4Q4191.4=≤s41.2

经过查表我们选择的推杆的具体尺寸如下图：

（具体尺寸如图）

图5.1推杆示意图

（2）确定顶出方式及顶杆位置根据制品结构特点，确定在制品的的上下两段设置两根推杆。布置如下图所示：

对于流道的固化塑料也设置拉料杆和顶出杆，如图10

所示。

图5.2顶出杆示意图图5.3拉料杆

对于流道的固化塑料也设置拉料杆和顶出杆，如图11所示。

普通的圆形顶杆按GB4169.1—1984选用，均可满足顶杆刚度要求。查表7—13，选用型号的圆形顶杆16根；选用不着型号的圆形顶杆4根。由于件较小，推出装置可不设导向装置。

5.3导向机构

本设计采用导柱导向机构，导柱导向机构是利用导柱和导向孔之间的配合来保证模具的对合精度。导柱导向机构设计内容包括：导柱和导套的典型结构：导柱与导向孔的以及导柱的数量和布置等。任何一副模具在定、动模之间都设置有导向机构。其功用是：

1.定位作用：合模时维持动定模之间的一定方位，合模后保持模腔的正确形状。

2.导向作用：合模时引导动模按序闭合，防止损坏型芯，并承受一定的侧向力。

3.承载作用：采用推件板脱模或三板式模具结构，导柱有承受推件板和定模型腔板的重载荷作用。

4.保持运动平稳作用：对于大、中型模具的脱模机构，有保持机构运动灵活平稳的作用。

5.3.1导柱的设计

导柱设计要点如下：

1.导柱的直径视模具大小而定，但必须具有足够的抗弯强度，且表面要耐磨，芯部要坚韧，因此导柱的材料多采用低碳钢（20）渗碳淬火，或用碳素工具钢（T8、T10）淬火处理，硬度为50~55HRC。

2.导柱的长度通常应高出凸模端面6~8mm,以免在导柱未导正时凸模先进入型腔与其碰撞而损坏。

3.导柱的端部常设计成锥形或半球形，便于导柱顺利地进入导向孔。

4.导柱的配合精度。导柱与导向孔通常采用间隙配合H7/f6，或H8/f8，而导柱与安装孔则采用过渡配合H7/m6,或H7/k6，配合部分表示粗糙度为Ra＝0.8

同时需要注意，要采用适当的固定方法防止导柱从安装孔中脱出。

5.导柱直径尺寸按模具模板外形尺寸而定。模板尺寸越大，导柱间中心距应越大，所选导柱直径也越大。

5.3.2导向孔与导套

为了保证导向精度和检修方便，导向孔一般采用镶入导套的形式。导向孔的设计要点如下：

1、导向孔最好为通孔，否则导柱进入未通的导向孔时，孔内空气无法逸出，产生反压力，给导柱运动造成阻力。若受模具结构限制，导向孔必须做成盲孔时，则应在盲孔侧壁增设透气孔式透气槽

2、为使导柱比较顺利地进入导索，在导套前端就应倒有圆角。通常导套采用淬火钢或铜等耐磨材料制造，但其硬度应低于导柱的硬度，以改善摩擦及防止导柱或导套拉毛。

3、导套孔的滑动部分按H8/f8间隙配合，导套外径按H7/m6过渡配合

4、导套的安装固定方式，利用轴肩或螺钉固定

纵上分析，导套是安装在另一半模具上的导柱相配合，用以保证动模与定模的相对位置，保证模具开合模运动导向精度的圆套形零件。导柱与安装在另一半模具上的导套（或孔）相配合，用以保证动模与定模的相对位置，保证模具开合模运动导向精度的圆柱形零件。

8.3导柱的数量和布置

注射模的导柱一般取2~4根，其数量和布置形式根据模具的结构形式和尺寸来确定。本设计模板采用标准模板，故导柱也是标准数量和布置。导柱布置图如下下图所示：

图5.4导柱布置图

6冷却系统的设计

热塑性塑料和部分热固性塑料注塑成型的过程﹐是将温度较高的熔塑料﹐通过高压注射进入温度较低的模具中﹐经过冷却固化﹐从而得到所需要的制品。首先﹐从生产效率的角度来看﹐成型周期是成型中一个重要的环节﹐成型周期中50%~~60%的时间用来对制品的冷却﹐因此﹐冷却时间长短的重要性不言而喻。同时﹐制品应保证最好的尺寸稳定性﹐最小的变形量﹐最高的强度和韧性﹐最完美的外观﹐如何控制模具温度﹐使型腔和型芯保持在与被成型制质量量相适应的规定的温度范围之内﹐最大限度地消除絷应力﹐改善塑料的物理性能﹐得到高质量的制品﹐是模具冷却系统设计中的另一个重要环节。模具冷却系统包括﹕冷却水温﹐模具温度控制器以及加热组件等。它们工作的目地不仅仅是为使模具得到冷却﹐而且是要把在成型过程中﹐由于熔融塑料带给模具的高温不断地散发掉﹐使模具保持一恒定的温度﹐以便控制型腔塑料的冷却速度﹐从而提高制品的注塑性能和生产效率。

6.1水路分布原则

水路设计的目的﹕

1.控制模温;

2.缩短成型周期;

3.冷却大型滑动件避免卡死

水路设计的目的是使成品均匀冷却﹐并在较短时间内顶出成型。水路排布的好坏直接影响到产品的成型质量和生产周期(成本)。

对质量的影响﹕在成型时水路是用来控制模具温度的﹐而模具温度及其波动对制品的收缩率﹑变形﹑尺寸稳定性﹑机械强度﹑应力开裂和表面质量等均有影响。主要表现在﹕表面光洁度﹔残余应力﹔结晶度﹔热弯曲。

对生产周期的影响﹕一个成型周期主要由以下几部分构成。缩短冷却时间就是提高成型效率。

注射時保壓時

相關時冷卻時開模時

占整個周期的5%占整個周期的80%

图6.1成型周期示意图占整個周期的15%

6.2冷却的基本原理

从塑料到模穴壁的热传导:冷却系统的行为受从塑料中移走的热量和转移到模穴表面的温度的影响。它会受到材料性质、熔体温度和模具表面温度的差异以及冷却中的塑料和模具材料之间接触好坏的影响。

从模穴壁到水管壁的热传导:冷却系统行为也受通过模具材料到达冷却水管的热传导的影响。模具材料的性质﹐包括热传导率、冷却水管和塑料表面的距离﹐和塑料熔体与冷却水管内部温度之差﹐也影响冷却系统行为。水管距离模穴越近﹐热量移走得越快﹐然而﹐把它们放置得离模穴过近﹐会产生模穴表面温度的局部变化﹐除非增加额外的水管减小相邻水管的距离。因此﹐最优化的水管放置应是均匀冷却与快速冷却的折中。

从水管壁到冷却介质的热传导:冷却系统行为也受从模具材料到冷却介质热传导的影响﹐热传导受冷却液流经模具材料时的紊乱程度、冷却液进口温度、冷却液的性质及冷却液的流速的影响。冷却液紊乱时混合作用的影响﹐从水管外壁到冷却液的热传导比层流有效得多。过大的紊乱会浪费泵功率﹐而且没有获得更大的热传导能力。在考虑冷却介质时﹐要确保成型厂有能力提供足够多的冷却液体积﹐在足够的压力下达到所需的流速﹐并在一个温度和所需的速率下释放热。

图6.2热交换和流动率示意图

6.3设置冷却水路的原则与注意事项

在模具结构及强度允许情况下﹐水孔直径尽量大﹐数量尽量多﹐冷却才会愈均匀水路距型腔表面距离应基本一致﹐且不宜太近或太远当水路通过两个镶件时要设置“O”形环水孔接头应设在不影响操作的一侧﹐最好也不要设计在天地侧。水孔不宜排布于螺钉正上方

水孔距顶针孔﹐入子孔﹐螺孔等不宜太近﹐不小于3mm一般不在塑件熔接的地方设置水路﹐免影响制品强度尽量避免从成型面及侧壁打水孔水孔不可与任何对象干涉浇口﹐热流道附近应加强冷却﹐通常可使冷却水先通过浇口附近水路不宜过长﹐保证进出冷却水温一般5度以内﹐精密件3度内制品较厚的部位应特别加强冷却手机塑模常用水路排布形式手机塑件都要求很高质量﹐虽然成品小﹐都要排布模仁循环水路以良好控制模温﹐提高成品质量。

冷却水道位置取决于于成品的形状和不同的壁厚,原则上冷却水道应设置在塑料自模具热传导困难的地方,根据冷却系统的设计原则,冷却水道应围绕模具的成型的成品,且尽量排列均匀一致

冷却过程热传导的最重部份是从水管壁到冷却介质的热传导:冷却系统行为受从模具材料到冷却介质热传导的影响﹐热传导受冷却液流经模具材料时的紊乱程度、冷却液进口温度、冷却液的性质及冷却液的流速的影响。冷却液紊乱时

混合作用的影响﹐从水管外壁到冷却液的热传导比层流有效得多。过大的紊乱会浪费泵功率﹐而且没有获得更大的热传导能力。在考虑冷却介质时﹐要确保成型厂有能力提供足够多的冷却液体积﹐在足够的压力下达到所需的流速﹐并在一个温度和所需的速率下释放热。

确定冷却水孔的直径应注意的问题是,无论多大的模具,水孔的直径不能大于14mm,否则冷却难以形成乱流状况。一般水孔的直径可根据制品的平均肉厚来确定。平均肉厚小于2mm时,水孔的直径取8~10mm;平均肉厚为2~4mm时,水孔的直径取10~12mm;平均肉厚为4~6mm时,水孔的直径取10~14mm。手机塑件壁多为很薄﹐水孔直径多取8mm,当成品很小时也可取6mm。

6.3.1水路配件介绍

6.3.1.1止水栓

右图为其实际结构﹐在图面中我们作如下图简化表示,设计时应当注意保证其L

值。

图6.3止水栓

6.3.1.2.“O”型环

选用“O”型环时要比水孔直径大一个规格。如常见的Φ8水路当选P10“O”

型环(如右图D值大于水孔直径)﹐“O”型环装在模板上(如下图).

6.2.2

隔板

图6.4隔板

使用隔板水路时当注意保证水路信道的横截面积基本一致﹐以保证一致流

速与冷却效果及小的压力

图6.5溫控回路沿型芯表面排列的隔板式冷卻回路

6.3.3本设计的冷却水道计算

冷却系统的设计计算方法有很多种，但对于注射模而言，由于是断续工作的，而且受人为影响因素较多，所以不需要很精确的计算。

6.3.1求塑料制件在固化时每小时释放的热量

表4

塑料品种

常用塑料熔体的单位热流量

Q1（kj/kg）

1.6~3.6103.1~4.010

2

塑料品种

Q2（kj/kg）

5.9102.710

2

PVCABS

聚乙烯聚碳酸酯

22

由上表知PVC的单位热流量Q1＝1.6~3.6102（kj/kg）塑料每小时释放热量的计算公式：

QWQ1

式中：W——单位时间（每分钟）注入模具内的塑料质量kg/min，塑件和浇注系统总重量未190g,成型周期为40～90s，W约为0.19kg/min所以PVC每小时释放的热量：

QWQ

1

2

0.1921038kj/min

6.3.2求冷却水的体积流量冷却介质的体积流量计算公式

qv

式中

WQ12

（6·1）

qv——冷却介质的体积流量，m3/min；

Q1——单位质量的塑件在凝固时所释放的热量200kg/min

——冷却介质的密度1000kg/m3

Cc——冷却介质的比热容，4.187kj/kj.。

1——冷却介质的出口温度，25℃2——冷却介质的入口温度，20℃

所以，要求的冷却水的体积流量为：

qv

WQ12

3

1.5810

6.3.3求冷却管道的直径

表6.1

m/min

3

冷却水的稳定湍流速度与流量

冷却水道直径(mm)

最低流速(m/s)

流量m3/min

51037.4103

由上一步的计算结果知道冷却水的体积流量为qv1.58103m3/min，查上表知要想使冷却水处于湍流状态，则冷却管道直径取8mm。6.3.4冷却水在管道内的流速

冷却水在管道内的流速v的经验公式如下：

v

qv

4qd

v冷却介质的流速(m/s)；冷却介质的体积流量，取

qv1.58103m3/min

D冷却管道的直径，取8mm

v

4q

d

3600.0080.523m/s

所以，冷却介质的流速为0.523m/s

6.3.5冷却管道空壁与冷却介质之间的传热膜系数传热膜系数的经验公式：

h4.187

fv0.8

d式中V——冷却介质的流速，

表6.2

不同水温下的f值表

平均水温℃

10152025f

5.68

6.07

6.45

6.48

查表知，f选取6.48

h4.187fv0.8

d4.187

6.4810000.523

0.8

0.0081.066104kj/m2.h.。C

6.3.6冷却管道的总传热面积冷却管道的传热面积计算公式：

A

60.W.Q

式中：h——冷却管道孔壁与冷却介质之间的传热膜系数；

——模具与冷却介质之间的平均温差;

A

60.W.Q1.2410

402520/2



0.86102m2

6.3.7模具上应开设的冷却管道数目冷却管道孔数计算公式

n

（6·2）

（6·3）

（6·4）

L——冷却管道开设方向上模具的长度(m)，取0.2;d——冷却管道的直径(m)，取0.008；A——冷却管道的总传热面积；

n

21.87

所以，冷却管道孔数取2可以满足要求。由于动模、定模均为镶拼式，受结构限制。

7排气系统的设计

由于制品尺寸较小，利用分型面和推杆、拉料杆的配合间隙排气即可。塑件在闭模时有大量空气，在注塑时应该尽快地把空气排出，以使塑件能完整的成形，紧贴于模腔壁上，如果某一局部有空气滞留，外形即不完整而为废品。

最有效的排气法是在分型面上设排气槽，而瓶径的肩部及瓶底的隅部为容易滞留空气的死角，应设漏斗形排气。所有的角部以及截面突然改变处也应设置排气孔。

7.1.分型的排气槽（如图13）

行腔的分型面的接触面积应该适当的减小，以使两个半模能够密合。因为吹塑的锁模远小于注射机。为了增大分型面上的锁摩压强，一般都沿行腔周围留有3～10㎜宽的接触面（依行腔容积而定）。接触面外只在两半模的任何一半上去掉0.2～0.5㎜的空隙。而排气槽则开在留下的接触面上。槽身小于0.1㎜，一般用平面磨床精磨而成，槽宽10～25㎜，依模具的大小而定每一付模具在分型面上的

槽数也依据行腔的溶剂而定，在

行腔的两边各开三条以上的排气

槽。

图7.1

排气槽

7.2隅角部的排气孔

在瓶肩及瓶底的周围，是容易滞留空气的所在。而瓶肩的及瓶底有时是用嵌件组成的，不便社排气槽。即便可以设置排气槽，而有时由于瓶体的造型不同，往往这些部位易使空气驻留。因此必须设置排气孔。排气孔的格式依具体情况而异，大致有如图20的几种形式。

图中，a）为盲孔排气，用于型腔小的模具，储留空气量不大，孔径介于0.6和1.2之间，深度阶于25和35mm之间。一般在试模后发现有局部憋气是采用，新模不用。

图中，b）为漏斗形孔，型腔有深凹的最凹处，孔径自0.2～1.5mm，根据所选用的塑料决定，如聚乙烯、聚丙烯，PET，孔径要小。聚氯乙烯孔径可大。同时也根据型腔的容积而定。如矩形桶大于10时，孔径要大些。制造是应先钻小孔，待试模后决定。孔径的大小虽然和排气的快慢有关系，但孔的位置更是关键。如果孔的位置正确，孔径虽小也可以排出储留的气体。

图中，c）为排气栓塞，一般做为六角棱柱，用圆住在六角上削去0.1～0.2mm的平面，嵌入需要排气的部位。由于型腔表面多为弧面，所以栓塞应该在型腔精加工以前嵌入。但应该注意在精加工时不可被切榍堵塞气隙。

图中，d）

为烧结金属栓塞，一般用铜烧结合金。

A）

图7.1排气孔b）

结束语

近两个月的毕业设计已近尾声，毕业设计也基本如期完成。本次手机外壳的模具设计是对自己大学生活所学知识的一种综合应用，也是自己在本专业的基础上，对自己的知识结构、知识系统进行的一点补充和扩展，是对自己的认知能力、学习能力的综合训练。可以简单的说，这次设计是自己对自己的大学，对自己所学知识的综合的全面的温习与巩固。

毕业设计对我而言，可谓是收获颇丰。不尽在学业上有了上面的收获，还更好的锻炼了自己的交际、学习能力、交流能力。因为模具对于我们机械制造专业的学生来说，还是有点难度的，因为我们没有系统性得学过关于模具方面的知识，没有接触过模具方面的生产、制造过程。所以在本次设计的过程中，遇到了很多的问题，碰到了很多的困难，甚至有的时候，自己都想放弃。幸好有老师和同学和指导和帮助，使自己终于通过了难关，顺利的、如期的完成了本次毕业设计。同时，本次设计还更好的锻炼了自己利用网络资源学习的能力，锻炼了自己查阅资料，理解资料，学习方法的能力，对自己以后的生活，工作，奠定了坚实的基础。

借最后的机会，向在本次设计的过程中，给予我悉心指导和大力帮助的指导老师、和广大师生，在此表示我深深的谢意。

在设计的过程中，虽然遇到了一些问题，也有一定的困难，但有指导老师的悉心指导和同学的帮助，以及自己的努力，得以把毕业设计任务最终定稿。由于学生水平有限，缺乏经验，设计中不妥之处在所难免，肯请各位老师批评指正。

参考文献

[1]曹宏深，赵仲治.塑料成型工艺与模具设计.北京：机械工业出版社，1993

[2]屈华昌，伍建国.塑料模具设计.北京：机械工业出版社，1982

[3]李秦蕊.塑料模具设计.西安：西北工业大学出版社，1988

[4]唐志玉编，《大型注射模具设计理论基础》，模具工业，1987

[5]中国机械工业协会《塑料模具设计与制造》机械工业出版社，

[6]模具实用技术丛书编委会《塑料模具设计制造与应用实例》机械工业出版社，2002

[7]陈万林主编《实用注射模具设计与制造》机械工业出版社2000-10

[8]史铁梁主编.《模具设计指导.》北京：机械工业出版社，2003

[9]编写组编著.《塑料模具设计手册》第二版.北京：机械工业出版社，1994

[10]许发樾主编《实用模具设计制造手册.》第2版.北京：机械工业设计出版社，2005

[11]冯炳尧，韩泰荣，蒋文森编《模具设计与制造简明手册.》.第二版.上海科学技术出版社，1999

[12]刘昌祺主编《塑料模具设计》..北京：机械工业出版社，1998

[13]张如彦等主编《塑料注射成型与模具》：中国铁道出版社1987

[14]陆宇主编《实用注射模具设计》中国轻工业出版社1997-5

三门峡职业技术学院毕业设计论文

致谢

手机外壳的模具设计，对于我来说是一个全新的课题，在设计期间，我克服了种种困难，查阅了大量的资料和手册，在这期间我也充分认识到要干成一件事情的艰难。另外，对于知识的灵活掌握，理论与实践相结合对于我们理工科学生，特别是要走手机设计与开发的技术人员来说，是尤其的重要。

由于本人水平上的局限，要想在这本毕业设计内完整细致的介绍该机床的设计，选型，对于我来说还是具有很大的困难。尽管我为此付出了很大的努力，但错误和不尽人意之处在所难免，恳请老师们不吝赐教，还希望自己能在将来的工作中不断进步，做出令人满意的成绩。

一段紧张忙碌的工作后，我的毕业设计也即将结束，虽然设计忙碍不堪，但不乏其中的乐趣。

这次严格的实战考验使我收益匪浅，不仅使所学的知识得到巩固提高，而且对本专业有了更深刻的认识，解决了平时学习中遗留下来的难点和疑点，丰富了自己的知识面。尤其使对本专业的设计特点和思维方式有了进一步的体会，更为重要的使它使理论联系实际的实战演习，将为以后的工作打下坚实的基础。

这次设计让我感慨良深，让我明白了无论做任何一项工作，良好的业务技术素质是一方面，同时，还要有足够的信心、细心、耐心和恒心。否则，很难有所成就。在此同时，也让我看到了自己身上隐藏的不足和缺点，领会到了学无止境的道理。

当然，本次设计中也出现了不少的问题，如对理论知识理解不深，实际应用能力不强，动手能力差、实践经验不足等，有的问题在设计过程中已经解决，但许多方面还需要在今后的工作学习中进一步的改善和提高。

本次设计得以顺利完成，离不开指导老师曹国英以及其它各位专业老师的指导和斧正，也多亏了同学们的热情帮助。最后，在本次设计即将划上圆满句号之时，对各位老师和同学再次深表谢意！