毕业设计(论文)-手机底壳注塑模具设计.doc
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1、 广东白云学院广东白云学院 毕业论文(设计)毕业论文(设计) 题目: 手机底壳注塑模具设计 学生姓名:学生姓名: 学学 号:号: 班班 级级: 07 模具本科模具本科 专专 业:业: 机械设计制造及其自动化机械设计制造及其自动化 系系 别别: 机电工程系机电工程系 指导教师:指导教师: 2011 年年 5 月月 手机底壳注塑模具设计 手机底壳注塑模具设计手机底壳注塑模具设计 摘 要 在现代社会中,手机正成为通信领域内的宠儿,它的发展带动着一系列科技领域 的崛起。随着手机产品的不断成熟以及人们消费观念的转变,手机的质量、功能以及 外观成为商家竞争的焦点。而要保证竞争优势就必须重视手机外壳的结构设
2、计和注塑 模具成型。注塑模具成型是塑料工业中发展较快的种类,因此,研究注塑模具对了解 塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。 本设计主要是利用大学知识,以及在手机生产公司的实际接触,对手机底壳进 行模具设计。设计初期,首先按照零件图用 UG 软件对零件进行产品的三维造型。然后 通过所学知识和计算确定了分型面、浇注系统、侧抽芯机构、脱模机构、冷却系统等, 选择了注射机,计算成型零部件的尺寸,用 UG 进行模架的绘制,同时还进行了产品结 构的工艺分析。和传统的设计方法相比较,采用计算机辅助模具设计大大缩短了开发 周期和生产成本。 通过本次设计,可以对注塑模具有一个初步的认识,了解模具结构及工
3、作原理, 注意到设计中的某些细节问题。 关键词关键词:手机底壳;注射模具成型;计算机辅助设计; 手机底壳注塑模具设计 MOBILE TELEPHONE BOTTOM SHELL INJECTION MOLD DESIGN ABSTRACT In the modern society,mobile telephone is a favourite son in the communications realm,its development drive a series of technology emerging。Along with the mobile telephone mature a
4、nd the peoples consume concept exchange,the quality、function and appearance of the mobile telephone become the focus of the business competition。We must attach the importance to the structure of the design and the injection mold design to ensure the hot competitiveness。The injection mold design is r
5、apid development in the plastic core industrial。Therefore,the study of plastic products injection mold design has great significance to understand the process of production and product quality。 This the mobile telephone bottom shell injection mold design is accomplish primarily on university learnin
6、g and the actual contact in the mobile telephone produce factory。 First of all,I according to the mobile telephone parts drawing to conduct a product ug parts of the 3d graphics。 And then by the knowledge and determine the type,and to the pour lead agency system、side away、release and cooling system
7、etc,choose the injection machines,Calculate the dimensions of core components, with UG to draw a modal,at the same time analysis the structure of the product。Compare with the traditional approach ,A computer-aided design molds can greatly shortening the development cycle and the cost of production。
8、Through this design,I have a primary known on injection mole design, known the structure and working mechanism。In the machine mold and noted some details problem of the design 。 Key word:Mobile Telephone; Injection Mold design; Computer-aided design 手机底壳注塑模具设计 目录目录 1 绪论.1 1.1 课题研究的目的及意义1 1.2 国内外研究的现
9、状.1 1.3 课题研究基本内容和方法4 1.3.1.基本设计思路4 1.3.2 拟采用的途径(研究手段)4 1.4 论文结论和成果形式6 2 塑件的结构工艺性分析.8 2.1 塑件的几何形状分析8 2.2 塑件的结构工艺性分析9 2.3 塑件原材料的成型特性分析9 2.3.1 ABS 的注射成型工艺.9 2.3.2 ABS 性能分析.10 2.3.3 ABS 成型塑件的主要缺陷及消除措施.12 3 注射机型号的初步确定 13 3.1 塑件的生产批量13 3.2 初选注射机13 3.2.1 计算塑件体积和重量.13 3.2.2 根据塑件本身的几何形状及生产批量确定型腔数目13 3.2.3 浇注
10、系统凝料体积的初步估算13 3.2.4 选择注射机14 3.3 注射机相关参数的校核15 3.3.1 注射量校核.15 3.3.2 锁模力校核.15 3.3.3 注射压力的校核.16 4 分型面的设计 17 4.1 分型面的选择原则17 手机底壳注塑模具设计 4.2 分型面方案的选择17 5 浇注系统的设计 18 5.1 主流道的设计与计算校核18 5.2 校核主流道的剪切速率19 5.3 冷料穴的设计.19 5.4 浇口的设计20 5.4.1 浇口的作用.20 5.4.2 浇口位置的选择.20 5.5 分流道设计22 5.6 分流道的计算24 6 成型零件的结构设计 26 6.1 结构设计.
11、26 6.1.1 型腔的结构设计.26 6.1.2 型芯的结构设计.27 6.1.3 成型零件的选材.27 6.2 成型零件工作尺寸的计算28 6.2.1 型腔径向尺寸计算.28 6.2.2 型腔的深度尺寸的计算.29 6.2.3 型芯径向尺寸的计算.30 6.2.4 型芯高度尺寸的计算.30 6.2.5 模具中心距尺寸.31 6.3 模具型腔壁厚的确定34 6.3.1 型腔侧壁厚度 S 的计算34 6.3.2 型腔底板厚度 T 的计算35 7 脱模机构的设计 36 7.1 脱模力的计算36 7.2 推杆尺寸的校核37 7.3 校核推出机构作用在塑件上的单位压应力.38 8 模架的确定 39
12、手机底壳注塑模具设计 8.1 模架的选取39 8.2 模架推板导柱的选取40 9 抽芯机构的设计与计算 42 9.1 侧向抽芯机构设计42 9.2 斜导柱的设计42 9.2.1 斜导柱倾斜角确定.42 9.2.2 导柱设计.44 9.2.3 斜导柱的长度L计算.44 9.3 导滑槽的设计.46 9.4 楔紧块的设计46 10 排气系统的设计 .48 11 冷却系统的计算与设计 .49 11.1 冷却系统的简单计算49 11.1.1 单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量 W49 11.1.2 确定单位质量的塑件在凝固时所放出的热量 Q.49 11.2 冷却装置的布置51 12 合模导向机构的设
13、计 .53 13 注射机的校核计算 .54 14 总装配图的绘制 .55 15 模具工作原理57 总结 58 参考文献 59 致谢 60 手机底壳注塑模具设计 第 1 页 共 60 页 1 绪论 1.1 课题研究的目的及意义 本课题要求设计如图所示手机底壳的注塑模具,注塑模具由于其专用性,不同 于冷冲压模具的设计,设计时总体结构设计方案不会有太多的选择,在设计时主要考 虑到工厂现有的设备情况、产品的生产批量以及模具的寿命。该手机底壳为大批量生 产,虽然该塑料制件尺寸比较适中,但是塑件的结构相对复杂。在生产时要考虑到模 具寿命,所以对模具材料和制造精度的要求等提出了较高的要求。 此底壳用于在手机
14、上,需与手机上的其它零件相互配合使用,尺寸精度要求相对 较高,而表面要求光面即可,型腔、型芯表面配合精度要求较高。 从总体结构上来看,该制件尺寸不大,壁厚较薄,但内部结构相对复杂,不仅有 多个尺寸不同的通孔与盲孔,还有多个侧孔。因此在设计中更加需要考虑周全,尤其 是侧抽机构的设计。由于壁厚较薄且壁厚并不是完全相同,因此在填充时要保证其均 匀充满,不能有缩孔、翘曲变形或因冷却或因固化速度不同而产生附加内应力的发生, 因此对浇注系统及冷却系统的设计要求较高。 从局部结构来看,塑件内部有多个中心孔,孔的直径并不相同,有大孔也有小孔。 因此加工此型芯和型腔的难度比较大而且间隙配合要求也要比较好的要求。
15、 按照现今注塑模具设计的总体趋势,注塑模具的设计已很少使用手工绘图或完全 由二维软件来进行设计,且模具标准件已在注塑模具设计中大量采用。 因此本课题采取使用模具二维、三维软件和模具分析软件综合使用来进行模具的 结构设计并且进行模具结构的优化,且在模具设计的过程中要综合考虑模具制造工艺 及注塑成型工艺。 综上所述,本课题的研究意义是将我们所学注塑模具设计的知识加以综合应用, 将理论知识运用到实际的设计当中,牢固所学知识。 1.2 国内外研究的现状 手机最早是美国 IT 巨头摩托罗拉公司发明的,它通过历代科学家的不断探索与 研究,逐渐向便捷式、智能化发展。而目前在全球范围内使用最广是所谓的第三代
16、手机(3G) 。 手机底壳注塑模具设计 第 2 页 共 60 页 第一代手机(1G)是指模拟的移动电话,也就是在 20 世纪八九十年代香港美国等 影视作品中出现的大哥大。这种手机外表四四方方,只能成为可移动算不上便携。很 多人称呼这种手机为“砖头”或是黑金刚等。这种手机基本上使用频分复用方式只能进 行语音通信,收讯效果不稳定,且保密性不足,无线带宽利用不充分。 第二代手机(2G)也是最常见的手机。通常这些手机使用 PHS,GSM 或者 CDMA 这些十分成熟的标准,具有稳定的通话质量和合适的待机时间。在第二代中为 了适应数据通讯的需求,一些中间标准也在手机上得到支持,例如支持彩信业务的 GPR
17、S 和上网业务的 WAP 服务,以及各式各样的 Java 程序等。 3G,是英文 3rdGeneration 的缩写,指第三代移动通信技术。相对第一代模拟制式 手机(1G)和第二代 GSM、CDMA 等数字手机(2G) ,第三代手机,是指将无线通信 与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。它能够处理图像、音乐、视 频流等多种媒体形式,提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。为 了提供这种服务,无线网络必须能够支持不同的数据传输速度,也就是说在室内、室 外和行车的环境中能够分别支持至少 2Mbps(兆比特每秒) 、384kbps(千比特每 秒)以及 144kbps 的传输速
18、度。 手机外观上一般都应该包括至少一个液晶显示屏和一套按键(部分采用用触摸 屏的手机减少了按键) 。部分手机除了典型的电话功能外,还包含了 PDA、游戏机、 MP3、 照相、录音、摄像、定位等更多的功能,有向带有手机功能的 Pocket PC 发 展的趋势。 本课题选择手机中的其中一个零件底壳进行设计。随着手机的不断创新与进 步,底壳的设计也日新月异,款式更是多种多样,凸显时代气息。而从模具设计和 制造技术方面来看,注塑成型模具的发展趋势可归纳为以下几方面。 (1)加深理论研究 在模具设计中,对工艺原理的研究越来越深入,模具设计已 由经验设计阶段逐渐向理论计算设计方面发展,尤其是注塑时熔体流动
19、引起的取向, 这使塑件的质量得到很大的提高。 (2)高效率、自动化 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;气体辅助注射成型以提高注塑件质量,热流道注塑系统以提高塑件的 生产率和质量,各种能源可靠的自动脱出产品和流道凝料的脱模机构以增加产量等。 告诉自动化的注塑成型机械配以先进的模具,对改善制件质量,提高生产效率,降低 产品的成本起了很大的作用。 手机底壳注塑模具设计 第 3 页 共 60 页 (3)大型,超小型及高精度 由于塑料具有异常的特性,应用范围十分广阔.塑料件 已应用到建筑,交通运输,家用电器,仪器仪表等各个工业领域,于是出现了各种 大型,竟谬和高寿命的注塑
20、成型模具。为了满足这些要求了,研制了各种高强度高 硬度高耐磨性能且易加工,热处理变形小,导热性优异的模具材料。 (4)标准化 模具标准化及模具标准件的应用将极大的影响模具制造周期。且还 能提高模具的质量及降低模具的制造成本,开展模具标准化工作,使模板、导柱、 推管等通用零件标准化、系列化、商品化、以适应大规模成批地生产注塑成型模具。 目前注塑模设计方法比较多,但是最常用的设计步骤方法如下: (1)了解设计任务书 (2)塑件的结构工艺性分析 (3)分型面及浇注系统的设计 (4)模具设计方案论证 (5)主要零部件的设计计算 (6)成型设备的校核计算 (7)绘制模具装配图 (8)绘制零件图 (9)编
21、写设计计算说明书 注塑模设计从拿到设计任务书到完成整个设计任务,需要的应用软件是比较多, 比较普遍应用的有如下: 二维绘图软件:AutoCAD、CAXA 电子图版等;三维绘图软件: PRO/ENGINEER、UG NX、CAXA 实体设计、solidworks、3ds Max 等;模拟加工软件: Mastercam、CAXA 制造工程师、CIMATRON 等;模拟分析软件 Moldflow 等。 本课题主要研究的是利用模具设计软件实现对垫块注射模具的结构设计(CAD) 、 结构分析与优化设计(CAE)。 模具的 CAD 设计、分析,包括根据产品模型进行模具分型面的设计、确定型腔和 型芯、模具结
22、构的详细设计、塑料充填过程分析等几个方面。利用先进的特征造型软 件如 PRO/E、UG 等很容易地确定分型面,生成上下模腔和模芯,再进行流道、浇口以 及冷却水管的布置等。确定了这些设计数据以后,再利用模具分析软件(CAE), 如 Moldflow 进行塑料的成形过程分析。根据 Moldflow 软件分析塑料在注塑模腔内的注射 手机底壳注塑模具设计 第 4 页 共 60 页 过程流动情况、分析温度压力变化情况、分析注塑件残余应力等,根据分析情况来检 查模具结构的合理性、流动状态的合理性、产品的质量问题等。比如是否存在浇注系 统不合理,出现流道和浇口位置尺寸不当,无法平衡充满型腔;是否存在注塑工艺
23、不 对,出现产品的翘曲变形等。模具通过 CAD 设计和分析,就可以将错误消除在设计阶 段,提高一次试模成功率。 1.3 课题研究基本内容和方法 1.3.1.基本设计思路 塑件结构工艺性分析,由于塑件总体尺寸不大,但结构相对复杂并有较高的配合 精度,因此采用一模一腔的结构。而为了让塑件表面无浇口痕迹,外表面无明显的熔 接痕,增加塑件外观质量,浇口位置与数量可根据塑件的质量而改变与增减,方便修 模,因此采用剪切浇口的方式。此外,由于塑件较薄,因此在脱模机构的设计时要尽 量使推杆受力均衡。 手机底壳模具相关结构设计及计算, 主要包括成型收缩率的计算,侧抽芯方面的 计算以及冷却系统的相关设计计算。 由
24、于塑件有侧凹孔,为了减少模具的体积及调用更小规格的模架,采用斜顶滑块 来实现对齿的侧抽芯。 根据塑件结构,采用推杆推出的脱模方式,但由于壁厚较厚且面积较大,因此在 推杆的设置时要考虑到推杆受力均衡,对推杆设置的位置及数量要求较高。 采用 UG 模具设计软件完成该塑件注射模具的 3D 造型图。 将三维造型图转换成二维总装配图,输出模具零件的二维图并正确标注尺寸,提 出技术要求。 完成模具的制造、装配与调试,最终完成模具的验收使用(在学校条件许可的情 况下) 。 1.3.2 拟采用的途径(研究手段) (1) 塑件分析 a 明确塑件设计要求 仔细阅读塑件制品零件图,从制品的塑料品种,塑件形状,尺寸精
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- 毕业设计 论文 手机 注塑 模具设计
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