inventor 手机壳的再设计

实验报告
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学号：成绩：
一.实验名称
手机外壳设计及注塑模具分析
二．实验目的
在学习塑料产品的加工工艺以及各部分结构设计后，将其应用在身边事物之上，对产品的不足之处进行分析，小组讨论解决问题，并运用Inventor软件对设计进行分析验证，为今后设计具体产品奠定制造方面的理论及实践经验，同时锻炼组员的团队协作性和解决问题能力。

三．实验过程
1.手机结构改进
由于这一款手机主要是针对女性设计，从而很大程度上去考虑了手机的美观性。

此手机的背盖太光滑，而此类手机需要拆卸背盖，过于光滑的设计，让背盖的拆卸很不方便。

所以在这一点上我们准备进行改进。

（如图1）将原来全封闭的背壳为天线开一矩形缺口，在此开口处为天线，原本的材料为金属所以不会存在信号问题，我们将材料换为塑料，所以考虑到信号因素就直接将此处设计成一开口，将手机天线外露出来，从而不影响信号。

（如图2）
图1 图2
上面已经说明我们将对手机背盖的造型进行一定的改进，由于手机背盖需要
与手机整体相锲和，所以大的方面不能出现改动。

考虑到手机背盖过于光滑不便于拆卸，（如图3）在这里的我们的改进是增加防滑条，从而增加摩擦力来使拆卸简单方便。

而且我们设计的防滑条也以形态表示出开口为天线，在满足防滑条的功能的时候也提醒使用者这里是天线，注意不要遮挡以免影响信号。

对背盖设计了一定数量的加强筋。

图3
我们对背盖的卡扣也进行了设计改进，背盖左右两边各设计了3个一共6个卡扣。

对中间的卡扣进行了特别的设计—中间的卡扣为题型，这样在向前推动就比较容易，卡上之后也不会轻易的松动掉落。

（如图4、图5）
图4 图5
2.手机材料的改进
同样的，此款手机为了美观性，背盖采用金属材料制造，这样虽然美观，但是很大的程度上增加了制作成本，而且一定程度上增加了手机的重量，对携带产
生了一定的难度。

另一方便，此款手机有时候需要拆下后盖，由于后盖的金属材料，拆下以后可能会伤人。

所以针对背盖材料，我们也准备进行改进。

产品要求表面光洁度高，且具有良好的涂装性和染色性，无毒、无味。

经过层层筛选，ABS材料最附合本塑件要求, 故选用ABS材料。

ABS是广泛使用的塑料。

ABS树脂是一种共混物，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯物。

ABS具有良好的成型加工性，制品表面光洁度高，且具有良好的涂装性和染色性，可电镀成多种色泽。

由此选择此种材料。

（如图6）
图6
所以在材料方面我们决定采用ABS，然后对其喷金属漆，这样既节约了成本同时也满足了美观性。

3.确定尺寸
手机背盖的长宽尺寸及摄像头的位置尺寸都未改变。

背盖壁厚：要求具有足够的强度和刚度；脱模时能承受脱模机构的冲击和振动，所以壁厚不能太薄，且需要在ABS材料满足的情况下，查资料后确定壁厚1 mm。

拔模斜度：在ABS材料允许的情况下，且便于脱模，并防止在脱模时划伤背盖表面，查资料确定了脱模斜度：外表面斜度为1度，内表面斜度为2到3度。

工程图纸按照实物比例所画。

（如图7、图8）
图7
图8
4.建造模型
打开inventor，选择新建零件，创建二维草图，画出手机壳的轮廓并且标出尺寸，包括定型尺寸和定位尺寸，然后退出草图模式，对轮廓线进行拉伸，拉
伸时选择方向向下，距离为一毫米，拉伸出壳体，并且对棱线进行倒角。

倒角时先选择要倒角的线，然后输入倒角的大小。

（如图9、图10）
图9 图10
同理，继续编辑二维草图，将摄像头的草图画出来，然后退出草图模式，拉伸出厚度，倒角，然后画出摄像头的孔，在打孔时，选择终止方式为贯通，孔的直径大小为五毫米，选择第一种孔口的类型，做完后，然后对整个壳体进行抽壳，就形成了手机壳应有的空腔。

（如图11、图12）
图11 图12
抽壳后，用这种方式继续建造手机壳的其他部分，包括防滑槽和卡扣，都是先画出二维草图然后再进行拉伸和倒角的，在画二维草图时，一定要注意标出定位尺寸和定型尺寸，就是整个草图上面的线变成蓝色的。

标出尺寸后才能进行实体的建造，在做卡扣的时候，做完一边，然后用镜像功能就做出另一边的卡扣来。

同理，做出手机壳里面对称的加强筋。

（如图13、图14）
图13图14
最后做出最终模型。

（如图15）
图15
5.模具设计
建造完模型后，开始进行手机壳的模具设计，在功能区中，依次单击模具布局选项卡> 模具布局面板> 塑料零件，使用调整方向命令，可以选择绕轴旋转零件，或将零件的边或表面与轴对齐。

在某些模具设计中，默认的开模方向（与Z 轴正向对齐）不正确。

这是因为塑料零件的方向和开模方向通常是不同的。

调整方向命令可调整这些方向以便使它们保持一致。

所有绿色表面和 Z 轴之间的拔模斜度大于零度。

蓝色表面和 Z 轴之间的拔模斜度都小于零度。

（如图16）
图16
然后调整前盖与后盖之间的位置，使其对齐。

（如图17）
图17
在模具布局面板上，单击选择材料。

该命令使您可以从超过 7,750 种材料的数据库中进行选择。

在对话框的选定的材料部分，单击详细信息。

选项卡中列出了选定的材料许多不同的材料特性，包括材料收缩值。

单击确定关闭热塑性材料对话框。

单击确定接受选定的材料并关闭选择材料对话框。

请注意，模型会自动调整其大小以便将材料考虑在内。

定义好模具参数，其他模具选项就变为可用。

（如图18）
图18
在功能区中，依次单击模具布局选项卡 > 模具布局面板 > 型芯/型腔。

在型芯/型腔选项卡中，依次单击分型设计面板 > 定义毛坯设置。

保留矩形作为毛坯类型。

（如图19、图20）
图19
图20
定义毛坯设置对话框中的确定，接受这些参数并关闭对话框。

（如图21）
图21
补孔面用于填充零件中的所有内部开口，例如孔和槽。

依次单击型芯/型腔选项卡 > 分型设计面板 > 创建补孔面。

默认情况下，系统会自动检测所有内部补片，并在创建补孔面，对话框中按名称顺序列出这些补片。

补片在模型上以绿色亮显。

单击创建补孔面对话框中的确定。

应显示以下模具模型。

（如图22）
图22
单击型芯/型腔选项卡 > 分型设计面板 > 创建分型面。

系统会检测出分型线，并在图形窗口中生成预览，然后进行分型诊断。

（如图23、图24）
图23
图24
单击创建分型面对话框中的确定接受默认的面。

（如图25）
图25
浇口位置是注塑零件的表面上的坐标，用于指示将放置物理浇口的位置。

可以手工定位浇口位置，也可以使用浇口位置分析来自动建议所需数量的浇口的最佳位置。

在功能区中，依次单击型芯/型腔选项卡 > 塑料零件面板 > 浇口位置。

请注意，型芯和型腔会被隐藏，并且注塑零件变为可见，以更好的定义浇口位置。

还显示了浇口位置对话框。

（如图26）
图26
放大模型末端。

在较低边的中点附近选择一个点，如下图所示。

选择的是一条边而不是一个顶点，因此对话框中会显示指示边长度比例的值。

注：如果您选择了顶点，则会显示点的确切坐标。

如果在注塑零件面上进行选择，则会显示 U 和 V 参数值，并可对其进行修改。

浇口位置对话框提供了建议选项卡，该选项卡将在注塑零件上运行分析并为用户所指定数量的浇口建议位置。

单击浇口位置对话框中的应用以创建浇口位置。

单击浇口位置对话框中的完成完成浇口位置的创建过程，关闭对话框，并重新恢复为型芯和型腔的显示。

该点将显示在模具部件中。

（如图27）
图27
调整前盖与后盖的相对位置，使其对齐，以便创建流道。

（如图28）
图28
在功能区中，依次单击模具布局选项卡 > 流道和通道面板 > 流道，从截面类型列表中选择半圆形，输入4.242 mm 作为半圆形的大小，在浇道表格中的冷料位置单元格中单击，然后从列表中选择无。

将显示流道。

（如图29）
图29
创建浇口。

依次单击模具布局选项卡 > 流道和通道面板 > 浇口，保持浇口的默认类型（边类型）。

将放置选项从一点式更改为两点式。

更改浇口的放置选项，以使其位于型腔侧。

通过为以下参数输入新值来更改浇口的值：W1=10mm ，H1=6mm ，W2 =8mm ，H2=4mm 。

在创建浇口对话框中激活浇口位置选择工具，然后选择浇口位置点。

端点选择工具将自动变为激活状态。

选择绘制的直线端作为端点，单击确定关闭创建浇口对话框。

将显示浇口，如下图所示。

（如图30）
图30
模架是一种包含模具的型芯和型腔的钢板部件。

可以通过从厂商的模架库中进行选择来放置标准模架，例如 DME、HASCO、Futaba 和 LKM，或自定义任意标准模架类型。

在功能区中，依次单击模具部件选项卡 > 模具部件面板 > 模架，在模架对话框中，选择 FUTABA SA-S 厂商和类型。

选择 350mm x 350mm 模架的大小。

（如图31）
图31
单击模架对话框中的确定以生成模架并关闭对话框。

将显示完整的模架部件。

（如图32）
图32
顶出元件是将塑料零件推出模具的顶针或司筒。

顶针是钢质的，通常位于模具的 B 端。

当顶出系统创建后，顶针就能把塑料零件或流道凝料顶出模具。

在功能区中，依次单击模具部件选项卡 > 模具部件面板 > 顶出元件，将d1参数的值修改为 1.5 mm。

将L参数的值修改为 160 mm。

选择对话框右下角的箭头以展开并查看顶出元件列表。

编辑X和Y坐标。

单击顶出元件对话框中的确定以创建顶针并关闭对话框。

（如图33）
图33
浇口套是塑料熔体注入模具所需要的通道。

塑料熔体在浇口套的引导下流过流道，经浇口进入模具型腔。

在某些模具部件中，塑料熔体直接从浇口套流入型腔。

在功能区中，依次单击模具部件选项卡 > 模具部件面板 > 浇口套，从浇口套对话框中，展开类型列表。

从厂商列表中，选择DME，然后选择AGN作为浇口套类型。

修改以下值： d1 = 3.5 mm ，L = 66 mm 。

在浇口套对话框的偏移部分中，将Z值更改为 -20 mm。

单击浇口套对话框中的确定以创建浇口套并关闭对话框。

（如图34）
图34
依次单击模具部件选项卡 > 模具部件面板 > 定位环，从对话框中，展开类型列表。

从列表中，选择DME，然后选择DHR 21-A作为定位环类型。

（如图35）
图35
在功能区中，依次单击模具布局选项卡 > 流道和通道面板 > 冷却水道。

从冷却水道对话框中的终止方式列表中，选择贯通。

单击应用。

（如图36）
图36
冷却零部件用于引导冷冻剂流过冷却水道。

可创建以下八种类型的冷却零部件：隔水板、喷淋管、水嘴、导热管、O 形密封圈、管塞、密封塞和螺旋隔水栓。

在功能区中，依次单击模具部件选项卡 > 模具部件面板 > 冷却零部件，圆柱边工具处于激活状态。

在图形窗口中，选择圆柱边，单击冷却零部件对话框中的应用，向剩余的三个冷却水道中每个水道的末端添加冷却零部件。

（如图37）
图37
向每个冷却水道的末端添加冷却零部件。

在八个冷却零部件都添加后，单击冷却零部件对话框中的完成。

（如图38）
图38
零件工艺设置命令基于选定的材料和零件几何体确定最佳的模具温度、熔体温度和注射时间。

最佳的加工条件有助于确保零件的填充没有瑕疵。

在运行零件工艺设置命令之前，必须先定义材料，并且必须存在至少一个浇口位置。

在功能区中，依次单击型芯/型腔选项卡 > 塑料零件面板 > 零件工艺设置，仿真使用材料特性、最大注射压力极限、注塑机注射时间和注塑机开合模时间等的值运行，这些值是从 Autodesk Moldflow 材料数据库中得到的。

或者，您也可以选择自己的值来替代这些值。

指定低光洁度作为所需的表面光洁度。

从零件工艺设置对话框中，保持默认的设置并选择建议选项卡。

单击零件工艺设置对话框中的开始。

单击正在进行分析对话框中的确定。

（如图39）
图39
注意模具问题、熔体温度和注射时间的结果。

从此仿真中获得的结果将用来在下一主题中执行零件填充仿真。

（如图40、图41）
图40
图41
为执行此操作，会随着流动前沿从注射位置开始在整个零件内的逐渐增加来计算流动前沿。

仿真将一直运行，直到到达速度压力切换点。

有两种类型的填充仿真：一种是零件填充分析，用于评估各个零件；另一种是模具填充分析，用于评估整个模具设计，包括浇注系统。

在功能区中，依次单击型芯/型腔选项卡 > 塑
料零件面板 > 零件填充分析。

单击零件填充分析对话框中的开始。

单击正在进行分析对话框中的确定。

查看汇总对话框。

（如图42）
图42
最终通过inventor把模具设计了出来，在这个过程中，学到了很多，在做这个课题时，应该考虑的不仅是技术上的问题，还有人员分工问题。

在思考手机壳的改进时，搜集了很多资料，然后再分析选择要改进的手机壳，不断地改进手机壳的各个细节之处，最终通过inventor建立出了模型，用CAD画出了工程图，再对该手机壳设计了一套模具。

整个过程虽然充满困难与挑战，不过却学习到了更多知识。