手机套注射模具设计说明书

课程设计说明书题目手机套注射模具设计
姓名
专业高分子材料与工程
班级
指导老师
2012年 12 月 20 日
理工学院
课程设计（论文）任务书
填表时间： 2012 年 12 月 20 日
年月日
手机套注塑模设计
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。

此篇论文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。

本次设计的制品为诺基亚手机套注射模设计，利用CAD来完成其装配图和零件图。

模具采用了侧抽芯，使侧向的孔能更好的脱模。

模具结构紧凑、工作可靠、操作方便、运转平稳、冷却效果好、劳动强度低、生产效率高、生产的塑件精度高、生产成本低。

本文从型腔数量和布局的确定、注射机选择、流道的设计、模板及其标准件的选用、冷却系统、成型部件的设计等给出了详细的设计过程。

关键词：手机套；注塑模；模具结构
目录
前言 (1)
第1章塑件成形工艺性分析 (2)
第2章模具基本结构及设计 (4)
2.1 成形零部件的设计 (4)
2.1.1成型零件工作尺寸计算 (4)
2.1.2成型零件强度、刚度的校核 (4)
2.2浇注系统结构及设计 (5)
2.2.1 浇注系统的组成 (5)
2.2.2 浇注系统的作用 (5)
2.2.3 浇注系统各部件设计 (5)
第3章脱模机构的设计 (7)
3.1 推出机构的组成 (7)
3.2 推出机构的分类 (7)
3.3 推出机构的设计原则 (7)
3.4 脱模力的计算 (8)
第4章合模导向机构的设计 (9)
4.1合模导向零件机构的作用 (9)
4.2导向机构的设计 (9)
第5章侧向分型与抽芯机构的设计 (10)
5.1侧向抽芯机构的分类及特点 (10)
5.2斜滑块侧抽芯机构 (10)
第6章模具冷却系统的设计 (12)
6.1冷却系统设计原则 (12)
6.2注射模温度调节系统设计 (12)
第7章模具总装图 (13)
结论 (14)
辞 (15)
参考文献 (15)
附录 (17)
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。

我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。

成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新方面也取得较大进展。

我国塑料模的发展迅速，塑料模的设计、制造技术、CAD技术、CAPP技术，已有相当规模的确开发和应用。

在设计技术和制造技术上与发达国家和地区差距较大。

因此努力提高模具设计与制造水平，提高国际竞争能力，是刻不容缓的。

此次的课程设计（手机套模具设计）采用在Auto CAD环境下完成设计，其中涉及到零件模块、装配模块、工程图模块。

同时，在此次设计中，主要用到了注射模设计，以及机械设计等方面的知识。

着重说明了一副常见的手机注射模的一般设计流程，注射成型的分析、模具的结构设计、注射模具设计的有关计算、模具总体尺寸的确定、模具结构总装图和零件工作图的绘制。

其中模具结构的设计既是重点又是难点，主要包括成型位置的及分型面的选择，模具型腔数的确定、型腔的排列、流道布局、浇口位置的选择、滑块的设计、模具工作零件的结构设计，推出机构的设计、装配图的绘制。

第1章塑件成形工艺性分析
1.1 设计任务
本次设计任务为手机套的塑料制件，材料为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS），收缩率0.3%~0.8%。

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。

1.2 塑件的工艺性分析
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。

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。

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。

1.3原材料的选择以及原材料的工艺分析
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：质量轻、
化学稳定优越、.电绝缘性能好、比强度高、减摩、耐磨性能优良，自润滑性好、成型加工方便粘结性能好、光学性能好、着色性能较强、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。

第2章 模具基本结构及设计
2.1 成形零部件的设计
2.1.1成型零件工作尺寸计算
制品尺寸能否达到图纸尺寸的要求，与型腔、型芯的工作尺寸的计算有很大关系。

成型零件工件尺寸的计算容包括：型腔和型芯的径向尺寸（含矩形的长和宽）、高度尺寸及中心距尺寸等。

成型零件工作尺寸的计算方法很多，现以塑料的平均收缩率为基准计算。

1. 型腔径尺寸计算
z
)43-DQ (D D M δ+∆+= （mm ）
式中，M D —型腔径尺寸（mm ）
D —制品的最大尺寸（mm ）
Q —塑料的平均收缩率（%），ABS 的平均收缩率为0.5% ∆—制品公差
43—系数，可随制品精度变化，一般取0.5~0.8之间 z
δ —模具的制造公差，一般取z δ=61~41 2. 型芯径向尺寸计算
模具型芯径向尺寸是由制品的径尺寸所决定的，与型腔径向尺寸的计算原理一样，分长、宽两部分计算：
z )43-DQ (D d M δ-∆+=(mm)
式中，M d —型芯外径尺寸(mm)
1D —制品径最小尺寸(mm)
其余符号含义同型腔计算公式。

2.1.2成型零件强度、刚度的校核
本设计属中小型塑料模具，所以型腔壁厚按强度条件计算，按刚度条件校核。

根据《模具材料应用手册》得本设计所使用的模具材料为SM50，其相关参数如表2-2
图2-1SM50主要参数
2.2浇注系统结构及设计
2.2.1 浇注系统的组成
普通流道浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。

2.2.2 浇注系统的作用
将来自注射机喷嘴的塑料熔体均匀而平稳的输送到型腔，同时使型腔的气体能及时顺利排出。

在塑料熔体填充及凝固的过程中，将注射压力有效地传递到型腔的各个部位，以获得形状完整、外质量优良的塑料制件。

2.2.3 浇注系统各部件设计
1. 主流道设计
主流道通常位于模具的入口处，其作用是将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔。

其形状为圆锥形，便于塑料熔体的流动及流道凝料的拔出。

热塑性塑料注塑成型用的主流道，由于要与高温塑料及喷嘴反复接触，所以主流道常设计成可拆卸的主流道衬套，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。

主流道设计要点：
（1）主流道圆锥角α=2°～6°，对流动性差的塑料可取3°～6°，壁
粗糙度为R
a =0.63m
μ；
（2）主流道大端成圆角，半径r=1～3mm,以减小料流转向过度时的阻力；
（3）在模具结构允许，主流道应尽可能短，一般小于60mm,过长则会影响熔体的顺利充型；
（4）主流道衬套与定模座板采用H7/m6过渡配合，与定位圈的配合采用H9/f9间隙配合；
（5）主流道衬套一般选用T8、T10制造，热处理强度为52～56HRC。

主流道的具体尺寸见表2-2-
表2-2
2. 冷料穴的设计
主流道一般为于主流道对面的动模板上。

其作用就是存放料流前锋的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而形成冷接缝；此外，在开模时又能将主流道凝料从定模板中拉出。

冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端直径，长度约为主流道大端直径。

冷料穴的形式有：
（1）与推杆匹配的冷料穴
（2）与拉料杆匹配的冷料穴
（3）无拉料杆的冷料穴
本设计的塑件为ABS，该塑料具有良好的韧性，采用“与推杆匹配的冷料穴”中的倒锥形将主流道凝料拉出，当其被推出时，塑件和流道凝料能自动坠落。

第3章脱模机构的设计
3.1 推出机构的组成
推出机构主要由推出零件、推出零件固定板和推板、推出机构的导向与复位部件等组成。

推出机构中，凡直接与塑件相接触、并将塑件推出型腔的零件称为推出零件。

常用的推出零件有推杆、推管、推件板、成型推杆等。

3.2 推出机构的分类
推出机构可按其推出动作的动力来源分为手动推出机构、机动推出机构、液压和气动推出机构。

手动推出机构是模具开模后，由人工操纵的推出机构塑件，一般多用于塑件滞留在定模一侧的情况；机动推出机构利用注射机开模动作驱动模具上的推出机构，实现塑件的自动脱模；液压和气动推出机构是依靠设置在注射机上的专用液压和气动装置，将塑件推出或从模具中吹出。

推出机构还可以根据推出零件的类别分类，可分为推杆推出机构、推管推出机构、推件板推出机构、成型推杆（块）推出机构、多无综合推出机构等。

另外，也可根据模具的结构来分类。

3.3 推出机构的设计原则
1. 推出机构应昼调协在动模一侧
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，所以一般情况下，推出机构设在动模一侧。

正因如此，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，从而使塑件受力均匀、不变形、不损坏。

3. 机构简单动作可靠
推出机构应使推出灵活，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，确保塑件顺利地脱模。

4. 良好的塑件外观
推出塑件的位置应尽量设置在塑件部，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。

3.4 脱模力的计算
脱模力是从动模一侧的主型芯上脱出塑件所需施加的外力，需克服塑件对型芯包紧力、真空吸力、粘附力和脱模机构本身的运动阻力。

本设计主要计算由型芯包紧力形成的脱模阻力。

当开始脱模时，模具所受的阻力最大，推杆刚度及强度应按此时计算，亦即无视脱模斜度（a=0）由于制品是薄壁矩形件
Q=8t·E·S·l·f/(1-m)(1+f) （kN ）
式中，Q —脱模最大阻力（kN ）
t —塑件的平均壁厚（cm ）
E —塑料的弹性模量（N/2cm ）
S —塑料毛坯成型收缩率（mm/mm ）
l —包容凸模长度（cm ）
f —塑料与钢之间的摩擦系数
m —泊松比，一般取0.38~0.49
查表得，S=0.005，E=1.8×105N/cm 2
已知，t ≈0.12cm ，l=4.5cm ，f=0.28
Q=8×0.12×1.8×105
×0.005×4.0×0.28/(1-0.43)(1+0.28)
=1.32kN
660.510101240.837107445.02F f F f P A N -=⨯=⨯⨯=⨯⨯⨯⨯=正阻 F 阻---摩擦阻力（N ）
f ---摩擦系数，一般取0.15～1.0，本设计取0.5 F 正---因塑件收缩对型芯产生的正压力（N ）
第4章合模导向机构的设计
4.1合模导向零件机构的作用
1．定位作用模具闭合后，保证动定模位置正确，保证型腔的形状和尺寸正确；导向机构在模具装配过程中也起了定位作用，便于装配和调整。

2．导向作用合模时，首先是导向零件接触，引导动定模或上下模准确闭合，避免型芯先进入型腔造成成型零件损坏。

3．承受一定的侧向压力塑料熔体在充型过程中可能产生单向侧压力，或者由于成型设备精度低的影响，使导柱承受了一定的侧压力，以保证模具的正常工作。

若侧压力很大，不能单靠导柱来承担，需增设锥面定位机构。

4．保持机构运动平稳对于大、中型模具的脱模机构，导向机构有使机构运动灵活平稳的作用。

5．承载作用当采用脱模板脱模或双分型面模具时，导柱有承受脱模板和型腔板的作用。

4.2导向机构的设计
设计导柱、导套时还应注意：
1. 导柱应合理地均布在模具分型面的四周，导柱中心至模具外缘应有足够的距离，以保证模具的强度；
2. 导柱的长度应比型芯端面的高度高出6～8mm,以免型芯进入凹模时与凹模相碰而损坏；
3. 导柱和导套应有足够的强度和耐磨度，常采用20#低碳钢经渗碳0.5～0.8㎜，淬火48～55HRC，也可采用T8A碳素工具钢，经淬火处理；
4. 为了使导柱能顺利地进入导套，导柱端部应做成锥形或半球形，导套的前端也应倒角；
5. 导柱设在动模一侧可以保护型芯不受损伤，而设在定模一侧则便于顺利脱模取出塑件，因此，根据需要而决定装配方式；
6. 一般导柱滑动部分的配合形式按H8/f8，导柱和导套固定部分配合按H7/k6,导套的外径的配合按H7/k6；
第5章侧向分型与抽芯机构的设计
5.1侧向抽芯机构的分类及特点
侧向抽芯机构按其动力来源可分为手动、机动、气动或液压三大类。

手动侧抽芯：该种模具结构简单、生产效率低、劳动强度大、抽拔力有一定限制，故只在特殊场合下应用，如试制新产品或小批量生产等。

机动侧抽芯：开模时，依靠注射机的开模动力，通过侧向抽芯机构改变运动方向，将活动零件抽出。

机动侧抽芯操作方便、生产效率高、便于实现生产自动化，但模具结构复杂。

机动侧抽芯结构形式主要有：斜导柱侧抽芯、斜弯销侧抽芯、斜滑块侧抽芯、齿轮齿条侧抽芯以及弹簧侧抽芯等。

液压或气动侧抽芯：在模具上配置专门的油缸或汽缸，通过活塞的往复运动来进行侧向抽芯。

这类机构的特点是抽拔力大、抽芯距离长、动作灵活且不受开模过程限制，常在大型注射模中使用。

5.2斜滑块侧抽芯机构
1. 斜滑块的设计要点
（1）斜滑块的导向斜角 可比斜导柱的大些，但也不大于30，一般取10～
25，斜滑块的推出长度l必须小于导滑总长的2/3；
（2）斜滑块与导滑槽应有一定的双面间隙；
（3）为保证斜滑块的分型面密合，而且在斜滑块与动模套的配合面磨损后仍能紧密拼合，成型时不致发生溢料，斜滑块底部与模套之间应留有0.2～0.5㎜的间隙，同时斜滑块的顶面应高出模套0.2～0.5㎜。

本设计的模具由于已经有一个斜导柱侧抽芯机构，另一方向的抽芯距离很短，只有3.48㎜，采用斜滑块更能使模架结构紧凑。

2. 斜滑块侧抽芯机构抽芯距与抽芯力的计算
斜导柱角度a与开模所需的力、斜导柱所受的弯曲力、实际能得到的抽拔力及开模行程有关。

a越大时，所需抽拔力应增大，因而斜导柱所受
的弯曲力也应增大，故希望a角度小些为好。

但当脱模距一定时，a角度越小则使斜导柱工作部分及开模行程加大，降低斜导柱的刚性。

所以斜角
a的确定需要适当兼顾脱模距及斜导柱所受的弯曲力。

根据实际生产经验证明，斜角a值一般不得大于25 ，通常采用15 ~20 。

当脱模距较长而适当增大a角即可满足脱模距时，也可略增大a角，但也需相应增加斜导柱直径和固定部分长度，以便能承受较大的弯曲力
3.活动形式和滑块的锁紧;
为了防止侧型芯在塑件成型时受力移动，对活动型芯和滑块应锁紧楔锁住，开模时又需要使楔块首先脱开（一般不允许用斜导柱起锁紧侧型芯的作用）。

锁紧锁紧的角度一般取β=α+(2 ~3 )。

第6章模具冷却系统的设计
6.1冷却系统设计原则
1.尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡；
2.冷却水孔的数量越多，孔径越大，则对塑件的冷却效果越均匀；
3.尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等，当塑件壁厚均匀时，冷却水孔与型腔表面的距离应处处相等。

当塑件壁厚不均匀时，壁厚处应强化冷却、水孔应靠近型腔、距离要小，但也不应小于10㎜；
4.浇口处加强冷却。

一般在注射成型时，浇口附近温度最高，距浇口越远温度越低，因此要加强浇口处的冷却；
5.应降低进水与出水的温差。

如果进水与出水温差过大，将使模具的温度分布不均匀，尤其对流程很长的大型塑件，料温越流越低，对于矩形模具，通常沿模具宽度方向开设水孔，使进水与出水温度差不大于5℃；
6.合理选择冷却水道的形式。

对于收缩大的塑件应沿收缩方向开设冷却水孔；
7.合理确定冷却水管接头位置。

为不影响操作，进出口水管接头通常设在注射机背面的模具同一侧；
8.冷却系统的水道尽量避免与模具上其他机构发生干涉现象，设计时要通盘考虑；
9.冷却水管进出接头应埋入模板，以免模具在搬运过程中造成损坏。

6.2注射模温度调节系统设计
塑料在成型过程中，模具温度会直接影响到塑料的充模、定向、成型周期和塑件质量。

模具温度过高，成型收缩大，脱模后塑件变形率大，而且还容易造成溢料和黏模；
模具温度过低，则熔体流动性差，塑件轮廓不清晰，表面会产生明显的银丝或流纹等缺陷；
当模具温度不均匀时，型芯和型腔温度差过大，塑件收缩不均匀，导致塑件翘曲变形，会影响塑件的形状和尺寸精度。

第7章模具总装图
图7-1
结论
经过十天对手机塑料套的设计，通过参考、查阅各种有关模具方面的资料，请教老师有关模具方面的问题，特别是模具在实际中可能遇到的具体问题，使我们在这段时间里，对注塑模具的设计方法与流程有了个较为全面的认识。

使我们对塑料模具设计的各种成型方法，成型零件的设计和加工工艺，主要工艺参数的计算，产品缺陷及其解决办法，模具的总体结构设计及零部件的设计等都有了进一步的理解和掌握。

设计、学习、再设计，这种潜移默化的教学方式使我学到了一种科学
的设计思路和方法，这都对我们以后工作产生积极的影响。

特别是在利用
现代化的设计上。

在设计的过程中，遇到了很多的问题，特别是在流道的设计，成型零
件的计算等方面，一度走了很多弯路，浪费了不少时间。

而在装配图的绘
制中，对细节的反复修改较多。

经过很长时间的思考和查阅资料，请教老师，才完成了本套模具的设计过程。

我们对模具的认识从陌生到开始接触，从了解到熟悉。

经过十天的努力，我们相信这次课程设计一定能为将来的事业奠定坚实的基础。

辞
经过十天的忙碌，课程设计最终完成，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有老师的督促指导，想要完成这个设计是难以想象的。

在这里首先要感我的导师莹莹老师，虽然她平日里工作繁多，但在我做课程设计的每个阶段，从查阅资料到设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计，装配草图等整个过程中都给予了我悉心的指导。

除了莹莹老师的专业水平外，她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。

其次要感我的同学对我无私的帮助，我要感我的母校——理工学院，是母校给我们提供了优良的学习环境；另外，我还要感那些曾给我授过课的每一位老师，是你们教会我专业知识。

在此，我再说一次！大家！！！
参考文献
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