【文章內(nèi)容簡介】 具約占 33%，壓鑄模具約占 6%，其它各類模具約占 11%。沖壓模具和塑料模具的總和一般占模具總量的 70%以上（各占總量的 1/3 強(qiáng)）。 目前，中國有近 100 萬個模具生產(chǎn)廠，從業(yè)人數(shù) 800 多萬人，其中華南和華東的模具企業(yè)的產(chǎn)值和銷售額占了全國模具制造業(yè)的三分之二左右。 我 國模具年生產(chǎn)總量目前已位居世界第二，模具產(chǎn)值占全世界模具總產(chǎn)值的 8%左右，我國模具市場總態(tài)勢是產(chǎn)需兩旺。預(yù)計 “十一五 ”期間，模具行業(yè)年均增長率在 12%～ 15%。到 2020 年我國不但成為模具生產(chǎn)大國，而且進(jìn)入世界模具生產(chǎn)制造強(qiáng)國。 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 第一章 畢業(yè)設(shè)計任務(wù) 6 第一章 畢業(yè)設(shè)計任務(wù) 制品名稱 ：手機(jī)外殼 制品材料 ： ABS 塑料 品數(shù)量 ： 100 萬件 表面要求 ：塑件表面不允許有澆注痕、氣孔、燒焦的痕跡、頂白現(xiàn)象 設(shè)計時間 ： 30天 圖 11 模具三維造型 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 第二章 手機(jī)外殼的工藝性分析 7 第二章 “ 手機(jī)外殼 ”的工藝性分析 “溫控開關(guān)”成型工藝過程分析 根據(jù)設(shè)計指導(dǎo)書的設(shè)計要求模具的類型是“注塑模具”，故“ 手機(jī)外殼 ”的成形工藝過程是“注塑成型過程”，即： ABS 預(yù)烘干 → ABS 裝入料斗 →預(yù)塑化 →注射裝置準(zhǔn)備注射 →注射 →保壓 →冷卻 →脫模 →塑件送下工序 →清理模具、涂脫模劑 →合模 →注射 。 “ 手機(jī)外殼 ”材料分析 根據(jù)設(shè)計指導(dǎo)書中的設(shè)計要求材料選用 ABS。 ABS 是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物， A代表丙烯腈， B代表丁二烯， S代表苯乙烯 ， 具有良好的耐化學(xué)腐蝕、表面硬度、堅韌、加工性和染色性能，成型的塑件有 較好的光澤。但 ABS 易吸水，使成型塑件表面出現(xiàn)斑痕、云紋等缺陷，為此，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理，濕度應(yīng)小于 %，建議干燥條件為 90~110C0， 2~4 小時。 使用性能： ①綜合性能良好，沖擊韌度、力學(xué)強(qiáng)度較高，且要低溫下也不迅速下降。 ②耐磨性、耐寒性、耐水性、耐化學(xué)性和電氣性能良好。 ③水、無機(jī)鹽、堿、酸對 ABS 幾乎無影響。 ④尺寸穩(wěn)定，易于成型和機(jī)械加工，與 372 有機(jī)玻璃的熔接性良好，經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色，且可作雙色成型塑件，且表面可鍍鉻 成型性能： ①無定型塑料，其品種很多，各 品種的機(jī)電性能及成型特性也各有差異，應(yīng)按品種確定成型方法及成型條件。 ②吸濕性強(qiáng)，含水量應(yīng)小于 ％，必須充分干燥，要求表面光澤的塑件應(yīng)要求長時間預(yù)熱干燥。 ③流動性中等，溢邊料 左右（流動性比聚苯乙烯、 AS 差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好）。 ④比聚苯乙烯加工困難，宜取高料溫、模溫（對耐熱、高抗沖擊和中抗沖瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 第二章 手機(jī)外殼的工藝性分析 8 擊型樹脂，料溫更宜取高）。料溫對物性影響較大、料溫過高易分解（分解溫度為 250 176。 C 左右比聚苯乙烯易分解），對要求精度較高的塑件，模溫宜取 50—— 60 176。 C，要求光澤及耐熱型料宜取 60—— 80 176。 C。注射壓力應(yīng)比加工聚苯乙烯稍高，一般用柱塞式注塑機(jī)時料溫為 180—— 230 176。 C，注射壓力為 100—— 140 MPa，螺桿式注塑機(jī)則取 160—— 220 176。 C， 70—— 100 MPa 為宜。 ⑤易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計時應(yīng)注意盡量減小澆注系統(tǒng)對斜流的阻力，模具設(shè)計時要注意澆注系統(tǒng)，選擇好進(jìn)料口位置、形式。摧出力過大或機(jī)械加工時塑件表面呈“白色”痕跡（但在熱水中加熱可消失）。 ⑥ ABS 在升溫時粘度增高，塑料上的脫模斜度宜稍大，宜取 1 176。以上。 ⑦在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度及收縮率影 響極小。 ABS 主要技術(shù)指標(biāo)： 表 11 熱物理性能 密度 (g/ cm179。) — 1． 05 比熱容 (J kg1K1) 1255— 1674 導(dǎo)熱系數(shù) (W m1 K1 102) — 線膨脹系數(shù) (105K1) — 滯流溫度 (176。 C) 130 表 12 力學(xué)性能 屈服強(qiáng)度（ MPa） 50 抗拉強(qiáng)度 (MPa) 38 斷裂伸長率 (﹪ ) 35 拉伸彈性模量 (GPa) 抗彎強(qiáng)度 (MPa) 80 彎曲彈性模量 (GPa) 抗壓強(qiáng) 度 (MPa) 53 抗剪強(qiáng)度 (MPa) 24 沖擊韌度 (簡支梁式 ) 無缺口 256 布氏硬度 缺 口 11 表 13 電氣性能 表面電阻率（Ω） 1013 體積電阻率（Ω m） 1014 擊穿電壓（ KV/mm） \ 介電常數(shù)（ 106Hz） 介電損耗角正切（ 106Hz） 耐電弧性 (s) 50—85 ABS 成型塑件的主要缺陷及消除措施： 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 第二章 手機(jī)外殼的工藝性分析 9 ①主要缺陷 缺料、氣孔、飛邊、出現(xiàn)熔接痕、塑件耐熱性不高（連續(xù)工作溫度為 70176。C左右熱 變形溫度約為 93176。 C）、耐氣候性差（在紫外線作用下易變硬變脆）。 ②消除措施 加大主流道、分流道、澆口、加大噴嘴、增大注射壓力、提高模具預(yù)熱溫。 “ 手機(jī)外殼 ”質(zhì)量和體積分析 經(jīng) UG 三維造型后測得 單個 實際體積約為 ，澆注系統(tǒng)體積約為。 查《模具成型工藝與模具設(shè)計》得其密度為 ~，收縮率為%~%，計算出平均密度為 ，平均收縮率為 。 塑件的質(zhì)量： M 塑 =ρ V 塑 =（ ） g≈ ，式中ρ —— 塑料密度，g/cm3。 澆注系統(tǒng)質(zhì)量： M 澆 =ρ V 澆 =（ ） g≈ ，式中ρ —— 塑料密度， g/cm3。 故： V 總 =V 塑 +V 澆 =+≈ ， M 總 =M 塑 +M 澆 =+=。 “ 手機(jī)外殼 ”成型工藝參數(shù)的分析 查《塑料模具設(shè)計與制造》表 ，得 ABS 塑料注塑成型工藝參數(shù)： 密度 /（ g/ cm3）： ～ ；收縮率 /%： ～ ； 預(yù)熱和干燥 / 176。C ： 80～ 85 注塑機(jī)類型：螺桿式； 螺 桿轉(zhuǎn)速 /（ r/min） ： 30～ 60 ； 噴嘴形式：直通式； 噴嘴溫度 / 176。C ： 180~190； 模具溫度 / 176。C ： 50～ 70； 注射壓力 / MPa： 70～ 90； 保壓壓力 / MPa： 50～ 70； 注射時間 / S： 3～ 5； 保壓時間 / S： 15～ 30； 冷卻時間 / S： 15～ 30，； 成型周期 / S： 40～ 70； 料筒溫度 / 176。C ：前部 （ 200～ 210） ； 中部 （ 210～ 230） ； 后部 （ 180～ 200） 。 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 第三章 “手機(jī)外殼”的結(jié)構(gòu)分析 10 第三章 “ 手機(jī)外殼 ”的結(jié)構(gòu)分析 “ 手機(jī)外殼 ”的結(jié)構(gòu)分析 從圖 31 可知該產(chǎn)品 長 126mm、 寬 50、 高 6mm，壁厚為 的蓋類零件，零件無卡 鉤 也無死角，結(jié)構(gòu)較簡單，壁厚較均勻。 塑件表面不允許有氣孔、燒焦的痕跡、頂白現(xiàn)象的質(zhì)量要求。故，為達(dá)到塑件表面質(zhì)量的要求和提高成型效率，采用 潛伏式 澆口及 頂針 頂出。 圖 手機(jī)外殼 3D 圖 “ 手機(jī)外殼 ”的精度分析 根據(jù)設(shè)計任務(wù)的要求與客戶商定，標(biāo)注公差尺寸精度（一般精度）采用 MT3，未標(biāo)注公差尺寸精度采用 MT5。精度等級：采用 IT13 級。脫模斜度：由于制件厚度適中，脫模斜度取 ?1 比較合適。 “ 手機(jī)外殼 ”表面分析 “溫控開關(guān)”要求外形美觀，色澤鮮艷，外表面沒有斑點及熔接痕，粗糙度可取 m。而塑件內(nèi)部沒有較高的表面粗糙度要求。 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 第四章 “手機(jī)外殼”的模具設(shè)計方案的確定 11 第四章 “ 手機(jī)外殼 ” 模具設(shè)計方案的確定 型腔數(shù)量及排列方式的選擇 型腔數(shù)目 n根據(jù)： 1pF PAn PA?? 式中 FP ： 注射機(jī)的額定鎖力， N P ： 塑料熔體在型腔中的成型力 ， MPa 查表得 70? p? 90 A1 ：澆注系統(tǒng)在分型面上投影與型腔不重疊部分的體積 mm2 A ：單個塑件在分型面上的投影面積 mm2 所以： 1pF PAn PA?? 3250 10 70 1180??? ? ? 一般來說，精度要求高的小型塑件和中大型塑件優(yōu)先采用 一模一腔的結(jié)構(gòu)；對于精度要求不高的小型塑件（沒有配合精度要求），形狀簡單，又是大批量生產(chǎn)時，若采用多型腔模具可提供獨(dú)特的優(yōu)越條件，使生產(chǎn)效率大為提高，但每增加一個型腔，塑件的尺寸精度將降低 4%。最經(jīng)濟(jì)型腔數(shù)目的確定，實質(zhì)上是注塑件生產(chǎn)成本的經(jīng)濟(jì)核算。從制品尺寸精度和經(jīng)濟(jì)效果考慮，因此模具型腔為一模兩穴，如圖 4— 1 所示。 圖 型腔的排列方式 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 第四章 “手機(jī)外殼”的模具設(shè)計方案的確定 12 模具結(jié)構(gòu)的確定 ：塑件外觀質(zhì)量要求不高，尺寸精度要求一般的小型塑件，可采用此結(jié)構(gòu)。 ：塑件外觀質(zhì)量要求高， 尺寸精度要求一般的小型塑件，可采用此結(jié)構(gòu)。 根據(jù)零件特征及布局方式和尺寸精度的要求，該塑 件無卡溝也無死角，因此無需斜坯或側(cè)抽心機(jī)構(gòu)， 故采用兩板式 模具 ， 如圖 42所示 。 圖 42 兩板式模具 型腔結(jié)構(gòu)的選擇 成型零件直接與高溫高壓的塑料接觸，它的質(zhì)量直接影響塑件的質(zhì)量。型腔結(jié)構(gòu)有整體式和組合體式。根據(jù)該產(chǎn)品的特點，節(jié)省貴重模具鋼才，降低成本，采用組合體式模仁，裝在動模板、定模板上 ，如圖 43所示 。 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 第四章 “手機(jī)外殼”的模具設(shè)計方案的確定 13 圖 43 型腔結(jié)構(gòu) 澆注系統(tǒng)的選擇 澆注系統(tǒng)的選擇 模具的澆注系統(tǒng)是指模 具中從注塑機(jī)噴嘴開始到型腔入口為止的流動通道。它可分為普通流道澆注系統(tǒng)和無流道澆注系統(tǒng)兩大類型。根據(jù)此產(chǎn)品的特點和客戶要求選擇普通流道澆注系統(tǒng) ，如圖 44所示 。 圖 44 普通流道澆注系統(tǒng) 分流道的選擇 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 第四章 “手機(jī)外殼”的模具設(shè)計方案的確定 14 分流道的設(shè)計應(yīng)能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)，使塑料熔體盡快地流經(jīng)分流道充滿型腔，并且流動過程中壓力損失及熱量損失盡可能小，能將塑料熔體均衡地分配到各個型腔。 分流道的截面面形狀 常用分流道的截面面形狀有圓形、梯形、 U字形和六角形等。要減少流道內(nèi)的壓力損失，則希望流道的截面積大，流 道的表面積小，以減少傳熱損失，因此可用流道的截面積與周長的比值來表示流道的效率。圓形截面效率最高（即比表面最小），由于正方形流道凝料脫模困難，實際使用側(cè)面具有斜度為 5176。～ 10176。的梯形流道。淺矩形及半圓形截面流道，由于其效率低（比表面大），通常不采用，當(dāng)分型面為平面時，可采用梯形或 U 字型截面的分流道。 從上述分析，為了減少流道的熱量損失考慮到流道的效率，該模具分流道截面采用圓型截面。 分流道的布置形式 分流道的布置取決于型腔的布局，兩者相互影響，該模具為一模兩腔，采用平衡式布置。 平衡式布置要求從主流 道至各個型腔的分流道，其長度、形狀、斷面尺寸等都必須對應(yīng)相等，達(dá)到各個型腔的熱平衡和塑料平衡。因此各個型腔的澆口尺寸也可以相同，達(dá)到各個型腔均衡地進(jìn)料。 該模具分流道為圓形截面，如圖 45所示。 圖 45 分流道的布置 澆口的選擇 澆口