毕业设计（论文）诺基亚手机上盖注射模设计.doc

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1、第一章 绪 论1.1 产品调研报告1.1.1 手机外型的发展趋势手机作为现代通信工具已经非常普及了，并且手机一直保持加速增长的发展势头。随着手机的快速发展，手机外型也在不断地变化：手机外形最早是直板的，更确切地说是砖头式的，代表有“大哥大”，然后是直板和翻盖的，接着又从直板式演化出滑盖式，从翻盖式演化出折叠式。再演化下去，又有许多概念手机的出现，形状千奇百怪：信用卡式的，手表式的，企鹅式的也许不少人会产生疑问：那以后的手机到底是什么样的呢？2003年亚洲最大规模的电信展会上，各手机制造商使尽了浑身解数，竞相推出新产品。这些琳琅满目的手机产品透露出了手业机发展的三大趋势：个性化、时尚化与智能化。

2、其中，个性化和时尚化与手机外型的设计息息相关。1.1.2 外型设计方案的选择下面介绍我们的设计理念：1、 设计思路（见图1.1） 图1.1 设计思路2、常见的设计方法（1） 开拓创新设计法：不受任何观点束缚，大胆设想、自由发挥而创造出全新的产品。（2） 产品开发设计法：采用新的技术和表现技法，创造出升级换代的新产品。（3） 改进提高设计法：在原有产品基础上经过改进，提高而区别于同类产品的新产品。3、我们的设计想法方案：通过了解市场的需求，结合市场需求的现状，使设计出来的手机能够符合市场的需要。分析：诺基亚作为现有销量第一品牌，在过去的几年内，一直占据了市场的主流。下面的两个表格可以体现：诺基亚

3、不仅在现有的市场中占有重要比例，甚至在已有手机的消费者中占有比较高的选择地位。方案设计想法：通过分析诺基亚的手机外形，了解诺基亚手机的优缺点，来提高改进，以更好的符合市场的需要。图1.2 目前用户使用的手机品牌图1.3 现有用户再次选择的手机品牌设计的手机外壳(图1.4) 图1.4 手机外壳1.2 产品的工艺分析报告1.2.1 材料的确定由于现在消费者对于手机外壳的要求比较高，比如，不仅要求外观的好看，还要求有比较好的手感，对于光滑程度要求也比较高。然而手机外壳的壁厚比较小，外型比较复杂，因此，对于材料要求也比较高。经过请教专业人员，并且进行多次的比较，最后确定的材料为：ABS。选择出发点：手

4、机外壳要求质量比较轻，应该选择密度小的材料；并且外壳厚度比较小，必须在流动性方面的性能比较好，才有利于提高充模的质量。经过查找有关资料，得知所选的ABS的工艺性能如下： 普利特公司生产的系列ABS材料，采用了独特的光稳定体系及增韧耐热体系，满足各大汽车公司对该材料极为苛刻的要求，具有抗紫外、低气味、高抗冲、高耐热的特点。同时通过改善流动性，使得材料的注射成型温度比同类进口材料下降20，节能增效。其中高抗冲耐热ABS材料被认定为国家重点新产品，2003年获得上海市科技进步三等奖。阻燃ABS及阻燃HIPS不含多溴联苯及多溴联苯醚，符合欧洲ROHS环保要求，已通过UL认证。主要应用范围：汽车：搁手、

5、A/C饰柱、尾灯支架、杂物箱、中柱、三角窗、格栅、出风口、仪表板饰框、后视镜外壳和其他汽车内、外饰件；家用电器以及电子产品：电话机、吸尘器、各种音视频设备及附件、电脑显示器等各种电子电器的外壳。通过查实用塑料注射模设计与制造得到ABS的成型条件如下表2-2：表2-2 常用热塑性塑料的成型条件1.2.2 产品的工艺分析（1）产品的尺寸和表面质量塑件尺寸的大小受到塑料材料流动性好坏的制约，塑件尺寸越大，要求材料的流动性越好，流动性差的材料在模具型腔未充满前就已经固化或熔接不牢，导致制品缺陷和强度下降。由于受塑料流动性的影响，对流动性差的塑料或薄壁制件，在注射或压注成型时塑件的尺寸不能太大，以免塑料

6、熔体充不满模具型腔或使产生的熔接痕强度过差，从而使塑件不能正常成型或对塑件的外观和强度产生影响。我们所设计的手机外壳的尺寸为（104mm50mm5mm），和已经投入市场的手机进行比较，尺寸偏小；然而手机的外壳壁厚比较小，对于注塑可能会增添一些难度，但是经过分析，都能达到要求。没有出现塑料熔体充不满模具型腔或使塑件不能正常成型的情况。其详细尺寸大小可见工程图。尺寸精度：塑料制件尺寸公差：根据老师所给的任务书上的要求可知制品的精度为MT2级，属于精密制件，对应的模具性强机械制造公差等级为IT8级。（2）壁厚塑料制品的壁厚是最重要的结构要素，热塑性塑料制品的壁厚一般为2mm4mm，制品的最小壁厚与塑

7、料材料的流动性有关。塑件的壁厚应根据塑件的使用要求，如强度，刚度，尺寸大小，电气性能及装配要求等确定。调节产品壁厚将决定材料的流动性能和制件模量。制品的壁厚太大，塑料在模具中需要冷却的时间越长，产品的生产周期也会延长。制品的壁厚太薄，刚性差，不耐压，在脱模、装配、使用中容易发生损伤及变形；另外，壁厚太薄，模腔中流道狭窄，流动阻力加大，造成填充不满，成型困难。制品的壁厚原则上要求一致，壁厚不均匀，成型时收缩会不均匀，产生缩孔和内部应力，以致发生变形或者开裂。因此，在没有特殊要求的情况下，尽量选择壁厚均匀。根据我们对市场上的手机的调查，外壳厚度一般为1mm1.5mm.此次毕业设计给出的厚度为：1m

8、m，符合要求。(3)拔模斜度为了便于塑件从模腔中脱出，在平行于脱模方向的制品表面上，必须设有一定的斜度。根据所选的材料为ABS和手机外壳的尺寸特点，最后选择的拔模斜度为:1.5。(4)加强筋等防止变形的结构加强筋可定义为塑件上长的突起物，用来改善制品的强度和刚度。加强筋应设计得矮一些，多一些，深而狭窄的沟槽会给模具加工带来困难。高而厚会使加强筋所在处的壁厚不均，易形成缩孔和表面凹陷。加强筋的方向应与模压方向或模具的开模方向一致，便于脱模。在我们所设计的手机外壳中，建模阶段就增加了不少加强筋，比如手机外壳的上盖，孔特别多，所以在手机外壳屏幕和按键处都增加了不少加强筋。宽度一般都为0.5mm，高度

9、为0.2mm左右。 （5）圆角塑料制品的内外表面的交接转折处，均应设计成圆角，可以避免因尖角引起的应力集中，改善制品的强度。转折处圆弧过渡可以减少塑料流动的阻力，改善制品的外观。塑件转角处的圆角半径通常不要小于0.51mm，在不影响塑件使用的前提下应尽量取大些，综合考虑以上的的各种因素后，选定所设计的塑件的圆角半径为0.5mm、1mm或2mm。（6）小结以上部分为我们所设计的手机外壳的工艺分析，目的是为了使所设计的手机外壳达到成型工艺的要求，使其所对应的模具结构简单合理。由于能力有限，对于手机外壳四周部分装饰用、或者音量按键等孔都无法进行，但还是达到了手机外壳的主要部件的使用要求。1.3 模具

10、设计流程1.3.1 注射模设计流程分析尽管注射模的种类很多，但其设计流程及其内容一般可归纳为如图1.6所示。图1.6 设计流程此次注射模具设计的设计流程可分为以下几个步骤：1、要明确注射模的设计要求：即分析设计出来的注射模应保证注射成型的制件（塑料制品）符合图纸的形状与尺寸要求；模具结构简单，安装牢固，工作安全可靠，便于制造，价格低廉。2、收集资料，分析制件的工艺性，如发现制件的工艺性差，则在不影响制件的使用性能的情况下，提出便于制件的修改意见，使制件设计、制件的工艺、注射模设计与制造生产，相互协调。本过程工作内容包括： （1）检查制件视图完备性、制件或样件的技术要求明确与否。并对制件的形状、

11、尺寸大小、精度要求以及装配关系（制件的使用环境情况）等有全面的了解。 （2）了解制件前后工序间的互相关系、各工序间必须有相互保证的工艺要求。 （3）掌握制件的生产性质（单件或少量或大量生产）。 （4）制件材料。 （5）制件的注射成型设备资源。 （6）了解最大限度地提供各种模具标准件（厂标、部标、行业标准和国家、国际标准）的可能性（括资制和外购件）。3、确定制件分模面。4、收缩率确定。5、浇道系统设计与计算。6、冷却系统设计与计算。7、模具结构设计与分析计算 8、确定模具设计图纸的绘制方法，并绘制模具的设计图纸。1.3.2 注射模CAD流程图1.7 注射模CAD流程因此，在引用CAD方法时，对模

12、具设计人员来说，首要的问题是选购什么样的CAD系统，选择什么样的CAD软件对他们的设计工作得到最有效计算机的支持。目前，在CAD软件市场上，可供设计人员选购的CAD软件大部分是通用型的CAD软件+外挂模块（如Pro/E+MB+EMX, Solidwork+MB+EMX）+设计人员。专用系统+设计人员。此次设计主要采用的是Pro/E+MB+EMX+设计人员的模式对本产品模具进行设计。主要步骤如下：1、通过PRO/E对产品建模，将产品CAD模型装配产生参照模型，然后对参照模型添加工件。2、在模具模型上创建收缩。根据前边调研所得的材料收缩值0.5%将其应用到参照模型可按照成型过程中出现的收缩比来增加

13、模型尺寸。3、设计浇注系统。在工件中添加浇口、流道、水道作为模具特征。4、设计并在工件中定义分型面。5、结构件设计。6、铸模的建立。7、模拟开模，同时对模具零件进行干涉检测。8、装配模座。从供应商中选取标准模座进行装配9、绘制图纸。出模具装配图、爆炸图和关键部件零件图以及报表。1.3.3 人手设计与CAD设计的比较随着市场竞争日趋激烈，传统的产品开发方式已不再适应企业对产品的时间、质量、成本的要求。因为传统手工绘图设计模式，很难用二维图纸去描绘三维空间机构运动和进行产品装配干涉检查等工作，因此其工作流程是按顺序进行的。很多时候是等模具做出来了，对产品进行试模时才发现干涉或设计不合理等现象。在设

14、计早期不能全面考虑下游过程的要求，从而使产品设计存在很多缺陷，造成设计修改工作量大，开发周期长，成本高。要提高制造业水平，必需要有先进的设计工具。随着计算机硬件性能的不断提高，加上三维软件造型功能的不断完善，CAD已完成从二维向三维质的飞跃，到了三维CAD的实用阶段。用三维CAD/CAM系统进行产品开发，从根本上改变了过去手工绘图，凭图纸组织整个生产过程的技术管理方式。设计构思的表达由二维图纸演变成能在计算机模拟显示零件三维实体模型的虚拟产品（虚拟样机），这是一种新的设计和生产技术管理体制，是提高企业竞争能力主要手段之一。1.4 模具设计环境与工具1.4.1 PRO/E模具设计的环境Pro/E

15、是基于单一数据库、参数化、特征、全相关及工程数据再利用等概念基础上开发出的一个功能强大的CAD/CAE/CAM软件，它能将产品从设计到生产加工的过程集成在一起，让所有用户同时进行同一产品的设计与制造工作。模具设计于pro/engineer环境下进行，所用到的外挂工具是Pro/E+MB+EMX，Pro/ENGINEER是第一套使用3D实体模型的设计工具，彻底改变了传统的设计理念。由于其强大的功能，已风靡欧美、日本及港台地区，大有取代传统CAD/CAM/CAE系统而成为新一代的业界标准之势。Pro/E的模具设计提供了方便实用的三维环境下塑料模具设计与分析工具。利用这些工具，我们可由塑料制件的三维实

16、体模型建立起模具装配模型，设计分型面、浇注系统及冷却系统，生成模具成型零件的三维实体模型，从而可方便且准确地完成塑料模具核心部分的设计工作。再利用Pro/E系统的布局及装配模块，我们还可以进行模具的顶出系统和三维总装配设计，并最终利用工程图模块生成二维工程图。Pro/E模具设计模块还提供了一些模具设计过程中非常实用的分析检测功能，其中包括拔模检测、厚度检测、分型面检测、投影面积计算，充模仿真、开模仿真、干涉检测等。在模具设计过程中，适当地应用这些分析检测功能，可使模具设计更为合理、准确，且能避免设计中不必要的重复劳动。利用Pro/E的外挂软件塑料顾问，还可以对已设计完成的模具的流动及充填情况进

17、行分析研究，以便在模具投入制造之前就发现存在的设计问题，并有目的地进行改进设计，减少设计失误造成的不必要损失。基于Pro/E设计塑料模具，可使模具的设计制造周期大大缩短，而且模具的设计与制造都是建立在一个统一的几何模型之上，保证了模型数据的统一性和正确性。随着CAD/CAM技术的进一步推广应用及数控加工机床的普及，这种设计制造工艺路线一定会越来越显示出其优越性，并被更加广泛地应用与模具制造领域。1.4.2 PRO/E外挂工具及其功能Pro/ENGINEER能够仿真注塑模设计的过程。它能让注塑模具设计人员创建、修改和分析模具构件，并在模具设计变化时，快速更新它们。其外挂工具Pro/ENGINEE

18、R EMX能大大缩短模具设计人员花费在创建、定制和细化模架部件以及注塑模具和压铸模具所需的模具组件上的时间。Pro/ENGINEER EMX提供了智能、自动化模架和模具组件。组件就位后，系统会自动完成相邻板材和组件上的余隙切口以及钻孔和螺纹孔的操作。该过程把模具设计人员从耗时的、重复性的模具细化工作中解放出来。另外，该工具还简化了复杂的设计工作，并通过一个全新的用户界面，从根本上缩短了学习进程。总体来说，使用EMX插件来设计模架有如下特点：1、通过2D的特定的图形用户界面（GUI），快速实时预览、添加、修改模架部件；2、内建大量模架库，支持15个模型组件供应商信息；3、智能模具组件及组装；4、

19、自动生成各模板的2D工程图，自动创建BOM表；5、可进行干涉检查及开模仿真。 6、Pro/ENGINEER EMX中的模具设计功能：7、轻松设计、定制和细化模架部件和组件 ；8、自动完成诸如余隙切口、螺纹孔、组件安装、顶杆修饰等工作； 9、由于组件和部件可以被自动放置在模架中，所以在自动放置之前，设计人员可以轻松地实时选择和预览3D组件和部件；10、 可以从15个以上的模架和组件供应商预先定制组件和部件，因此没有必要建立模型库；11、 自动创建部件和组件图形，其中包括带有圆圈标注和孔类图表的物料清检验整个模具的开启顺序，其中包括滑块、提钩和顶杆等的动作。第二章 制品分析MoldFlow Pla

20、stic Advisers塑件顾问系列用于帮助制件设计者和模具设计者检测其设计的工艺性。MoldFlow的技术和服务提高了注塑产品的质量、缩短了开发周期、降低了生产成本。Moldflow软件可以模拟整个注塑过程及这一过程对注塑成型产品的影响。其软件工具中溶合了一整套设计原理，可以评价和优化组合整个过程，可以在模具制造之前对塑料产品的设计、生产和质量进行优化。Moldflow软件工具中溶合了一整套设计原理，可以评价和优化组合整个过程，可以在模具制造之前对塑料产品的设计、生产和质量进行优化。在Pro/E环境下的“塑料顾问（Plastic Advisor）”也基本具备了Moldflow的功能。“塑料

21、顾问”是Pro/E中自带的一种分析软件，属于计算机辅助工程（CAE）的范畴，它具有强大的分析、计算和动态仿真功能。在“塑料顾问”操作界面中，用户可实现注射点位置的分析和选择，通过确定注射点的位置，选择塑料制件的塑料种类，并设置相关的参数，如注塑机射出材料的温度、注射压力、材料的属性等，即可进行分析计算，处理塑料注塑成型时的流动分析，从而得到详细的检查结果；另外，用户在逐项进行分析检查后，“塑料顾问”还提供了制作报告单的功能，可以将所有的结果制作成网页格式，利用浏览器来检查分析的结果。通过在“塑料顾问”中进行的一系列的分析、仿真、计算，用户可直观地观测到塑料的流动情况、制件的填充状态、注射压力的

22、变化情况、温度变化情况等，并得到可靠的反馈信息和建议，从而使得零件和模具在设计阶段就能得到完善和改进，达到用户的设计要求和最终的使用目的。塑料顾问用于评估注塑工艺性的每次设计更改，而不是每个设计，而moldflow只能针对每个设计进行分析，所以Pro/ Engineer中的塑料顾问是注塑设计有关的行业节省成本和时间的理想工具。设计人员可以方便地选择材料类型和提议的浇口位置，塑料模设计顾问则在屏幕上提供了填模动画、描述设计可模塑性的图形以及熔合线和气坑等可能出现的问题的位置。对我所设计的手机外壳在Pro/E的“塑料顾问”下分析，首先找到最佳浇注口，分析结果如下（图2.1）： 图2.1 最佳浇注口

23、由于对于潜伏式浇注系统的不熟悉，加上产品对于外表面的光滑度的要求，最终选择侧浇口。开始阶段，经过了大量的分析，但是始终无法得到满意的结果，从作图我们可以发现在产品的部分地方出现了红色，说明在这些地方可能会出现填充困难的情况，或者填充不理想从而影响产品质量。经过分析我发现这是由于此处材料的温度过低造成，其解决方法有: 1、增加产品该部位的厚度。 2、改变注射口的位置，使得红色部分更接近注射口，让其填充完全。或者改变流道布局，在特定情况下增加流道半径等。 3、提高现有材料的熔融温度。 4、选者一个有更高的熔融温度材料。最后，我们经过分析和实践，提高现有材料的熔融温度，并且加大注塑压力，经过好几十次

24、的改动浇口的位置，最后选择如图所示浇口进行填充，终于得到比较满意的结果。图2.2 浇口位置以下是对制品的分析： 图2.3 充模时间图充模时间相对于下盖的充模时间还短，只用了0.75秒。 图2.4 填充质量图填充质量不是很好，这是由于平时缺少实践，以后在学好理论的同时应注重实践。 图2.5 注塑压力图 注塑压力最大为96.07Mpa。 图2.6 接痕图熔接痕比较多，曾试过多种方法去尝试解决，比如，增大注塑压力，将压力从200Mpa提高到275Mpa，将模具温度从50o提高到65o。但是还是不大理想，甚至还影响到填充质量，将影响整个产品的外观，这是有待改进的地方。 图2.7 气泡图从上图可以看到，

25、气泡比较少，主要分布在分型面周围，为了提高制品的精度，通常在分型面凹模一侧开设一条深0.0250.1mm宽1.56mm的排气槽。利用分型面进行排气。小结：从上面的模流分析来看，熔接痕比较多，而且填充质量也不是那么理想，对制品外观产生一定的负面影响，其他的分析都很满意。第三章 模具设计3.1 模具简介3.1.1、塑料模具的分类塑料成型模具是保证塑件形状、尺寸、精度与表面质量的主要工具，是模塑工艺三大要素之一。根据塑料类型、塑料结构、生产批量、成型方法与加工设备的不同，采用各种不同形式的模具。塑料成型模具的种类繁多，分类方法不尽相同，常用的有以下几种分类方式:1、按成型材料分:（1）热固性塑料模:

26、成型热固性塑料件时用的模具。（2）热塑性塑料模:成型热塑性塑料件时用的模具。2、按成型工艺分（1）压缩模:用与压缩模塑工艺。它是借助加压和加热，使直接放入型腔内的塑料熔融并固化成型用的模具，该模具主要用与热固性塑料的成型，也可用于热塑性塑料。（2）压注模:用于压注模塑工艺。它是通过柱塞，使在加料腔内受热塑化熔融的热固性塑料，经浇注系统，压入被加热的闭和型腔，固化成型所用的模具，该模具主要用于热固性塑料的成型。（3）注射模:用于注射模塑工艺。它是由注射机的螺杆或活塞，使料筒内塑化熔融的塑料，经喷嘴、浇注系统注入型腔，固化成型所用的模具，该模具大多用于热塑性塑料的成型，也可用于热固性塑料。按成型工

27、艺分，除了上述三种主要的塑料模外，还有吹塑成型模具，真空或压缩空气成型模具及低发泡塑料成型的发泡模具等。3、按模具装卸方式分（1）移动式模具:又称作机外装卸式模具，是将成型中的辅助作业如装料、安装嵌件、合模、开模、卸件和清理模具等移动设备工作台面外进行的模具。移动式模具进行的机外操作均为手工操作，劳动强度大，模具重量受工人体力限制，生产效率低，同时，模具自然冷却，模具温度的变化对塑件质量有一定的影响。但模具结构简单，制造周期短，适合于成型批量小的中小型塑件，以及形状复杂，嵌件多、加料困难和带有螺纹等塑件。（2）固定式模具:又称机上装卸式模具。它是固定在设备工作台面上，模具的全部成型作业均在设备

28、上进行的模具.这种模具重量不受工人体力限制，能够成型的塑件大小仅受设备能力的限制。根据设备类型和规格，可以成型不同生产批量和大小的塑件，可制成多腔模具，易实现自动化生产。设备利用率高，热能浪费小，成型温度波动不大，模具磨损小，使用寿命长，工人劳动强度低。但模具结构复杂，造价高，不能成型嵌件较多的塑件，更换产品时换模与调整都比较麻烦。4、按型腔数目分（1）单型腔模具:这是一副模具只有一个型腔，一个模塑周期只生产一个塑件的模具，这种模具结构简单，造价较低，但生产率不高，设备潜力不能充分发挥，主要用于大型塑件和嵌件较多的塑件，或者批量不大的试制产品。（2）多型腔模具:一副模具具有两个以上型腔，一个模

29、塑周期能同时生产两个以上塑件的模具，生产效率高，一般来说结构复杂，造价高。它主要用于塑件较小，生产批量较大的场合。3.1.2、模具的组成1、塑料模具的组成任何一幅塑料模具的基本结构可看成由动模（下模）和定模（上模）两部分组成，都可将其组成零件按其用途进行分类。设计模具时，可根据各类零件的用途和要求，在结构及几何参数的设计计算上找到共同的规律。塑料模的组成零件按其用途可分为成型零件与结构零件两大类：成型零件一般指与塑料接触的决定塑料形状和尺寸精度的零件，即构成型腔的零件。它是塑料模具的关键零件。结构零件一般指在模具中其安装、定位、导向、装配等作用的零件。根据作用功能的不同，塑料模零件可细分成九个

30、部分，即成型零件，支承与固定零件、抽芯零件、导向零件、定位和限位零件、推出零件、冷却和加热零件、浇注系统或加料室等零件及模架等。下面我将重点介绍注塑模具的结构。2、注射模的结构组成注射模的结构是根据所选用的注射机的种类、塑件的结构特点及一次注射成型塑件的数量所决定的。注射模的结构形式很多，但每副注射模都是由动模和定模两大部分组成、动模安装在注射机的移动模板上，定模安装在注射机的固定模板上。注射时动模与定模闭合构成型腔和浇注系统，开模时动模与定模分离以便取出塑件。根据模具中各零部件所起的作用，一般注射模又可细分为以下几个基本组成部分。（1）型腔它通常由凸模或型芯（成型塑件的内形）、凹模（成型塑件

31、的外型）以及螺纹型芯、螺纹形环、镶件等组成。（2）浇注系统它是将熔融塑料由注射机喷嘴引向型腔的通道。通常，浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料穴4个部分组成。（3）导向机构它通常由导柱和导套（或导向孔组成），此外，对多腔或较大型注射模，其推出机构也设置有导向零件，以避免推板运动时发生偏移，造成推杆的弯曲和折断或顶坏塑件。（4）推出机构在开模过程中将塑件及浇注系统凝料推出或拉出的装置。（5）分型抽芯机构当塑件上有侧孔或侧凹时，开模推出塑件以前，必须先进行侧向分型，将侧型芯从塑件中抽出，方能顺利脱模，这个动作过程是又分型抽芯机构实现。（6）排气系统在注射过程中为将型腔内的空气以及塑料在受热和冷凝过

32、程中产生的气体排除出去而开设的气流通道。排气系统通常是在分型面处开设排气槽，有的也可利用活动零件的配合间隙排气。（7）支承与紧固零件主要起装配、定位和连接的作用。包括动模和定模座板、型芯或凹模固定板、垫块、支撑板、定位圈、销钉和螺钉等。3.1.3、注射模具的生产过程对注射模具制造大致可分为以下几个步骤：1、塑料制品的工艺分析在模具设计之前，设计者应充分分析研究其塑料制件的工艺性是否符合注塑成型加工原理，需要与制品的设计者仔细协商，以达成共识，其中包括对制品的几何形状、尺寸精度以及外观要求，进行必要的讨论，尽量避免模具制造中不必要的复杂。2、模具结构设计3、确定模具材料和选择标准件关于模具材料的

33、选用，设计人员在考虑制品精度和产量外，结合本企业加工及热处理的实际能力给予正确的选择。此外，为了减短制造周期，尽量选用现有标准件。4、零件加工与模具组装模具的精确度除了在设计时给予最佳的结构与合理的公差配合之外，零件加工和模具组装是至关重要的。因此，加工精度与加工方法的选择在模具制造中占有绝对主导的地位。根据英国塑料协会（BPF）的成型件尺寸误差分配，可知：（1）模具的制造误差约1/3（2）模具磨损的误差约1/6（3）成型件收缩不均所产生的误差约1/3（4）预定收缩与实际收缩不一致所产生的误差约1/6总误差=（1）（2）（3）（4）5、试模一副模具从设计开始到组装完毕，只不过完成其全部制造过程

34、的70%-80%对于预定收缩与实际收缩不一致所产生的误差，脱模的顺利与否，冷却效果如何，尤其是浇口的尺寸、位置、形状对制件精度及外观的影响等问题，必须通过试模来检验，因此，试模是检验模具是否合格及选择最佳成型工艺不可缺少的步骤。3.2 模具设计与参数计算3.2.1、本塑件制品分析1、产品要求：从对本产品进行的工艺分析中可以得知，所设计的塑件材料为ABS，材料收缩率为：0.0030.008；选择平均收缩率为0.0055。收缩的程度主要取决于塑料的品种和模具的温度【8】。一般来说，提高模具温度可以使制品收缩率增大。由于模具的温度已经确定为5080，可见温度比较低，故选择平均收缩率0.0055。进行

35、模具设计时，产品的精度要求一般，选择一次注塑2个，采用对称布置。产品图： 图3.1 产品图2、计算制品的体积和重量：该产品为手机外壳，材料采用丙烯晴-丁二烯-苯乙烯（ABS），查有关资料取其密度为1.05 g/cm (前表)，收缩率为0.3%。 使用Pro/ENGINEER软件对三维试题产品自动计算出产品的体积.下面是部分计算过程：通过计算塑件的体积为： ；浇注系统体积： ；浇注系统重量：；故 ；3.2.2、注塑机的确定根据制品的体积和重量，可得选定注塑机型号为：G54S200/400。 注塑机的参数如下： 注塑机额定注塑量：210420g 锁模力：2540KN 注塑压力：109MPa 最小模

36、厚：165mm 最大开合模行程：260mm 最大开距：405mm 顶出行程：80mm 最大成型面积：645cm2 注塑机拉杆的间距：368290(mmmm) 喷嘴球面半径：SR18mm 喷嘴前端孔径：4mm3.2.3、注塑机参数校核1、最大注射量： 注射机的最大注射量应大于制品的重量或体积（包括流道及浇口凝料飞边），通常注射机的实际注塑量最好在注射机的最大注射量的80%。所以选用的注射机最大注射量应0.8M机M塑件+M浇，式中： M机注塑机的最大注射量，单位g。 M塑件塑体的重量，单位g，塑件的重量： M浇浇注系统重量，单位g，浇注系统重量： 制品： 我们选定的注塑机额定注塑量为：210420

37、g，所以满足要求。2、锁模力校核： 锁模力是注射机锁模装置施加于模具的最大夹紧力。锁模力的作用在于平衡和克服模腔压力产生的使模具沿分型面张开的力，保持模具紧密锁合，防止溢料。注射机锁摸力与模腔压力的关系可用下式表示： F0注射机锁模力，单位：kN； K安全系数，一般取1.11.2； P模熔融型料在型腔内的压力，单位：Mpa。（096.07MPa） A塑件和浇注系统在分型面上的投影之和,单位：mm2（投影面积:6060.92mm2）； 制品: ； 本人选定的注射机为：2540kN，满足要求。3、模具与注射机安装部分相关尺寸校核： （1）模具闭合高度长宽尺寸要与注射机模板尺寸和拉杆间距相适合。 即

38、模具长宽拉杆面积 模具长宽为300270(mmmm)注塑机拉杆间距368290(mmmm)，故满足要求。 （2）模具闭合高度校核 模具实际厚度 注射机最小闭合厚度H最小=165mm，即，故满足要求4、开模行程校核： 所选用的注射机的最大行程与模具厚度有关（如全液压合模机构的注塑机），故注塑机开模行程应满足下式： 因为 即 故满足要求 推出距离，单位mm； 包括浇注系统在内的塑件高度，单位mm； 注塑机最大开模行程。3.3 浇注系统设计、关键零部件设计3.3.1 浇注系统的设计浇注系统是指模具中从注射机喷嘴接触处到型腔为止的塑料熔体的流动通道。作用：（1）输送流体；（2）传递压力。1、浇注系统的

39、组成及设计原则 组成：由主流道，分流道，浇口，冷料穴等结构组成。 浇注系统的设计原则： （1）考虑塑料的流动性，保征流体流动顺利，快，不紊乱。 （2）避免熔体正面冲出小直径型芯或脆弱的金属镶件。 （3）一模多腔时，防止大小相差悬殊的制件放一模内。 （4）进料口的位置和形状要结合塑件的形状和技术要求确定。 （5）流道的进程要短，以减少成型周期及减少废料。2、主流道设计主流道是塑料熔融体进入模具型腔时最先经过的部位，它将注射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，便于熔体顺利地向前流动，开模时主流道凝料又能顺利地拉出来。由于主流道要与高温塑料和注射机喷嘴反复接触和碰撞，通常不直接开在

40、定模板上，而是将它单独设计成主流道衬套镶入定模板内。 浇口套的选用： 进料口直径：D=d+(0.51)mm=（40.5）mm4.5mm，式中d为注塑机喷嘴口直径。 球面凹坑半径：R=r+(0.51)mm=（18+0.5）mm18.5mm，式中r为注塑机喷嘴球头半径。3、冷料井设计冷料穴与拉料杆的设计 常用的冷料穴及拉料杆形式有以下几种： 1）带Z型头拉料杆的冷料穴 2）带球形头拉料杆的冷料穴 3）无拉料杆的冷料穴本设计由于无需拉料杆，冷料穴用的是半圆形形式。4、分流道设计 指塑料熔体从主流道进入多腔模各个型腔的通道，对熔体流动起分流转向作用，要求熔体压力和热量在分流道中损失小。其原则如下：（1

41、） 分流道的截面形状 圆形断面：比表面积小（流道表面积与其体积之比），热损失小，但加工制造难，直径 510mm 梯形：加工较方便，其中h/D = 2/34/5 边斜度 515 U形：加工方便，h/R=5/4 半圆形：h/R=0.9 （2）流道的断面尺寸要视塑件的大小，品种注射速度及分流道的长度而定。 一般分流道直经在56mm以下时，对流动性影响较大，当直经大于8mm 时，对流动性影响较小。（5） 多腔模中，分流道的排布平衡式和非平衡式： 平衡式：分流道的形状尺寸一致。 非平衡式： a、靠近主流道浇口尺寸设计得大于远离主流道的浇口尺寸。 b、分流道不能太细长，太细长，温度，压加体大会使离主流道较

42、远的型腔难以充满， 即使达到料流和填充平衡，但材料不相同，制品出来的尺寸和性能有差别，对要求高的制品不宜采用。 c、非平衡式分布，分流道长度短 。 d、如果分流道较长，可将分流道的尺寸头沿熔体前进方向稍征长作冷料穴，使冷料不至于进入型腔。 分流道和型腔布置时，要使用塑件投影面积总重心与注射机锁模力的作用线重合。 根据以上原则对本制件进行了分流道设计：采用平衡式分布。分流道截面形状选较常用的圆形分流道截面形状。分流道的尺寸：分流道尺寸由塑料品种、塑件的大小及流道长度确定。对于重量在200g以下，壁厚在3mm以下的塑件可用以下经验公式计算分流道的直径。式中：D分流道的直径，mm； W塑件的质量，g

43、； L分流道的长度，mm；由于所设计的塑件的质量小于200g，故按以上公式确定其直径。 由于此式计算的分流道直径限于3.2mm9.5mm，而所算出来的结果小于此范围，定出分流道直径为4mm。5、浇口设计浇口又称进料口，是连接分流道与型腔之间的一段细短流道，其截面积约为分流道的0.030.09，长度约为0.5mm2mm。浇口形式有直浇口、侧浇口、点浇口和潜伏性浇口等，通过Pro/Engineer塑料顾问分析可知选用侧浇口较为合理。侧浇口的端面为矩形，根据成型的需要，定尺寸如下：长a2mm，宽b=1mm长度L1mm。 图3.2 浇口3.3.2 分型面的选择模具上用于取出塑件和浇注系统凝料的可分离接

44、触表面通称为分型面。分型面选择是否合理对于塑件质量、模具制造与使用性能均有很大影响，它决定了模具的结构类型，是模具设计中的重要环节。模具设计时应根据制品的结构形状、尺寸精度、浇注系统形式、推出方式、排气方式及制造工艺等多种因素，全面考虑，合理选择。定模和动模相接触的面称为分型面，分型面的形状有平面、斜面、阶梯面和曲面等。结合分析塑件的形状，可知分型面为曲面，而为了有利于脱模，设置分型面时应使塑件留在动模的一侧。对于分型面的选择，理论上对于手机上盖每个孔的边缘都应该给予一定的倒圆角的，分型面不应该选择在上表面，原因是无法脱模，如图3.1所示；但是根据老师所提供的任务书，里面对于孔边缘没有倒角要求，为了方便模具的加工，最终选择上表面作为分型面，其形状如下图： 图3.2 分型面3.3