手机外壳注塑模具设计

342 机械 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 JOURNALOFMACHINEDESIGN 手机外壳注塑模具设计水 孙超1，姜银方2．戴亚春2，孟英2 ’ (I．江苏大学京江学院；2．江苏人学机械I：程学院，江苏镇江212013) 摘要：目前国际上广泛应用三维造型软件PROE对各种模具进行设计。本例基于PROENGINEERWILDFIRE2．0的 平台，对手机外壳塑料模具进行设计，设计包括工件的完整数模，模架，浇注系统等等。由于EMX的应用，提高了塑 料模具设计的效率，降低了设计的成本。 关键词：注塑；Pro／E；EMX 手机外壳制件(见图1)为大批量生产。手机外壳的材料 为ABS。制件的丁艺性分析：该制件比较简单，为一薄壁件， 尺寸不大，品质要求较高，壁厚四处均匀，存手机屏幕处挖守 较大，不利于原料流动，在按键之间的空隙易产生熔积痕与气 穴。所以奉设计的难点：①运用PROE设计浇滓系统保证制 件的质量，而流道的设计尤为关键。②运用EMX对模具的 设计，其中各参数的设定需要查阅相关资料及经验。 图1手机零件图 1 浇道的设计 本例采用一模pq腔，浇u形式采用侧浇u，主流道，分流 道，浇口截面形状均为圆形，‘i其他形状的流道相比，在相lrd 的截面积下，其比表面积最小，即塑料熔体与温度较低的模距 之间呈现的接触面积虽小，雎力降，温度降相对小些。与点浇 u相比，侧浇口不会破坏塑件表面质量，使分流道没自．过多弯 折，便于加工，简化模具。流道结构见图2。 图2流道结构图 2 冷却系统的设计 奉例模具冷却方法足水冷。水冷是在模具内设置冷却水 道，使冷却水通过模具带走热量。水冷是高效的。最常用的方 法。冷系统设计该模具确：公模板、母模板．}：均设计了水循环冷 却系统，当模具温度升岛时可对模具进行冷却，从而町提高塑 件品质，延长模具使用寿。冷却水道订：模具的布置如图3所求。 图3冷却系统 一 3基于EMX的塑料模具设计 基于EMX的塑料模具设计的步骤为： (1)综合运用Pro／E建模工具建立零件的准确数模。 (2)建让模仁，选取分型面根据计算好的数据绘制浇铸系 统和排溢系统。 (3)运用EMX绘制模架。 (4)设计推⋯机构。 (5)设计冷却系统。 (6)白动生成其余组件。 $基金项目：江苏省高校自然科学基金资助项¨(05KJI)460044)：州家F1然科学肚金资助项|1(50475125) 作者简介：姜银厅(1962一)。男．教授．．卜篮从-#模jL设计和制造方向f|勺研究。 2006年8月 孙超，等：了．机外壳沣塑模具设计 343 综合运用Pro／E实体和曲面建模功能绘制零件。模仁设计 时，由于公模仁，母模仁为整体式，考虑到制件的收缩率(ABS 为0．5％)。Pro／E建模时可以一比～建模。然后采用等比例缩 放以保证机加1=(CAM)时的有准确的数模。模具总体结构 见图4模具装配图。 l动模固定扳；2摊板；3椎杆固定扳；4推杆；5冷却水道 6螺钉；7定模型腔板；8浇口套；9定模定位环：lO定模同定板 Il动模型腔扳；12支承板；13复位弹簧 图4模具装配图 基于EMX外挂模块对模具的工作运动过程进行模拟，其 步骤为点击开模模拟，设定模具开模总长和步长，并对所有模 型做干涉检查，等系统运行完毕后即可进行模拟。 4 结论 本例手机外壳塑料模具设计，运用Pro／E的基本模块完成 了前期零件建模与工艺图设计，并对塑料件的工艺性进行丫分 析。分别设计了一模四腔与圆形浇L]，对其作了工艺比较。确 认T艺=町行后，运用EMX完成，模具的主体设计。后期运用 EMX动态仿真部分(CAE)分析机构的合理性以及运动是否 十涉。确认无误。在此过程中，分别采用了Pro／E软件和EMX 模块进行试设计。综合比较厂其小问之处和优缺点。经过实践 得⋯结论：Pro／E软件史适合于塑料模设计。奉例最终采用 EMX模块进行设计．井捩成功。 参考文献 【1】陈崭真．塑料成型工艺及模其设il。【M】．北京：机械T业出版社，2004． f2】邹继强．塑料制品及其成型模具设计【M】．北京：清华大学出版社。 2005 ． 【3】屈华昌．塑料成型工艺及模具设计【M】．北京：机械工业出版社，2003． 【41 ‘塑料模具设讣手册》编委会．塑料模具技术手册【M】．北京：机械工 业Hj版社．2002． DesignofinjectionMoldofmobile-phoneshellBasedOnPro／E SUNChao，JIANGYin—fang，DAIYa-chun·MENGying Abstract：Injectionmoldismaincroftequipmentsthatcarieson injectiongmoldedproducttoprosuce．Thiscasedesigntheinjectionmoldof mobile—phoneshellonPROENGINEERWILDFIRE2．0．Thedesignincludes thecompletedigitalmoldoftheworkpiece，theconstructureodtheInjection mold，castingsystem，designofeachpartDuetotheUSeofEMX，the efficiencyofdesigntheinjectionmoldisincressed，thecostofthedesignis lowered． Keyword：injectionmold；Pro／E；EMX Fi94Tab0Ref4 ，，， 一’⋯口一#∥一．， ，㈧’’≯7tw，vs， 7《^M#⋯#■”“一p一'⋯'，f一⋯‘。 (上接第308页) (2)颊板综合应力分布：图8为颊板综合应力分布图， 最大应力点出现在钳口座受力狭长面的上部以及单、双耳铰链 与侧板的搭接处，此外应力较大部位还包括两耳座内孔的受力 面、有孔侧板的孔周围和单双耳铰链与两耳座的搭接处。 6结论 围8颊板综合应力分布图 由上述分析结果可以得出颊板的大部分的应力值并不I每， 但在少数几个部位存在应力集中现象，因此在颊板的设计制造 过程中成对这些部位多加注意，采取一定的结构设计方法以保 证这些部位的强度。 ≈|z⋯·⋯，一4⋯．÷一⋯一．“，．j≈，铲黼一。学o，p口’∞“i。，。’ 参考文献。 【1】郭面焕，赵敏海，邓丙伟．铁道线路无缝连接技术进展【J】．焊接， 2003(3)：5-9． 【2】伍德亮，李向国．无缝线路钢轨焊接技术【J】焊接技术，2003(5)：4-5． 【3】李皓月，周FH朋，剐相新．ANSYST控计算肫月j教程[MJ．北京：中国 铁道}l{版礼．2003 StructuraldesignandFiniteelementanalysisonthecheekpartofthe flashweldingmachineforrail XIAQing-shun’。HUANGTeng．feil．XUXiao-fan2，GUANZhi—ke2 (1．CSRQishuyanLocomotive＆RolhngStockTechnologyResearch Institute，Changzhou2I3000，China，2SchoolofMechanicalEngineering, ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai200240，China) Abstract：Thisarticleanalyzedtheworkingpositionandtheclamping mechanismoftheflashweldingmachineforrail．anditalsoanalyzedthe structuralfeatureofthecheekpartoftheflashweldingmachineforrailandthe loadcaseattheupsettingdeformationstageThenthefollowingjobisthefinite elementmodelingandanalysisofthecheekpartoftheflashweldingmachine forrail，involvingcreatinggeometricmodel，meshingloaddefinition， boundawconditiondefinitionandthefiniteelementanalysisofthecheekpart． Theresultsprovidetheimportantreferenceforthedesignofthecheekpartof theflashweldingmachineforrailandthechoosingofthematerial． Keyword：railwelding；flashwelding；FEA；analysisandmodeling； clampingmechanism Fig8 Tab0Ref3 ’ 手机外壳注塑模具设计 作者： 孙超， 姜银方， 戴亚春， 孟英 作者单位： 孙超(江苏大学,京江学院)， 姜银方,戴亚春,孟英(江苏大学,机械工程学院,江苏,镇江 ,212013) 相似文献(10条) 1.学位论文 宋冬利 大型塑料模具钢模块淬火工艺的研究与应用 2005 预硬型塑料模具钢模块重达14～20吨，最大的长度、宽度及厚度分别可达到4m、1．5m和0．5m，要求调质至中等硬度，且模块内同一截面上的最大 硬度差不得超过3HRC（±1．5HRC）。但中碳中合金塑料模具钢P20钢和718钢大模块油淬后的硬度均匀性无法达到要求，且有严重的火灾隐患，而用水基 淬火剂常导致开裂，也无法保证硬度的均匀性。为了解决预硬型塑料模具钢大模块淬火工艺的难题，本文采用计算机模拟、实验测试和生产性检验相结 合的方法，对P20钢和718钢大模块的淬火工艺进行虚拟生产研究。 本文改进了相变动力学曲线的测绘方法，精确测定了国产P20钢的TTT曲线和CCT曲线。应用实测的数据讨论了中碳中合金钢相变量的计算方法。研究 发现：现有文献中沿用的按1％和99％转变量及时间求解Avrami方程系数n和b的方法，会造成相变量计算的明显误差；在每一个等温温度取三组转变量及 转变时间数据联立求解Avrami方程的系数n、b和ts，计算的转变量与实测值吻合；在同一等温温度取两组转变量、转变时间及相变孕育期ts求解n和 b，计算的相变量也和实测值吻合；试验结果证实，用一个Avrami方程描述P20钢的先共析铁素体和珠光体的转变量是合理的：采用Scheil叠加法则，根 据TTT曲线计算的P20钢等速冷却过程相交的开始时间与实测的CCT曲线不符；P20钢的实测数据表明计算马氏体相变的K—M方程中系数α不是常数，而是 随温度在0．0004～0．011之间大幅度变化，本文将P20钢的α值分段拟合成温度的函数。 借助计算机模拟，对塑料模具钢P20钢大模块的淬火工艺进行了虚拟生产研究。提出了P20钢大模块的淬火工艺：860℃奥氏体化→气预冷→水淬→自 回火→水淬→空冷。该工艺具有硬化层深，防止开裂，以水和空气为冷却介质，符合清洁生产和 安全生产 安全生产管理档案一煤矿调度员先进事迹安全生产副经理安全生产责任最近电力安全生产事故安全生产费用投入台账 的要求等优点。本文提供的工艺参数已作为抚 顺特钢有限公司预硬型大模块智能化自动淬火装置的设计依据。另外，本文确定的P20钢模块最大的适用厚度是280mm，比按传统方法计算的临界厚度提 高了一倍，扩大了P20钢的应用范围，有重大的经济价值。 虚拟生产的研究结果表明，对于厚度为300mm～500mm的718钢大模块，加热到860℃奥氏体化后即便采用水冷，在模块的截面上也无法获得均匀的组 织和硬度。将奥氏体化温度提高到930℃，718钢的TTT曲线发生了显著的变化，珠光体/铁素体相变最不稳定区的孕育期由70s延长到2800s，而贝氏体相 变最不稳定区的孕育期则从8s延长至30s，而且在400～450℃的温度范围TTT曲线趋于平台状。计算机模拟结果表明，对于厚度达500mm的718钢大模块 ，加热到930℃奥氏体化后空冷时，冷速由表及里逐渐减慢，贝氏体转变发生的时间依次后延，但转变的温度范围都在440～360℃之间，从而使整个模块 获得均匀的贝氏体组织。采用1000×800×510mm3的718钢模块进行生产性验证，经930℃奥氏体化后空冷至室温，截取中间截面进行测试。截面上的硬度 均匀一致，淬火态的硬度分布在39～41．5HRC范围内，最大差值为2．5HRC，回火后硬度全部落在31～31．5HRC之间，最大的硬度差只有0．5HRC。抛光 试验的结果表明，经930℃奥氏体化后空冷淬火的国产718钢预硬化模块的抛光性能和进口的名牌ASSBA718钢模块的抛光性能相同，并经用户确认符合制 造中等光亮镜面塑料模具的要求。本文提出的718钢大模块930℃奥氏体化后空冷的淬火工艺已应用于大规模的工业化生产。 本文采用虚拟生产的方法，提出进一步改进718钢大模块热处理工艺的建议：第一，大模块空冷至心部奥氏体转变完成后及时进炉回火，可以收到利 用余热节能的效果；第二，大模块采用适当的水、空循环冷却方法淬火，可以在避免淬火开裂的前提下，显著缩短淬火冷却时间，提高生产效率和车间 生产场地的利用率。上述两种改进建议已被采纳，并作为抚顺特殊钢有限公司大模块智能化自动淬火装置的设计依据。 本文提出了对热处理虚拟生产研究的结果有必要进行工艺“宽容度”评估的观点，并对所提出的P20钢和718钢大模块的淬火工艺进行了“宽容度 ”评估。评估结果认为本文推荐的淬火工艺可以保证模块质量的稳定性。 2.期刊论文 王振华.曾庆湖.揭晓华.李璐.麦永津.WANG Zhenhua.ZENG Qinghu.JIE Xiaohua.LI Lu.MAI Yongin 718塑料模具钢激光相变强化过程中热应力的计算机模拟 -热加工工艺2008,37(12) 采用YAG固体激光器对718塑料模具钢进行表面相变强化处理,应用ANSYS有限元分析软件,对718钢在激光照射条件下由温度场产生的应力场进行了瞬 态分析.计算得到了瞬态加载条件下产生的温度分布和应力分布.结果表明,当激光参数恒定时,表面移动热源在工件内部沿移动方向所产生的热影响不随 位置的变化而变化.扫描时光斑内部出现压应力,沿扫描方向应力最为突出;在光斑外部,随着距离增加,压应力不断减小,拉应力不断增加. 3.期刊论文 陈乃录.左训伟.徐骏.张伟民.CHEN Nai-lu.ZUO Xun-wei.XU Jun.ZHANG Wei-min 数字化控时淬火冷却 工艺及设备的研究与应用 -金属热处理2009,34(3) 针对工程中遇到的中碳合金钢件淬火油冷力学性能低和水冷开裂的问题,提出了预冷与水.空气交替控时淬火冷却的工艺方法.该方法的核心是通过计 算机模拟确定工艺,并在计算机控制下的淬火冷却设备上实现.该方法在塑料模具钢锻坯、长轴类锻件和船用曲轴锻件等产品的调质处理中得到了成功应 用,解决了用传统工艺和其它介质难以解决的难题. 4.会议论文 薄鑫涛.陈汉辉.王文革.邢励 塑料模具用大中型锻制模块预硬化工艺研究 2006 文章介绍应用计算机模拟技术对合金塑料模具钢大中型锻制模块预硬化处理(加热、保温、冷却)的工艺模拟,以及采用代油介质的新型水基淬火剂 UconE、Feroquench2000,并结合现场生产条件进行仿真试验,从而获得大中型锻制模块预硬化处理工艺.经过3年的生产实际考验,证明预硬化处理结果,如 :硬度、切削性、抛光性等指标均能满足技术要求,而且实现了"清洁热处理"的要求. 5.期刊论文 王鸣华.张伟民.陈乃录.周谦永.刘占仓.宋冬利 预硬型塑料模具718钢回火硬度变化规律的研究 -金属 热处理2005,30(z1) 为了验证计算机模拟所制定的针对大型塑料模具718钢的热处理工艺的可行性,采用特殊的端淬装置和端淬试棒进行特定工艺的淬火冷却,模拟大型塑 料模具718钢在淬火过程中的温度场及组织变化.本文是在端淬试验的基础上,对淬火后的端淬试棒硬度随回火工艺变化的规律进行了研究,得出了保证 718钢淬火和高温回火后硬度达到不同硬度差范围的回火工艺.) 6.学位论文 邱斌 保压冷却阶段中保压压力和保压时间对制品质量的影响 2005 本文根据注射成型中保压阶段和冷却阶段的特征，将传统的保压阶段和冷却阶段合并起来一起研究。 　　为了研究保压冷却阶段的主要工艺参数对制品质量的影响，必须先了解在此阶段聚合物的变化过程，所以选用双域P-V-T状态方程和三维冷却热力学 方程，利用MOLDFLOW软件对保压冷却阶段进行计算机模拟，求解出结晶型塑料PP的温度、压力和密度分布。 　　通过改变保压冷却阶段的工艺参数进行实验。测量模腔压力的变化并与计算机模拟的结果进行对比，证实了模拟结果与实验结果比较吻合，同时也 证明了用MOLDFLOW软件可以方便、快捷和准确地求解保压冷却阶段的温度场和压力场。测量不同工艺条件下制品的重量和厚度，揭示保压冷却阶段中保 压压力和保压时间对制品质量(重量变化和厚度变化)的影响：制品的重量随保压压力的增大近似线性增加；制品的厚度随保压压力的增大而增加，并且 随着保压压力的增大制品的厚度变得均匀；浇口附近区域的制品厚度受保压压力变化的影响较大。对于本文所用的实验材料，发现制品沿流动方向呈现 中间厚两端薄的趋势，这对塑料件的设计和塑料模具的设计有十分重要的指导意义。 　　改变保压压力曲线，用MOLDFLOW求解不同保压曲线下的模腔压力分布，发现采用阶梯降压保压、线性降压保压和先恒压后线性降压保压的模腔压力 分布比采用恒压保压的模腔压力分布更均匀，同时根据前面的实验结果得出采用先恒压后线性降压保压的保压曲线更有利于提高制品的质量。 　　本文研究及其所得出的结论对塑料制品的设计、模具的设计和调整注塑过程中保压冷却阶段的工艺参数具有一定的理论和实践指导意义。 7.期刊论文 徐骏.张伟民.陈乃录.左训伟.XU Jun.ZHANG Wei-min.CHEN Nai-lu.ZUO Xun-wei 塑料模具钢大模块的 水冷复合间隙淬火技术 -金属热处理2006,31(10) 以计算机模拟为基础,在大模块塑料模具钢的热处理过程中,采用复合水冷替代传统的水淬油冷,研制了相对应的生产设备以及控制工艺,并已成功应 用于工业生产中. 8.学位论文 张绪平 基于塑件特征的注塑模生成方法与过程模拟 2002 该文根据塑料注射模具设计特点,将特征造型技术和基于约束的参数化设计方法用于塑料模具的计算机辅助设计.探讨了塑件特征建模方法,由塑件特 征模型生成模具特征模型的方法;研究了确定模具的型腔和型芯尺寸及脱模方向和分型面的方法;并结合模具强度校核、冷却分析等的结果,生成了模具及 其冷却系统.该文利用基于约束的参数化设计方法建立了注塑模标准件的图形库及其查询系统.在冷却分析中,引用了"等效体"概念来分析塑件的温度分布 ,进而确定模具冷却系统的尺寸和位置.该文还对熔体在流道中流动的数学描述公式进行了修正,据此实现了流道中熔体流动的计算机模拟. 9.期刊论文 宋冬利.顾剑锋.胡明娟.SONG Dong-li.GU Jian-feng.HU Ming-juan 718钢大模块淬火过程的数值模拟 -材料科学与工艺2005,13(4) 借助计算机数值模拟,为塑料模具钢718大模块制订了两种新型的淬火工艺,一是预冷-水淬-自回火-水淬工艺,另一是提高奥氏体化温度,直接空冷淬 火的工艺.实际生产试验的结果表明,这两种淬火工艺能够满足大模块质量要求.另外,计算机模拟结果和实验结果吻合的较好,说明这种计算机数值模拟方 法可以用来设计新型淬火工艺. 10.期刊论文 罗宇玲.曾亚森 基于MoldFlow软件的注塑产品熔接痕分析及优化设计 -模具制造2006,6(11) 借助MoldFlow模拟分析软件的MPI(Moldflow Plastics Insight)对某注塑产品的注射成型进行了计算机模拟、分析,根据结果进行熔接痕和气穴情况 的分析,并优化设计了模具的浇注系统,获得了较高预测质量的产品,说明了CAE技术对塑料模具的设计及塑料制品的成型具有较强的指导作用. 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Conference_6215619.aspx 授权使用：湖南工程学院(hunangcxy)，授权号：aa0f593c-d9d7-409f-9258-9ea100f03f1c 下载时间：2011年3月9日