摘 要

随着时代和科技的进步，消费者审美风格、对手机外壳产品的严苛态度和实际制造工艺的局限性都使得这个市场越来越难以维持。消费者对手机的外壳要求随着时代发展变得越来越苛刻。通过此次对手机上盖的注塑模设计，了解手机外壳及其注塑模具国内外发展的现状，学会手机上盖的三维造型，基于MoldFlow的手机上盖的数值仿真以及模具的结构设计。

本文主要介绍的是对传统手机上盖做三维造型设计、手机上盖的模拟数值仿真、及其注塑模的设计。详细介绍了从塑件的测量和绘制、材料的选用到分型面的确定，再到模具零件的具体计算。本文按照注塑模的设计步骤层层展开，在模具设计上主要运用了CAD/CAM在模具上的应用，其中还包括运用CAD/UG进行建模，对模具的模架和零件进行设计，运用软件对模具的工作原理进行仿真建模。采用三维建模软件UG10.0、AutoCAD和数值仿真软件MoldFlow等工具实现手机上盖的三维造型建模、设计模具的模架和零件，最终模具进行装配，塑件的CAE模流仿真等。

结果显示，手机上盖的CAD模型的精度、表面硬度、粗糙度耐磨程度均符合制作要求；塑件的表面气穴分布在孔的周围且数量较少，熔接线分布在塑件的内表面且短，故表面质量符合要求。经过优化后的收缩变形量较小，所以塑件的翘曲变形符合要求；模具的结构设计与装配排气、散热良好，不漏水，可以成功实现产量要求。

关键词：手机上盖；注塑模具；模流分析；UG/MoldFlow

Abstract

With the advancement of the times and technology, the aesthetic style of consumers, the rigorous attitude to the mobile phone casing products and the limitations of the actual manufacturing process have made this market increasingly difficult to maintain. Consumer demand for mobile phone casings has become more and more demanding as the times have evolved. Through the injection mold design of the mobile phone cover, the status quo of the development of the mobile phone housing and its injection mold at home and abroad was learned, the three-dimensional modeling of the mobile phone cover was learned, the numerical simulation of the mobile phone cover based on MoldFlow and the structural design of the mold.

This article mainly introduces the three-dimensional design of the traditional mobile phone cover, the analog simulation of the mobile phone cover, and the design of its injection mold. It describes in detail the measurement and drawing of plastic parts, the selection of materials and the determination of the parting surface, and then the specific calculation of mold parts. In this paper, according to the design steps of injection molds, the application of CAD/CAM on the mold is mainly used in the mold design. It also includes the use of CAD/UG modeling, mold frame and parts design, application software Simulate the working principle of the mold. Using three-dimensional modeling software UG10.0, AutoCAD and numerical simulation software MoldFlow and other tools to achieve the three-dimensional modeling of the mobile phone cover, mold design mold and parts, the final mold assembly, plastic parts of the CAE mold flow simulation.

The results show that the precision, surface hardness and roughness of the CAD model of the mobile phone cover meet the requirements for production; the surface cavities of the plastic parts are distributed around the holes and the number is small, and the weld line is distributed on the inner surface of the plastic parts. And short, so the surface quality meets the requirements. The shrinkage deformation after optimization is smaller, so the warpage of the plastic parts meets the requirements; the structural design and assembly of the mold are exhausted, the heat dissipation is good, no water leakage, and the output requirements can be successfully achieved.

KeyWords：Phonecover；Injectionmold；Moldflowanalysis；UG/MoldFlow

目录

摘要 I

Abstract II

目录 1

第一章 绪论 1

1.1国内外研究动态 1

1.2研究内容 1

1.3设计的目的与意义 2

1.3.1研究（设计）的基本内容、目标 2

1.3.2技术方案及措施 2

第二章 塑件三维造型及工艺分析 3

2.1零件模型设计 3

2.1.1零件设计 3

1.2.1手机上盖结构设计理念 4

2.2对塑件的分析 4

2.2.1塑件外观 4

2.2.2表面粗糙度 5

2.2.3尺寸精度 5

2.3塑件的材料及相关参数 5

2.4零件用途以及设计要求 5

2.5注射成型工艺过程 6

2.6 本章小结 6

第三章 基于手机上盖的MoldFlow数值仿真 7

3.1 MoldFlow模流分析软件说明 7

3.2 网格化处理 7

3.2.1划分网格 7

3.2.2网格统计 7

3.3型腔布置方式比较 8

3.4分析浇口匹配性 9

3.4.1不同排列方式的最佳浇口状态分析 9

3.5填充分析 10

3.6流动分析 11

3.7冷却分析 12

3.7.1方案设计 13

3.7.2温度对比 13

3.7.3时间比对 14

3.8翘曲分析 14

3.8.1所有因素引起的变形 15

3.8.2冷却不均引起的变形 15

3.8.3收缩不均引起的变形 16

3.8.4取向引起的变形 17

3.9翘曲分析优化方案 17

4.9.1所有因素引起的变形 18

4.9.2冷却不均引起的变形 19

3.10本章小结 20

第四章 模具总体结构与成型零件的设计计算 21

4.1注射机选择 21

4.1.1注射机型号的选定 21

4.1.2初步确定注射容量及注射压力 21

4.2塑件加工重难点 22

4.3型腔布置形式 22

4.4分型面的选择 22

4.5浇注系统的设计 23

4.5.1主流道设计 23

4.5.2 主流道衬套和定位圈的设计 24

4.5.3分流道 24

4.5.4浇口位置的选择 26

4.5.5校核流动比 26

4.5.6冷料穴和拉料杆的设计 27

4.6型腔的设计与计算 27

4.7抽芯机构的设计与计算 29

4.8脱模机构的设计 30

4.8.1确定推杆位置、推杆形状及推杆数量 30

4.8.2确定推杆安装、固定及配合 31

4.8.3推出机构复位方式确定以及设计 31

4.9冷却系统的设计 32

4.10排气系统的设计 33

4.11模架和标准件的选用 33

图4-13模架4.11.1模板的设计 34

4.12 导柱与导套的设计 36

4.13模具的装配与安装 36

4.14 本章小结 37

第五章 总结与展望 39

中外文参考文献 40

致谢 42

第一章 绪论

本课题研究的背景基于塑料是首要的现代工业最主要的布局质料之一^[1-2]，塑料作为制造工业材料的中流砥柱，其涉及应用范围之广是无可披靡的不能代替的，塑料制品已成为人们工业和制造的热门^[3]，人们已经发现在现代工业生产中，模具行业成长为塑料产业发展的根基^[4-5]，绝大部分塑料产品的研究和开发在很大程度上取决于模具，但是随着科技加工工艺水平的进步，致使注塑模具的行业发展速度空前加快^[6]，注塑模具的设计和大规模投入使用已成为塑料产业发展的契机。本次研究的目的即是设计一款手机上盖及注塑模具^[7]。

1.1国内外研究动态

中国国内近年来塑料模具发展迅速。随着国民经济的快速发展，如机械，汽车，家电，电子信息和建筑材料等，“十五”期间中国模具行业增长率持续上涨，尤其是塑料模具的成长，随着中国电子产业的成长，手机逐渐成为电子行业最重要的电子产品^[10-12]。它的换代速度很快，大众对它的要求也越发严格。手机上盖是手机的主要组件，其作用是保护手机的屏幕和键盘以及美观^[8]。所以它的要求也比较高。它不仅需要光滑的外观，而且对它的物理性能也有很高要求^[9]。在生产方式上，模具公司的数控设备创新速度大大提高，CAD/CAE/CAM技术的应用得到了极大的拓展^[13-14]。部分企业在已经实现了信息管理和全数字制造的同时模具制造能力随着先进的模具加工技术和设备的引进得到了极大的提高^[18-19]。采用转速在7500r/min左右的铣削技术可以完全提高模具表面精度和质量，还可以提高胎具制作能力^[17]。

相比之下，近年来外国注塑模具CAD/CAE技术进步明显^[15-16]。据悉，国外模具加工系统一直支持模具的出现，自以下特点自动加工，可以合理组合各种机床，质量监控控制系统^[20-21]。科学的进步和发展导致了各种产品的不断增加的替代品^[24]。人们意识到胎具的设计是模具更新的底子，模具设计作业涉及产物换代。伴随着国际社会一体化步伐的加快和市场竞争的加剧人们越来越意识到产品质量，成本和新产品开发的重要性，传统的手动设计模式并不适合当时的需求^[22-23]。