2024年4月25日发(作者：电脑蓝屏怎么一键修复)

xxxx 大 学

毕业设计说明书

作 者：

xxxx

学 号：

xxxx

学 院：

机械学院

系(专业)：

机械设计制造及其自动化

题 目：

诺基亚手机外壳模具CAD/CAM

指导者：

xxxx 教授

评阅者：

xxxx 年 xx月 xx 日

毕业设计（论文）中文摘要

诺基亚手机外壳模具CAD/CAM

摘要：

这次毕业设计是有关诺基亚手机外壳的模具而进行设计，主要任务是设计模具

的

模具型腔设计、注塑流道设计、冷却系统设计、脱模机构设计为主要内容的注塑模具设计

。

课题的主要内容是：

此制品为诺基亚8210手机外壳零件，设计人员设计并完成它的注塑模具的设

计。首先完成其注射模的设计，从其型腔数量、形状以及制品零件的材料、性能

要求、体积等完成其注射机选择，然后完成其三维模架的设计，完成其浇注系统

设计、成型零部件的设计，脱模、复位及导向机构的设计，还有塑模冷却系统的

设计。再利用CAD/CAM软件完成手机外壳的总装配图和部分非标零件的图纸绘制，

采用手工编写部分数控加工程序，并利用UG中的CAM模块完成模具加工型腔的仿

真。在设计过程中，还要利用PRO-e或者UG完成产品的三维图纸的绘制。

关键词： CAD/CAM 塑料 注塑模 仿真加工

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毕业设计（论文）外文摘要

Title

Nokia mobile phone shell mould CAD/CAM

Abstract

This graduation design is about the Nokia mobile phone shell mold for the

design, the main task is to design the mould cavity, core, cooling system

and the selection of mold die set, etc. The main content of the subject:

The products of this design for a Nokia mobile phone shell parts, complete

its injection mold design. First to complete the injection mould design,

from the cavity number and layout, and parts of material, volume, area

determine the choice of injection machine, and then perform the choice of

the die set, gating system design of molding parts design, mold release

and reset, steering mechanism design, and mold temperature control system

design. Use CAD/CAM to mapped some of its parts drawing and assembly

drawing, finally hand-coded part nc machining program and use the CAM

module of UG mould processing cavity simulation. In the design process,

but also the use of UG draw the 3 d drawing of parts.

Keywords

： CAD/CAM Plastics Injection mold The simulation process

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目 次

1 引言 ……………………………………………………………………………1

1.1加工工业中塑料模具的重要作用……………………………………………1

1.2 塑料成型模具发展趋势……………………………………………………………2

1.3 软件简介……………………………………………………………………………3

2 零件材料选择及其性能………………………………………………………………4

3 注射机的选择…………………………………………………………………………5

3.1 注射量确定 ………………………………………………………………………5

3.2 锁模力确定………………………………………………………………………5

3.3 成型压力………………………………………………………………………5

4 标准模架的选择……………………………………………………………………6

4.1 模架尺寸的选择……………………………………………………………………6

4.2 模具闭合的高度校核………………………………………………………………6

5 浇注系统设计…………………………………………………………………7

5.1 浇注系统的设计原则……………………………………………………………7

5.2 主流道的设计…………………………………………………………………7

5.3 分流道的设计…………………………………………………………………8

5.4 浇口形式选择…………………………………………………………………8

6 成型零部件设计…………………………………………………………………9

6.1 型腔分型面的设计…………………………………………………………………9

6.2 排气槽的设计…………………………………………………………………9

6.3 成型零件的设计…………………………………………………………………9

7 脱模机构设计…………………………………………………………………13

7.1 脱模力的计算…………………………………………………………………13

7.2 推杆设计…………………………………………………………………14

7.3 开模行程…………………………………………………………………14

7.4 推杆的直径…………………………………………………………………15

8 复位机构与导向机构设计………………………………………………………16

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8.1 复位机构的设计…………………………………………………………………16

8.2 导向机构的设计…………………………………………………………………17

9 塑模温控系统设计………………………………………………………………17

9.1 塑模温控制的系统设计…………………………………………………………17

9.2 冷却装置系统的设计要点……………………………………………………18

结论 ……………………………………………………………………20

参考文献 ……………………………………………………………………21

致谢 ……………………………………………………………………22

图1 模具部分零件图…………………………………………………………………23

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1 引言

1.1 在加工工业中塑料的注塑模具重要作用

模具是利用其特定形状成型并具有一定形状和尺寸的制造工具。成型塑料制品的

模具即塑料模具。

模具在成产产品方面也有其严格的要求：生产在外形尺寸、物理性能等方面均能

满足规定要求的优质制品。在生产的要求下，还要要具有高效、简单、自动化；同时

在制造角度看，要求成本低、产量高、废品率高、结构合理等特点。

塑料模具对塑料制品的质量影响较大。首先在模具型腔形状、尺寸、分型面、排

气槽、进浇口位置、制品的脱模方式等方面有自己的特殊要求，又由于是塑料制品，

受力较小，对成型制件尺寸和形状精度、机械性能、内应力、物理性能、电性能、各

向同向性、表面质量、表面光洁度等同样有着很严格的要求。其次在加工塑料的过程

中，操作难易程度主要依赖模具设计结构。在大批量生产塑料产品时，要以尽量减少

分模、合模和取制件方便为原则，减少人工操作，为此更多的采用自动开合模和自动

顶出机构，这样提高了生产率、正品率，也大幅降低了生产成本。在高度自动化生产

中，还要保证制品能自动从模具上自动脱落，虽说有些复杂，但现在的科技已经解决

了这个问题，我们可以参考设计。而且上面提到生产成本，同样模具的使用寿命，也

是一个比较重要的方面，这对于降低成本很重要。一般的来说制模的费用是十分昂贵

的，一个优秀的的注塑模具机可生产百万件以上的制品，就连以挤压原理设计的压制

模具都能生产二十多万件左右，可见注塑模具在塑料模具方面的重要作用。在生产量

不是很大的时候，模具的制造费用在制件成本中就会显现出来，占有相当大的比例，

此时就要更多的考虑，结构合理、简单的模具，以降低成本。

在现代塑料模具设计生产中，加工工艺、高效率配置、模具自动化都是必不可少

的重要因素，塑料注塑模具对塑料的加工工艺、塑料产品的使用要求和设计要求同样

起着很重要的作用。高效、自动化的设备配上能自动化生产模具才能发挥巨大的基效

能，模具的设计制造和更新为前提下，新的、高效、集成自动化产品的出产和更新提

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供了帮助。由于工业塑料制品和日用塑料制品的品种之多和需求量之大，更大的推动

塑料模具不断更新和发展。

1.2 塑料成型模具的发展趋势

随着塑料成型加工机械和成型模具制造的迅速增长，大型、高效率、自动化、精

密、微型、高寿命为特点的模具在整个模具生产中所占比例越来越大，为人们的生活

和发展提供了便利。从模具设计、制造角度来看，模具的发展趋势可大概表现为几个

方面：

1.2.1 加深理论研究。

在模具设计中，随着对模具工艺原理的研究的深入，模具设计制造已由经验设计

阶段更多的向着理论计算方面的发展，也省去了大量的实践制造。

1.2.2 自动化、高效率。

大量采用高效率、自动化的模具结构，缩短成型周期；各种可靠地自动脱出产品

和流道凝料的脱模机构；热流道温控浇注系统注射模具等。智能自动化的塑料成型机

械加之先进的模具产品加工，对提升产品生产率，降低生产成本起到了很大作用。

1.2.3 大型集成、超小型及高精度。

塑料模料应用范围的不断扩展，塑料制件已广泛涉及到机械、电子、建筑、仪器、

仪表等各个工业领域，于是应运而生出现了各种大型高寿命、精密的注塑成型模具。

为了满足制件各种受力、应力等的需求，研制了更高硬度、高强度、高耐磨性且易加

工生产，热处理简单、导热性能优异的制模材料。

1.2.4 革命模具制造工艺。

为了适应产品花式、小批量生产的制品要求，除了大力发展高耐磨、高强度性的

材料外，同时也更重视简易制模工艺研究。

1.2.5 标准化。

标准化的模具生产中，使生产用的模板、导柱等通用零件标准化、商品化，以适

应大规模地成批生产塑料成型模具。

1.2.6 开发计算机辅助设计与辅助制造（CAD/CAM）

随着计算机技术的发展，计算机已被广泛应用于模具工业中，在注射成型系统

中，对于每一个环节都可将计算机作为辅助工具而加入，构成该环节的CAD/CAM或

CAE。

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1.2.6.1 塑件设计

塑件产品设计内容包括塑件结构、尺寸、精度、表面、性能等方面的设计。塑件

设计方面的计算机辅助技术：塑件CAD、塑料、辅料、辅件选择的专家系统。

1.2.6.2 注射机的使用。

注射机常见的计算机辅助技术：注射机选择专家系统和注射机故障诊断系统。

1.2.6.3 注射模设计。

注射模设计主要完成注射模具的结构尺寸、精度、表面性能等方面的设计，并选

择模具的材料等。计算机在注射模设计方面的工作有：注射划CAD，注射模材料、辅

料、辅件选择专家系统，工装选择专家系统，注射模CAPP。

1.3 软件简介

此次设计主要为注塑模具的设计与计算，为后面完成装配图的绘制和说明书的编

写做准备。装配图用CAD/CAM来完成其三视图的展示。零件为NOKIA8210手机外壳的

上盖，整体是由不规则曲面构成，壳内有多处固定结构和定位，和一些小型复杂零件，

用一般的拉伸剪切很难达到绘制要求。而零件图的绘制相对简单，就用CAD就行了。

1.31 总装配图的建立

计算机辅助设计（Computer Aided Design，简写为CAD），是指利用计算机的计

算功能和高效的图形处理能力，对产品进行辅助设计分析、修改和优化。它综合了计

算机功能和工程设计知识的成果，并随计算机软件和硬件的不断提高进而完善。CAD

的最大特点是让设计者抛掉了实际中的图板，将图板移至软件的电脑桌边，设计者或

绘图者仅在屏幕前就能连续地完成工作。Auto CAD适合于工程制造、装潢设计、建

筑设计等各行业技术人员作为设计依据，来完成图纸上的工作，省去了大量的手工绘

图工作。

美国Auto desk公司开发了CAD通用软件，并于1982年首次推出了Auto CAD R1.0

版本，随着科技的进步以及人类对于制品要求的提高，CAD版本不断更新。现Auto CAD

已从一个简绘二维图的软件发展成能够进行三维建模的CAD系统，。现已广泛应用于

电子、化工、轻工、造船、机械等领域。

1.3.2 零件模型设计与加工

Pre/Engineer是美国PTC参数技术公司推出，集CAD/CAM/CAEA等参数化特征

造型技术于一体的大型集成化软件。它是进行零件模型设计与加工仿真过程中的主要

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工具。

Pre/Engineer包含有一些专有模块，例如三维实体造型、模拟装配设计、加工

仿真的自动编程、电路线路图设计、板金设计装配管路设计等，还包括了ID反求工

程，CE并行工程等先进的设计方法。其主要特点就是参数化特征造型；集成各模块

的数据库；设计修改的相关性等。它优良的性能，完善的功能，使得它得以在功能仿

真，机械设计，功能、管理以及工业设计等领域广泛应用。Pre/Engineer自动化自

1988年问世以来，10多年来已成为全世界最普及的3D CAD/CAM系统的标准软件，广

泛应用于电子，机械，模具，工业设计，汽车，自行车，航天，家电，玩具等各行各

业。Pre/Engineer是一套由设计至生产的机械自动化软件，是新一代产品造型系统，

是一个基于参数化，基于特征的实体造型系统，而且它还具有有单一的数据库功能。

2 零件材料选择及性能

该塑料制品是一个手机外壳的上盖，上部的配合处有很精确的尺寸精度和配合要

求，此次手机外壳塑料制品选用的是 ABS塑料， ABS是丙烯晴、丁二烯和苯乙烯三

种单体的三元共聚物，ABS 具有较高的强度、硬度、耐热性及耐化学腐蚀性；同时有

弹性和较高的冲击强度；具有优良的介电性能、成型加工性能等优良性能，且价格便

宜，原料易得。ABS的主要技术参数如表1所示：

表1 ABS的主要性能参数图

Tab.1 the main performance parameters of the ABS plastic

密度（

gcm

3

）

比热容（

kgcm

3

）

吸水率24h（

%

）

收缩率（

%

）

熔点（

C

）

热变形温度



（

C

）

1.05

0.92

0.3

抗拉屈服强度（

Mpa

）

拉伸弹性模量（

Mpa

）

冲击强度

kJm

2

50

1.810

3

无缺口

缺口

261

11

80

9.7

130160

130160

90180

83103



弯曲强度（

Mpa

）

强度（

hb

）

体积电阻率（

m

2

）

0.45Mpa

1.80Mpa

6.910

3

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图1 诺基亚手机8210上壳零件图

Fig.1 on the Nokia 8210 shell part drawing

3 注射机的选择

3.1 注射量确定

该塑件的形状有些不规则，很难直接计算出来，现在可先用UG画出其三维零件

图，再查询其体积大小。具体步骤：analysis



mold analysis



mold mass

properties），得到其体积大小为

V

件

3.53cm

3

。塑件的注射容积较小，在此采用一模

一腔，即

V

件

80%V

max

。

3.2 锁模力确定

塑件的投影面积A



4800

mm

F

2

nKp

c

A

(1)

1000

式中 F－注射机的额定锁模力

n

－型腔数，

n1

；

K

－安全系数，取

K2

；

p

c

－融料在型腔中平均压力，ABS为30

Mpa

；

A

－塑件投影面积，取4.8；

F

21.2304.8

345KN

1000

3.3 成型压力

ABS的成型压力为

P

c

30Mpa

，

p

max

取70-150，

P

max

P

c

根据模具手册选择卧式注射机，其型号为XS-Z-60，主要参数如下：

表2注射机XS-Z-60的主要技术参数表

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Tab.2 injection machine XS - Z - 60 main technical parameters

额定注射量

柱塞直径

注射压力

注射行程

注射方式

锁模力

模具最大厚度

模具最小厚度

60cm

3

最大成型面积

最大开模开程

动定模板尺寸

拉杆空间

合模方式

定位圈

喷嘴球径

喷嘴孔直径

130cm

3

38mm

119.6Mpa

180mm

330440mm

190300mm

液压-机械

170mm

柱塞式

500kN

63.5mm

R12mm

4mm

200mm

70mm

图2 卧式注塑机示意图

Fig.2 horizontal injection molding machine schematic diagram

4 标准模架的选择

4.1 模架尺寸选择

根据塑件的注射量、动定模固定板的尺寸等，由模具工程手册选得选得模架

A2-200250-01-F1 GB/T12556.1-90，组合尺寸如下表

表3 模架的组合尺寸 单位: mm

模板宽度

座板宽度

垫块宽度

推板厚度

导柱直径

160

160

20

12.5

12

模板长度

座板厚度

垫块厚度

推板宽度

导套直径

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160

16

40

58

18

动模板厚度

定模板厚度

推杆固定板厚度

复位杆直径

20

25

10

8

沉头螺钉

8-M8 沉头螺钉 4-M6

4.2 模具闭合高度校核

根据注射机的参数，

H

max

180mm

H

min

60mm

而根据所选标准模架组合尺寸所得，

H162520204016137mm

H

min

HH

max

因此，满足要求。

图3 标准模架三维图

Fig.3 standard mould frame 3 d figure

5 浇注系统设计

浇注系统是指在模具中从注射机喷嘴开始至型腔为止的塑料流动通道。浇注系统

设计好坏对制品性能、外观形状和成型质量影响颇大。

5.1 浇注系统的设计原则：

5.11 结合型腔的布置考虑，采用平衡式对称分流道布置，以方便、快速。

5.12 减短熔体的流程，以便降低压力损失，增加冲模速度。

5.13 浇口尺寸位置和数量的选择是很关键部分，设计为使熔体的流动加快、防止湍

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流、涡流、喷射和蛇形流动的形成，并有利于排气。

5.14 需要防止高压熔体对模具型芯和嵌件产生冲击，变形和位移。

5.15 浇注系统的凝料脱出机构应方便可靠，应易于使凝料和制品分离或易于切除和

修整。

5.16 熔接痕部位受浇口的尺寸、数量及位置的影响，设计浇注系统时对熔接痕的部

位、形态以及以制品质量的影响要预先应与考虑。

5.17 减小由于开设浇注系统而造成的塑料用量。

5.18 浇注系统的模具工作表面要保证硬度、精度和表面粗糙度，其中浇注口精度要

求应在IT8以上。

5.19 设计考虑浇注系统时冷料的储存措施。

5.10 尽量使主流道中心与模板中心重合。使两者的距离尽量缩小。

5.2 主流道的设计

：

为使凝料顺利拔出，主流道的小端直径

D

应大于注射机的喷嘴直径

d

，通常为：

Dd(0.51)mm

D415mm

主流道入口的凹坑球面半径

R

2

也应该大于注射机喷嘴球面头半径

R

1

，通常为：

R

2

R

1

(12)mm

R

2

12113mm





主流道半锥角通常为锥度

2~6

，取

3

，过大会产生湍流或涡流产生空气，过小

使凝料脱模困难，还会使充模时熔体的流动阻力过大。

主流道内壁表面粗糙度应在

R

a

0.8um

以下，抛光时沿轴进行。主流道的长

度L一般由模板厚度来确定。为减少熔体充模时的压力损失，尽可能缩短主流道的长

度，L一般控制在

60mm

以内。

5.3 分流道的设计

分流道是指主流道与浇口之间的通道。其作用是使熔融塑料过渡和转向。由于圆

的截面加工困难。梯形加工较容易，水力半径不至于太小，因此分流便更加常用。其

b(

3

)a

a510mm

4

。 截面比例可取：，

5.4 浇口形式

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选择浇口形式应该遵循以下原则：

（1） 使浇口为平衡式设置；

（2） 型腔排列进料均衡；

（3） 浇口开设部位和型腔布置应尽量对称，防止模具承受偏载而溢料；

（4） 减少塑件的耗料量；

（5） 保证塑件外观质量。

根据上述原则和零件的实际情况，选用双点浇口形式，这种浇口更多的适用于成

型盒类、壳类、罩类等制品，是普遍广泛的浇口形式。由于浇口小，熔体通过点浇口

时前后压差大，流速增大，提高了充模的速度，从而可获得外表清晰，有光泽的制品；

熔体流过点浇口时由于摩擦阻力使部分能量转变为热量，使熔体温度略升高，粘度下

降，改善了流动性，这对薄壁制品是有利的；其缺点：充模阻力大，浇口尺寸小，对

熔体粘度较高的塑料会产生充填不满的缺陷。如控制不好，废品率也稍高。

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