2023年12月2日发(作者：友凝冬)

毕业设计(论文)开题报告

题目：手机壳注塑模具设计

1. 毕业设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况）

1.1题目背景、研究意义

模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在1989年3月中国政府颁布的《关于当前产业政策要点的决定》中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位[1]。

随着社会的发展，人类生活水平的提高。人们对电子产品的要求日益增高，不但要求有的效果，还应有美观大方的外表。设计和制造者都应以人为本，创造人类的视听梦想。

电子产品的材料主要来自塑料，即大部份的零件都是以注塑模的制造。因此，注塑模在电子业中显得相当重要。

由于电子产品应用前景可观，更新换代较快，也就要求注塑模也应跟上时代发展的步伐。

1.2 国内外相关研究情况

1.2.1 我国模具工业现状及发展趋势

塑料工业近20年来发展十分迅速，早在7年前塑料的年产量按体积计算已经超过钢铁和有色金属年产量的总和，塑料制品在汽车、机电、仪表、航天航空等国家支柱产业及与人民日常生活相关的各个领域中得到了广泛的应用[2]。塑料制品成形的方法虽然很多，但最主要的方法是注塑成形，世界塑料成形模具产量中约半数以上是注塑模具。随着塑料制品复杂程度和精度要求的提高以及生产周期的缩短，主要依靠经验的传统模具设计方法已不能适应市场的要求，在大型复杂和小型精密注射模具方面我国还需要从国外进口模具。

虽然我国塑料模具在数量、质量、技术等方面有了很大进步，但与国民经济发展的需求和世界先进水平相比，差距仍很大，一些大型、复杂、长寿命的高档塑料模具每年仍需大量进口[3]。在总量供不应求的同时，一些低档塑料模具却供过于求，市场竞争激烈，造成极低的利润率。

从市场情况来看，塑料模具生产企业应重点发展那些目前需进口的技术含量高的大型、精密、长寿命模具，并大力开发国际市场。随着我国塑料工业的快速发展，特别是工程塑料的高速发展，可以预计，我国塑料模具的发展速度仍将继续高于模具工业的整体发展速度，近年内年增长率将保持15%以上的水平[4]。

- 1 - 1.2.2国外模具工业的发展状况

我国模具生产厂中多数是自产自配的工模具车间（分厂），自产自配比例高达60%左右，而国外模具超过70%属商品模具。专业模具厂大多是“大而全”、“小而全”的组织形式，而国外大多是“小而专”、“小而精”。国内大型、精密、复杂、长寿命的模具占总量比例不足30%，而国外在50%以上。2004年，模具进出口之比为3.7：1，进出口相抵后的净进口额达13.2亿美元，为世界模具净进口量最大的国家[5]。

欧美许多模具企业的生产技术水平，在国际上是一流的。将高新技术运用于其中已成为快速制造优质模具的有力保证。CAD/CAE/CAM的广泛运用，显示了用信息技术带动和提升模具工业的优越性，在欧美，这些已得到广泛应用[6]。CAE技术在欧美也逐渐成熟，在注射模设计中应运CAE分析软件，预测成型过程中可能发生的缺陷。CAE技术在模具设计中的作用越来越大，意大利COMAU公司应运CAE技术后，试模时间减少了50%以上。

为了缩短制模周期、提高市场竞争力，普遍采用高速切削加工技术。 目前，欧美模具企业在生产中广泛应运数控高速铣，三轴联动的比较多，也有一些是五轴联动的，大大缩短了制模时间。欧美模具企业十分重视技术进步和设备更新。设备折旧期限一般为4-5年，增加数控高速铣是模具企业设备投资的重点之一[7]。

2. 本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案

2.1主要内容：

对塑件进行实体测绘，分析塑件成型特点，拟定方案完成开题报告；完善开题报告中拟定的方案，确定模具类型及结构，完成模具的结构草图绘制；运用Pro/E、CAD等工具软件辅助设计完成模具结构 ；绘制模具模具零件图及装配图；进行相关计算，完成毕业论文的编写。

2.2研究方案:

注塑机的选择；浇注系统的设计；分型面的选择；塑件抽芯机构和脱模机构的设计；合膜导向机构的设计；模温调节系统的设计；模具总装图。

2.3 拟采用的方案

塑件三维图零及零件图如图2.1,2.2所示

- 2 -

图2.1塑件三维图

图2.2塑件二维图

为了满足课题的要求，特意购买了最新发布的Iphone11Pro的手机壳来作为本次模具毕业设计的塑件。对塑件进行简单分析，塑件结构比较简单，在手机壳各个侧壁分布有充电插口孔和音量按键、开关机键侧凹，以及其他的功能的侧凹。由于成型方向与分型面垂直，无法顺利脱模，后期需要借助侧抽芯机构脱模。

方案一：分型面：塑件的下表面、型腔数：一模两腔、浇口形式：侧浇口、顶出

- 3 - 方式：推板顶出、侧抽芯结构：斜导柱+滑块

方案二：分型面：塑件的上表面、型腔数：一模四腔、浇口形式：点浇口、顶出方式：顶杆顶出、侧抽芯结构：斜导柱+滑块

方案三：分型面：塑件中间表面、型腔数：一模两腔、浇口形式：潜伏式浇口、顶出方式：顶杆顶出、侧抽芯结构：斜推杆

拟定选择方案三，原因如下

（1）分型面的选择

分型面的选去原则：

①应选取在塑件外形轮廓尺寸的最大断面处，便于顺利地从塑件型腔中取出。

②应保证塑件在开模的时候留在动模上。

③分型面应有利于排气并要能防止溢流。

综合上述原则，考虑到此塑件属于常规盒盖类零件，通常选择塑件下表面为分型面，但是此次塑件外侧存在圆弧结构，选在下侧，后期被型腔包裹，无法脱模。而且实物中间位置处有明显分型线痕迹，所以沿用成熟的生产，将本次模具设计模具分型面选在中间位置处。如图2.3 所示

图2.3 分型面的位置

（2）浇口形式的选择

浇口大致分为五种：直接浇口、侧浇口、点浇口、潜伏浇口、耳形浇口、

由于手机壳是外观要求非常高塑件，不能再塑件表面出现任何浇口形式，即使是点浇口也不允许，表面质量要求一般的塑件可以考虑侧浇口，但是对于此次设计的塑

- 4 - 件只能利用潜伏式浇口，隐藏浇口痕迹.采用潜顶杆式浇口。

（3）型腔数目的确定

分析塑件结构，塑件侧壁上分布有8处侧凹，需要设置多处侧抽芯机构，由于塑件中等大小，而且选用潜伏式浇口，综合考虑采用一模两腔结构最为合适。

（4）顶出方式

手机壳内部质量要求不高，内部空间大很适合布置顶杆，所以采用顶杆顶出方式。

（5）侧抽芯机构

手机壳是外观要求非常高，同样侧抽芯在实现成型侧凹和侧孔的时候不能在表面留下任何痕迹，虽然部分侧凹也可以借助斜导柱+滑块实现成型，但是滑块与塑件表面接触难免会留下痕迹，所以选用斜推杆从内部成型侧孔和侧凹。

3. 本课题研究的重点及难点，前期已开展工作

本课题的重点和难点：分析产品（具体材料性能，外观要求，是否倒扣，是否有特殊工艺，成型是否有缺陷）。提高模具寿命，控制成本（最容易加工），产品最佳外观 的综合把握，简单说就是设计的东西，制造能最节约成本，生产产品效果能最好。

前期已开展的工作：查阅各种学术文献，期刊杂志，科技报纸等资料深入了解本课题内容以及注塑模具的具体状况，分析部件的工作原理。画出零件图。

4. 完成本课题的工作方案及进度计划

第1周：确定研究课题，查询资料及翻译英文原文；

第2周：调研并收集资料，分析塑料零件；

第3周：绘制CAD塑件图；

第4周: 绘制塑件Pro/e三维图；

第5—6周：确定设计方案和整体结构特点；

第7—11周：型腔设计计算及总装配图；

第12—15周：完成模具型腔零件图的绘制；

第16—18周：完成论文撰写，准备答辩。

- 5 - 5. 指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见）

指导教师：

年 月 日

6. 所在系审查意见：

系主管领导：

年 月 日

- 6 - 参考文献

[1] 王树勋等.典型模具结构图册[M].广州,华南理工大学出版社.2005.4.

[2] 王广文等.塑料注射模具设计技巧与实例[M].北京:化学工业出版社.2004.1.

[3] 陈志刚.塑料模具设计[M],北京:机械工业出版社,2003.8

[4] 马正元.基于虚拟现实的注塑模工作过程仿真[J],沈阳工业大学学报2004,2(1):1～3.

[5] 王卫卫.材料成形设备[M].北京:机械工业出版社,2006.1

[6] 冯炳尧.模具设计与制造简明手册[M]..北京:人民邮电出版社,2001.11

[7] 杨古尧.pro/engineer wildfire 2.0产品造型与模具设计精解及案例[M],北京:化学工业出版社,2005.12

[8] 邹继.料制品及成型模具的设计[M],北京:清华大学出版社,2005.3

[9] 成大先.机械设计手册[M],北京:化学工业出版社, 2004.2005.12

[10] 傅建军.模具制造工艺[M].北京:机械工业出版社,2004.7

[11] 肖祥芷,王孝培.中国模具工程大典(第三卷 塑料和橡胶模具设计)[M].北京:电子业出版社.2007.3

[12] 谢金武.冷冲模具的材料选择[J].企业技术开发.2001,(4): 34-34.

[13] 郭建芬,陈以蔚等.UG在自由曲面产品逆向工程与模具设计中的应用[J].济

南:中国兵器工业集团第五三研究所.2007(8):35-35.

[14] 冷真龙,刘旭,杨文均等.侧凹凸塑件不抽芯注射模设计研究[J].四川:四川工

程职业技术学院机电工程系.2010.

[15] 冷真龙,胡兆国,杨金凤等.内置抽芯注射模具设计[J].四川:四川工程职业

技术学院机电工程系.2011.

[16] Low Maria Leng-Hwa,LEE Kim一ation of Standardization for

Initial Design of Plastie Injeetion Moulds.2002.

[17] KoSsa Lee,, and M.. AUTOMATED PROCESS

PLANNING FOR THE MANUFACTURE OF INJECTION MOULD

a Unlversity of singapore.

[18] ,, and S PLAN OPTIMISATION FOR

PLASTIC INJECTION MOULD BASE.

- 7 -

- 8 -

2023年12月2日发(作者：友凝冬)

毕业设计(论文)开题报告

题目：手机壳注塑模具设计

1. 毕业设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况）

1.1题目背景、研究意义

模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在1989年3月中国政府颁布的《关于当前产业政策要点的决定》中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位[1]。

随着社会的发展，人类生活水平的提高。人们对电子产品的要求日益增高，不但要求有的效果，还应有美观大方的外表。设计和制造者都应以人为本，创造人类的视听梦想。

电子产品的材料主要来自塑料，即大部份的零件都是以注塑模的制造。因此，注塑模在电子业中显得相当重要。

由于电子产品应用前景可观，更新换代较快，也就要求注塑模也应跟上时代发展的步伐。

1.2 国内外相关研究情况

1.2.1 我国模具工业现状及发展趋势

塑料工业近20年来发展十分迅速，早在7年前塑料的年产量按体积计算已经超过钢铁和有色金属年产量的总和，塑料制品在汽车、机电、仪表、航天航空等国家支柱产业及与人民日常生活相关的各个领域中得到了广泛的应用[2]。塑料制品成形的方法虽然很多，但最主要的方法是注塑成形，世界塑料成形模具产量中约半数以上是注塑模具。随着塑料制品复杂程度和精度要求的提高以及生产周期的缩短，主要依靠经验的传统模具设计方法已不能适应市场的要求，在大型复杂和小型精密注射模具方面我国还需要从国外进口模具。

虽然我国塑料模具在数量、质量、技术等方面有了很大进步，但与国民经济发展的需求和世界先进水平相比，差距仍很大，一些大型、复杂、长寿命的高档塑料模具每年仍需大量进口[3]。在总量供不应求的同时，一些低档塑料模具却供过于求，市场竞争激烈，造成极低的利润率。

从市场情况来看，塑料模具生产企业应重点发展那些目前需进口的技术含量高的大型、精密、长寿命模具，并大力开发国际市场。随着我国塑料工业的快速发展，特别是工程塑料的高速发展，可以预计，我国塑料模具的发展速度仍将继续高于模具工业的整体发展速度，近年内年增长率将保持15%以上的水平[4]。

- 1 - 1.2.2国外模具工业的发展状况

我国模具生产厂中多数是自产自配的工模具车间（分厂），自产自配比例高达60%左右，而国外模具超过70%属商品模具。专业模具厂大多是“大而全”、“小而全”的组织形式，而国外大多是“小而专”、“小而精”。国内大型、精密、复杂、长寿命的模具占总量比例不足30%，而国外在50%以上。2004年，模具进出口之比为3.7：1，进出口相抵后的净进口额达13.2亿美元，为世界模具净进口量最大的国家[5]。

欧美许多模具企业的生产技术水平，在国际上是一流的。将高新技术运用于其中已成为快速制造优质模具的有力保证。CAD/CAE/CAM的广泛运用，显示了用信息技术带动和提升模具工业的优越性，在欧美，这些已得到广泛应用[6]。CAE技术在欧美也逐渐成熟，在注射模设计中应运CAE分析软件，预测成型过程中可能发生的缺陷。CAE技术在模具设计中的作用越来越大，意大利COMAU公司应运CAE技术后，试模时间减少了50%以上。

为了缩短制模周期、提高市场竞争力，普遍采用高速切削加工技术。 目前，欧美模具企业在生产中广泛应运数控高速铣，三轴联动的比较多，也有一些是五轴联动的，大大缩短了制模时间。欧美模具企业十分重视技术进步和设备更新。设备折旧期限一般为4-5年，增加数控高速铣是模具企业设备投资的重点之一[7]。

2. 本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案

2.1主要内容：

对塑件进行实体测绘，分析塑件成型特点，拟定方案完成开题报告；完善开题报告中拟定的方案，确定模具类型及结构，完成模具的结构草图绘制；运用Pro/E、CAD等工具软件辅助设计完成模具结构 ；绘制模具模具零件图及装配图；进行相关计算，完成毕业论文的编写。

2.2研究方案:

注塑机的选择；浇注系统的设计；分型面的选择；塑件抽芯机构和脱模机构的设计；合膜导向机构的设计；模温调节系统的设计；模具总装图。

2.3 拟采用的方案

塑件三维图零及零件图如图2.1,2.2所示

- 2 -

图2.1塑件三维图

图2.2塑件二维图

为了满足课题的要求，特意购买了最新发布的Iphone11Pro的手机壳来作为本次模具毕业设计的塑件。对塑件进行简单分析，塑件结构比较简单，在手机壳各个侧壁分布有充电插口孔和音量按键、开关机键侧凹，以及其他的功能的侧凹。由于成型方向与分型面垂直，无法顺利脱模，后期需要借助侧抽芯机构脱模。

方案一：分型面：塑件的下表面、型腔数：一模两腔、浇口形式：侧浇口、顶出

- 3 - 方式：推板顶出、侧抽芯结构：斜导柱+滑块

方案二：分型面：塑件的上表面、型腔数：一模四腔、浇口形式：点浇口、顶出方式：顶杆顶出、侧抽芯结构：斜导柱+滑块

方案三：分型面：塑件中间表面、型腔数：一模两腔、浇口形式：潜伏式浇口、顶出方式：顶杆顶出、侧抽芯结构：斜推杆

拟定选择方案三，原因如下

（1）分型面的选择

分型面的选去原则：

①应选取在塑件外形轮廓尺寸的最大断面处，便于顺利地从塑件型腔中取出。

②应保证塑件在开模的时候留在动模上。

③分型面应有利于排气并要能防止溢流。

综合上述原则，考虑到此塑件属于常规盒盖类零件，通常选择塑件下表面为分型面，但是此次塑件外侧存在圆弧结构，选在下侧，后期被型腔包裹，无法脱模。而且实物中间位置处有明显分型线痕迹，所以沿用成熟的生产，将本次模具设计模具分型面选在中间位置处。如图2.3 所示

图2.3 分型面的位置

（2）浇口形式的选择

浇口大致分为五种：直接浇口、侧浇口、点浇口、潜伏浇口、耳形浇口、

由于手机壳是外观要求非常高塑件，不能再塑件表面出现任何浇口形式，即使是点浇口也不允许，表面质量要求一般的塑件可以考虑侧浇口，但是对于此次设计的塑

- 4 - 件只能利用潜伏式浇口，隐藏浇口痕迹.采用潜顶杆式浇口。

（3）型腔数目的确定

分析塑件结构，塑件侧壁上分布有8处侧凹，需要设置多处侧抽芯机构，由于塑件中等大小，而且选用潜伏式浇口，综合考虑采用一模两腔结构最为合适。

（4）顶出方式

手机壳内部质量要求不高，内部空间大很适合布置顶杆，所以采用顶杆顶出方式。

（5）侧抽芯机构

手机壳是外观要求非常高，同样侧抽芯在实现成型侧凹和侧孔的时候不能在表面留下任何痕迹，虽然部分侧凹也可以借助斜导柱+滑块实现成型，但是滑块与塑件表面接触难免会留下痕迹，所以选用斜推杆从内部成型侧孔和侧凹。

3. 本课题研究的重点及难点，前期已开展工作

本课题的重点和难点：分析产品（具体材料性能，外观要求，是否倒扣，是否有特殊工艺，成型是否有缺陷）。提高模具寿命，控制成本（最容易加工），产品最佳外观 的综合把握，简单说就是设计的东西，制造能最节约成本，生产产品效果能最好。

前期已开展的工作：查阅各种学术文献，期刊杂志，科技报纸等资料深入了解本课题内容以及注塑模具的具体状况，分析部件的工作原理。画出零件图。

4. 完成本课题的工作方案及进度计划

第1周：确定研究课题，查询资料及翻译英文原文；

第2周：调研并收集资料，分析塑料零件；

第3周：绘制CAD塑件图；

第4周: 绘制塑件Pro/e三维图；

第5—6周：确定设计方案和整体结构特点；

第7—11周：型腔设计计算及总装配图；

第12—15周：完成模具型腔零件图的绘制；

第16—18周：完成论文撰写，准备答辩。

- 5 - 5. 指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见）

指导教师：

年 月 日

6. 所在系审查意见：

系主管领导：

年 月 日

- 6 - 参考文献

[1] 王树勋等.典型模具结构图册[M].广州,华南理工大学出版社.2005.4.

[2] 王广文等.塑料注射模具设计技巧与实例[M].北京:化学工业出版社.2004.1.

[3] 陈志刚.塑料模具设计[M],北京:机械工业出版社,2003.8

[4] 马正元.基于虚拟现实的注塑模工作过程仿真[J],沈阳工业大学学报2004,2(1):1～3.

[5] 王卫卫.材料成形设备[M].北京:机械工业出版社,2006.1

[6] 冯炳尧.模具设计与制造简明手册[M]..北京:人民邮电出版社,2001.11

[7] 杨古尧.pro/engineer wildfire 2.0产品造型与模具设计精解及案例[M],北京:化学工业出版社,2005.12

[8] 邹继.料制品及成型模具的设计[M],北京:清华大学出版社,2005.3

[9] 成大先.机械设计手册[M],北京:化学工业出版社, 2004.2005.12

[10] 傅建军.模具制造工艺[M].北京:机械工业出版社,2004.7

[11] 肖祥芷,王孝培.中国模具工程大典(第三卷 塑料和橡胶模具设计)[M].北京:电子业出版社.2007.3

[12] 谢金武.冷冲模具的材料选择[J].企业技术开发.2001,(4): 34-34.

[13] 郭建芬,陈以蔚等.UG在自由曲面产品逆向工程与模具设计中的应用[J].济

南:中国兵器工业集团第五三研究所.2007(8):35-35.

[14] 冷真龙,刘旭,杨文均等.侧凹凸塑件不抽芯注射模设计研究[J].四川:四川工

程职业技术学院机电工程系.2010.

[15] 冷真龙,胡兆国,杨金凤等.内置抽芯注射模具设计[J].四川:四川工程职业

技术学院机电工程系.2011.

[16] Low Maria Leng-Hwa,LEE Kim一ation of Standardization for

Initial Design of Plastie Injeetion Moulds.2002.

[17] KoSsa Lee,, and M.. AUTOMATED PROCESS

PLANNING FOR THE MANUFACTURE OF INJECTION MOULD

a Unlversity of singapore.

[18] ,, and S PLAN OPTIMISATION FOR

PLASTIC INJECTION MOULD BASE.

- 7 -

- 8 -