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塑料模具 |
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手机面壳注射模设计 |
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作者：湖南科技职业学院 潘建新 王爱民 何文学 |
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摘要：针对手机面壳的结构工艺特点.分析了注射模结构的设计过程，采用热流道系统，提高了塑件表面质量及成型效率.并详细介绍了模具的工作过程。
关键词：注射模；面壳；热流道；工作过程
1、塑件结构工艺分析
该塑件为手机面壳，要求具有一定的强度、刚度、耐热和耐磨损等性能，同时还必须满足绝缘性。ABS 合成塑料以其具有很好的韧性( 抗震性) 、密封性，很高的机械强度，耐化学腐蚀，拿在手上很有质感的特点而受到人们的青睐。
根据以上特点以及经济因素，采用ABS与PC合成塑料，其收缩率为0.6%。塑件结构如图1 所示。
图1 产品结构示意图
a—— 塑件正面b—— 塑件反面
(1) 脱模斜度。
设计脱模斜度的目的是便于塑件的脱模，避免在脱模过程中拉伤塑件表面，其大小取决于塑料的收缩率。脱模斜度的取向要根据塑件的内外型尺寸而定。
塑件外形以型腔大端为准，尺寸要符合图纸要求，斜度沿形状减小方向。要求开模后塑件留在型芯上，塑件内表面的脱模斜度应小于外表面的脱模斜度。根据ABS 的性能，型芯的脱模斜度取1.5°。
(2) 加强筋。
为了使塑件与底壳便于装配，并有一定的强度和刚度，同时又能避免因壁过厚而产生成型缺陷，在塑件内表面外侧增设了多处加强筋，小端厚度0.6mm，并做1°斜度。
(3) 塑件尺寸公差与精度。
该塑件长98mm，宽43mm，最高13mm，其粗糙度值为Ra0.06!m。影响塑件公差的主要因素是: 模具制造误差及磨损误差，尤其是成型零件的制造和装配误差以及使用中的磨损、塑料收缩的波动、注射工艺条件的变化、塑件的形状和飞边厚度的波动、脱模斜度及成型后塑件的尺寸变化。该塑件选用尺寸精度等级为6 级，公差为GB/T14486- 93 尺小公差数值。
2、模具结构设计
2.1 分型面和型腔数的确定
在塑件设计时，必须考虑成型时分型面的形状和位置，否则无法用模具成型。因侧向合模锁紧力较小，故应将投影面积大的分型面放在动、定模的合模主平面上，而将投影面积较小的分型面作为侧向分型面。
本模具的分型面选择在塑件的大平面处。根据所用注塑机的工艺参数，如开模行程、注射压力、装模空间等决定将该产品用1 模1 腔的形式生产。
2.2 型腔、型芯的结构
(1) 型腔的结构设计: 本设计采用嵌入式型腔结构。加工方法可采用普通机加工、数控机床、电火花、电铸成型等方法。将一个整体型腔嵌入到型腔固定板中，嵌入的型腔材料定模为SHD61，硬度为35HRC；动模为NAK80，硬度达40HRC。该结构广泛应用于中小型塑件的模具中。
(2) 型芯的结构设计: 型芯是用来成型塑料塑件的内表面的成型零件。本模具中动模型芯采用镶拼式型芯结构。目的是既可节省优质模具钢，便于机加工和热处理，又利于型芯冷却和排气。
2.3 侧向分型抽芯机构设计
由于抽芯距离不大，为使模具结构紧凑，采用整体式侧向抽芯机构。其结构示意图如图2 所示，主要结构有:
( 1) 图2中2、4、5、7各为一个整体滑块，将侧向型芯固定在该滑块上，利用滑块上的斜面对产品外侧面的凹坑( 图1中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ处) 进行抽芯。经过充分考虑各项工艺参数，斜面与垂直面的倾斜角度确定为18°，既达到了抽芯目的，又确保了模具的整体结构合理。
( 2) 图2 中设计有3 个斜顶块，目的是成型塑件内侧凹坑( 图1 中Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ处的内侧面) 。将斜顶块固定在顶杆固定板上，顶出时，斜顶块随着固定板一起运动，斜顶块在向前运动的同时，也作侧向移动，达到抽芯的目的。
斜顶块采用优质合金材料，选用718 材料，并用经过调质处理的螺钉紧固在顶杆固定板上；通过对塑件结构的分析计算，斜顶块倾斜角度为6°。这样既保证了侧向抽芯动作的顺利完成，又使模具工作顺畅，受力均匀。
图2 侧向抽芯机构示意图
1.斜顶块( 3 个) 2、4、5、7.滑块3.动模型芯6.动模
2.4 浇口的设计
浇口是浇注系统的关键部分，浇口的形状、数量、尺寸和位置对塑件的质量影响很大。根据塑件的结构要求，本设计采用点浇口形式。点浇口的直径由推荐值取d=1.0mm。而且，为了更有效地充满型腔，采用热唧嘴。图3所示为本模具采用的单点热浇口结构示意图。
采用热唧嘴的主要优点是:
( 1) 无水口料，不需要后续加工，使整个成型过程完全自动化，节省工作时间，提高工作效率。
( 2) 压力损耗小。热浇道温度与注塑机射嘴温度相同，避免了原料在浇道内的表面冷凝现象，注射压力损耗小。
( 3) 水口料重复使用会使塑料性能降解，而使用热流道系统没有水口料，可减少原材料的损耗，从而降低产品成本。在型腔中温度及压力均匀，塑件应力小，密度均匀，在较小的注射压力下，较短的成型时间内，注塑出比一般的注塑系统更好的产品。
( 4) 热唧嘴采用标准化、系列化设计，配有各种可供选择的喷嘴头，互换性好。独特设计加工的电加热圈，可达到加热温度均匀，使用寿命长。
2.5 导向机构的设计
该模具选用标准模架CI2330，采用导柱和导套机构导向，导柱、导套的布置方式均为标准布置，有关尺寸及布置形式详见模架资料，这里不再赘述。
2.6 冷却系统的设计
冷却系统的设计对于产品的成型至关重要，如果冷却不好或冷却不均匀，必然导致收缩不均匀，为了使冷却效果好，在模具的定模型腔板和动模型腔板内开设了水道，横向穿过这两块模板，这样使塑件各处的冷却均匀，模具的模温均匀。
动、定模冷却水道孔径采用!6mm 钻头加工。其冷却循环示意图如图4 所示，其中IN5～OUT5 通热油，其余通冷水，以加强冷却。
2.7 脱模机构的设计
该模具塑件的顶出主要采用7 根φ3mm 的顶杆、3 根φ4mm 的顶杆以及15 根φ1.5mm 的顶杆顶出。为确保塑件在出模过程中不倾斜、不变形，顶出机构应设导向装置，以保证顶出机构平稳。
另外，前面介绍的3 个斜顶块抽芯机构除完成抽芯任务外，还兼有顶出塑件的功能。
3、模具结构及其工作过程
模具的整体结构如图5 所示。其工作过程简述如下:
图5 模具装配示意图
1.斜顶块2.动模3.动模镶块4.整体滑块5.热唧嘴6.定模7.复位弹簧8.定模镶块9.螺钉
开模时，由主分型面分型，斜滑块开始侧向抽芯，当模具开启到终点位置时，斜滑块侧向抽芯结束，在型芯包紧力的作用下，塑件从定模型腔中拉出，然后在顶出机构顶杆的作用下，顶杆固定板推动斜顶块及顶杆同时向前运动，斜顶块及顶杆将塑件顶出。合模时，通过整体滑块上的斜面、复位弹簧及回程杆将滑块、斜顶块复位退回，完成合模，合模结束后开始下一个工作循环过程。
由于采用了热流道系统，不需要设计定距分型机构，使模具的结构得到了简化。
4、结束语
该模具没有采用斜导柱侧向分型机构，而是使用了整体式侧向抽芯机构，使模具的结构紧凑、合理。同时配合斜顶块机构，实现了从注射到塑件被顶出的全自动化，提高了生产效率。由于塑件壁厚较薄，而且，有许多孔和凸台，有较大的包紧力，为保证塑件的顺利顶出，设计了25 根顶杆。另外，还有3 个斜顶块参与顶出。经过生产实践证明，模具开合模动作完全符合设计要求，适于大批量生产。
参考文献：
[1]于春喜等.支架注射模设计.模具工业[J]，2002，(10)
[2]夏巨谌，李志刚.《中国模具设计大典》第2卷(轻工模具设计分册)[M].江西科学技术出版社，2003.(end)
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(11/9/2006) |
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