智能手机后盖注塑模具设计(编辑修改稿)

智能手机后盖注塑模具设计(编辑修改稿)内容摘要：

ABS 的注射工艺参数 注射机类型 预热温度℃ 喷嘴温度℃ 料筒温度℃ 模具温度℃ 前段 后段 柱塞式 60～ 75 160～ 170 170 ～190 140 ～160 20 ～60 表 2 ABS 的注射工艺参数 注射压力 MPa 成型时间 S 冷却时间 S 成型周期 S 后处理介质 后处理温度℃ 后处理时间 S 60 ～100 15 ～45 15 ～30 40～ 90 热水浴或 鼓风烘箱 70 2～ 4 表 3 ABS 的热处理条件 塑料 热处理介 质 处理温度℃ 制件厚度mm 处理时间min ABS 空气或水 60～ 70 6 30～ 60 闽南理工学院毕 业设计（论文） 第 12 页 共 40 页 70～ 77 7 120～ 360 3 塑件的工艺分析 在模具设计之前需要对塑件的工艺性如形状结构、尺寸大小、精度等级和表面质量要进行仔细研究和分析，只有这样才能恰当确定塑件制品所需的模具结构和模具精度。 手机盖 如图（ 1）所示，具体结构和尺寸详见图纸，该塑件结构并不太复杂，外轮廓线由圆弧和直线组成。 图（ 1） 手机盖 图 3． 1 塑件的结构设计 （ 1）、脱模斜度 由于注射制品在冷却过程中产生收缩，因此它在脱模前会紧紧的包住模具型芯或型腔中突出的部分。 为了便于脱模，防止因脱模力过大拉伤制品表面，与脱模方向平行的制品内外表面应具有一定的脱模斜度。 脱模斜度的大小与制品形状、壁厚及收缩率有关。 斜度过小，不仅会使制品尺寸困难，而且易使制品表面损伤或破裂，斜度过大时，虽然脱模方便，但会影响制品闽南理工学院毕 业设计（论文） 第 13 页 共 40 页 尺寸精度，并浪费原材料。 通常塑件的脱模斜度约取 ～  ，根据文献[1]，塑件材料 ABS 的型腔脱模斜度为 35/ ～ 1 30/ ，型芯脱模斜度为 30/～1 （ 2）、塑件的壁厚 塑件的壁厚是最重要的结构要素，是设计塑件时必须考虑的问题之一。 塑件的壁厚对于注射成型生产具有极为重要的影响，它与注射充模时的熔体流动、固化定型时的冷却速 度和时间、塑件的成型质量、塑件的原材料以及生产效率和生产成本密切相关。 一般在满足使用要求的前提下，塑件的壁厚应尽量小。 因为壁厚太大不仅会使原材料消耗增大，生产成本提高，更重要的是会延缓塑件在模内的冷却速度，使成型周期延长，另外还容易产生气泡、缩孔、凹陷等缺陷。 但如果壁厚太小则刚度差，在脱模、装配、使用中会发生变形，影响到塑件的使用和装配的准确性。 选择壁厚时应力求塑件各处壁厚尽量均匀，以避免塑件出现不均匀收缩等成型缺陷。 塑件壁厚一般在 1～4mm，最常用的数值为 1～ 3mm。 该外壳壁厚均匀，周边和底部壁厚均为1mm。 壳内凸出部件的壁厚均为 1mm （ 3）、塑件的圆角 为防止塑件转角处的应力集中，改善其成型加工过程中的充模特性，增加相应位置模具和塑件的力学角度，需要在塑件的转角处和内部联接处采用圆角过度。 在无特殊要求时，塑件的各连接角处均有半径不小于 ～ 1mm的圆角。 一般外圆弧半径大于壁厚的 倍，内圆角半 径应是壁厚的 倍。 该 手机盖 表面圆角半径为 1mm，内部转弯处圆角半径为 1mm （ 4）、孔 塑料制品上通常带有各种通孔和盲孔，原则上讲，这些孔均能用一定的型芯成型。 但当孔太复杂时，会使熔体流动困难，模具加工难度增大，生产成本提高，困此在塑件上设计孔时，应尽量采用简单孔型。 由于型芯对熔闽南理工学院毕 业设计（论文） 第 14 页 共 40 页 体有分流作用，所以在孔成型时周围易产生熔接痕，导致孔的强度降低，故设计孔时孔时孔间距和孔到塑件边缘的距离一般都尖大于孔径，孔的周边应增加壁厚， 以保证塑件的强度和刚度。 本设计中孔都在侧面或边缘，能采用型芯直接加工成型。 3． 2 塑件尺寸及精度 塑料制品外形尺寸的大小主要取决于塑料品种的流动性和注射机规格，在一定的设备和工艺条件下流动性好的塑料可以成型较大尺寸的制品，反正成型出的制品尺寸就比较小。 从节约材料和能源的角度出发，只要能满足制品的使用要求，一般都应将制品的结构设计的尽量紧凑，以便使制品的外形尺寸玲珑小巧些。 该塑件的材料为 ABS，流动性较好，适用于不同尺寸的制品。 塑件的尺寸精度直接影响模具结构的设计和模具的制造精度。 为降低模具的加工难度和 模具的制造成本，在满足塑件要求的前提下尽量把塑件的尺寸精度设计得低一些。 由于塑料与金属的差异很大，所以不能按照金属零件的公关等级确定精度等级。 根据我国目前的成型水平，塑件尺寸公差可以参照文献 [2]表 32塑件的尺寸与公关（ SJ13721978）的塑料制件公差数值标准来确定。 根据文献 [2]，选用一般精度等级， ABS的精度等级一般为四级，可在文献中查到相应的公差值。 3． 3 塑件表面粗糙度 塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。 这除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤、云纹等疵点来保证外，主要是取决于模具型腔表面粗糙度。 塑料制品的表面粗糙度一般为 Ra ～ m 之间，模腔表壁的表面粗糙度应为塑件的 1/2，即 Ra ～ m。 模具在使用过程中由于型腔磨损而使表面粗糙度不断增加，所以应随时给以抛光复原。 该塑件外部需要的表面粗糙度比内部要高许多，为 m ，内部为闽南理工学院毕 业设计（论文） 第 15 页 共 40 页 m。 外部接手柄区域粗糙度加大，主要是为了装配牢固和方便，且增加摩擦力以便有游戏玩家按起来有手感。 3． 4 塑件的体积和质量 用软件对该 手机盖 套进行三维实体造型，然后用分析模块对其进行质量特性分析，输入材料密度（密度为 3/cmg ），即可以得出该 手机盖 制品共 4个 手机盖 ，每个的体积为 3cm ，质量为。 4 注射成型工艺方案及模具结构的分析和确定 4． 注射成型工艺过程分析 [5] 根据塑件的结构、材料及质量，确定其成型工艺过程为： 第一步：为使注射过程顺利和保证产品质量，应对所用的设备和塑料作好以下准备工作。 （ 1）、成型前对原材料的预处理 根据注射成型对物料的要求，检验物料的含水量，外观色泽，颗粒情况并测试其热稳定性，流动性和收缩率等指标，对原材料进行适当的预热干燥， ABS 材料吸水率极低，成型前一般不必进行干燥处理。 如有需要，可在70 ～ 80 ℃下干燥 2～ 4 h。 （ 2）、料筒的清洗 在初用某种塑料或某 一注射机之前，或者在生产中需要改变产品、更换原料、调换颜色或发现塑料中有分解现象时，都需要对注射机（主要是料筒）进行清洗或拆换。 柱塞式注射机料筒的清洗常比螺杆式注射机困难，因为柱塞式料筒内的存料量较大而不易对其转动，清洗时必须拆卸清洗或者采用专用料筒。 对螺杆式通常是直接换料清洗，也可采用对空注射法清洗。 （ 3）、脱模剂的选用 闽南理工学院毕 业设计（论文） 第 16 页 共 40 页 脱模剂是使塑料制件容易从模具中脱出而敷在模具表面上的一种助剂。 一般注射制件的脱模，主要依赖于合理的工艺条件与正确的模具设计。 在和产上为了顺利脱模，常用的脱模剂有：硬脂酸锌，液体石蜡（白油），硅油，对 ABS 材料，可选用硬脂酸锌，因为此脱模剂除聚酰胺塑料外，一般塑料都可使用。 第二步 : 注射成型过程 完整的注射过程表面上共包括加料、塑化、注射入模、稳压冷却和脱模几个步骤，但实际上是塑化成型与冷却两个过程。 第三步：制件的后处理 注射制件经脱模或机械加工后，常需要进行适当的后处理，目的是为了消除存在的内 应力，以改善和提高制件的性能及尺寸稳定性。 制件的后处理主要有退火和调湿处理。 该塑料制件材料为 ABS，就采用退火处理 1～ 3小时。 4． 2 浇口种类的确定 注射模的浇注系统是指模具中从注射机喷嘴开始到型腔为止的塑料流动通道。 其作用是将塑料熔体充满型腔并使注射压力传递到各个部分。 浇注系统设计的好坏对塑件性能、外观及成型难易程度影响很大。 它由主流道、分流道、浇口及冷料穴组成。 其中浇口的选择与设计恰当与否直接关系到制品能否完好的成型。 由于本设计中 手机盖 外表面质量要求 一般 ，所以选用 侧 浇口形式。 侧 浇口前后两端存在较 大的压力差，可较大程度地增大塑料熔体的剪切速率并产生较大的剪切热，从而导致熔体表面粘度下降，流动性增加，有利于型腔的充填，因而对于薄壁塑件以及诸如聚乙烯、聚丙烯等表面变化敏感的塑料成型有利，但不利于成型流动性差及热敏性塑料，也不利于成型平薄易变行及形状复杂的塑件。 闽南理工学院毕 业设计（论文） 第 17 页 共 40 页 4． 3 型腔数目的确定 因为本设计中采用 侧 浇口，且塑件的薄壁适合，一次注塑 4 个同样的 手机盖 ，为保证一次加工过程中各种参数均衡，利于配合使用，提高塑件成功概率，并从经济型的角度出发，节省生产成本和提高生产效率，采用一模 4腔 4． 4 注 射机的选择和校核 由于两个塑件的体积和质量相差不大，故采用体积较大的塑件（ ）作为参考由于采用 一模 4 腔 ，需要至少注射量为 16 3cm ，再根据工艺参数（主要是注射压力），综合考虑各种因素，选定注射机为 30ZXS。 注射方式为柱塞式，其有关性能参数为： 额定注射量 : 30 3cm 注射压力 : 119MPa 注射行程 : 130mm 注射时间 : S 合模力 : 250KN 最大成型面积 : 90 3cm 最大开模行程 : 160mm 模具最大厚度 : 350mm 模具最小厚度 : 60mm 模板最大距离 : 340mm 合模方式 : 液压 机械式 注射量的校核 模具设计时，必须使得在一个注射成型的塑料熔体的容量或质量在注射机额定注射量的 80%以内。 校核公式为： mmnm %8021  式中 n 型腔数量 1m 单个塑件的体积（ 3cm ） 2m 浇注系统所需塑料的体积（ 3cm ） 本设计中： 4n 1m 3cm 2m = 3cm m 30 3cm nm1+m2=4 +=≤ 80% 30 闽南理工学院毕 业设计（论文） 第 18 页 共 40 页 注射量符合要求 塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核 注射成型时塑件的模具分型面上的投影面积是影响锁模力的主要因素。 如果这一数值超过了注射机所允许的最大成型面积，则成型过程中会出现涨模溢料现象，必须满足以下关系。 AAnA  21 式中 n 型腔数目 1A 单个塑件在模具分型面上的投影面积 2A 浇注系统在模具分型面上的投影面积 A 注射机允许使用的最大成型面积 n=2 1A = 2cm 2A = 2cm A =90 2cm 21 AnA =4  投影面积符合要求 注射成型时为了可靠的锁模，应使塑料熔体对型腔的成型压力与塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积小于注射机额定锁模力。 即： （ 21 AnA ） P F 式中： P— 塑料熔体对型腔的成型压力（ MPa） F— 注射机额定锁模力（ N） 其它意义同上 根据文献 [2]表 51，推荐使用的型腔压力为 15～ 22 MPa，在此取P= MP。