手機外殼注塑模具設計和分析-moldflow

1、手機殼注塑模具設計模具設計課程作業(yè)碩10743111301047王巨 龍指導老師：王立忠手機殼注塑模具設計王巨龍1 / 47手機殼注塑模具設計王巨龍目錄 1 前期準備4 1.1 概述4 1.2 成型工藝方案確定5 1.2.1 澆口位置選擇5 1.2.2 工藝參數(shù)確定7 1.2.3 成型設備選擇與校核8 2 手機殼注塑模具結構設計10 2.1 模具總體結構設計10 2.2 澆注系統(tǒng)設計10 2.2.1 主流道設計11 2.2.2 分流道設計12 2.2.3 澆口設計14 2.2.4 冷料井設計15 2.3 成型零部分設計16 2.3.1 成型零件選材16 2.3.2 型腔數(shù)目確定17 2.3.3

2、 分型面設計17 2.3.4 排氣系統(tǒng)設計18 2.3.5 成型零部件工作尺寸計算19 2.4 導向與脫模機構設計23 2.4.1 導向機構設計23 2.4.2 脫模機構設計25 2.5 冷卻系統(tǒng)設計27 2.6 模架總體設計29 3 仿真軟件分析31 3.1 網(wǎng)格相關分析31 3.1.1 劃分網(wǎng)格31 3.1.2 網(wǎng)格連通性診斷32 3.1.3 網(wǎng)格厚度診斷33 3.2 冷卻+充填+保壓+翹曲的分析33 3.2.1 分析日志33 3.2.2 流動分析結果34 3.2.3 冷卻分析結果39 3.2.4 翹曲分析結果41 附頁：注塑模工程圖432 / 47手機殼注塑模具設計王巨龍3 / 47手機

3、殼注塑模具設計王巨龍1 前期準備1.1 概述手機產(chǎn)品具有巨大的市場發(fā)展空間，同時，市場也處在高速發(fā)展階段，這對于生產(chǎn)商、 分銷商以及零售商都是極為重要的發(fā)展階段，是市場格局逐步形成的階段。所以，在未來 幾十年，手機外殼的設計加工和相應的模具設計孕育著巨大的商機。手機外殼的設計外觀如圖 1 所示，是基于 Solidworks 軟件對手機殼進行三維建模。0 1 手機殼三維設計圖 0 2、圖 3 和圖 4 為手機殼的工程尺寸圖。 圖 2 手機殼尺寸圖 14 / 47手機殼注塑模具設計王巨龍圖 3 手機殼尺寸圖 2圖 4 手機殼尺寸圖 3材料的選擇：我們選取 ABS + PC （ SABIC Inno

4、vation Plastics US 公司的 Cycoloy MC7000 牌號）材料作為手機殼注塑材料，其具有 ABS 和 PC 兩者的綜合特性。例如 ABS 的易加工性和 PC 的優(yōu)良力學性能和熱穩(wěn)定性。兩者的組成比率將影響 ABS + PC 材料的熱穩(wěn)定性。 ABS + PC這種混合材料還顯示了優(yōu)異的流動特性。常用于計算機和商業(yè)機器的外殼、電氣設備、草坪和園藝機器、汽車零件等。1.2 成型工藝方案確定1.2.1 澆口位置選擇可根據(jù) Autodesk 公司的 Moldflow 軟件確定澆口的最佳位置。如圖，最佳澆口位置在箭頭處，靠近網(wǎng)格節(jié)點 3489 。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗選擇圖 5 中所示的澆口

5、位置。5 / 47手機殼注塑模具設計王巨龍圖 5 最佳澆口位置Moldflow 軟件還提供了流動阻力和澆口匹配性的分析云圖。流動阻力指示器表示熔體在流動前沿離不同澆口位置的阻力，阻值越高，表明熔體流動越困難（圖 6）。澆口匹配性 表示澆口位置合理性的因子分布圖，其中用藍色位置表示澆口匹配性最好，紅色位置表示 澆口匹配性最差，其他位置匹配性處于過渡區(qū)域（圖 7）。圖 6 流動阻力6 / 47手機殼注塑模具設計王巨龍圖 7 澆口匹配性可以利用 Moldflow 軟件進行成型窗口分析，找出最佳的模具溫度、熔體溫度和注射時間。成型窗口分析用于定義能夠生產(chǎn)合格產(chǎn)品的成型工藝條件范圍，如果位于這個范圍中，

6、 則可以生產(chǎn)出質量較好的塑件。經(jīng)過分析，軟件推薦的模具溫度為 85.56°C ，推薦的熔體 溫度為 283.69°C ，推薦的注射時間為 0.3938s 。再根據(jù)經(jīng)驗，我們選取注射壓力為150MPa 。1.2.2 工藝參數(shù)確定手機殼采用的材料是 ABS + PC ， ABS + PC 料的注塑工藝參數(shù)參考值如下：1）料筒溫度：料筒最適合的溫度范圍應在粘流溫度或熔點溫度q f （或qm )和熱分解溫度qd之間。料筒的溫度分布一般采用前高后低的原則，即料筒的加料口(后段)處溫度最低，噴 嘴處的溫度最高。料筒后段溫度應比中段、前段溫度低 5 10°C 。噴嘴溫度一般略低

7、于料 桶的最高溫度，可防止直通式噴嘴上可能發(fā)生的“流涎”現(xiàn)象。喂料區(qū)5070區(qū) 1230250區(qū) 2250260區(qū) 3250270區(qū) 4250270區(qū) 5250270噴嘴2502702）熔料溫度：根據(jù) Moldflow 軟件進行成型窗口分析得到推薦的熔體溫度為 283.69°C 。3）料筒恒溫： 200°C 。4）模具溫度：在滿足使用條件的前提下采用較低的模具溫度，一般為 70 90°C ，根據(jù)Moldflow軟件進行成型窗口分析得到推薦的模具溫度為 85.56°C 。7 / 47手機殼注塑模具設計王巨龍5）注射壓力：注射壓力的大小取決于塑料品種、注射機

8、類型、模具結構、塑料制品的壁厚和流程及其它工藝條件，尤其是澆注系統(tǒng)的結構和尺寸。對于一般熱塑性工程塑料，壓 力在 70 150MPa 。6）保壓壓力：保壓壓力一般小于注射壓力，約為注射壓力的 40% 50% ，以避免制件發(fā)生縮壁。為了使制品的內(nèi)應力最小化，保壓壓力應盡可能設置低。7）塑化壓力（背壓）：塑化壓力大小對熔體實際溫度、塑化效率及成型周期等均有影響。 一般為 6 20MPa 左右。根據(jù)此注射機的實際情況只要 2 5MPa 。8）殘料量： 2 5mm ，取決于計量行程和螺桿直徑 9）預烘干： 80°C 下烘干 4 小時10）回收率：可加入 20% 的回料，只要料沒有發(fā)生熱降解并

9、進行過適當?shù)念A烘干 根據(jù)以上參考，結合公司實際生產(chǎn)經(jīng)驗確定工藝參數(shù)如下：加入 20% 的回料，采用多級注射；注射時間 0.3938s ；冷卻時間10s ；保壓時間 4s ；保壓壓力 60MPa 。1.2.3 成型設備選擇與校核根據(jù)公司的實際情況及以往的經(jīng)驗，選取 EH80 型塑料注射成型機。該成型機的技術參數(shù)如表 1 所示：表 1EH80 型塑料注射成型機參數(shù)表鎖模方式液壓鎖模頂出力2.7t噴嘴前端孔徑f1.7mm鎖模行程470mm頂出行程80mm噴嘴球面半徑SR10mm鎖模力80t理論注射量60g拉桿內(nèi)距360 ´360最小模厚180mm注射壓力1900kg / cm2塑化能力15

10、.5 g / s1）最大注射量的校核D注塑機的最大注射量按下式計算：Gmax= gB´ 80%dB式中： gB 注射機規(guī)定的注射量（ g ）d B 聚苯乙烯在常溫下的比重（1.06g / mm 3 ）D 注射塑料在常溫下的比重（ g / mm 3 ）根據(jù) Solidworks 可計算得手機面殼和凝料的體積為 8720.856 mm3，而 ABS +PC 的密度8 / 47手機殼注塑模具設計王巨龍為1.5 g / cm3 ，所以塑件的質量為W =13.08g 。根據(jù)以上公式，該注塑機的最大注射量：G max = 60 ´1.5´ 80%= 68 (g ) >

11、W1.062）注射壓力校核 注射壓力的校核是核定注射機的額定注射壓力是否大于成型時所需的注射壓力，選擇的注射機的注射壓力必須大于成型制品所需的注射壓力。該注射機的最大注射壓力為1900kg / cm 2 =186MPa 。注射壓力為150MPa 。所以該注塑機的注射壓力滿足要求。3）鎖模力的校核鎖模力等于制件和澆口流道系統(tǒng)在分型面上的投影之和乘以型腔內(nèi)塑料壓力，它應小 于注射機的額定鎖模力，才能使注射時不發(fā)生溢料和漲?，F(xiàn)象。根據(jù) Solidworks 計算得制件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積為 4257mm2 ，模腔內(nèi)壓力取 4kg / mm2 ，所需鎖模力P = 4257 ´4 =

12、17t ，小于注塑機的鎖模力 80t 。所以該注塑機的鎖模力滿足要求。4）開模行程校核該注塑機的最大行程與模具厚度有關，故注塑機的開模行程應滿足下式：S -(H 模 - H 小 ) > H1 + H 2 + (5 10)mm式中： S 注塑機最大開模行程； S = 470mmH模模具厚度； H模= 375mmH小注塑機規(guī)定的最小模厚； H小=180mmH1 頂出行程； H1 = 30mmH2 包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度。 H 2 =130mm由上式得：左邊 470 -(375 -180 ) = 275mm ；右邊 30 +130 +5 =165mm ；左邊>右邊，所以該注塑機的開模

13、行程滿足要求。9 / 47手機殼注塑模具設計王巨龍2 手機殼注塑模具結構設計 2.1 模具總體結構設計 根據(jù)手機殼的結構特征與外觀要求，采用單型腔模具。另外為了能自動化生產(chǎn)，采用單點澆口的三板式注射模具。根據(jù)具體情況，采用冷流道。需要設計順序脫模機構，模具總體結構如圖 8 所示： 定模底板 中間板 定模板 凹模 凸模 動模板頂針板頂針墊板 動模底板圖 8 模具總體結構設計圖2.2 澆注系統(tǒng)設計澆注系統(tǒng)是指熔融塑料從注射機噴嘴射入到注射模具型腔所流經(jīng)的通道，其作用是是將塑料熔體順利地充滿型腔的各個部位，并在填充、壓實和保壓過程中，將注射壓力傳遞到型腔的各個部位，以獲得外形清晰、質量優(yōu)良的塑料制品

14、。澆注系統(tǒng)分為普通澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)。該模具采用普通流道澆注系統(tǒng)，普通澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷卻井等四部分組成。10 / 47手機殼注塑模具設計王巨龍2.2.1 主流道設計主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具澆口套接觸處開始到分流道為止的塑料 熔體的流動通道，是熔體最先流經(jīng)模具的部分，其作用是將注塑機噴嘴注出的塑料熔體導 入分流道或型腔。它的形狀與尺寸對塑料熔體的流動速度和充模時間有較大的影響，因此， 必須使熔體的溫度降和壓力損失最小。在臥式注射機上使用的模具中，主流道垂直于分型 面為使凝料能從其中順利拔出，需設計成圓錐形。主流道襯套如圖 9 所示，主流道尺寸設 計過程下

15、。圖 9 主流道襯套示意圖1） 主流道的尺寸設計 （1）主流道球面凹坑半徑主流道球面凹坑半徑 R 2 = R 1 + (1 - 2) mm ，由于注塑機 EH80 噴嘴頭半徑 R 1 =10mm ，所以取 R 2 =11mm 。（2）主流道小端直徑主流道小端直徑 D = d + (0.5 - 1) mm ，由于注塑機的噴嘴直徑d = 1.7mm ，所以取D = 2.5mm 。（3）主流道錐度主流道錐角一般為 2° - 4°，故取錐角a = 4°。（4）主流道長度 根據(jù)模板厚度取長度 L = 60mm 。（5）主流道大端直徑主流道大端直徑 D 1 = D + L &

16、#180; tan (a2 ) = 2.5 + 60 ´ tan 2° » 4.6mm 。2） 主流道襯套的形式11 / 47手機殼注塑模具設計王巨龍主流道部分在成型過程中，其小端入口處與注射機噴嘴及一定溫度、壓力的塑料熔要 冷熱交換的反復接觸，屬于易損件，對材料要求較高，因而模具的主流道部分常設計成可 拆卸更換的襯套式（俗稱澆口套），以便有效的選用優(yōu)質鋼材單獨進行加工和熱處理。一 般采用碳素工具鋼T 8A 、T 10A 等，熱處理要求淬火 53 - 57HRC 。主流道襯套應設置在模具 對稱中心位置上，并盡可能保證與相聯(lián)接的注射機噴嘴同一軸心線。主流道襯套的形式

17、有兩種：一是主流道與定位圈設計成整體式，一般用于小型模具； 二是主流道襯套與定位圈設計成兩個零件，然后配合在固定的模板上。由于該模具尺寸較 小，主流道襯套可以選用整體式。根據(jù)上述要求，我們選取 FUTABA 公司生產(chǎn)的 M _ SBA 型澆口套（如圖 10），澆口套通過兩個 M 5 的內(nèi)六角螺栓與定模底板相連接（如圖 11）。圖 10 主流道三維模型圖內(nèi)六角螺栓分流道澆 口 套定模板中間板定模底板圖 11 澆口套的固定形式2.2.2 分流道設計分流道是指主流道末端與澆口之間的一段塑料熔體的流動通道。分流道的作用是改變?nèi)垠w流向，使其以平穩(wěn)的流態(tài)均衡地分配到各個型腔。在單模腔中，一般不需開設分流道

18、，但該模具采用三板式的點澆模式，所以也要開設分流道。塑料沿著分流道流動時，要求通過它盡快充滿模腔，流動中溫降和阻力都要盡量小。12 / 47手機殼注塑模具設計王巨龍分流道的設計原則有：熔體應以最短的路徑、最小的熱量和壓力損失，快速射入型腔； 熔料從各澆口進入型腔的溫度和壓力應相同，以保證各型腔中制品的收縮率相同；分流道 的轉折處應以圓弧過渡，與澆口的連接處應加工成斜面，以利熔料的流動；在保證足夠的 注射壓力時，分流道的截面和長度應盡量取小值。1） 分流道的截面形狀常用的截面形狀有圓形、梯形、U 形和六角形等。要減少流道內(nèi)的壓力損失，則希望 流道的截面積大，流道的表面積小，以減少傳熱損失，因此可

19、用流道的截面積與周長的比 值來表示流道的效率。圓形截面效率最高（即比面積最小），由于正方形流道凝料脫模困 難，實際使用側面具有斜度 5° - 10° 的梯形流道。矩形及半圓形截面流道，由于其效率低 （比表面大），通常不采用。一般當分型面為平面時，常采用圓形截面的流道；當分型面 不為平面時，考慮到加工的困難，常采用梯形或半圓形截面流道。當熔料在流道中流動時，因冷卻會在流道管壁表層形成凝固層，因塑料的導熱性差， 該凝固層起著絕熱作用，使熔體能在流道中心部暢通。因此，分流道的中心最好能與澆口 的中心位于同一直線上。圓形截面流道可以實現(xiàn)這一點，而梯形截面流道就難以實現(xiàn)。雖 然手機外

20、殼底部有個插槽，造成分型面不為平面，但只是很小一部分，考慮到上述原因， 我們采用圓形截面而不采用梯形截面。并且，采用圓形截面可以減少流道的熱量損失，提 高流道的效率，該模具分流道截面采用圓形截面。2）分流道的截面尺寸分流道的截面尺寸應根據(jù)塑件的成型體積、塑件壁厚、塑件形狀、所用塑料的工藝性能、注射速率以及分流道的長度等因素來確定。（1）對于壁厚小于 3mm 、重 200g 以下的塑件，還可采用如下經(jīng)驗公式：D = 0.265m 4L式中： D 分流道直徑， mm ； m 塑件重量， g ；L 分流道長度， mm 。此式計算的分流道直徑限于 3.2 - 9.5mm 。由前面可知，塑件的質量 m

21、= 13.08g ，分流道長度 L = 74.32mm ，所以分流道直徑D = 0.265 ´ 13.08 ´ 4 74.32 » 2.8mm ，故不在此適用范圍內(nèi)。（2）我們可以根據(jù)手機外殼的塑料形狀，依據(jù)表 2，可確定分流道直徑為 5mm 。表 2 常用塑料的分流道直徑塑料品種分流道直徑（mm）塑料品種分流道直徑（mm）ABS、AS4.89.5聚丙烯4.89.513 / 47手機殼注塑模具設計王巨龍聚甲醛3.29.5聚乙烯1.69.5丙烯酸酯8.09.5聚苯醚6.49.5尼龍 64.89.5聚苯乙烯3.29.53） 分流道的長度 分流道的長度應盡量短，且少彎折

22、。根據(jù)整體模具的設計尺寸及澆口位置綜合考慮，分流道長度 L = 6.52 + 67.8 = 74.32mm 。4）分流道的表面粗糙度 由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動狀態(tài)較為理想，因此分流道的內(nèi)表面粗糙度 Ra 并不要求很低，一般取 0.63mm - 1.6mm ，這樣表面稍不光滑，有助于增大塑料熔體的外層流動阻力，避免熔流表面滑移，使中心層具有 較高的剪切速率。2.2.3 澆口設計澆口是連接分流道與型腔的一段細短的通道。澆口的形狀、數(shù)量、尺寸和位置對塑件 的質量影響很大。主要作用如下：由于澆口處截面最小，因此流速快，且易產(chǎn)生摩擦熱， 使熔體升溫，有利于充

23、模；熔體充模后，首先在澆口處凝固，可防止倒流；易于切除澆口 尾料，二次加工方便。澆口的類型有很多種，為了實現(xiàn)生產(chǎn)的自動化，提高生產(chǎn)效率，應使?jié)部谠诿撃r自 動脫落，減少后續(xù)加工，因此選擇點澆口。點澆口又稱針點澆口或菱形澆口，是一種截面 尺寸很小的澆口，俗稱小澆口。這類澆口由于前后兩端存在較大的壓力差，能較大地增大 塑料熔體的剪切速率并產(chǎn)生較大的剪切熱，從而導致熔體的表觀粘度下降，流動性增加， 有利于型腔的充填。這種形式的澆口直徑d 不能太小，澆口長度l 不能大長，否則脫模時 澆口凝料會斷裂而堵塞住澆口，影響注射的正常進行。1）澆口尺寸的確定（1）點澆口的直徑可根據(jù)經(jīng)驗公式計算如下：d = nc

24、 4A式中：d 點澆口直徑（ mm ）；A 型腔的表面積，即塑件外表面面積（ mm 2 ）；c 澆口壁厚系數(shù)，是塑件壁厚的函數(shù)值。 n 塑料材料系數(shù)。但該公式僅適用于壁厚為 0.7 - 0.55mm 的制品，該手機外殼厚度為1.8mm ，不在適用的范圍內(nèi)，無法通過此公式計算。（2）表 3 為側澆口和點澆口的經(jīng)驗尺寸，我們根據(jù)實際情況取點澆口的直徑d = 1mm ，14 / 47手機殼注塑模具設計王巨龍長度l = 1mm 。表 3側澆口和點澆口的推薦尺寸塑件壁厚側澆口尺寸(mm)點澆口直徑澆口長度（mm）d/mml/mm深度 h寬度 b<0.800.501.00.81.30.82.40.5

25、1.50.82.41.02.43.21.52.22.43.33.26.42.22.43.36.41.03.02） 澆口數(shù)目和位置的確定澆口數(shù)目與位置的選擇對塑件質量有極大影響，根據(jù)該模具，我們選擇一個點澆口。 在選擇澆口位置時應遵循如下原則：澆口的尺寸及位置選擇應避免產(chǎn)生噴射和蠕動；澆口 應開設在塑件斷面最厚處；澆口位置的選擇應使塑料的流程最短，料流變向最少；澆口位 置的選擇應有利于型腔內(nèi)氣體的排出；應減少或避免塑件的熔接痕，增加熔接牢度；澆口 位置的選擇應防止料流將型腔、型芯、嵌件擠壓變形；考慮分子定向的影響。2.2.4 冷料井設計在完成一次注射循環(huán)的間隔，考慮到注射機噴嘴和主流道入口這一段

26、熔體因輻射散熱 而低于所要求的塑料熔體的溫度，從噴嘴端部到注射機料筒以內(nèi)約10 - 25mm 的深度有個 溫度逐漸升高的區(qū)域，這時才達到正常的塑料熔體溫度。位于這一區(qū)域內(nèi)的塑料的流動性 能及成型性能不佳，如果這里相對較低的冷料進入型腔，便會產(chǎn)生次品。為客服這一現(xiàn)象 的影響，用一個井穴將主流道延長以接收冷料，防止冷料進入澆注系統(tǒng)的流道和型腔，把 這一用來容納注射間隔所產(chǎn)生的冷料的井穴稱為冷料井。當主流道和分流道較長時，可將主流道和分流道的端部沿料流前進方向延長作為分流道冷 料井，以儲存前鋒冷料，其長度為主流道或分流道直徑的1.5 - 2 倍。整個澆注系統(tǒng)（凝料）如圖 12 所示：15 / 47手

27、機殼注塑模具設計王巨龍 主流道冷料井分流道點澆口圖 12 澆注系統(tǒng)凝料圖2.3 成型零部分設計模具合模后,在動模板和定模板之間的某些零部件組成一個能充填塑料熔體的模具型腔，模具型腔的形狀與尺寸就決定了塑料制件的形狀與尺寸。構成模具型腔的所有零部件稱為成型零部件。成型零件工作時直接與塑料熔體接觸，要承受熔融塑料流的高壓沖刷、脫模摩擦等。因此，成型零件不僅要求有正確的幾何形狀、較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度值，而且還要求有合理的結構和較高的強度、剛度及較好的耐磨性。設計注射模的成型零件時，應根據(jù)成型塑件的塑料性能、使用要求、幾何結構，并結 合分型面和澆口位置的選擇、脫模方式和排氣位置的考慮來確定

28、型腔的總體結構；根據(jù)塑 件的尺寸計算成型零件型腔的尺寸；確定型腔的組合方式；確定成型零件的機械加工，熱處理、裝配等要求；對關鍵的部位要進行強度和剛度校核成形零部件是決定塑件幾何形狀和尺寸的零件。它是模具的主要部分，主要包括凹模、 凸模及鑲件、成型桿和成型環(huán)等。由于塑料成型的特殊性，塑料成型零件的設計與冷沖模的凸、凹模設計有所不同。2.3.1 成型零件選材對于模具鋼的選用，必須要符合以下幾點要求：1）機械加工性能良好。要選用易于切削，且在加工后能得到高精度零件的鋼種。2）拋光性能優(yōu)良。注射模成型零件工作表面，多需要拋光達到鏡面，Ra £ 0.05mm 。要求鋼材硬度在 HRC 35 -

29、 HRC 40 宜。過硬表面會使拋光困難。鋼材的顯微組織應均勻致密，極少雜質，無疵斑和針點。16 / 47手機殼注塑模具設計王巨龍3）耐磨性和抗疲勞性能好。注射模型腔不僅受高壓塑料熔體沖刷，而且還受冷熱溫度 交變應力作用。一般的高碳合金鋼可經(jīng)熱處理獲得高硬度，但韌性差易形成表面裂紋，不 予采用。所選鋼種應使注塑模能減少拋光修模次數(shù)，能長期保持型腔的尺寸精度，達到所 計劃批量生產(chǎn)的使用壽命期限。4）具有耐腐蝕性。對有些塑料品種，如聚氯乙烯和阻燃性的塑料，必須考慮選用有耐 腐蝕性能的鋼種。根據(jù)塑件表面質量比較高決定磨具表面質量更高這一事實，再依據(jù)上述標準，故在設 計成型零件（凹模）中選用了鏡面鋼

30、PMS 。PMS (10Ni 3CuAlVS ) 的供貨硬度為 HRC 30 ，易于切削加工。而后在真空環(huán)境下經(jīng)過500°C - 550°C ，以 5h - 10h 時效處理。剛才彌散析出復合合金化學物，使剛才硬化，具有 HRC 40 - HRC 45，耐磨性好且處理過程變形小。由于材質純凈，可作鏡面拋光，還有較好的電加工及抗銹蝕性能。2.3.2 型腔數(shù)目確定一次注射只能生產(chǎn)一件塑料產(chǎn)品的模具稱為單型腔模具，如果一副模具一次注射能生產(chǎn)兩件或兩件以上的塑料產(chǎn)品，則這樣的模具稱為多型腔模具。雖然在大批量生產(chǎn)的情況下，多型腔模具應是更為合適的形式，它可以提高生產(chǎn)效，降低塑件的整體

31、成本。但單型 腔模具塑料制件的形狀和尺寸一致性好，成型的工藝條件容易控制，模具結構簡單、緊湊， 模具制造成本低，制造周期短。所以綜合考慮，我們采用單型腔模具。2.3.3 分型面設計分型面是決定模具結構形式的重要因素，它與模具的整體結構和模具的制造工藝有密 切關系，并且直接影響著塑料熔體的流動特性及塑料的脫模。由于分型面受塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設計、塑件結構工藝性及尺寸精度、 嵌件的位置、塑件的推出、排氣等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應綜合分析比較， 以選出較為合理的方案。選擇分型面時，應遵循以下幾項基本原則：1）分型面應選在塑件的最大截面處。2）盡可能的將塑件留在動模側，因為動

32、模側脫模機構簡便易行。3）有利于保證塑件的尺寸精度。4）有利于保證塑件的外觀質量。5）盡量減小塑件在合模平面上的投影面積，以減小鎖模力。6）長型芯置于開模方向7）利于排氣 在實際設計中，不可能全部滿足上述原則，一般應抓住主要矛盾，在此前提下確定合理的分型面。根據(jù)以上原則，可確定該模具的分型面如圖 13 和圖 14 所示。17 / 47手機殼注塑模具設計王巨龍第一次分型：分型面凸模凹模定模板 中間板 定模底板圖 13 第一分型面第二次分型：分型面動模板凸模凹模定模板 中間板圖 14 第二次分型面2.3.4 排氣系統(tǒng)設計排氣系統(tǒng)的作用是把模具型腔內(nèi)的空氣、熔料所產(chǎn)生的氣體排放到模具之外，保證熔 體

33、在充模過程中的正常流動。排氣不良會有很多危害性，比如充填不足；影響表面質量； 產(chǎn)生高溫，使塑料熔體分解，甚至碳化、燒焦；形成流動痕和熔接痕，使塑件的力學性能 降低；降低充模速度，影響成型周期，降低生產(chǎn)效率等。對于大中型模具，開設排氣槽。它通常開在凹模的一邊，處于熔體流動末端。一般情 況下，排氣槽尺寸以氣體能順利的排除而不產(chǎn)生溢料為原則，排氣槽寬度可取1.5 - 6mm ，深度小于 0.05mm ，長度可取 0.8 - 1.5mm ，其中排氣槽深度的取值因材料的不同而產(chǎn)生差18 / 47手機殼注塑模具設計王巨龍異，如表 4。表 4 常用塑料排氣槽深度塑料品種排氣槽深度/mm塑料品種排氣槽深度/m

34、mPE0.02AS0.03PP0.010.02POM0.010.03PS0.02PA0.01SB0.03PA(CF)0.010.03ABS0.03PETP0.010.03SAN0.03PC0.010.03對于小型模具，利用分型面排氣，分型面需位于熔體流動末端。 依據(jù)此塑件的實際情況，注塑的氣泡主要集中在分型面附近，因此該模具的排氣槽也開在分型面上。根據(jù)手機外殼的材料，我們?nèi)∨艢獠凵疃葹?0.03，根據(jù)經(jīng)驗在凹模上開設寬 2mm 的排氣槽（圖 15）。圖 15 排氣圖2.3.5 成型零部件工作尺寸計算成型零件工作尺寸是指直接用來構成塑件型面的尺寸，例如：型腔和型芯的徑向尺寸、深度和高度尺寸、孔間

35、距離尺寸、孔或凸臺至某成型表面的距離尺寸、螺紋成型零件的徑向尺寸和螺距尺寸等。19 / 47手機殼注塑模具設計王巨龍影響塑件尺寸精度的因素很多，概括地說，有塑料原材料；塑件結構和成型工藝、模 具結構、模具制造和裝配、模具使用中的磨損等因素。塑料原材料方面的因素主要是指收 縮率的影響。由于影響塑件尺寸的因素很多，特別是由于塑料收縮率的影響，所以使其計 算過程比冷沖模要復雜。1） 凹模和凸模的結構設計 凹模亦稱型腔，是成型塑件外表面的主要零件。凸模亦稱型芯，是成型塑件內(nèi)表面的零件，成型其主體部分內(nèi)表面的零件稱主型芯或凸模，而成型其他小孔的型芯稱為小型芯 或成型桿。凹、凸模按結構不同主要可分為整體式

36、和組合式兩種結構形式。該模具屬于小型復雜模具，凸、凹模一般采用整體嵌入式，采用電火花、線切割等加 工方法。整體式的優(yōu)點是牢固不易變形，精度高。最后通過螺栓分別于與定模板和動模板 連接。（1）凹模尺寸的計算 按“入體”原則標定：對包容面（型腔和塑件內(nèi)表面）尺寸采用單向正偏差標注；對被包容面（型芯和塑件外表面）尺寸采用單向負偏差標注。塑件及模具成型零件工作部分 尺寸標注必須符合“凸負凹正，中心對正”原則。a 凹模徑向尺寸計算 凹模徑向尺寸的計算采用平均尺寸法，公式如下：LM式中：é=(1+ S ) LSêë+d- 3 Dù Zú4û0LM

37、 凹模徑向尺寸（ mm ）；S 塑件的平均收縮率（ ABS / PC 的收縮率為 0.3% - 0.8%，平均收縮率為0.55% ）；LS 塑件徑向公稱尺寸（ mm ）；D 塑件公差值（ mm ）（ 3D4 項系數(shù)隨塑件精度和尺寸變化，一般在 0.5 - 0.8 之間，取 3D4 為 0.6 ，則 D 為 0.8 ）；dZ 凹模制造公差（ mm ）（當尺寸小于 50mm 時，dZ = D4 ；當塑件尺寸大于50mm時，dZ = D5 ）；凹模長度尺寸計算為：é(1+ 0.55%) ´ 105ù+0.16+0.16LM =- 0.6= 104.97750ë

38、û0凹模寬度尺寸計算為：20 / 47手機殼注塑模具設計王巨龍é(1+ 0.55% ) ´ 45 - 0.6ù+0.2+0.2= 44.64750LM = ëû0b.凹模深度尺寸計算：凹模深度尺寸的計算采用平均尺寸法，公式如下：éH M=(1+ S ) H Sêë+d- 2 Dù Zú3û0式中： H M 凹模深度尺寸（ mm ）；S 塑件的平均收縮率（ ABS / PC 的收縮率為 0.3% - 0.8%，平均收縮率為0.55% ）；H S 塑件高度公稱尺寸（ mm ）；0

39、 塑件公差值（ mm ）（取 2D 3 為 0.5 ）； 0 Z 凹模制造公差（ mm ）（當尺寸小于 50mm 時，dZ = D 4 ；當塑件尺寸大于50mm 時，dZ = D5 ）；凹模深度尺寸計算為：é(1+ 0.55%) ´ 11.2ù+0.2+0.2H M =- 0.5=10.76160ëû0（2）凸模尺寸的計算按“入體”原則標定：對包容面（型腔和塑件內(nèi)表面）尺寸采用單向正偏差標注；對被包容面（型芯和塑件外表面）尺寸采用單向負偏差標注。塑件及模具成型零件工作部分尺寸標注必須符合“凸負凹正，中心對正”原則。a 凸模徑向尺寸計算凸模徑向尺

40、寸的計算采用平均尺寸法，公式如下：éLM=(1+ S ) LSêë0+ 3 Dùú4û-dZ式中： LM 凸模徑向尺寸（ mm ）；S 塑件的平均收縮率（ ABS / PC 的收縮率為 0.3% - 0.8%，平均收縮率為0.55% ）；LS 塑件徑向公稱尺寸（ mm ）；D 塑件公差值（ mm ）（ 3D4 項系數(shù)隨塑件精度和尺寸變化，一般在 0.5 0.821 / 47手機殼注塑模具設計王巨龍之間，取 3D4 為 0.6 ，則 D 為 0.8 ）；dZ 凸模制造公差（ mm ）（當尺寸小于 50mm 時，dZ = D4 ；當塑件尺

41、寸大于50mm時，dZ = D5 ）；凸模長度尺寸計算為：LMé(1 + 0.55%) ´ 105 + 0.6ù0= 106.17750-0.16=-0.16ëû凸模寬度尺寸計算為：LMé(1 + 0.55%) ´ 45 + 0.6ù0= 45.84750-0.2=-0.2ëûc.凸模深度尺寸計算：凸模深度尺寸的計算采用平均尺寸法，公式如下：éH M=(1+ S ) H Sêë0+ 2 Dùú3û-dZ式中： H M 凸模深度尺寸（ m

42、m ）；S 塑件的平均收縮率（ ABS / PC 的收縮率為 0.3% - 0.8%，平均收縮率為0.55% ）；H S 塑件高度公稱尺寸（ mm ）；0 塑件公差值（ mm ）（取 2D 3 為 0.5 ）； 0 Z 凸模制造公差（ mm ）（當尺寸小于 50mm 時，dZ = D 4 ；當塑件尺寸大于50mm 時，dZ = D5 ）；凸模深度尺寸計算為：(1 + 0.55%) ´ 11.2 + 0.50H M=éù=11.76160-0.2ëû-0.2（3）型腔壁厚的計算一般通過查表 5 或有關壁厚公式計算來得到型腔壁厚尺寸。表 5 型腔壁

43、厚經(jīng)驗數(shù)據(jù)型腔壁厚S 的經(jīng)驗數(shù)據(jù)型腔壓力/MPa 型腔側壁厚度S/mm<29(壓縮) 014L+12 <49(壓縮) 016L+15 <49(注射) 020L+17注：型腔為整體式，L > 100mm，表中值需乘以 0.85 0.9。22 / 47手機殼注塑模具設計王巨龍手 機 殼 長 度 L =105mm ， 所 以 型 腔 壁 厚 S = (0.2 ´105 +17 ) ´0.9 = 34.2mm ， 我 們 取S = 35mm 。 型 腔 模 板 的 長 度 M = 35 +105 +35 =175mm ， 型 腔 模 板 的 寬 度 N =

44、35 + 45 +35 =115mm 。圖 16 和圖 17 為型腔型芯圖。圖 16 型腔型芯圖 1圖 17 型腔型芯圖 22.4 導向與脫模機構設計2.4.1 導向機構設計導向機構是模具必不可少的部件，因為模具在閉合時要求有一定的方向和位置，所以必須設有導向機構。導向機構主要有定位、導向和承受一定的側壓力的作用。合模導向機構有導柱導向和錐面定位兩種方式。導向機構的作用：定位作用；導向作用；承受一定的側向壓力。1）導柱導向機構23 / 47手機殼注塑模具設計王巨龍導柱導向機構應用最普遍，主要零件是導柱和導套。導柱既可以設置在動模一側，也 可以設置在定模一側，應根據(jù)模具結構來確定。標準模架的導柱

45、一般設在動模部分。在不 妨礙脫模的條件下，導柱通常設置在型芯高出分型芯面較多的一側 。該模具的導柱導套均是選用標準模架時選用的標準件。導柱（圖 18）采用臺階式導柱， 直徑 30mm ，長 290mm 。材料采用 20 鋼，經(jīng)表面滲碳淬火處理，硬度為 50 -55HRC 。導柱固定端與模板之間的配合精度采用 H 7 / m6 的過渡配合，導柱的導向部分采用 H 7 / f 7 的間隙配合。圖 18 導柱 導套（19）采用臺階式導套，它檢修更換方便，能保證導向精度，主要用于精度要求較高的大型模具。導套材料可用與導柱相同的材料或銅合金等耐磨材料制造，但其硬度應 低于導柱硬度，這樣可以改善磨擦，以防止導柱或導套拉毛。直導套的配合精度采用 H 7 / r6過盈配合鑲入模板，為了增加導套鑲入的牢固性，防止開模時導套被拉出來