手机壳模型及其模具设计

1手机外壳注射模具设计摘要模具制造技术迅速发展，已成为现代制造技术的重要组成部分。如模具的CAD/CAM技术，模具的激光快速成型技术，模具的精密成形技术，模具的超精密加工技术。本设计介绍了手机外壳注射模具的设计与制造方法。该注射模采用了1模2腔的结构。关键词：塑料注射模具设计HandsetoutercoveringinjectionmolddesignAbstractThediemakingtechnologyrapidlyexpand,hasbecomethemoderntechniqueofmanufacturetheimportantcomponent.Ifmold'sCAD/CAMtechnology,mold'slaserfastformationtechnology,mold'spreciseformtechnology,mold'sultraprecisionsizingtechnology.ThisdesignintroducedtheHandsetoutercoveringinjectedmold'sdesignandthemanufacturemethod.Thisinjectionmoldhasused1mold2cavitystructures.Keyword:Plasticinjectionmolddesign二塑件的工艺分析2.1分析塑件使用材料的种类及工艺特征该塑件材料选用ABS（丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物）。用途：汽车配件（仪表板、工具舱门、车轮盖、反光镜盒等），收音机壳，电话手柄、大强度工具（吸尘器，头发烘干机，搅拌器，割草机等），打字机键盘，娱乐用车辆如高尔夫球手推车以及喷气式雪橇车等。比重:1.05克/立方厘米2燃烧鉴别方法：连续燃烧、蓝底黄火焰、黑烟、浅金盏草味溶剂实验：环已酮可软化，芳香溶剂无作用特点：1、综合性能较好,冲击强度较高,化学稳定性,电性能良好.2、与372有机玻璃的熔接性良好,制成双色塑件,且可表面镀铬,喷漆处理.3、有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别。4、流动性比HIPS差一点，比PMMA、PC等好，柔韧性好。5、用途：适于制作一般机械零件,减磨耐磨零件,传动零件和电讯零件.6、同PVC（聚氯乙烯）一样在屈折处会出现白化现象。成型特性：1.无定形料,流动性中等,吸湿大,必须充分干燥,表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥80-90度,3小时.2.宜取高料温,高模温,但料温过高易分解(分解温度为270度).对精度较高的塑件,模温宜取50-60度,对高光泽.耐热塑件,模温宜取60-80度.3、如需解决夹水纹，需提高材料的流动性，采取高料温、高模温，或者改变入水位等方法。4、如成形耐热级或阻燃级材料，生产3-7天后模具表面会残存塑料分解物，导致模具表面发亮，需对模具及时进行清理，同时模具表面需增加排气位置。ABS树脂是目前产量最大，应用最广泛的聚合物，它将PS，SAN，BS的各种性能有机地统一起来，兼具韧，硬，刚相均衡的优良力学性能。ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。3ABS工程塑料一般是不透明的，外观呈浅象牙色、无毒、无味，兼有韧、硬、刚的特性，燃烧缓慢，火焰呈黄色，有黑烟，燃烧后塑料软化、烧焦，发出特殊的肉桂气味，但无熔融滴落现象。ABS工程塑料具有优良的综合性能，有极好的冲击强度、尺寸稳定性好、电性能、耐磨性、抗化学药品性、染色性，散热性（现在ABS工程塑料的工艺已经很成熟了，笔记本电脑只要内部结构设计合理，同样可以有出色的散热效果。)成型加工和机械加工较好。ABS树脂耐水、无机盐、碱和酸类，不溶于大部分醇类和烃类溶剂，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烃中。ABS工程塑料的缺点：热变形温度较低，可燃，耐候性较差。ABS有良好的耐化学腐蚀及表面硬度，有良好的加工性和染色性能。ABS无毒、无味、呈微黄色，成型的塑件有较好的光泽。密度为1.02~1.05g/cm³。ABS有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。水、无机盐、碱和酸类对ABS几乎无影响。ABS不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀。ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易与成型加工，经过调色可配成任何颜色。ABS的缺点是耐热性不高，连续工作温度为70ºC左右，热变形温度为93ºC左右，且耐气候性差，在紫外线作用下易发脆。ABS在升温时粘度增高，所以成型压力高，故塑件上的脱模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理；ABS易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量少浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度对收缩率影响极小。ABS主要技术指标：表1-1热物理性能密度(g/cm³)1.02—1．05比热容(J·kg-1K-1)1255—1674导热系数13.8—31.2线膨胀系数5.8—8.64(W·m-1·K-1×10-2)(10-5K-1)滞流温度(°C)130表1-2力学性能屈服强度（MPa）50抗拉强度(MPa)38断裂伸长率(﹪)35拉伸弹性模量(GPa)1.8抗弯强度(MPa)80弯曲弹性模量(GPa)1.4抗压强度(MPa)53抗剪强度(MPa)24冲击韧度(简支梁式)无缺口261布氏硬度9.7R121缺口11表1-3电气性能表面电阻率（Ω）1.2×1013体积电阻率（Ω·m）6.9×1014击穿电压（KV/mm）\介电常数（106Hz）3.04介电损耗角正切（106Hz）0.007耐电弧性(s)50—852.2分析塑件的结构工艺性该塑件尺寸中等，整体结构较简单.多数都为曲面特征。除了配合尺寸要求精度较高外，其他尺寸精度要求相对较低，但表面粗糙度要求较高，再结合其材料性能，故选一般精度等级：5级。52.3工艺性分析为了满足制品表面光滑的要求与提高成型效率采用侧浇口。该浇口的分流道位于模具的分型面处，浇口横向开设在模具的型腔处，从塑料件侧面进料，因而塑件外表面不受损伤，不致因浇口痕迹而影响塑件的表面质量与美观效果。塑件的工艺参数：干燥条件：80-90℃2小时成型收缩率:0.4-0.7%模具温度：25-70℃（模具温度将影响塑件光洁度，温度较低则导致光洁度较低）融化温度：210-280℃（建议温度：245℃）成型温度：200-240℃注射速度：中高速度注射压力：500-1000bar三初步确定型腔数目3.1初步确定型腔数目根据产品结构特点，此塑料产品在模具中的扣置方式有两种:一种是将塑料制品的回转轴线与模具中主流道衬套的轴线垂直；另一种是将此塑料制品的中心线与模具中主流道衬套的轴线平行。这里拟采用第一种方式，1模2件的结构，采用侧向分模。四注射机的选择4.1塑件体积的计算6塑件：零件塑件的体积V=3.45cm3浇注系统的体积：V2=2.13cm3塑件与浇注系统的总体积为V=3.45*4+2.13=5.58cm34.2计算塑件的质量：查手册取密度ρ=1.05g/cm3塑件体积：V=3.45cm3塑件质量：根据有关手册查得：ρ=1.05g/cm3所以，塑件的重量为：M=V×ρ=3.45cm3×1.05=3.62g4.3按注射机的最大注射量确定型腔数目7根据1pkmmnk（4-1）得1pnmmmk(4-2)k注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8;pm注射机最大注射量，cmз或g;1m浇注系统凝料量，cmз或g；m单个塑件体积或质量，cmз或g；根据塑件的结构及尺寸精度要求,该塑件在注射时采用1模2腔4.3计算浇注系统的体积，其初步设定方案如下8图4.1浇注系统示意图根据三维模型，利用三维软件直接可查询到浇注系统的体积V2=2.13cm34.4查表文献4、2得选用CJ8NC3型号注射机，其参数如下：五浇注系统的设计9浇注系统的设计原则：浇口位置应尽量选择在分型面上，以便于模具加工及使用时浇口的清理；浇口位置距型腔各个部位的距离应尽量一致，并使其流程为最短；浇口的位置应保证塑料流入型腔时，对着型腔中宽敞、壁厚位置，以便于塑料的流入;避免塑料在流入型腔时直冲型腔壁,型芯或嵌件,使塑料能尽快的流入到型腔各部位,并避免型芯或嵌件变形;尽量避免使制件产生熔接痕,或使其熔接痕产生在之间不重要的位置;浇口位置及其塑料流入方向,应使塑料在流入型腔时,能沿着型腔平行方向均匀的流入,并有利于型腔内气体的排出。5.1主流道的设计主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具处到分流道为止塑料熔体流动通道根据选用的CJ80NC3型号注射机的相关尺寸得喷嘴前端孔径：d0=4.0mm；喷嘴前端球面半径：R0=10mm；根据模具主流道与喷嘴的关系00120.51RRmmddmm取主流道球面半径：R=11mm；取主流道小端直径：d=4.5mm为了便于将凝料从主流道中取出，将主流道设计成圆锥形，起斜度为26，此处选用2°，经换算得主流道大端直径为7.44MM。10图5.1主流道示意图5.2分流道的设计分流道是连接主流道和塑件的那一部分流道，主要设计在分型面上，由于本设计是利用瓣合模形式，所以分流道设计在瓣合模的分型面，分流道的断面为半圆形，这样有利于加工和熔料的流动。分流道选用圆形截面：直径D=6mm流道表面粗糙度1.6aRm11图5.2分流道示意图5.3分型面的选择设计原则分型面是决定模具结构形式的重要因素，它与模具的整体结构和模具的制造艺有密切关系，并且直接影响着塑料熔体的流动特性及塑料的脱模。一、分型面的形式该塑件的模具只有一个分型面，垂直分型。二、分型面的设计原则由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统的设计、塑件的结构工艺性及精度、形状以及摧出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析。选择分型面时一般应遵循以下几项基本原则：①分型面应选在塑件外形最大轮廓处②确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模③保证塑件的精度④满足塑件的外观质量要求⑤便于模具制造加工12⑥注意对在型面积的影响⑦对排气效果⑧对侧抽芯的影响在实际设计中，不可能全部满足上述原则，一般应抓住主要矛盾，在此前提下确定合理的分型面。其分型面如图5.3.1图5.3.1分型面示意图5.4浇口的设计根据浇口的位置选择要求，尽量缩短流动距离，避免熔体破裂现象引起塑件的缺陷，浇口应开设在塑件壁厚处等要求。采用扇形浇口可以保持产品外观精度。本设计采用边缘浇口，边缘浇口（又名为标准浇口、侧浇口）该浇口相对于分流道来说断面尺寸较小，属于小浇口的一种。边缘浇口一般开在分型面上，具有矩形或近矩形的断面形状，其优点是浇口便于机械加工，易保证加工精度，而且试模时浇口的尺寸容易修整，适用于各种塑料品种，其最大特点是可以分别调整充模时的剪切速率和浇口封闭时间。浇口设计如图5.413图5.4浇口示意图5.5冷料穴的设计冷料穴是浇注系统的结构组成之一。冷料穴的作用是容纳浇注系统流道中料流的前锋冷料，以免这些冷料注入型腔。这些冷料既影响熔体充填的速度，有影响成型塑件的质量，另外还便于在该处设置主流道拉料杆的功能。注射结束模具分型时，在拉料杆的作用下，主流道凝料从定模浇口套中被拉出，最后推出机构开始工作，将塑件和浇注系统凝料一起推出模外。其设计如下图图5.5冷料穴示意图14六确定主要零件结构尺寸选模架、成型零部件的设计6.1型腔、型芯工作尺寸计算ABS塑料的收缩率是0.3%--0.8%平均收缩率:Q平=（0.3%--0.8%）/2=0.55%型腔内径：34DDDQ平模（）=228.59mm型腔深度：23HHQ平模（H）=8.04mm型芯外径：34ddQ-平模（d）=221.58mm型芯深度：23hhQ-平模（h）=6.92mmD模型腔径向尺寸（mm）;D-塑件外形基本尺寸（mm）;Q平-塑件平均收缩率；-塑件公差-成形零件制造公差，一般取1/4—1/6；d-塑件内形基本尺寸（mm）;d模-型芯径向尺寸（mm）;H模-型腔深度（mm）；H-塑件高度（mm）15h