音响外壳产品的IMD模具设计

音响外壳产品的IMD模具设计I音响外壳产品的IMD模具设计摘要塑料业是当今加工工业中发展最迅速的工业种类之一，而注塑模具又是其中应用最多的基础装备。在塑料模具行业飞速发展的时代，由于其各项性能的不断改善，塑料产品的应用范围也在不断增加。设计合理的塑料模具可以提高生产效率和产品质量。所以，研究注塑模具能够更加了解塑料制品的加工过程以及降低次品率有很重要意义。本文针对某音响外壳产品，对采用模内装饰成型技术的模具设计过程作了简单的阐述。按照塑件的结构和具体尺寸，本次模具型腔设计为一模两腔。通过翻阅相关资料对模具结构，分型面，浇注系统，冷却机构以及脱模机构作了精确的设计。通过合理的运用计算机软件对产品进行建模，分模以及导出产品的CAD工程图等。最后使用CAD软件详细的绘制产品和模具装配二维图。关键词：注射模具，IMD技术，模具结构，型腔音响外壳产品的IMD模具设计IITheIMDMoldDesignofSpeakerShellproductABSTRACTPlasticsprocessingindustryistodayoneoftheindustry'sbroadestrapiddevelopment,andtheinjectionmoldisamongthemostwidelyusedbasicequipment.Intheeraofrapiddevelopmentoftheplasticmoldindustry,duetothecontinuousimprovementofitsperformance,thescopeofapplicationofplasticproductsisalsoincreasing.Designedplasticmoldcanimproveproductionefficiencyandproductquality.Therefore,theinjectionmoldresearchtolearnmoreabouttheprocessofplasticproductsandreducingthedefectratehasveryimportantsignificance.Inthispaper,asoundshellproducts,theuseofin-molddecorationmoldingtechnologymolddesignprocessisbrieflydescribed.Accordingtothestructureandthespecificsizeoftheplasticpartsofthismoldcavitydesignedasatwocavitymold.Readthroughtherelevantinformationonthestructureofthemoldpartingsurface,pouringsystem,coolingmechanismandareleasemechanismmadeaccuratedesign.Throughtherationaluseofcomputersoftwareforproductmodeling,parting,andexportproductsCADdrawingsandsoon.Finally,theuseofCADsoftware,detailedproductandmoldassemblydrawingtwo-dimensionaldiagram.KEYWORDS:Injectionmold,IMDtechnology,moldstructure,cavity音响外壳产品的IMD模具设计11前言1.1注射模概述注塑模是塑料注塑成型时使用模具的简称，它是实现注射成型工艺的不可或缺的设备。注塑成型工艺可以完成结构复杂以及精度要求高的塑件。塑料模就是加工成型塑料制品的模具。注塑模是由动模及定模两部分够成。动模和定模分别固定安装在注射机的移动模板固定模板上。注塑时将颗粒状或粉末状的原料送入加热的料筒里，塑料加热后熔融塑化，熔料被螺杆向前推进，然后受压并向型腔流动。料筒中的熔料迅速经过喷嘴注入合闭的模具型腔内。熔料注满型腔，被压缩后经冷却固化，动模定模开模分型并由脱模机构脱出制品，这样在操作上就是一个完整的周期。1.2IMD技术概述IMD的中文名称为模内装饰注射成型技术，也可叫做免涂装技术。英文全称为In-MoldDecoration，简写为IMD。它是将已经印刷好的带有装饰图案、标识及色彩的片材或薄膜放入模具型腔内，注塑时注入的塑料在片材的反面与油墨层融为一体，使薄膜与塑料同时成型的一种表面装饰技术，图1即为IMD成型示意图。因为油墨层位于片材与塑料中间，图案和颜色不会被损伤且耐腐蚀，这样就可以使塑件具有装饰性与功能性集合于一身的效果。IMD技术针对产品外形设计的需要以及对装饰薄膜的成型变形量和拉伸深度等工艺参数的设定，而对注塑过程设计出不同的工艺流程。IMD工艺流程依次是塑胶薄膜印刷、塑胶薄膜成型、外型冲切、置入模内、模具定位、成型射出、音响外壳产品的IMD模具设计2成品。印刷成型好的薄膜被安装在薄膜输送机上，而薄膜输送机被固定安装在注射机上。在模具分模时，薄膜被输送入模具型腔的位置。在模具合模后，注射熔料，使被吸附在模具型腔内壁上的薄膜与塑料固化成型，工艺流程如图1-2所示。图1-2IMD工艺过程1.3IMD模具特点IMD模具比普通模具多了一层装饰薄膜，因此模具型腔的深度要比普通的注塑模多出一个薄膜的厚度，并且型腔的表面粗糙度要求很高，可以使薄膜与型腔的表面保持良好的接触。IMD技术在架模、设备安装以及成型条件等都要比传统成型技术有更加严格的要求。因此IMD模具除了传统模具的基本结构以外，还需增加吸气机构，定位薄膜以及定位销等机构。对于外表面需要全部包覆薄膜的IMD制品，模具结构采用倒装，公模和母模要倒置，而且制品要在定模顶出。IMD模具和传统注塑模具结构是不太一样的，例如分型面，顶出装置等等。IMD制品在加工过程中，由于塑件的表面存在薄膜包覆，对于制品的收缩有一定的影响。所以在设计模具时，IMD模具制品的收缩率会比普通的要小。1.4IMD技术优势及应用IMD技术的诞生给产品外形设计领域携来了极大的创新，与传统技术相比较，此工艺的优势基本体现于下列三个方面:(1)IMD技术大大提高了产品的生产效益。(2)IMD制品装饰效果更加美观。(3)IMD制品使用寿命更长，而且防尘防潮，耐用性非常好。不仅如此，这项工艺还可以完成所需产品的复杂形状设计需求和多样化风格的效果，而且成型与装饰同时进行，降低了成本和工时。IMD技术作为新兴的表面装饰工艺，被广泛应用于3C产品、汽车仪表盘、玩具和化妆品包装盒等多种行业。IMD技术在注塑过程中，直接吸入薄膜，便可实现一次成型及自动化生产。因此，该技术是代替传统复杂工艺最佳的新技术。IMD工艺由其特定的优越性，设计者在对新产品设计时，可以自由的发散思维，不断地创新出造型独特、个性鲜明的现代化产品，能够更好的体现产品音响外壳产品的IMD模具设计3的价值及其额外值，IMD技术在给企业带来巨额利益的同时，环保方面也适应了当今节约环保型社会的发展，所以对其的推广应用，既节能又环保，意义深远。就目前IMD技术在中国的推广和应用情况看，虽然已经取得显著的进展，但从总体技术上讲是处于早期阶段。IMD产品工艺过程比传统工艺更为复杂，所以对于设备设计、生产技术水平以及各种工艺参数是否合理等问题并没有标准的质量检验规格。然而，为了适应国内日渐扩大的市场需要，尽可能地改进印刷图案的清晰度和色彩的鲜艳度，对产品生产效率、品质以及使用时间的提升，减少生产费用，已成为行业人士共同关注的重大课题。因此，这项工艺在未来数年里会有非常宽广的进步空间。音响外壳产品的IMD模具设计42制品的分析2.1音响外壳结构本次设计塑件为音响外壳造型，产品外表面多为曲面，中间有一个圆孔。塑件整体长度为26mm，总高度为40mm，壁厚设计为1.2mm，圆角取0.5mm。其相关结构尺寸如图2-1所示。图2-1音响外壳结构（单位：mm）2.2塑件的原材料分析用于制造音响外壳的塑件原料种类繁多。对于音响外壳的选材，常用的注塑原料有PP、PE、ABS、PVC等，其特性与用途如表2-1和表2-2所示。本次塑件所选用ABS塑料。ABS为不透明的无定形聚合物。这种塑料常态下没有毒性和特殊气味，吸水率低。它可制成多种色彩和有着较高高光泽度的制品，但在紫外线的作用下容易变硬发脆变色。ABS是工艺特性良好且环保，对人体无害的塑料，有着较好的化学稳定性、物理性能以及电性能。ABS与其他材料粘合性好，适用于产品表面装饰印花、涂层和电镀处理。ABS塑料熔点不明显，具有较高的熔体粘度，耐候性和流动性不好。其热变形温度为95—112℃，高于PA、PVC。ABS塑料在-40℃到85℃的温度范围内依然显现出固定的韧性，可以长期使用。在相对广泛的温度界限内有着良好的的冲击强度和表面硬度，尺寸稳定性好。音响外壳产品的IMD模具设计5表2-2常用塑料特性与用途表2-2常用塑料材料性能参数材料代号密度（kg.m-3）收缩率（%）模具温度（℃）注射压力P注（Mpa）最大不溢料间隙/mmPE940-9601.5-3.660-7060-1000.02PP900-9101.0-2.580-9070-1000.03ABS1030-10700.3-0.850-8060-1000.04PVC13800.6-1.530-6080-1300.032.3塑件的结构、精度及表面质量分析（1）结构分析从该产品三维造型分析可知，该零件外表面多为曲面，塑件的交接处应用圆角过渡，过渡圆角的设计是为了防止产生较大的应力集中现象而导致塑件在受力时发生破坏，也是为了产品成型后能完好的脱模。此产品转角多为圆角过渡如图2-2所示。音响外壳产品的IMD模具设计6图2-2三维造型图（2）精度分析有很多因素可以影响尺寸精度，如自身磨损，温度变化，工艺参数的变化等等。零件的尺寸精度大多在于模具的制造精度。塑件的合格率由模具的制造精度和各项性能所决定。本次设计制品的公差数值由SJ1372-78塑件制造公差数值标准来确定。精度等级选择一般精度，为4级精度，无公差的按8级精度取值，如表2-3所示。表2-3塑件尺寸公差（mm）基本尺寸精度等级基本尺寸精度等级4848~30.120.4865~800.381.63~60.140.5680~1000.441.86~100.160.61100~1200.502.010~140.180.72120~1400.562.214~180.200.80140~1600.622.418~240.220.88160~1800.682.7（3）表面质量分析塑件要求外侧表面光滑，表面粗糙度可以取到Ra=0.8um，没有特殊要求时塑件内部表面粗糙度可取Ra=3.2um。下端外沿不允许有浇口痕迹。由于制品选用ABS塑料，在注射时产生的熔体黏度比较高，要求很高的注塑成型应力，因此制品对型芯有较大的包紧力，故ABS制品应具有的脱模斜度应保持5°以上。如图2-3所示。音响外壳产品的IMD模具设计7图2-3脱模斜度2.4塑件注射工艺参数的确定注塑成型过程分为准备阶段、注射阶段以及塑件制品的后处理阶段等三个部分。成型前的准备包括对塑料树脂的预处理、料筒和嵌件的预热以及脱模剂的选择使用等。该过程是用以确保注射的步骤能顺利结束，保证塑料制品的质地。注射过程是把塑料原料转化为制品的主要部分。它包括原料送料及塑化、熔料注入型腔、冷却定型和塑件顶出等。塑化是塑料原料在料筒内受高温后达到熔融流动状态，以得到最好的可塑性。注塑充模是指将熔融流动状态的塑料充入模具的型腔。冷却定型是指通过冷却水或者空气对模具冷却。脱模顾名思义就是使塑件在脱模机构的作用下推出模具。塑件的后处理含有退火和调试处理。退火是为了消除塑料制品的内应力，避免产品在被用时产生形变或皴裂；调试处理是为了使产品的颜色、性质和外形稳定下来。参考工厂实