淺談手機外殼模具澆注系統的設計

摘要本文主要討論手機外殼模具澆注系統的設計，從生產用的塑料的特性及手機外殼件的特點展開分析，分別對澆注系統的四個組成部分作了全面的設計探討。

關鍵詞 注射模具 手機模 澆注系統

中圖分類號：TB47文獻標識碼：A

Cellphone Mould Gating System Design

LI Qiwu

(Senior Technical School of Maoming， Maoming， Guangdong 525000)

AbstractThis article primary discuss the design ofthe gating system， the feature of the productionplastics and the specialty of the cellpone housing， as well as the four components of the gating system.

Key wordsinjection mold; cellphone mould; gating system

手機外殼常用的塑料材料有ABS或PC或ABS+PC，這主要是根據手機的外形、外觀、使用特性等決定。在生產中，手機外殼是采用注塑成型的。手機模具的澆注系統與一般的注塑模具的澆注系統既有共同之處，也有其自身的特殊要求。手機外殼屬薄殼塑料件，尤其現在的手機造型上追求輕巧、時尚、美觀耐用。在很多人的心目中，手機已不僅僅是通信工具，而是一件藝術品，甚至是生活的伴侶。在設計手機外殼模具時，必須充分考慮人們的這些心理要求。澆注系統是塑料熔體從注射機噴嘴流向模具型腔的通道，是影響塑件質量的重要因素。手機外殼模具的澆注系統與普通澆注系統一樣，是由主流道、分流道、澆口、冷料穴四部分組成。在設計手機外殼模具時必須高度重視澆注系統，這部分的設計合理與否直接關系到手機外殼的質量和生產效率。

1 澆注系統的設計原則

（1）充分考慮塑料材料的流動性。ABS是由丙烯腈（A）、丁二烯（B）、苯乙烯（S）共聚生成的三元共聚物，具有良好的綜合力學性能，其流動性能較好，但隨溫度的上升粘度增高。PC塑料熔體的粘度也較大。過小的澆注系統通道會造成塑料熔體充模困難，影響生產效率，甚至通道堵塞。過大的澆注系統也不好，手機外殼屬輕薄類塑件，每次注射量不大。過大的澆注系統也會造成廢料量太大。

（2）在保證成型質量的前提下，盡量縮短澆注系統的流程。縮短流程能減少塑料熔體流經澆注系統的溫度、壓力損失，是塑料熔體能順利、均勻填充型腔，獲得理想塑件產品的保證。縮短流程也同時縮短了成型周期，減少塑料損耗量。

（3）盡量采用平衡式澆注系統。平衡式澆注系統能使熔料更均勻進入模具型腔內，獲得外觀更美、內質更優的產品。

（4）合理布置澆口數量及位置。可采用側澆口、針點澆口、潛伏澆口等，盡量不把澆口開在外表面顯眼處。

如下圖1為手機外殼及澆注系統：

2 主流道的設計

澆注系統的前段為主流道。主流道與注射機噴嘴在同一軸線，是塑料熔體從注射成型機進入模具流經的首段通道，首先與高溫熔體接觸；同時，主流道入口還與注射機的噴嘴緊密接觸，為防止碰壞注射機噴嘴，一般其材質硬度應小于注射機噴嘴的材質硬度。在生產中，主流道設計成可拆卸的襯套形式，一方面便于特殊的加工處理，另一方面也方便更換。如圖2所示為某手機外殼模具的主流道襯套。

圖1手機外殼及澆圖2手機模具澆口套

（1）主流道的錐度：為了在開模時能將主流道內的凝料順利撥出，主流道設計成圓錐形，錐角一般取2-6度。生產中應根據所用塑料材料的特性尤其是熔體的流動性來合理選取錐角值。過小的錐角會阻礙熔體的流動，降低充模效率；過大的錐角會導致熔體產生渦流，影響充模質量。如圖2中手機模具的主流道錐角為 5 度。

（2）主流道與注射機噴嘴的接口設計。高溫、高壓的塑料熔體從注射機噴嘴注入主流道，要求對接處要緊密接合，達到無阻擋、不溢料。為此把主流道的對接處設計成半球形凹坑，且該半球形的球半徑要比注射機噴嘴的凸球半徑大1-2mm；同時主流道口徑應比注射機噴嘴口徑大0.5-1mm，使熔料能順利地從噴嘴進入主流道。如圖3所示。

（3）主流道與定模板的安裝配合設計。因主流道是以獨立的襯套形式設計，則在定模板上要開設一個安裝孔，定模板與主流道襯套之間的配合采用H7/m6。為了使注射機噴嘴與主流道襯套能順利對接，在主流道襯套前設計一個定位環，方便生產中注射機與模具的對接調整操作。主流道襯套與定位環均采用螺釘固定在模板上。

3 分流道的設計

分流道是指從主流道末端開始到澆口為止的塑料熔體流經通道，起分流、轉向作用。在分流道的設計中，要考慮盡量減小溫度、壓力在流道內的損失，同時還要考慮減小流道的容積。

（1）分流道的截面形狀設計。分流道的截面形狀可采用圓形、梯形、U形、半圓形、矩形。具體采用哪一種截面形狀，應根據塑料種類、工藝條件、加工條件來確定。圓形截面分流道的比表面積最小，熱量損失最小，但它需要開設在動模與定模兩側，加工制造較困難。如果溫度因素很重要，為了減小流道內的散熱量可采用圓形截面。如圖1所示的分流道即為圓形。

（2）分流道的截面尺寸設計。分流道的截面尺寸要視塑件的尺寸、塑料品種、注射速率以及分流道的長度而定。塑件越大，每次注射的熔體量越多，分流道截面尺寸相對要大些；塑料熔體的流動性差，分流道尺寸也要大些；注射速率要求快時，分流道尺寸也相對應大一些。實驗證明：對于多數塑料，分流道直徑在5~6mm以下時，對流動性影響較大，但在8mm以上時，再增大直徑，對流動性影響已經很小。手機外殼屬小型薄體零件，分流道直徑一般取3~6mm。

（3）分流道的走向布置形式。分流道的布置形式取決于型腔的布局，遵循的原則是排列緊湊、能縮小模板尺寸，減小流程，均衡進料。其布置形式有平衡式與非平衡式兩類。所謂平衡式就是從主流道到各型腔的流程、形狀、斷面尺寸都對應相等。這種設計可達到理想的均衡進料。如果不能采用平衡布置形式，則應通過澆口的不同尺寸來力求達至平衡進料。如圖1是手機外殼模具單腔多澆口的分流道布置。

圖3澆口套及噴嘴配合圖

4 澆口的設計

澆口是連接分流道與型腔的通道，塑料熔體經澆口流入模具型腔，實現充模，故澆口也稱為進料口。澆口的形狀、位置、尺寸對制品的質量影響很大。特別是手機外殼這樣的產品，對外觀質量有較高的要求，澆口的設計是保證獲得高質量產品的重要條件。

（1）澆口的作用：澆口的尺寸比分流道尺寸小很多，一般為分流道截面的3%~9%，熔體流經澆口時，流速增加，產生較大的剪切摩擦作用，使熔體升溫，有利于充模的均勻化。對于多澆口的澆注系統，澆口還起到平衡進料的作用。在充模完成注射保壓補縮后，澆口處首先凝固，封閉型腔；當注射機螺桿后退時，能防止型腔內的熔料回流而導致產品的變形。澆口過小，會造成充模不足，澆口易出現噴射現象，產品易出現收縮凹陷、熔接痕等外觀缺陷，且成型收縮會增大；澆口過大，澆口周圍產生過剩的殘余應力，易使產品產生變形、破裂，且過大的澆口會使去除后留下明顯痕跡，影響外觀質量。

（2）手機模具澆口類型選擇。側澆口、針點式澆口是手機模具常采用的澆口型式。側澆口一般開設在分型面上，其截面形狀多為矩形狹縫。側澆口的截面形狀簡單，易于加工，是應用較多的澆口形式，在手機模具設計中常被采用。如圖所示的手機外殼模具就是側澆口。側澆口對注射壓力損失較大，且易產生噴痕和氣紋，在實踐中要注意優化設計，盡量減少這些缺陷的產生。

針點式澆口在手機模具中被廣泛應用，其優點是澆口附近殘余應力小，開模時澆口被自動切斷，在制品上幾乎看不到澆口疤痕。在模具結構上，采用針點澆口的模具需增加一個分型面，即三板式雙分型面結構，澆注系統凝料和產品分別從不同的分型面處落下。點澆口的截面為圓形，直徑一般取0.5-1.8mm，可根據下面的經驗公式計算得出：

d = (0.14~0.20)

其中：d：點澆口直徑（mm）；

t：制品壁厚（mm）；

A：制品外表面積（mm）；

（3）澆口位置的選擇。澆口的位置對手機外殼的質量影響很大，必須根據產品的幾何形狀和技術要求，并在分析熔體在流道和型腔中的流動狀態及對填充補縮排氣等因素綜合考慮后作出合理的安排。生產中可依據如下原則：

①盡量縮短熔料的流程，減少流向變化。熔料在充模過程中，過長的流程必然會造成過大的能量損失，從而使模腔填充困難，達不到理想效果。

②盡量開設在側面、背面。手機外殼一般有較高的外觀質量要求。合理的澆口位置可減少后續的修磨澆口的工作量。

③有利于模腔內氣體的排出。如果進入型腔的熔體過早地封閉排氣通道，則型腔內的氣體不能順利排出，會使手機外殼上產生氣泡、疏松，甚至產生充不滿、熔接不牢等缺陷。

④減少熔接痕，增加熔接強度。熔體在充填模腔的過程中都會有料流間的熔接存在，應根據模腔的幾何形狀來安排澆口位置，盡量減少熔接痕的出現。

5 冷料穴的設計

設置冷料穴的目的是為了防止充模前鋒的冷料進入模腔，故一般開設在主流道的未端及分流道的未端，其大小以能容下冷料為宜。主流道未端的冷料穴一般設在主流道對面的動模板上，與拉料桿作Z形的配合，在開模時，拉料桿能通過Z形的配合把流道凝料拉出。

參考文獻

[1]龐祖高.塑料成型基礎及模具設計.重慶大學出版社.

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