電話機外殼注塑模具設計

薛春娥

（長江職業學院機電學院，湖北 武漢 430074）

電話機外殼注塑模具設計

薛春娥

（長江職業學院機電學院，湖北 武漢 430074）

對電話機外殼注塑模具進行了設計。首先分析了塑件的結構和工藝特點，介紹了模具設計過程，采用點澆口進澆，既不影響產品外觀，又能實現注塑成形時的穩定充模，較好地保證了塑件的質量。

注塑模；脫模機構；點澆口

1 塑件產品的結構特點及工藝分析

1.1 塑件結構分析

本制品為電話機外殼上半部分，如圖1所示。根據塑件的用途，要求產品具有一定的結構強度，對表面粗糙度要求不高。由于中間有電話機的按鍵及顯示屏，后面有與后蓋聯接的塑料倒扣，所以應保證一定的裝配精度。

1.2 塑件工藝分析

根據產品的功能和結構，選用塑料ABS（即丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物），中等批量生產。整個制品的殼體厚為2 mm，公差按模塑件公差標準GB/ T14486—2008中的MT3選取。模具成型零部件工作尺寸的制造精度為IT8級。脫模斜度：塑件外表面1°20'，塑件內表面40'。

2 模具總體結構設計

2.1 型腔數目確定和分型面選擇

型腔數目可根據模型的大小和精度等級靈活確定。精度要求高的小型塑件和中大型塑件優先采用一模一腔的結構；對于精度要求不高的小型塑件（沒有配合精度要求），形狀簡單，又是大批量生產時，采用多型腔模具可大大提高生產率。

應用三維軟件Pro/E對塑件進行造型設計［1］，測得產品的幾何參數如下：體積v=106.85356 cm3，曲面面積s=430.65724 cm2，質量m=117.53892 g。

圖1 制品模型

該塑件精度要求不高，為中、低精度塑件，根據塑件的大小，采用一模一腔的布置方式。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密切相關，并且直接影響塑料熔體的流動性及塑件的脫模。根據分型面設計的原則［2］，主分型面設置在產品下表面。

根據塑件的幾何參數和工廠生產實際情況，初步選定用G54-S200型注塑機（臥式），其主要技術參數如表1所示。

表1 注射機主要技術參數

2.2 澆注系統的設計

2.2.1 主流道的設計

臥式或立式注射機上使用的模具，其主流道垂直于分型面，通常設計在模具的澆口套中，為使凝料能從其中順利拔出，需設計成圓錐形［3］，錐角為2°～6°，本設計取錐度為α=4°。主流道小端直徑應該比注射機噴嘴孔直徑大2～3 mm［3］，注塑機噴嘴孔直徑為4 mm，因此，取主流道小端直徑 d=6 mm。主流道凹球面半徑應比注射機噴嘴圓弧半徑大1～2 mm，本設計取SR=20 mm。

2.2.2 澆口的設計

澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的熔體通道。澆口的形狀與位置選擇恰當與否直接關系到塑件能否被高質量地注射成型。此外，澆口位置的選擇應考慮型腔的排氣和產品外觀質量等問題［4］。綜合考慮各方面因素，本設計選擇點澆口，位置設計在產品右上角的側面，不影響外觀。

式中：

d——澆口直徑（mm）；

A——型腔表面積；

δ——塑件在澆口處的壁厚（mm）。經計算取d=1.2 mm。

2.2.3 分流道及拉料桿的設計

雖然該模具為一模一腔的結構，但由于澆口位置不在主流道末端，因此應設置分流道。分流道的設計應盡量減少流道過程中的熱量損失和壓力損失，長度應盡量短，且少彎折，本設計取L=102 mm。由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有內部熔體的流動狀態較為理想，因此分流道的內表面粗糙度值Ra要求并不很低，這可增加對外層塑料熔體的流動阻力，使外層塑料冷卻形成絕熱層［5］。本設計取分流道表面粗糙度為1.6 μm。

為了開模時拉斷點澆口，便于澆注系統凝料與塑件自動分離，本設計在分流道處設計了拉料桿，如圖2所示。

圖2 澆注系統

2.3 注射成型零件設計

成型零部件是決定塑件幾何形狀和尺寸的零件。它是模具的核心部分，主要包括凸模、凹模及鑲件、成型桿和成型環等。

設計時應首先根據塑料的性能、制件的使用要求確定型腔的總體結構、進澆點、分型面、排氣部位、脫模方式等，然后根據制件尺寸，計算成型零件的工作尺寸，從加工角度考慮型腔各零件的結構和其他細節尺寸。另外，由于塑料融體的壓力較高，還應對關鍵成型零件進行強度和剛度校核。型腔長度、寬度及深度方向的尺寸與型芯長度、寬度及高度方向的尺寸均采用平均值法計算。

2.4 脫模推出機構的設計

該產品屬于淺型腔殼形零件，具有一定的強度和剛度，本設計采用推桿推出，結構簡單、方便，采用彈簧復位。推桿裝入模具后，其端面高出型腔底面0.05 mm；推桿與推桿固定板，采用單邊0.5 mm的間隙，推桿的材料采用T8碳素工具鋼，熱處理要求硬度大于50 HRC，工作端配合部分的表面粗糙度Ra 0.8 μm。

圖3 模具總體結構圖

3 模具整體結構及工作原理

圖3是模具的整體結構，由于采用了點澆口，模具為三板式雙分型面結構，兩個分型面分別位于I-I 和II-II處。其工作原理如下：剛開模時，由于彈簧20和膠塞22的作用，分型面I-I首先打開，點澆口被拉斷，澆注系統凝料與塑件分離；動模繼續后移，當定距拉桿19起作用時， I-I分型面分型完畢，II-II分型面打開。開模達到一定距離后，注射機頂桿推動推板14，帶動推桿和拉料桿32實現產品的脫模頂出。澆注系統凝料通過人工從I-I分型面取出。合模時，動模向前移動借助復位桿31復位。合模結束后再開始第二次的工作循環。

4 結語

根據產品的結構特點及技術要求，采用了點澆口設計，既不影響塑件的外觀，又能很好地保證塑件質量。另外，該模具結構設計合理、緊湊，塑件出模順暢，試模成功，產品質量完全符合技術要求，現已大量投入生產。

［1］ 黃愛華. PRO/ENGINEER野火版基礎教程［M］.北京：清華大學出版社，2012.

［2］ 夏巨諶，李志剛. 中國模具設計大典數據庫［電子版］.

［3］ 馮炳堯，韓泰榮. 模具設計與制造簡明手冊［M］.上海：上海科學技術出版社，2008.

［4］ 王孝培. 塑料成型工藝及模具簡明手冊［M］.北京：機械工業出版社，2004.

［5］ 屈華昌. 塑料成型工藝與模具設計［M］.北京：機械工業出版社，2011.

（P-04）

Phone casing injection mold design

TP391.72

1009-797X（2015）22-0096-03

A DOI：10.13520/j.cnki.rpte.2015.22.037

薛春娥（1971-），女，本科學歷，副教授，高級工程師，主要研究方向為模具設計與制造。

2015-10-16