淺析手機外殼模具設計與制作

張建斌　黃秋香

摘 要：隨著計算機技術的發展以及制造業的進步，塑料模具的設計推陳出新，為手機外殼的應用需求奠定了基礎。手機塑料外殼是以射出成型來實現生產加工的，因此，射出成型模具的設計制作技術就成為了手機塑料殼制造的關鍵。本文首先闡述了實驗材料的選擇以及模具設計的基本功能，其次對實驗的整體過程進行了分析，以最終得出手機外殼模具設計制作的流程。

關鍵詞：手機外殼；模具；設計制作；分析

前言

手機外殼的制作是通過射出成型模具實現，因而，射出成型模具的相關技術就成為了手機外殼制作的關鍵?；诖?，本文通過實驗分析法，借助數控加工機和射出成型機，再以CAD軟件Unigrahics NX版構建手機塑料殼加工模具圖，對手機外殼模具設計制作進行分析，以在傳統手機殼模具設計制作工藝的基礎上進行進一步的完善，并對射出成品技術進行修正，從而實現在提高精密度的基礎上、縮短時間并降低投入成本的效益目標。

1.實驗材料與模具設計

1.1實驗材料的選擇

1.1.1塑料材料選擇

根據成型加工性質可將塑料材料分為兩大類：熱固性與熱塑性。其中熱塑性塑料又分為以下兩類：結晶與非結晶，熱塑性塑料的加工過程具有可塑性，結晶性熱塑性塑料結構相對非結晶熱塑性塑料要結實，但是其透明度卻很低，且在進行成品制作時，很容易出現扭曲等現象。熱固性塑料會隨著加熱溫度的升高而粘度增大，進而形成立體網狀結構，固化后會形成堅硬且不易軟化的物質。在熱塑性塑料形成網狀的過程中，其結構越密，所形成的物質就會越堅硬，因而其耐熱性與耐熔性就會越強。比較常用的熱固性塑料有：環氧樹脂以及尿素等。因此，本實驗選用ABS塑料顆粒原料來射出成型。

1.1.2模具材料選擇

射出成型模具材料的選擇關系到模具的使用壽命以及模具在加工過程中的性能，因此，在選擇模具的過程中要根據模具所需特性以及加工過程所需進行材料的選擇。當前，隨著塑料模具生產批量的逐年增加，塑料模具在規格上要求要能夠熔與火，所以此實驗選用S45C鋼材為主零部件，選用P20材料為輔。

1.2模具設計

1.2.1 模具構成

模具的基本構成為定位環、導銷、頂出版、頂出銷、頂出器套蓋、支撐板以及頂部挾版等。

1.2.2澆道設計

澆道是用來鏈接主入口和模穴交口，用于多道澆口大件模具或者是多穴模具的制作，從而確保塑料溶液能夠同時到達各模穴，確保模具能夠迅速且均勻的形成。

1.2.3模穴與模心

模穴在設計的過程中，要求其性能要能夠符合迅速填料且易脫模，拖模后要求模具的表面必須保持光滑；模心在設計時要確保整個模穴的溫度要受熱均勻。

1.2.4澆口的設計

幾年來，在設計射出成型模具的過程中，研究人員將計算機輔助工程分析法與高分子加工原理相結合，實現計算機繪圖，從而形成模具設計的輔助軟件，比如CAE-MOLD等[1]。

1.3射出成型的設計

射出成型設計步驟包括：熔化、流動、凝固。先將固體塑料材料經過加熱，溶解成液態后射入模具中，然后經過冷卻，最終凝固成型。

2.實驗過程

2.1實驗概述

當前，國內CAD曲面構架與CAM加工模塊的商業軟件功能十分強大，本文實驗選取UG NX 版Mold Wizard模塊。CAE采用數控加工中心進行模板曲面的任意復雜造型，從而使其脫離于傳統的切削切割形式的束縛，在制模前，采用仿真軟件對模型的各部零件間的構建進行了解，并找出其中所存在的不足進行改善；以Moldex 3D進行分析能夠找出最合適的射出條件，從而掌握模具的不足之處。因此，此次試驗中的制作流程能夠有效節約制模的實踐，降低制模的投入成本，并提高模具的精密度。在確定模型精密度后，便是最后的成型技術的應用，在此基礎上，以壓力、溫度以及時間等作為參數，從而找到射出成型產品的不足，并加以完善。

2.2實驗模具的制作流程

以CAD以及CAM系統對模具的曲面進行設計，建立與編修成品與模具幾何模型，以數控技術實現對手機上蓋塑料模具的射出成型制作，并以模流分析軟件獲得成型的加工軟件，最后對模具的壽命進行科學的評估，從而實現低成本高效益的目標[2]。

2.3射出成型

將模型與模座組合后，采用模流分析的結果，設定射出的條件。射出機機型為臺中精機Ve-80，射出材料為ABS塑料顆粒材料。

2.4實驗結果

2.4.1模具制作實驗結果

本次試驗所采用的CAD部分的模快來設計曲面加工以及編修構建模具成品，有利于CAM的三軸加工和數控技術，因此，將其轉為文件利用仿真軟件Vericut 實現仿真切割，從而實現實機制作。CAE部分，將CAD圖直接置入Mold Flows，然后將設定值輸入，從而能夠實現直接分析。這樣的方式不僅操作簡單方便，而且還大大的提高了工作效率，有效的避免了錯誤以及漏洞的生成[3]。

2.4.2射出成型實驗結果

本次試驗采用射出成型機實際機上做模溫、射出溫度、時間以及流量的變化，最終完成手機殼的制作，成品形成后置于偏光儀下作最后的檢驗與探討。

3.總結

綜上所述，采用CAD的模具設計的步驟為：首先，得到制品圖、設計模具構造、分面膜、橫澆道以及進入澆口等，然后確定溫度控制以及脫模等，并要按照制品圖來制定公模以及母模的尺寸。當射出成型制造出的成品模具出現表面出現氣泡或者皺紋等現象，是因為成型模具空間內部的壓力不足、樹脂的流動性不足等。需要采取的完善措施為：要充分延長填充的實踐，升高模具溫度、增大射出的壓力、擴大澆口等，在此過程中要做到具體問題具體分析，針對所出現的問題對號入座的使用相應的解決方案。

本文通過實驗分析法，借助數控加工機和射出成型機，再以CAD軟件Unigrahics NX版構建手機塑料殼加工模具圖，對手機外殼模具設計制作進行分析，以在傳統手機殼模具設計制作工藝的基礎上進行進一步的完善，并對射出成品技術進行修正，從而實現在提高精密度的基礎上、縮短時間并降低投入成本的效益目標。

參考文獻：

[1]徐發躍.實用模具設計制作手冊[M].北京：機械工業設計出版社，2013.

[2]夏巨諶，李志剛.中國模具設計大典（輕工模具設計分冊）[J].南昌：江西科學技術出版社，2011，5（09）：35-37.

[3]夏巨諶，李志剛.中國模具設計大典（輕工模具設計分冊）[J].南昌：江西大學技術出版社，2010，8（16）：136-137.