手機殼注塑成型工藝與模具設計

韓靈全　王瑞麒　李文琪　石晶環　趙家興

摘 要：隨著經濟全球化的不斷深化，模具工業在國民經濟中起著越來越重要的作用。本設計是對手機殼進行設計，從零件的尺寸確定到模具設計完成一個較為完整的塑料模具設計過程。本套模具澆口采用點澆口，因為塑件內側具有凸出部分，本模具采用了斜撐銷結構，實行了較為簡單形式的塑件的成型和推出。

關鍵詞：手機殼；注塑模；模具設計

1 概述

近年來，隨著制造行業的不斷發展，塑料模具在模具行業中所占比例持續上升。相信塑料模具的發展對我國的經濟發展以及生產技術的提高會產生極其巨大的影響[1]。

2 手機外殼的注塑模具設計

2.1 產品功能分析

圖1為手機殼立體圖，上方凹槽功能是為耳機孔及開鎖屏鍵預留，下方凹槽是為外置揚聲器和數據線接口開槽。左側開槽是為音量鍵預留位置，其背面圓形孔是為Logo標志而設計，而矩形圓槽則是為攝像頭孔。

2.2 成型工藝分析

采用一般精度等級5級，大批量生產。

該塑件壁厚約為1.5mm，考慮到殼體淺，且手機殼內部凸出的部分小于5%的凸起，塑料件的脫模設計為強制脫模。

2.3 塑料的選材及性能分析

手機殼，常用手觸摸，必須耐酸、對電絕緣，化學穩定性好，故選成形材料為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）[2]。

3 模具設計方案確定

3.1 分型面確定

本模具在手機殼四周框處進行分型，分型面與開模方向垂直。

3.2 型腔數量確定及排列形式

一般認為，每增加一個型腔，制品尺寸的精度會降低4%。根據公式N-24，經計算初定本套模采用一模兩腔。

4 模具設計

4.1 注塑機選擇

4.1.1 注射量計算

ABS平均密度為1.09，平均收縮率為0.55%。通過UG分析功能的測量體，得塑件體積V塑=12.56cm3

塑件質量：

澆注系統質量：

故總體積和總質量：

4.1.2 注射機型號選定

根據以上計算初步選XS-Z-60/50型臥式注射機。

4.1.3 型腔數量校核

（1）根據注射機的最大注射量校核型腔數

2.91>2，符合要求。

（2）由注射機料筒塑化速率校核型腔數量

145.9>2，符合要求。

（3）按注射機額定鎖模力校核型腔數量

2.08>2，滿足要求。

4.1.4 注射機有關工藝參數校核

（1）注射量校核：前面計算過，符合要求。

（2）鎖模力校核：前面計算過，符合要求。

（3）最大注射壓力校核

Pmax？叟k′P0

式中Pmax=120Mpa，k′=1.25≈1.4，P0=80～110Mpa。

代入數據計算，符合要求。

（4）閉合高度校核

模具閉合高度HM與注塑機允許的裝模厚度之間應滿足如下關系：

本注塑機 ，該套模具厚度H=225mm，

滿足要求。

（5）模具外形尺寸校核

XS-Z-60/50型臥式注射機拉桿間距為300×190mm，本套模具長×寬為250×250mm，只有單邊大于拉桿間距，滿足條件。

（6）最大行程的校核

帶有機械-液壓聯合作用的注塑機，它們的最大行程不受模具厚度影響。

H1+H2+H3+a=35+7+5+35=82mm<180mm

滿足要求。

故該注射機可以滿足此模具設計要求。

4.2 模具澆注系統設計和澆口設計

4.2.1 主流道設計

（1）主流道尺寸和澆口設計[2]

a.主流道錐角：本模具取3°。

b.與注塑機噴嘴相接觸部分尺寸：SR1=SR0+1=13mm，凹坑深度h取5mm。

c.主流道入口直徑d1：d1=d0+1=5mm。

d.主流道長度L：取60mm。

e.出口端直徑D： D=d1+2Ltan？琢=8.14mm。

f.主流道出口處圓角r：取2mm。

澆口套總長L0=L+h=64mm。

（2）澆口套的設計

常采用碳素工具鋼，熱處理硬度為50～55HRC。

（3）定位環的設計與固定

4.2.2 分流道與澆口的設計

本產品為手機外殼，要求表面光潔度高，故在logo開設的圓孔處設置澆口。澆口采用側澆口。此澆口較小，可實現流道和澆口的自動脫落。

4.3 成型零件工作尺寸設計和計算

工作尺寸主要有型腔和型芯的徑向尺寸，ABS平均收縮率取 s=0.55%，塑件尺寸公差按塑件標準中的5級精度成型。

型芯和型腔：

以型芯為例，型腔同理采用相應公式計算。

塑件的尺寸公差取自《塑料成型工藝與模具設計》[2]的塑件公差數值表。

塑件尺寸標注見圖2。

4.4 溫度調節系統設計

4.4.1 加熱系統設計

該套模具的模溫要求在70 以下，又是小型模具，故無需加熱裝置。

4.4.2 冷卻系統計算

冷卻系統計算參照《塑料成型工藝與模具設計》[2]中相應公式，帶入數據分別計算塑料傳給模具的熱量q、需要用冷卻水帶走的熱量QW、冷卻水流量qw、水道直徑d、冷卻水在管道內的流速v、熱傳導面積Aw和冷卻水道長度計算L。

計算結果依次為q=125.64KJ，Qw=305.9KJ，qw=0.0146m3/h，d=6mm，v=1.44m/s=Aw=95.96×10-3m2，L=548mm。

4.5 排氣系統設計

除分型面起到排氣作用，還可利用推桿和孔的配合間隙進行排氣，排氣足夠。

4.6 脫模推出機構的設計

4.6.1 脫模推出機構材料

推桿的材料用T8碳素工具鋼，要求硬度50HRC以上，工作端配合部分的表面粗糙度為u=0.8um[5]。

4.6.2 脫模力計算

當開始脫模時，模具所受的阻力最大，推桿剛度及強度應按此時計算

制品是薄壁矩形件[2]：

4.6.3 復位彈簧的選取

本模具在復位桿上套裝4個彈簧，脫模力大，選矩形彈簧。

脫模力F=52396N，預估4個彈簧總受力和F總=6000N。

本模具推出行程為35mm，則

查《沖壓手冊》[3]選外徑尺寸為40mm矩形彈簧。

4.7 合模導向機構和定位機構

因為標準模架本身帶有導向裝置，按模架規格選取即可。

4.8 斜頂機構設計及校核

斜頂設置在動模，斜頂中部用管位控制，底部固定在推桿固定板上可以左右擺動。斜頂角度為3度。在頂出制品同時受斜面限制，同時作橫向移動，從而使制品脫離。

斜頂需要側抽的距離是l=0.5mm，斜頂完全頂出豎直移動的距離H=35mm，側抽水平偏移的距離是L=1.8m，滿足條件。

4.9 模架確定和標準件選用

根據前面型腔的布局以及互相位置尺寸，再根據成型零件尺寸結合標準模架，選用結構形式為DCI2525-45×45×60 GB/T12555-2006。

5 裝配圖

參考文獻

[1]葉久新，王群.塑料制品成型與模具設計[M].湖南科學技術出版社，2005：01-15.

[2]楊永順，游曉紅.塑料成型工藝與模具設計[M].北京：機械工業出版社，2011，8.

[3]王孝培.沖壓手冊（修訂本）[M].北京：機械工業出版社，1988.

[4]林慧國，火樹鵬，馬紹彌.模具材料應用手冊[M].機械工業出版社，2004：167-172.

[5]劉昌祺.塑料模具設計[M].機械工業出版社，1998：31-50.