相機前蓋外殼產品結構設計及成型工藝的研究

袁晨峰

摘 要：產品結構設計及成型工藝的研究對模具設計、生產工藝、質量提高有著重要的意義。基于相機前蓋外殼的結構設計與成型工藝分析，對注塑產品提出了基本的設計原則，進行成型工藝的分析，為相機前蓋外殼的模具結構設計提供參考。

關鍵詞：結構設計;成型工藝;模具設計

0 引言

隨著產品越來越大型、復雜、精密，其模具的制造成本也越來越高。模具設計與制造由經驗設計向理論設計、數字設計、信息化模擬方向發展。以數碼相機前蓋外殼作為載體，進行產品結構設計提出基本原則，以及進行成型工藝的研究，在進行模具設計及注塑成型時如何避免缺陷，進而提高產品質量。

1 相機前蓋外殼產品設計概述

在日常生活中，相機被廣泛使用，伴隨著社會的變遷、技術的進步，從功能完善、加工工藝、還是外觀設計不斷創新與突破。改善造型，新穎的外觀設計容易引起消費者的關注，成為大家購買的主要動機之一。相機前蓋外殼設計如圖1所示。

本設計是薄壁的外殼類產品，整體造型結構比較規則，但是細節的成型部分相對復雜，同時細節部分是不對稱結構，在設計模具時需要對細節部位尺寸進行詳細分析。本塑件側面有小孔需要成型，需要設計側抽芯機構，在塑件的上表面有幾個小孔，也難以成型。同時，塑件有倒扣結構，增加了成型的難度，需設計斜頂機構。

2 塑料制品設計的基本原則

（1）壁厚設計。設計的原則是能盡量均勻，目的是外觀美觀，強度可靠;厚度取決于產品是否作為其他零件的支撐、承受的外力、選用的塑膠材料等因素而定。若是壁厚不均勻，會引起材料收縮的不一致，相對較厚的位置往往在表面發生凹坑、縮水等缺陷，還會影響材料在模腔內的流動，產品表面出現沖擊痕等問題。但壁厚并非越厚強度越高，過厚的產品會增加生產成本。薄壁與厚壁的過渡處會有內應力，造成產品強度下降，收縮的不一致，也會引起產品變形量的增加。由厚過渡到薄應盡可能順滑，本設計采用的壁厚平均為2mm。

（2）圓角的設計。因尖角容易應力集中，塑件的尖銳轉角是造成產品破壞的最大因素。消除產品尖角，自動地降低了龜裂的可能性，降低該位置內應力集中，增加塑件結構的強度，在注塑時候能夠有順暢的流路，從而便于塑件的開模頂出。在設計外觀結構時，塑件的內外側周邊的圓弧轉角，盡可能的大。但是，過大的圓弧又會引起縮水現象，尤其是在凸起的柱根部與肋部轉角處的圓弧。所以一般這類位置的圓弧大小范圍在0.3～0.8mm之間。

（3）拔模角的設計。拔模是為了保證模具在生產過程中塑件順利脫模，拔模角大小與塑件的幾何形狀、摩擦因數、收縮率、壁厚等有關。由于塑件在模腔內產生冷卻收縮現象，拔模角設計缺陷會造成塑件取出困難，強行取出會引起產品表面擦傷、拉毛。脫模斜度根據不同的塑料品種與塑件結構，一般應在20′至1°30′之間。

3 成型工藝分析

（1）設計方法分析。1）澆口流道分析。該產品的表面要求光潔，而點澆口的澆口較小，長度很短，脫模后塑件上的澆口殘痕不明顯，不需要再修正澆口痕跡。為了方便零件后續清理，采用點澆口、直流道、平衡式分流道的方式。根據相關計算，模具采用一模兩腔式。流道的截面選擇圓形以保證流道的表面積與體積之比最小，減少注射周期，提高生產率。2）收縮率的考慮。PPO制品具有優良的幾何穩定性。具有優良的電絕緣特性和很低的熱膨脹系數，因此選用收縮率為1.008。3）確定模具結構。該塑件澆口設計采用點澆口的方式，為三板式注塑模具，利于澆口處進行凝料與脫模。該塑件因為橫截面積較小，因此模具采用頂桿頂出機構，且采用一次頂出。設計頂桿時，頂出力作用點應在塑件能受力大的部位，盡量避免頂出力作用于塑件的最薄部位。模具采用斜滑塊抽芯、斜頂機構。考慮到零件的側面有孔道和倒扣，需要靠側型來抽出形狀以及斜頂機構成型頂出倒扣結構。

（2）塑件成型特點分析。相機屬于高精密產品，薄壁外殼塑件表面質量要求高，不管是從強度還是美觀性要求，都不可存在黑點、斑紋、氣孔、泛白、變色、不光澤等缺陷。不單只是對產品設計、模具設計有嚴格的要求，更加是在整個注塑過程中對原料、設備、生產環境等都有著特殊的要求。

4 擬定主要成型工藝

（1）結構分析。此零件總體為三個側面均有方孔或者圓孔，一個邊上有三個倒扣，模具設計時必須設置側向分型抽芯機構和斜頂機構。尺寸精度，取決于塑料收縮率的波動和模具加工制造時候的誤差。

（2）產品的表面質量。產品塑料制件內外表面在注塑成型后方不可見位置不能存在缺陷，要求邊緣處平整光順，同時不存在熔接痕與斑點缺陷。外表面要求更加光滑，內、外表面的粗糙度分別可取Ra0.4μm、Ra0.2μm。引起塑件表面光澤度較差的主要原因，一是熔料過早冷卻，二是模具工作面拋光不好。

（3）制品的成型方法。該設計選用熱塑性塑料PPO，使用注射成型。從熔結痕、內應力等考慮，減少熔結痕，可以考慮縮短澆口流道的注塑流程，提高填充速度，也可適當提高注塑溫度。同時，改善模具排氣結構的設計與制造。設計澆口的位置，使熔結痕產生在塑件的次要部位;注塑過程中，盡量不使用脫模劑等。塑件注射壓力不要過高，注塑過程中保持較高的料溫和模溫，但保壓時間適中，可采取降壓的保壓方法等。

（4）該塑件的成型參數。根據工藝分析與計算可擬定如下參數：塑料：PPO;密度（g/cm?）：1.04-1.10;收縮率（%）：0.4-0.7;注射壓力（MPa）：85-135;料筒溫度（℃）：230-270;模具溫度（℃）： 75-95;成型時間（s）：注射時間0～6、高壓時間35～75、冷卻時間25～55、總周期65～145;成型設備：螺桿式注塑機。

參考文獻：

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